Пушка Гаусса. 1 конденсатор. Теория. Схема рекуперации. (Часть 1)
![Anatoliy D [ad0x0]](http://yt3.ggpht.com/OsAykmsFkQw7K_glz9OO-OayyeQ2GVbOxLIoBfHwLkZ-oOY-yqyARIYWu3nflbU1BBTCU_ov=s48-c-k-c0x00ffffff-no-rj)
Вставка
- Опубліковано 7 лют 2025
- Теория и практика пушек Гаусса (не пинайте за неточности). Рассмотрел типовые конструкции. Опять настаиваю на том что одного конденсатора на все катушки достаточно. Привел пример реализации схемы с рекуперацией
СБЕР 2202 2001 4079 4114
WebMoney P268250693826 R408764598951 Z250676776600
![Пожалуй, главное заблуждение об электричестве [Veritasium]](http://i.ytimg.com/vi/6Hv2GLtnf2c/mqdefault.jpg)
![Lp. Сердце Вселенной #60 РОЖДЕНИЕ ЛОЛОЛОШКИ [Финал] • Майнкрафт](http://i.ytimg.com/vi/YoR0pAV9FVQ/mqdefault.jpg)
Хорошее видео, приятно слышать грамотную техническую речь и спокойное повествование. Добавлю от себя чуток, как от любителя громадных тиристоров с электровозов.
Использование транзисторов открывает кучу возможностей в оптимизации гауссов. Проблема в том, что расплачиваться за возможность отключения тока в нужный момент приходится значительно более слабыми характеристиками по току в ударных нагрузках, а также ценой. Переключать катушки гаусса из тонкого провода с небольшой накачкой - да, эффективно, удобно, хорошо. А если у тебя катушка 2мм проводом намотана и по 1000Дж на ступень влетает, то удачи это чем-то кроме тиристоров замкнуть и не спалить. IGBT - вариант, но найти игбтшку на 8-10кА ударного тока задача очень дорогая, затраты значительно превосходят небольшой прирост к кпд от ее использования. А вот обычный лавинный тирик на 250-320А спокойно такие ударные токи держит и не возникает. Про коммутацию рельс или ЕТГ вообще не говорю, там отключение в принципе не требуется, да и токи спалят любой известный мне ИГБТ модуль с одного раза. Там работает или электроподжиг, или таблетки на 50-100кА ударного, да и тем требуется подключение индукции последовательно, чтобы уменьшить скорость нарастания тока
Очень жду следующие части
Как же здорово что есть гениальные люди! Восхищаюсь вами! Вы крутой!
понравилась ваша подача материала, подписался, успехов в проектах!
IR2110 первый драйвер,с которым имел дело и сразу прекратил.Если схема позволяет,самый простой вариантТГР,если же нужно более четкое управление и хорошая защита транзисторов,лучший выбор-оптоизолированые драйверы с детектором сатурации и отдельное питание для каждого плеча.Ну а в случае,когда частоты за 300кгц,есть драйверы с трансформаторной изоляцией управления,но их уже cложнее достать изза санкций.
Отличная работа! Так держать! Но я не понял зачем всё это цифровое управление, измерение скорости...? У вас же есть щелевые датчики, известна длина снаряда и длина катушки. Плставьте датчик на входе. Включаете катушку когда снаряд перекрывает световой поток, отключаете когда снаряд уже вышел из потока. При этом длина снаряда должна быть чуть меньше длины катушки. Таким образом катушка будет отключаться, когда снаряд находится почти в середине.
Делал. Удивительно, но результат улучшился где-то на 5%. Зато расчеты ненужные убрались) Меня другое бесит. Пыль загрязняет датчики со временем. Стекловолокно для ствола не очень подходит(((
@@anatoliydad0x078 пыль, да - проблема. Стекло волокно надо чем-то заменить... В идеале вообще ствол должен быть не трубкой, а направляющими. Таким образом исключается сопротивление воздуха при движении снаряда внутри ствола. Герметичность стенок ствола тут не нужна в отличии от огнестрела. Но внешний кожух конечно надо оставить (как раз от внешних загрязнений)...
Видел вариант когда используются обе половины одной катушки. Т.е. снаряд притягивается пока не дойдёт до середины катушки и когда пршёл середину - выталкивается. Возможно ли успеть ещё рекуперировать между делом т.е. между притяжением и выталкиванием - не знаю. Но эффективность выше, ну и количество катушек можно сократить или получить выше скорость.
