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。

携行型レールガン

冬休み

あけましておめでとうございます。
冬休みに入って少し時間が出来ましたので色々なことをやっていました。

まず前の記事で紹介したとおりテスラコイルを放電させて遊んでいました。
この当時はSSTCでしたが、Twitterにて触発されてDRSSTC化させてみました。

C0_M4dlVIAArS0m

???
共振は合わせてないです(合わせる気がないです(めんどくさかった)) 
SSTCより放電が大きくなってるのでよしとします。配線も構造もDRSSTC用ではないのでこれ以上やる気はないです。

あとテスラで作った呪いの紙ね

DSC_0643

放電を感熱紙に当ててみただけでした。



自動で弾を装填する奴を作り直しました。構造が以前のと変更されてますがそんなに変わりはありません。
可動する芯に磁石を用いて電磁石1つで前後に動かすことができるようになりました。

DSC_0585


可動部分がマガジン部分まで届くように腕を設置しました。基板を使ったのは、厚さがちょうどよくて、強度、耐熱性もレールガンに耐えられそうだということからです。
この腕が弾を押し出してレールガン内にセットさせる感じです

DSC_0593

さらに簡易的にマガジンを作って実験をしました。



たまたまうまくいったところを撮ってますが9割弾が詰まります。
精度を良くするか構造を見直すか検討中です。



アクリルを曲げが意外と簡単にできるというのを聞いて実験してみました。
装置はその辺の電源と抵抗でやってみます。抵抗を加熱してその熱でアクリルを柔らかくします。

DSC_0594
DSC_0598

できました。

DSC_0600

楽しかったです。以上です。 

多段式レールガン

多段式レールガンを作りました。方式はいつもどおりソリッド高オーグメント針金アーマチャです
携行型レールガンに搭載するレールガンの構造試験と多段式の試験を兼ねています

撃ったあとの写真しか撮ってません
片側共通レールの3段式です。オーグメントは共通レール側に接続してあります。
全長10cm 1段2cmです

Cpvf2geUMAAKEfe

1段200J*3段で合計600J入力です
音的にも見た目的にも音速を超えているようですがどうも弱いみたい

一回分解してレールを見てみました
3段式なので3箇所損傷跡がありますね

CpvfzV3VUAA6tdS


何度か試し撃ちをした後に、今度は弾速計をセットして速度測ったんですよ
そしたらヒビ入ってお亡くなりになった

CptEvrGWYAAPzcF

まぁ2.5mmアクリルだからね、しょうがないね
でもアクリルの厚さだけのせいじゃなくて
1段目で発生したプラズマが2段目で通電、アーマチャとレールに隙間ができたままになりさらにプラズマが発生
そしてその圧力でやられたというのもあると思います(思います)
それと2段目や3段目が放電しない時も結構あったので改善していきたいところです
不安定だったので多段化やめるかもわからんね 

一応初速は測れたので計算してみると

1

弱すぎィ!ただ初速に関しては爆発したから仕方ないと思われる
音速出したとしても効率1.2%ですよ流石にゴミすぎですよねぇ



話し変わるんですがNT用レールガンで、インダクタつけたりオーグメントの巻き数変えたり...など色々して効率あげようとしてたんですが
結果:何もしない方が強い
工夫してみた方は効率1%台で何もしなければ軽々2.5%以上出るんですよね(今回最高で2.95%くらいでました
これもうわかんねぇな

自動で弾を装填する奴②

Q. お父さんだと2度も会うのにお母さんだと一度も会わないのはなぁんだ_?

A. クチビル^^

自動で弾を装填する奴ですが新しい方式を思いついたので試作してみました。

こんなやつです。

Cm7gxqEUkAAOvBG

構造は図のようになっています。 

1

コイルに電流を流して磁力を発生さると、磁石部分(可動部)がコイルに引き寄せられます。
磁石は真ん中で極が反転しており、コイルで発生させる磁場の向きを変える(電流を逆にする)ことで、左右どちらの方向にも動かすことが出来ます。
リニアモーターっぽい感じか?


磁石部
某100均磁石が入っている

Cm7g17nVUAEX-io

コイル部

Cm7g0W9VYAALZDN
Cm7gy3RVYAA72Pj

コイルの見た目気に入っている。でもちょっと巻きすぎた感


動かしてみる



うまく動いてくれてます。(左右の何かは抑え)

しかし推進力(?)がちょっと弱め。これでは弾をうまく挿入できない可能性があります。
コイルの芯を鉄心にすればもうちょっと強かったかもしれません。
磁石を追加すれば十分な威力になったもののサイズオーバーしてしまいます。というかなにもしないでも既にサイズオーバー気味です。

というわけでこいつは没。
見た目とこのカシュカシュ動く感じは気に入ってるんだけどなぁ....

