手持线圈炮

sky-Hawk where

简介:手持线圈炮
以下是能够搭载在小型遥控战车或是仿真二足步行机器人这样，无论是从重量上或是从空间上而言，搭载空间都十分有限的机械上的简易线圈炮的制作方法。电路图如下。


弹丸从来源方便与实用性的考虑，选用了柏青哥的小钢珠。

电源从和微处理器以及遥控的兼容性考虑，用了4个5号镍氢充电电池，循环充电比较环保！

将开关SW1开启以后DC-DC电路开始工作，将电容器充电到330V。充电完成以后关闭开关SW1，按下触发开关。按下触发开关TRIGGER后可控硅整流器导通，电容器向线圈送出瞬间的大电流，产生的强有力磁场吸引小钢珠并使之加速。

重量2.5g的小钢珠以1000G以上的加速度加速，在几毫米的距离内达到秒速15米。如果制造得当，电容器中储存的电能能有2~3%转化为钢珠的动能。作为室内模型搭载的玩具武装，这样的性能很理想。虽然子弹的能量和气枪差不多，只有0.5焦耳左右，但是由于发射时的强烈反作用力，需要注意安装的位置和固定方法。

使用的零件都能在秋叶原的街头买到。

制作辅助DC-DC转换器

4.8V的电池组电压太低，不能使电容充电器稳定工作。所以需要一个提供6V以上电压的小电流辅助电源，输出有个20毫安就足够了。

这类电源的制作方法在网络上广为流传，这里的是用市面上出售的LED驱动电路改造而成。


制作电容充电器

从4.8V的直流电压转换出330V高压给电容充电的紧凑升压器。

回路里有电容器的话就要考虑浪涌电流的控制，这是众所周知的。因为这里给大容量电容器充电本身就是目的，浪涌电流之类的剧烈变化怎么说都难以避免。最简单的方法是串联电阻，但是不用说这样会导致性能下降。

电容充电器如果要有好性能的话，就要在输出近乎短路时也能正常工作。升压电路达到这一目的最简单的方法就是限制输入电流，并且在电容器充电到给定电压之后停止充电。做这些控制的时候使用专用的集成电路比较简单，这里用的是便宜，应用广泛的MC34063。



因为零件数少，就在万能电路板上随意搭接了。从万能电路板中部开始组装装，完成电路之后将基板上没用上的部分裁切掉。




制作放电回路

线圈电路用了最简单的续流二极管。开关是最好使也最容易弄到的可控硅。

续流二极管是买到的F10P40F。一个封装里有两个二极管，各自能耐80A的脉冲电流。由于是共阴封装，连接阳极的话就有2倍耐流，并联两个F10P40F的话就能容许320A的电流。这次的线圈炮设计峰值是230A，没问题。


尽可能并行连接零件，按对称方向连接线路。要通过大电流的线路优先安排。将两个F10P40F的引脚如图掰成对称形，然后在对称连接两个封装。


由于要短期内向线圈急剧放电几百安培，用闪光灯电容器比较可靠。自己喜欢的330V 220uF电容储能11焦耳，也能以100日元的价格大量买到。将两个电容简单地并联使用，用胶条临时固定。走线尽量短而对称，虽然大电流电路比较粗，想对称也不太容易，但是尽量吧。对于电容器组，如果不是完全对称的话放电的时候就会产生不必要的阻抗，这样的电容器组花费的充电时间也比预计的长。

主开关是能买到的规格最大的可控硅，重量只有5~6克。标称耐压400V，直流电流25A，峰值电流385A，对于这次区区230A的峰值电流也是没问题的。


控制极上会流过20~2000mA的电流，在这里串联一个51欧姆的电阻，实际上10欧左右就够了。因为只是靠人手操纵触发器的按钮开关，所以没有进行精密时间控制的必要。由于人自身反应速度的问题，10欧还是51欧没有太大差别[笑。

阴极和控制极之间安排了保护用的齐纳二极管。


与电容器和二极管组合的可控硅。蓝线连到线路的地线上。在地（GND）和控制极之间加一个5.1 kΩ的下拉电阻，没有信号的时候保证控制极低电平，避免走火。电路图里是10kΩ，不过差别不大。阴极和阳极之间还有作为反接保护的二极管。