@@Michael-oq2wxкак я понял, если делать переполюсовку, то схема усложняется до ужаса. И не ясно как поведет себя материал. Обычный гвоздь кажется моментально перемагничивается.. т.е добиться от него эффекта выталкивания сложно. Т.е. он пролетел центр, ты делаешь переполюсовку и ждешь, что его вытолкнет. А он перемагнитился и наоборот начинает втягиваться. В общем, была бы у меня лаборатория, я бы это выяснил. В домашних условиях сложно
@@anatoliydad0x078 если ещё раз напорюсь - кину ссылку, а так - дело добровольное, просто интересно какие ещё улучшения могут быть.
Ещё раз по поводу рекуперации. Посмотрите вот это видео, а потом я расскажу, как сделать пистолет гаусса, такой же убойной силы, как и пистолет Макарова.
ua-cam.com/video/LpxOFeuV4L8/v-deo.html
Вы ссылку на видео забыли)
Измерения проводились без сердечника в катушке, судя по видео. Следовательно и "картинки" разные. Забей катушку на 1/2 пробкой, вставь сердечник и далее по плану...
Что за тонкие провода? Откуда вытаскиваются такие?
Мгтф? Покупаются
Прошу прощения за грубость. Был "не в себе"(
Скиньте ссылку на яндекс дзен.
нету такого у меня
@@anatoliydad0x078 могут закрыть Ютуб, поэтому было бы не плохо параллельно на Дзен выкладывать, чтобы мы не теряли контент)
Мне понравился ваш подход к теме! Однако, со схемой вы перемудрили, объясню почему.
Во-первых, вернуть назад энергию катушки получится не всю, так как напряжение на ней падает по синусоидальному закону, а на конденсаторе, который и так остаётся частично заряженным, напряжение возрастает по той же синусоиде. То есть вернуть удастся не более 10%, и только в момент пика, в момент выключения транзисторов.
Во-вторых, задача заключается в том, чтобы вся накопленная энергия катушки шла на создание кинетической энергии снаряда. А вот для этой цели, в момент выключения транзисторов необходимо замыкать концы катушки накоротко, тогда по правилу левого буравчика, сердечник будет разгонять электроны в контуре, пока его магнитное поле не иссякнет, при этом на сердечник будет действовать сила, выталкивающая его из катушки!
Таким образом, самая правильная схема у вас была - это схема с одним транзистором и одним диодом, который включён встречно напряжению конденсатора и параллельно выводам катушки. А коммутировать транзистор нужно по фотодиоду, который должен стоять перед катушкой и выключать транзистор в момент, когда пуля полностью вошла в сердечник, при этом автоматически должен включаться транзистор в следующей катушке.
Ещё хотел добавить, магнитное поле, которое накопил сердечник (пуля), при входе в следующую катушку, будет его тормозить, по правилу того же левого буравчика. Это ещё одна причина, по которой поле нужно гасить в предыдущей катушке, и желательно полностью!
@@Геннадий-п2ю 1) Про падение напряжения на катушке. На осциллографе видно как оно падает, при отключении катушки ток идет через 2 диода в конденсатор. Синус тут не при чем. 2) При замыкании концов катушки энергия поля будет уходить в тепло в шунтирующем диоде. Любой движущийся магнит будет при этом тормозиться. Так происходит потому, что индукционный ток, вызываемый движущимся сердечником будет циркулировать в замкнутом контуре. 3) Между катушками есть расстояние, потому что между катушками стоят щелевые датчики. Автоматическое включение следующей катушки должно начинаться ТОЛЬКО в момент, когда сердечник стоит перед входом в катушку. 4) Экспериментально установлено, что иногда, для катушек с малым числом витков, энергетически выгоднее включать катушку в момент частичного погружения сердечника в эту катушку.... И выключать такую катушку перед тем, как сердечник окажется внутри нее.
В отношении остаточной намагниченности сердечника могу пояснить. Даже если чередовать полюса катушек в устанвке, то видимого эффекта на "перемагничивание" снаряда это не оказывает. А правило буравчика всего лишь определяет направление вектора магнитной индукции. А нас интересует импульсная подача большой мощности и попытка вернуть часть энергии. Здесь важна СКОРОСТЬ изменения магнитного потока - а это вроде как закон Фарадея
@@anatoliydad0x078 Чередование катушек ни к чему не приведёт. Магнитное поле должно быть бегущим!
Если возвращать часть энергии, то на это тратится кинетическая энергия снаряда - закон сохранения энергии ещё никто не отменял!
А импульсов может быть два - один, когда вы подаёте напряжение на катушку, а второй, когда вы его снимаете, и вот тут диод играет ключевую роль!
