制作電磁線圈槍的教程

線圈槍，正如許多人（包括我）所認(rèn)為的那樣，不僅僅是一個(gè)有趣的玩具，它周圍有一個(gè)管子和幾個(gè)線圈，可以向一定距離發(fā)射彈丸。桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家認(rèn)為，線圈槍可以設(shè)計(jì)成以更高的速度加速粒子，足以逃避地球引力。是的，你沒聽錯(cuò)！線圈槍將來可能用于發(fā)射衛(wèi)星。也許有人已經(jīng)嘗試過它，并且目前正在研究它。除了太空應(yīng)用外，軍方似乎還對另一種形式的線圈炮感興趣，稱為軌道炮或鐵路炮，可以發(fā)射射彈。

所有這些都讓我對構(gòu)建自己的線圈槍版本產(chǎn)生了興趣。此外，只需單擊一個(gè)按鈕，就可以玩并觀看金屬彈丸從線圈中彈出，這非常令人滿意。在此之前，我們想明確表示，這個(gè)項(xiàng)目純粹是為了教育目的，所以如果你想制造這把槍來逃避高中的欺凌，那么也許你應(yīng)該去看心理學(xué)家。該項(xiàng)目還涉及飛行金屬件和高壓，因此在使用時(shí)要小心。話雖如此，讓我們開始吧。

所需材料

銅線（漆包）

紅外傳感器（測速型）

紅外射頻44N 場效應(yīng)管

BC557 PNP 晶體管

10k 和 1K 電阻器

7805 調(diào)節(jié)器

0.1uF

按鈕

面包板

電源 （RPS）

9V電池

線圈槍如何工作？

線圈槍背后的基本原理是載流導(dǎo)體會(huì)在其周圍感應(yīng)磁場，法拉第已經(jīng)說過。為了提高該磁場的強(qiáng)度，載流導(dǎo)體以線圈的形式纏繞?，F(xiàn)在，當(dāng)這個(gè)線圈通電時(shí)，它會(huì)在它周圍產(chǎn)生一個(gè)磁場，這個(gè)磁場足夠強(qiáng)，可以吸引金屬（或其他鐵磁性）碎片（又名彈丸）進(jìn)入它。

這種布置只會(huì)將彈丸從一端吸引到其中，當(dāng)它到達(dá)另一端時(shí)，它將再次被吸引到線圈內(nèi)部，因此彈丸將在幾次振蕩后保持在線圈本身內(nèi)。這是因?yàn)樵诖诉^程中，彈丸被磁化并充當(dāng)磁鐵，因此只要存在磁場，彈丸（磁鐵）就會(huì)傾向于僅停留在線圈內(nèi)。但是線圈槍應(yīng)該從中發(fā)射彈丸，因此我們應(yīng)該使用傳感器來檢查彈丸是否到達(dá)線圈的另一端以及何時(shí)應(yīng)關(guān)閉線圈，這樣彈丸將以相同的速度行進(jìn)并逃出線圈。

這聽起來可能很簡單，但使用多個(gè)線圈會(huì)增加復(fù)雜性。通過使用多個(gè)線圈，彈丸通過線圈時(shí)可以提高速度。另一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)是為線圈提供足夠的電流。線圈在 24V 時(shí)可能消耗 5A 至 10A 的電流，具體取決于線圈的匝數(shù)和厚度。因此，為了獲得如此高的電流，大多數(shù)人使用大電容器來處理它。但是為了簡單起見，在我們的教程中，我們將構(gòu)建一個(gè)單級線圈槍并使用RPS單元為其提供動(dòng)力。

電路圖

下圖顯示了該單級線圈槍的完整電路圖。

如您所見，電路非常簡單。電路中的主要元件是線圈本身;我們將在下一個(gè)標(biāo)題中看到如何構(gòu)建它。線圈由我們的 RPS 由 24V 電源電壓供電，電源通過N 溝道 MSFET IRF544Z進(jìn)行控制（開關(guān)）。晶體管的柵極引腳通過一個(gè)10k電阻（R1）向下拉，二極管D1用于在線圈放電時(shí)旁路反向電流。

