¿Cómo funciona un "coilgun"?

Me preguntaba cómo funciona el llamado "coilgun", sé lo que hace, pero me preguntaba cómo funciona bajo el capó y, finalmente, cómo hacer uno básico. Además, ¿cuánta energía se requeriría?

Un cañón de bobina es una serie de bobinas que se activan sucesivamente a medida que un proyectil conductor hecho de material magnético pasa por ellas.

Cada etapa actúa según principios similares a los de un solenoide . Los bucles actuales inducen flujo magnético a través de su centro:

A medida que el proyectil conductor se acerca a los circuitos de corriente de núcleo de aire, suceden dos cosas: la inductancia del circuito aumenta y el proyectil se magnetiza . El proyectil magnetizado es atraído hacia el campo magnético del bucle, acelerando hacia él. A medida que se acerca, la inductancia aumenta, completando un ciclo de retroalimentación positiva de tal manera que aumenta el tirón del proyectil y el campo magnético creado por los bucles.

Este proceso alcanza un pico cuando el proyectil está completamente encerrado por la bobina, donde el viaje adicional disminuye la inductancia del bucle. En este punto, la corriente a través del bucle se apaga abruptamente para que el proyectil no se ralentice por su continua atracción hacia el campo magnético de la bobina.

Estos son los principios físicos básicos por los cuales opera una pistola de bobina, que parece ser lo que le interesa. Hay muchas implementaciones prácticas.

Primero eche un vistazo a Wikipedia . El artículo es un punto de partida interesante.

Por lo que veo, desde que acabas de comenzar a estudiarlos, el mejor comienzo es hacer un electroimán . De esta forma, puede familiarizarse con el cálculo necesario para su proyecto, ya que un cañón de bobina es básicamente un caso especial de un electroimán. Te dejaré calcular qué corriente y voltaje necesitas. Solo tenga en cuenta la impedancia de la bobina y los circuitos de protección necesarios para las transiciones entre los estados de encendido y apagado. Existen programas que pueden calcular la inductancia de una bobina en función del diámetro del cable, el número de vueltas, etc. Publicaré un enlace tan pronto como excave de donde obtuve el mío. En cuanto a la protección, puede encontrar muchos tutoriales para motores eléctricos en Internet. Lo que necesita debe ser bastante similar, ya que la bobina es el principal problema en ambos.

Después de obtener su imán más básico, debe tomarse su tiempo para calcular qué tipo de proyectil usará, qué rango desea, etc. Nuevamente, Wikipedia viene a rescatar , pero hay muchas otras buenas fuentes en Internet. Cuando obtenga la fuerza necesaria, puede comenzar a calcular los parámetros de los electroimanes que desea utilizar.

Después de eso, necesitaría un circuito que pueda encender y apagar rápidamente varios electroimanes. Es posible que desee actualizar sus habilidades con la electrónica digital, ya que probablemente podría usar algún tipo de contador para eso, pero no tengo mucha experiencia en ese campo, por lo que no puedo darle buenos consejos. Los microcontroladores también serían interesantes, ya que haces programación en C.

Por supuesto, también necesitarías una fuente de alimentación. Si opta por condensadores de bajo voltaje con alta capacidad y alta corriente, podría tener una fuente de alimentación simple, pero le tomaría algún tiempo cargar los condensadores.

Hay un tipo llamado Afrotechmods en Youtube que tiene algunos tutoriales sobre fuentes de alimentación, condensadores grandes y fallas catastróficas de componentes electrónicos.

Otro aspecto fácilmente ignorado en este escenario son los cables de conexión interna. Debes asegurarte de que puedan mantener las corrientes que planeas atravesar. Solo para estar seguro, use cables más fuertes que los necesarios.

También está el problema de seguridad. El mejor consejo sería conseguir que alguien que tenga mucha experiencia en este campo trabaje con usted. Entiendo por qué su maestro no quiere proporcionarle información sobre este proyecto. Los condensadores pueden explotar fácilmente y los supercondensadores aún más, los cables de alimentación pueden derretirse y prenderse fuego, incluso si sus cálculos muestran que deberían ser capaces de mantener la corriente (esto me sucedió hace unos días), podría sufrir un cortocircuito En algún lugar que pueda provocar un incendio, una parte del dispositivo que debe aislarse puede estar bajo tensión cuando lo toca y eso puede provocar quemaduras, etc. Entonces, mi consejo para usted es investigar cómo puede fallar cada componente, cómo reaccionar cuando falla y estar preparado para ello. Además, sería una buena idea usar componentes con una calificación más alta que la que necesita, solo para estar seguro. Algunos componentes más nuevos también tienen protecciones internas contra sobre- (voltaje, calefacción, corriente), cortocircuitos, etc. Si puede obtener dichos componentes, úselos.

Para el final, solo agregaré que soy intencionalmente vago en esta respuesta. Cada uno de los puntos que hice es muy amplio y podría tomar algunas preguntas solo para sí mismo. Mi idea era darle una visión general de lo que se necesita antes de comenzar. ¡Necesitarás investigar mucho!

Como eres nuevo en las pistolas helicoidales, te recomendaría dos cursos de estudio para comenzar. Primero entienda que las pistolas helicoidales son solo solenoides que son solo inductores. La diferencia es que apaga la bobina justo antes de que la mitad del proyectil llegue a la mitad de la bobina. Para entender esto, necesita una buena comprensión de la Ley de Amperes y la Ley de Inducción de Faraday. Una vez que manejas esas dos cosas, todo es cuestión de experimentación. Además, diría que hacer caso a todos los consejos sobre precauciones de seguridad anteriores es realmente sabio, ya que casi me he lesionado repetidamente al no observar esos mismos consejos.