@@anatoliydad0x078 Ещё раз - энергия не берётся ниоткуда, и не исчезает в никуда! Если б катушка была сверхпроводящей, то тогда вся энергия тратилась бы на выталкивание сердечника из катушки! А так ещё и на тепло тратится.
А то, что напряжение на катушке падает, ну так оно упадёт и без конденсатора. это ещё не значит, что энергия вся перешла в конденсатор!
Кстати, конденсатор тоже обладает активным сопротивлением, и как на диоде часть энергии тратится на тепло!
Рекуперация нафиг не нужна. Сложно и бесполезно ! Когда происходит рекуперация цепь замкнута и ток в катушке течет и если пуля уже втянута то начинается торможение. Если сделать момент отключения пораньше то всё сработает, но нафига так сложно ? Представим катушку тупо зашунтированную обратным диодом. Пуля начала втягиваться и где то на середине мы отключили катушку. Ток в катушке замкнётся через диод и магнитное поле продолжит работу по втягиванию пули и по закону сохранения энергии часть потратиться на ускорение, а часть в тепло. Эффект будет даже лучше чем с рекуперацией. А для быстрого сброса энергии варисторы можно применить, но это уже другая схема где важнее максимальное ускорение нежели КПД.
думаю так: экспериментально установлено, что рекуперация возвращает часть энергии. То что схема усложнилась - это сопутствующий ущерб
Vasja ,Вы предложили отключать катушку и что бы поле далее отработало по втягиванию через диод пока сердечник еще не занял среднее положение в катушке. Согласен с Вами полностью. Но далее по тексту Вы предлагаете варистор. А что варистор будет делать? Ведь энергия поля перешла в работу по втягиванию. Причем полностью( в идеале), а точнее в той степени в которой существует связь катушки с сердечником. Процесс расходования магнитной энергии в таком случае не нуждается в контроле или еще каких либо действиях. Понадобится только рассчитать время выключения так, чтобы переходной процесс выключения закончился до момента пока сердечник займет положение соответствующее середине катушки. Ну ,и конечно , конструкция значительно упростится. Имея датчики положения сердечника и зная его массу и габаритные размеры понадобится только задать время выключения катушек( для многокатушечной конструкции ) программно .
@@nikolatesla1157 Вы меня не поняли. Я не совсем ясно выразился. Варистор это другая схема если нужно получить максимальное ускорение и плевать на КПД. Он позволяет быстро сбросить энергию из катушки и с ним естественно самовтягивания не будет. Забудьте про Варистор :) Сейчас я делаю следующее - катушки с обратным диодом длинной 10мм, а пуля длинной 25мм ! Катушки включаются с упреждением сразу 2е на старте или 3и- 4е далее. А отключаются когда носик пули прошел катушку, так как пуля длиннее в два раза она продолжает втягиваться за счёт остаточного тока текущего через диод. Пуля в катушке ускоряется до "магнитного равновесия". В моем случае ускорение кончается когда носик пули на 6мм наружу из катушки выползет.Вот эти 6мм диод и тянет. А за этой отработанной катушкой уже следующие 2-3 включены и набирают ток и поле. Надеюсь яснее изложил.
@@anatoliydad0x078 Автор сообщения Vasja предложил экономичный вариант, при котором вся энергия (как всегда почти вся) тратится на разгон и не требуется рекуперация. Попробуйте на одной катушке задать время выключения так чтоб переходной процесс выключения катушки закончился до момента (как можно ближе к этому моменту) когда гвоздь - сердечник займет положение соответствующее середине катушки, то есть положение когда совпадут середина катушки и середина гвоздя. Допустимо выключить чуть раньше, но не позже. В схеме с диодом разгон будет идти и на этапе включения катушки и на этапе замыкания тока катушки через диод. После окончания переходного процесса выключения катушки в ней не останется энергии для рекуперации. Еще можно немного сэкономить энергии если сделать пулю из отрезков тонкой ферромагнитной проволоки . Это уменьшит токи по поверхности, которые текут поперек движения стержня и нагревают его. Если катушек несколько, то лучше чередовать полярность. Это будет центровать пулю, так как при совпадении полярности катушки и ранее намагниченного стержня, стержень притягивается к внутренним стенкам катушки (и это не устойчивое состояние), а при разной намагниченности отталкивается от стенок к центру. Это влияет на точность прицельной стрельбы, хотя как всегда за это придется платить перемагничиванием(потери на перемагничивание), но эти потери не большие из за того что магнитопровод не замкнут . Еще несколько слов по поводу катушки. Можно усилить магнитное поле и уменьшить число витков если по внешней стороне катушки расположить ферромагнитный цилиндр. Это уменьшит магнитное сопротивление линиям поля. По правилам трансформатора с воздушным зазором. Спасибо за видео.
