ぽんず製造所

当ブログの記事を参考にして行った事により、いかなる不都合が発生としても当方は一切の責任を負いません。全て各自の自己責任でお願いします。

回生型コイルガン-試し撃ち

3Dプリンタでコンデンサホルダーとなる部品を印刷しました。
DSC_2970

適当にアルミアングルでフレーム作って組み立ててみました。
DSC_2998

いい感じですが思ったより重かったです...

さて基板もコイルも完成したので動作試験をしてみました。
まずは単段で。
水色:ローサイドMOSFETゲート電圧
黄色:ローサイドMOSFETドレイン電流
RIGOL Print Screen2018-08-03 18_29_54.407

電流は20Aくらいです。とてもいい感じです。試作回路での試験では電流の立ち上がりが鈍ってたのに対し、今回は直線的です。加速コイルのR成分をできるだけ低くした甲斐がありました。

多段で動かしてみました。最初のパルスが1段目、次が2段目、その次が3段目といった感じです。
今回の回路では通電時間のみならず、電流量も自在に変えられるので、画像のように各段異なる電流で動作させることができます。
ちなみにこれは初段では低電流でゆっくり加速、最終段では弾が速く加速時間が稼げないので電流をたくさん流して一気に加速...なんてことができたらいいなーーと思って適当に設定したパラメータです。
RIGOL Print Screen2018-08-03 22_06_13.035

こんな感じに動作中に電流量を変える事もできます。
RIGOL Print Screen2018-08-04 2_44_16.919

紫はコンデンサ電圧です。"回生"なのにあんまり回生って感じはしないですね...
(水色は3段目MOSFETゲート(あんまり関係ない))

コンデンサ電圧が低いと回生してるのが見えてきます。
RIGOL Print Screen2018-08-03 23_28_25.424

今度は実際に撃ってみました。


動画のような感じです。
適当に設定したパラメータの割にはいきなり効率10%超えという結果を出してくれました。
実はこのコイルガンは自動で最適な通電時間を設定する学習型を前提に作ってあり、後々そのプログラムを実装したいと思います。これがうまくいったらどのくらい効率が上がるのか楽しみです。

回生型コイルガン-加速コイル部の制作

"コイル"ガンという名前がつくほど重要なコイルを巻いていきます。

まずは巻く部分となるボビンを作ります。アクリルを切り出したり穴を開けたりして部品を作っていきます。
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巻線には0.65mmのPEWを使おうと思います。
よくあるコイルガンでは、コイルの電流がスイッチング素子の定格に収まるように、巻線を細くして抵抗を稼いで電流が流れすぎないようにしています。しかし、今回のコイルガンではスイッチングにより電流量を制御をするので、コイルの抵抗はどうでもよく、むしろ抵抗はただの損失にしかならない上に電流の立ち上がりも遅くなってしまいます。
そんなわけで抵抗値を小さくするために太い線を巻きたい......しかし巻き数を稼ぎたいので細いほうが良い...ってのを繰り返して結局0.65mmになりました。宣伝ですが自分のHPの計算ツールで設計しました。
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はい巻きました。
なんかサラッと書いてますがこれめっちゃ時間かかってます。巻いてる最中ずっと銅線あたってたところの皮が切れて痛かったです。
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約400gあります。めっちゃ重い。
きれいに巻いたつもりですがコイルの両端の部分が汚くなってしまいました。コイルの巻き始めの部分が原因のようで、ボビンを工夫したら解決できそうな感じでした。今度巻くときの教訓にしておきます。
コイルの抵抗値は設計通り約2Ωほどに収まってくれました。

ここでセンサ基板を作りました。フォトリフレクタ式のセンサです。
パイプの片側にLED、もう片側にセンサのようにものが多いですが、このほうが楽に作れるのではないかと思います。
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センサ基板とコイルを合体して加速コイル部は完成です。
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回生型コイルガン-メイン基板②

昇圧チョッパが動かないということで萎えて2ヶ月くらい何もせずに放置していました。
でいい加減やるか~~ということでいじってたんですがやっぱりうまく動かないわけ
もうこれダメだわ~ってな結局昇圧チョッパ再設計して大改造しました。
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ちゃんと動きました。
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次に加速コイルスイッチング用の素子を生やしましてメイン基板はほぼ完成といったところです。
3段式なので素子が4つあります。
DSC_2781

あとは必要に応じてコネクタやらLEDやら付ける予定です。

コイルガン用弾速計完成

前回の記事の続きです。

操作できないスイッチですが、結局スイッチに基板重ねて高さをかさ増しして解決しました。
一応3Dプリンタでつまみ作ったんですけどね、小さすぎて折れて没になりました。
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ネジも皿ネジにしてフラットな感じに仕上げました。
DSC_3004

というわけで完成です。
測定範囲は0.100~999.999[m/s]です。
弾を自由落下させて測ってるとそれっぽい値は出たので良しとしましょう。
まぁ実際精度はどれくらい出てるか知りません。誤差も大きそうです。おおよその速度を知るには十分でしょう。

コイルガン用弾速計ほぼ完成

前回の記事の続きです。

とりあえず時間を測れるようにしました。
TMR1を使ったハードウェアでの計測なので分解能が31.25nsもあります。~100m/sくらいまでしか測らない予定なので正直そんなに分解能がいるかと言われると微妙(1km/s級にもなるレールガンとかの場合は有用と思うけど)。むしろ他の誤差のほうが大きそう。
TMR1がオーバーフローした場合は、ソフトでオーバーフローしたの回数をカウントしていきます。
そんでもってセンサ間距離[mm] / (31.25[ns] * カウント値)の計算をすれば弾速が出せます。
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あとはケースの加工とアクリルの部品を作って、
DSC_2960

基板と組み合わせます。
DSC_2962

すると、弾がパイプを通ったときにセンサが反応してくれます。

当初危惧していたフォトリフレクタ式のセンサはうまくいってくれたようです。

そしたら適当にケースの中に基板ぶち込んで完成!
DSC_2963

と思ったらスイッチの持つところが短くてケースから出てこなくて電源を入れられないっつうね

動画を見てもらえればわかると思いますが前回の値を記憶してくれるようにしてみました。

フタを開けるとこんな感じです。電池交換とソフト書き換えが簡単にできます(電池ボックスの横のピンヘッダから書き換えられる)
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後々3Dプリンタでスイッチのつまみ作ろうと思います。それを取り付ければ本当の完成ですね。
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