连接暂时用的是遥控模型电池的大电流充电接口。实际上这货之后可以卸了，不用也可以。


电容的正极一侧，黄线是330V的输入，红线是可控硅的控制极，误触发走火的可能已经在之前考虑了。

走线用尽可能小的线长搞定了，这样做好的电路，想起倾注其间的心血就很感慨。这种满足感就是DIY的魅力啊！


与变压器组装为一体。慎重起见用聚乙烯胶带为电容器和K3132做好绝缘。


黄色的连接座用来连接GND，4.8V供电和可控硅的控制极。连接座和基板之间用铜线固定。如果追求紧凑的话连接座是个问题。这次稍微妥协一下。如果目标是搭载到沙漠之虎的模型上，会更优先考虑节省空间的。

制作枪柄

用电池盒作为把手，4个AA镍氢充电电池提供全部的电力


制作加速线圈

加速弹丸的性能受线圈影响很大，需要根据使用的投射体（弹丸）和电容器的详细情况选用合适的线圈。这里的线圈是以发射柏青哥钢珠，两个330V 200uF电容供电为前提制作的。



线圈炮的性能受线圈的影响非常大，线圈既要体积小，又要电感大，又要减小阻抗，同时和投射体的距离要近，这些有时候是相互矛盾的。电感大就要多圈数，增加阻抗和体积。漆包线的粗细，长度，圈数之间的权衡非常难。



为了追求性能没有使用枪管，直接在M10螺钉上用胶纸卷到比11毫米略粗，然后在上面绕线圈，绕好的线圈用环氧树脂胶加固，以承受发射时的应力。胶条不会粘到树脂上，固化以后也容易脱下。



用0.6mm的漆包线开始卷，第一层质量要求高，因为直接形成枪管。第二层以后要求可以低些。线圈长16mm，总共用了10m的漆包线。

为了卷出最合适的线圈少不了多次实验，但其中也有着DIY特有的乐趣。

制作枪管

固定作为子弹的小钢珠的枪膛。看起来长得很土，但在线圈炮的制作中做起来还是比较困难的。


使用内径12mm外径16mm的聚丙烯管，粗细0.6mm的钢琴丝轻轻压住小钢珠，避免从枪口掉出来。钢琴丝的调整很微妙。



整体组装

把枪的各个部件组装起来。


射击感受

低速的弹丸呈抛物线形飞出，这不是加农炮那种感觉，但作为遥控坦克的主炮意外地不错。抛物线形的弹道本身就很有魅力。试着抬起一定的仰角发射，约两秒钟时间向前飞行15米的小钢珠有异样的存在感。离着弹点还有两三米的时候，落点附近的鸽子惊飞了。

使用的钢珠反射着太阳光，在晴天的户外很容易看到。慢悠悠的在空中划过弧线的钢珠给人迫击炮或者火箭炮的感觉。与主战坦克的高速坦克炮感觉不一样，慢慢飞行的钢珠和优美的弹道，使人想起当年的舰炮射击。并没有动画中线圈炮那样的直线弹道，但是有着和气枪类似的乐趣，毕竟战场上无论是加农炮还是迫击炮都有其存在的价值。

电磁枪确实很新鲜，尤其是在白天的市区显得格外奇特。完全没有奇怪的发射音，也没有橡胶振动的闷响。静谧之中忽然射出的小钢珠，这种开枪的经验以前从没有体验过。

原作:http://www.higashino.jp/rctank/coil/basic/pistol.html

sky-Hawk where

楼主，帖子有图挂了！

sky-Hawk where

xinxincaijq 发表于 2012-11-12 10:51
楼主，帖子有图挂了！

修好了
谢谢提醒

sky-Hawk where

nemon 发表于 2012-11-12 10:58
修好了
谢谢提醒

呵呵，客气啦~~~

sky-Hawk where

真爽                                             

sky-Hawk where

{:soso_e113:}学习了！

sky-Hawk where

学习了！学习了！

sky-Hawk where

小孩子玩就危险了，大人玩,DIY还不错的

Pao_Fu_3014308

shouxia a a a a

槑神来了

必须照着做一个，感觉很好玩儿