[作品] 八级线圈炮已完成子弹可入体（其实是木头）~ 单片机光....

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spockstan

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发表于 2012-4-10 18:53:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由丨端木丶荒冬于 2012-8-29 10:32 编辑

先挖一大坑周末考完试填

9级线圈发射装置 (手上只有前几个星期的四级图先凑合着看过几天上9级图和发射视频）

系统组成
1、储能模块
本系统使用双路电源供电，一路由把220伏电压通过降压变压器和整流滤波电路和7805稳压电路得到5伏直流电作为PIC12F508单片机的电源，见图2-3。另外一路由升压变压器把220伏电压升到380伏再经过整流桥和隔离二极管对八组共32个电解电容进行充电充满后电压为450伏，分别供八组电磁线圈放电之用，见图2-4。

2、控制模块
本控制模块采用PIC16F54单片机和三个光耦输入电路构成。具体电路见图2-5。当管腔中没有弹体时，红外线光耦导通，输入到单片机RA1、RA2、RA3三个输入口都为1，通过内部程序判断后单片机RB1-RB3三个口输出为0，即关断IGBT场效应管，线圈不导通，不产生强磁场。当弹体在管腔中前行时挡住了光耦，那么相应的输入口就为0，经过单片机判断后，输出1打开相应的IGBT驱动输出，接通相应的电磁线圈，产生强磁场，对弹体施加推力。

3、电流驱动模块
由于电磁线圈瞬间通电电流达到上百安培，且要求开关速度极快，所以每级电磁线圈的驱动用了四个并联的单向可控硅作为驱动开关。具体电路见图2-6所示。

五、设计方案与思路
首先制作一个实验装置，整个装置系统主要由机械部分和电路部分组成。机械结构主要是管腔结构和电路各部分的固定结构。其中，管腔是机械结构中的核心。管腔是由一根空心铝管和包裹在外的八级线圈以及光耦检测器件构成
根据以下线圈炮模型电路原理结构框图说明其工作过程.

最后送上一个多月前的渣图现在是九级铝管已经绕满线圈了。。。

如果还对数据有兴趣的话会附上一些计算的图
*
图是用protel画的那个电流驱动模块的图画有点问题。。场效应管不是这么排的所以不要看了。。

下面为楼主给出的数据

先给下线圈电感量经验公式

接着是对四个测试线圈进行回拉力测试

以下是实验

根据LC振荡电路周期公式
T=2π√LC
可得出LC振荡电路半周期大小
在绕制不同电感量的线圈中发现当弹体从线圈入口到达线圈中点的时间大于LC振荡电路半周期时，回拉力不存在。

                                                线圈一          线圈二             线圈三             线圈四
电感量(mH)                                     6.73       6,73          1.24          6.73
电容(μF)                                           100                400                400                100
LC振荡电路半周期（ms）                   2.58             5.16                2.21                2.58
弹体到达中点时间                               4.09       4.09                2.29                2.29
弹体速度（m/s）                               14.67             14.67             26.14             26.14
是否存在回拉力                                  否                是                   否                   是

测得第一级驱动线圈的电感量为约为3.71mH
根据LC振荡电路周期公式 T=2π√LC
可得出T1≈0.0542s=5,42ms  T2=½T1=2.71ms
  小t为弹体从初始位置到达第一级驱动线圈所用时间
  由t， T2可知第一级线圈中不存在回拉力。但通过第二级驱动线圈时，弹体速度变快，t2>t1 ，所以需要改变LC振荡电路周期以避免回拉力的产生。通过分析不同电路元器件对LC振荡电路周期的影响与对拉力的影响，设置不同的参数。并在实验模拟装置上多次实验，用控制变量法的方法得出最优方案。设置的参数如下：

C             储能模块总电容，单位（μF）
N             螺旋管线圈匝数
L             螺旋管线圈电感量，单位（mH）
R             螺旋管线圈直流电阻，单位（Ω）
Φ             螺线管线圈线径，单位（mm）
Im          脉冲电流峰值，单位（A）
½T          LC振荡电路半周期，单位（ms）
Ta             弹体中心从驱动线圈口到线圈中心时间，单位（ms）
经过多次控制变量实验得到每一级驱动线圈的最优方案
第一级驱动线圈       第二级驱动线圈       第三级驱动线圈       第四级驱动线圈
C（μF）       200       200       200       200
N       35       35       35       35
L（mH）       3.71       3.71       3.71       3.71
R（Ω）       0.5       0.5       0.5       0.5
Φ（mm）       0.8       0.8       0.8       0.8
Im（A）       1000       1000       1000       1000
V  (m/s)       5.77       10.31       17.14       22.17
½T（ms）       2.71       2.71       2.71       2.71
Ta（ms）       10.40       5.82       3.50       2.706
Ek (J)       1.66       5.31       14.69       24.58

第五级驱动线圈       第六级驱动线圈       第七级驱动线圈       第八级驱动线圈
C（μF）       100       100       100       100
N       22       18       16       15
L（mH）       1.35       0.91       0.72       0.63
R（Ω）       0.3       0.25       0.25       0.25
Φ（mm）       1.2       1.2       1.2       1.2
Im（A）       1333       1600       1600       1600
V  (m/s)       35.74       44.16       59.78       71.59
½T（ms）       1.154       0.95       0.84       0.79
Ta （ms）       1.68       1.36       1.00       0.84
Ek (J)       63.87       97.51       178.68       256.26

参考文献
1、《螺旋线圈式电磁炮发射机理与静动态电磁特性研究》    郑明华
2、《电磁学》                                        赵凯华
PS：本人目前高二  理论分析也就高中水平不要指望过高。。  而且LZ 最近比较蛋疼的忙所以可能只有周末才能上

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