MOSFET 是 N 溝道，因此它保持關(guān)斷狀態(tài)，直到在本例中為柵極引腳提供 5V 柵極閾值電壓。這是通過PNP晶體管（BC557）的按鈕完成的，當(dāng)按下按鈕時(shí)，5V被提供給MOSFET的柵極引腳，線圈被打開。這將吸引彈丸并將其推過另一端。一旦彈丸到達(dá)另一端，紅外傳感器就會(huì)感應(yīng)到它，并通過 5K 限流電阻向 PNP 晶體管的基極引腳發(fā)送 1V 信號。這將打開晶體管，因此 5V 至 MOSFET 將被斷開，線圈也將關(guān)閉。因此，彈丸將從線圈中逸出并發(fā)射出去。為紅外傳感器供電并觸發(fā)晶體管和 MOSFET 的 5V 電壓由 7805 穩(wěn)壓器 IC 從 9V 電池調(diào)節(jié)。

繞組線圈

如前所述，該電路中最重要的元件是線圈。在開始纏繞線圈之前，您應(yīng)該決定彈丸尺寸是多少，就我而言，我使用螺絲刀鉆頭作為彈丸。但是您可以選擇任何具有鐵磁性特性的東西。選擇彈丸后，我們必須選擇一個(gè)孔管狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)剛好足以使彈丸滑動(dòng)而不會(huì)產(chǎn)生太大的摩擦。我嘗試使用空筆芯筆，它對我來說效果很好。您可以根據(jù)彈丸的大小選擇一個(gè)。然后圓柱形底座的長度可以達(dá)到5cm。最后還購買中等厚度的漆包銅線，礦井厚0.8mm。

收集完所有必需的材料后，播放您最喜歡的播放列表并開始將線圈纏繞在圓柱形底座的頂部。確保繞組不會(huì)一個(gè)接一個(gè)，也不會(huì)輕易松開。對第一層纏繞進(jìn)行精細(xì)處理后，您可以使用絕緣膠帶（電工膠帶）將其固定到位，然后開始類似地將第二層放在其頂部。請注意，如果您在到達(dá)第一層的終點(diǎn)后從左到右開始，則應(yīng)始終僅在一個(gè)方向上纏繞線圈，然后再從左開始纏繞第二層。您可以重復(fù)此步驟，直到達(dá)到 5-7 層。我制作了大約 6 層，每層大約有 60 圈。我的線圈布置如下圖所示。我使用了兩個(gè)3D打印盤（白色）只是為了將線圈固定到位，它們是可選的。

使用線圈總是具有挑戰(zhàn)性的，必須正確繞組才能正常工作，就像在特斯拉線圈項(xiàng)目中一樣，由于線圈繞組不當(dāng)，許多人無法獲得正確的輸出。

迷你線圈槍的工作原理

構(gòu)建線圈后，您可以繼續(xù)將其連接到線圈槍電路的其余部分。請記住，線圈的功耗可能高達(dá)5A，因此線圈部分不能構(gòu)建在面包板上，因?yàn)槊姘宓念~定電流通常僅為500mA。因此，您可以通過焊接組件在性能板上構(gòu)建完整的電路，也可以按照粗略的方法直接通過面包板焊接高功率線，如下圖所示。

如您所見，線圈由穩(wěn)壓電源夾（鱷魚夾）通過 MOSFET 通電，其引腳直接焊接到電線上。MOSFET的柵極引腳只需要5V，因此它被帶到面包板，在那里構(gòu)建其余電路，包括穩(wěn)壓器、晶體管和開關(guān)。試驗(yàn)板通過電池夾由 9V 電池供電。

要測試線圈槍項(xiàng)目，只需將金屬片放入線圈內(nèi)，然后按下面包板上的按鈕即可。這應(yīng)該將彈丸發(fā)射到線圈外。還要確保不要連續(xù)按下按鈕，因?yàn)檫@會(huì)在彈丸發(fā)射后再次為線圈通電，并可能永久損壞線圈。