@@nikolatesla1157 Вы и Вася меня убедили отказаться от рекперации. Дело в том, что эта схема вынесла мне мозги своей сложностью. Заставила углубиться в тему драйверов затворов с плавающей землей. Я пожег кучу транзисторов, насобирал кучу готовых устройств. А все из за того, что в интернете нет нормального рецепта пушки Гаусса. По этому я продолжу проектирование пушки по схеме с одним конденсатором и микроконтроллером.
Плавающая земля - не лучший выбор, но рабочий, лучше ТГР(транс гальванической развязки) юзать, а так-как оба плеча синхронно работают то можно одним транзистором дёргать ТГР на первичке, а на вторичке будут дёргаться оба силовых плеча. Конечно с расчётом/подбором транса надо будет повазится, но оно того стоит. Более простой способ это использовать изалирующий dc-dc преобразователь для питания драйвера верхнего плеча(который будет схемно драйвер нижнего плеча но питаясь от изолированного преобразователя будет управлять верхним) а сигнал на драйвер через опторазвязку - но тут чем больше ступеней тем сложнее схема из-за развязывающих dc-dc, но если его делать самому, то можно сделать одну первичку, и несколько изолированных вторичек(по числу ступеней). Соответственно проще будет наверно с ТГР заморочиться и расчитав/подобрав один наделать их на каждую ступень. Успехов!
спс за совет! НО! Я не сильно понял как трансформатором регулировать длительность открытия звтрора. Если транс это 20 витков на сердечнике диаметром 8 мм, то сигнал превратится в две коротких синусоиды (одна сгенерируется на фронте, другая на срезе). Если восстанавливать сигнал из этих синусоид, то понадобится компаратор... а к нему еще и еще ...
@@anatoliydad0x078 просто надо увеличить индуктивность трансформатора(сердечник с большей проницаемостью например, от 2000 начиная, жёлто-белые от дросселей не канают, зелёные от входных фильтров ближе). При управляющем фронте на его вторичке будет нарастание положительной полуволны(всё необходимое время нахождения силового транзюка открытым транс не должен успеть уйти в насыщение), по управляющему срезу на вторичке будет отрицательная, запирающая полуволна. Можно ещё форсировать запирание (диод + pnp (ну и резюк ему в базу) и как только подводимое напряжение к затвору(жопка диода) будет меньше чем на самом диоде больше чем напряжение pn перехода, то pnp транзюк откроется и зашунтирует затвор к истоку. Проницаемость сердечника можно выяснить опытным путём при помощи мю-калькулятора например и измерителя индуктивности.
@@kospov2002 Думаю это сработает. Меня тока беспокоит время нарастания импульса во вторичке и скорость нарастания на истоке. Запирание конечно же нужно. Но нагромождение получается больше чем драйвер на ир2110.. зато выиграть по току можно. Попробую в мультисиме смоделировать. А если вообще тиристор какой нить типа 70tps12 поставить и импульсом открывать? Он правда выбросом наверное откроется при начале рекперации. Блин... а думал все будет просто(((((
@@anatoliydad0x078 Да не пугайся, по началу всегда пугает незнакомая глубокая тема. Просто если массогабариты ТГРов окажутся приемлемыми то выигрышь по надёжности и простоте будет огромный. А с тиристорам вы вернётесь к тому от чего уходите. Поиграйтесь с изолирующими dc-dc преобразователями для питания драйверов верхнего плеча. Просто плавающая земля это по факту зарядовый насос, а чтоб на нём было рабочее напряжение должна быть постоянная генерация, а так как за генератор и переключатель там сами комутируемые ключи и управляющий сигнал ШИМ, то напряжение на таком насосе при одиночных импульсах будет только начинать расти и провалится в неподходящий момент. В даташитах даже указано "duty cycle" Он у хреновых драйверов в районе 50% эт значит, что нет встроенного генератора на зарядовом насосе. У тех драйверов которые могут обеспечить на верхнем плече 100% "duty cycle" Стоит встроенный генератор, а это значит, что можно в любой момент открыть верхнее плечо и держать его открытым сколько угодно - то что вам и нужно. Поэтому попробуйте тогда поискать драйвера верхнего плеча со 100% "duty cycle". Это будет самый простой и компактный способ. Но не факт, что дешёвый. ))) И выше нос! Всё получится!