电磁炮原理

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“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!
本文作者:广州大学电子协会 2016-02-01 11:39
导语:电磁炮是一种寓(sang)教(xin)于(bing)乐(kuang),满足各类技术宅,工科男技术幻想的高能神器。正所谓“你一辈子不炸掉点什么,你算什么技术宅“。
“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

电磁炮是一种寓(sang)教(xin)于(bing)乐(kuang),满足于各类技术宅,工科男技术幻想的高能神器。正所谓“你一辈子不炸掉点什么,你算什么技术宅“。

然而,普通的电磁炮,我们还得跑过去按,还得自己瞄准,这样一点都不酷炫好吗。于是,创马华农站的许森炫&杜永亮同学就在电磁炮的基础上做了进一步的改进,通过手机蓝牙来完成电磁炮的发射控制。制作过程如何?以下部分为详细教程,一起来看看吧!

▲基本原理

电磁炮有分为线圈炮和轨道炮,我们做的是一款相对简单的线圈炮。

原理也很简单,就是一个电磁铁吸引一个铁制的物品向前运动,当铁制物品越过电磁铁所在的位置之后呢,把电磁铁的电断掉,然后炮弹就由于有惯性向前飞出。

由于电磁铁需要一个可以持续一定时间和足够大电流的电源才能把物体吸出,且要在恰当的时候断电。这时候,电容的可以放出一定时间的超大电流以及放完电之后自然断电的特性就很适合给电磁铁供电。因此,主要的电路框架如下:

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

▲准备材料

材料-1(电磁炮本体):

100 k、15k、100欧、12欧电阻、100nf电容 x 1 // 每样来一个

IN4007二极管 x 3 //

0.047uf 630V电容 x 3 // 倍压整流电容

400V以上,1000uf电容 x 2 // 就是给你的大炮放电用的

8050三极管 x 3 //

70TPS16 x 1 // 可控硅整流元件

NE555 x 1 //

9V转220V变压器 x 1 //

洞洞板 x 1 // 也可以做PCB板

0.7mm漆包线 x 1 卷 // 这是你的电磁铁(大于5米足够)

内径7mm,外径8mm亚克力管 x 1 // 这就是你的炮管

6.35mm钢珠 x n // 这就是你的子弹

开关 x 2 // 一个充电、一个放电

材料-2(控制台):(如果你只是做炮,那买上面的就够了,如果还要做遥控装置,把下面的也买了吧)

单片机最小系统 x 1 //自己做也行,这里用51单片机

小舵机 x 2 //大小取决于你管的重量。这里用小的足够了

蓝牙模块HC-05 x 1 //用于与手机通讯

继电器模块 x 1 //充当电容与电磁铁之间的开关

▲开始制作

0、根据原理以及所学的知识和所查的资料,画出以下电路图。

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

1、按照电路图来搭建电路板,可以焊洞洞板,也可以做PCB板,但无论如何都应注意,电路线要粗!要粗!要粗!因为放电时是高电压电流,所以如果电线太细很容易烧断(反正我们在实验过程中已经看过几次烟花了),本示例选择PCB板。

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

(背面由于线太细,炸了几次,所以后来实力加粗了,嗯嗯….)

2、线圈缠绕炮管。绕线160圈,分4层,即每层40圈。绕完每层用502固定,再在上一层的基础上绕下一层的线圈,管的后端用胶封住即可。(注意缠绕的方向应相同,避免磁力互相抵消)

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

3、 绕完之后两端接在二极管两边。

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

4、 5V充电电源准备,这里是用一个充电电池加上5V升压模块获得。(太大的电压的话三极管会烧掉)。至此,电磁炮本体已经完成。接下来搭建一下简单的控制台就可以了。

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

5、简易控制台的搭建。基本原理是两个舵机控制两个维度,然后再用继电器控制电磁炮的开关,然后通过蓝牙通讯,用手机控制这一切。程序也是十分容易的,主要是几个部分,一个是控制舵机的,一个是蓝牙的,一个是继电器的。

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

蓝牙与继电器

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两个舵机

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组装炮管

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粗略的本体完成

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手机端(可以自己写一个、也可以用蓝牙串口APP)

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

如果没有人偶的话,当然,你也可以画一个。

▲开始发炮!

首先按下电池的开关,让其开始充电,充至300V就ok,已经随便待命了~

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

GIF1

“威力巨大的”电磁炮,创马创客也要来一发了!

GIF2

怎么样,效果是不是666?

▲备注和注意事项

1. 钢珠的威力较小,如果用合适大小的铁钉或者铁柱的话……

2. 充电完毕后,电容两端电压比较大,非常大,十分大,如果你手贱的话……

3. 开炮的时候,如果炮管对着人的话…..

4. 切记检查电路,短路的话…….

5. 焊电路时,电路线真的要做得粗,否则你会看到烟花…..

6. 由于是5V电压充电,所以充很慢……很慢…….

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