自動で弾を装填する奴

携行型レールガンですが、一旦設計図を白紙にして1から設計しなおしました。
満足できる形になりましたが今まで作ってた部分(例えばディスプレイ部とかチョッパとか) を改造や作りなおしなどをしないといけなくなりました。まぁそんなにそれほどでもないです。


先日は弾を自動で挿入する部分を実験用に作りました。(本番用じゃないです)
実験用なので雑だけど別にいいよね



見てもらえばわかりますがコイルガン等でよくあるソレノイドで押す方式のものです。 
今回作ったものは2つのコイルがついていて前後両方に動かせます。
うまく動いているようですのであとはちゃんと設計してちゃんと作ればいいですね

あとは色々実験してたのですが、レールガンの弾の挿入結構むつかしいかもしれないです。
トルクが足りなくて弾を押し出せなかったり、弾を1つずつ取り出せなかったりなど問題点山積みです。
トルクが足りない問題は手動挿入も可能なようにして対処すると思います。 その他はマガジンの構造等を工夫して解決したいと思います。

キャパシタチャージャー用昇圧チョッパ⑦

前回理由説明するとか言ってたけどめんどくさいからやーめた
とりあえずプログラムでPWMではなくPFM方式での動作が可能になって安定性が高まりました。
マイコンのPWMモジュールのPWM生成の方法についてよく調べたらPFMも可能ということがわかりましたので

出力電圧を読み、それにあった信号をマイコン内のPWMモジュールで作る利点としては、完全に他励式なので電流検出回路がいらないことや発振が安定することなどです
電流検出については、その分の実装面積分をなくしたり、シャント抵抗分の発熱がなくなったり、シャント抵抗のせいでGNDが浮いてしまうなんてことが無かったり、それなりに良いっちゃ良いですが電流検出はあったほうが安心かもしれないですね過電流防止とか用に
以前のようにコンパレータとRSFFでやるものはたまーーーーに発振がンンッ?ってなることがあったけどPWMモジュにやらせればこんなことはないですね、MOSFETくんも気持ちよさそうです。


そんなこんなでまたチョッパ作りました。
このチョッパは300W出力で設計してみました。サイズはそのまま出力1.5倍です。
測定用にシャント抵抗がついてますがいずれ外す予定です

CIMG0113

前はでっかいコイル1つでしたが小さいの4つに分散させました。

制御基板
マイコンとゲートドライブICが乗ってます

CIMG0108


ベース基板
コイルや電圧フィードバック、レギュレータなどが乗ってます
この基板には小型化のために0.3mm基板を使ってみましたが薄すぎてこの用途には強度がたりなかった...マイコン工作とかではいいかもしれないです。

CIMG0109


ぱわーなところ
MOSFETとかダイオードとかがあります
コイルを4つにしたのでMOSFETやダイオードも4つになってます(ダイオードは二素子入り)
MOSFETは最近秋月に出たスペックの良いやつを使ってます。 値段もぶったまげるくらい安いのが秋月の魅力ですよね。

CIMG0112

ヒートシンクにTO-247素子が埋め尽くされてるの頭おかしい。

それでコイルとコイルの間にネジを通してしかもダイオードの固定と基板の固定を一緒にするというマジキチっぷり
制御基板の裏の空白部分に多回転半固定抵抗とかパスコンをつけたりしたのでかなり密度が高くなってます。
多回転半固定抵抗もコイルの間から回します...

CIMG0114


LEDを何となくいっぱいつけたらなんかいい感じになりました。見た目が。

myhome


このチョッパの特徴としてはこういうこと

DS1Z_QuickPrint21


今使ってる電源が240Wなので設計出力300Wは出せません(電源装置では150Wの出力を確認)
ということで電源をリポに変えてみて、300Wフル出力させてみました。

3750uFのコンデンサを充電した時の電圧波形

DS1Z_QuickPrint24

3750uFを316V充電したので約187J
これを400msで充電してるので187 / 0.4で 出力約460W....!?
と、いい意味でも悪い意味でもちょっとよくわからない出力がでてくれました...
目標出力を遥かに上回っていて嬉しいのですが、さすがに出力出過ぎ。電源がリポなのでこんなに電流流すと爆発しそうで恐ろしいです。
やはり電流制限用にシャント抵抗等をつけたほうが良かったかも知れないです。
本気出せば450W以上出せることがわかりましたが、ここまで来ると出力をわざと落としたほうが良さそうです。

というか300W出力で設定したのにこの出力が出るっていうのがよくわからないわけ
おそらくインダクタの飽和等でインダクタンスが変化し電流がガバガバ流れるようになった説が濃厚です。
詳しく調べようとしてもリポ怖い&ヒューズ切れるで動作時間が極端に短いので実験回数も少なくデータがあまり取れていません。本当に460Wも出てるのかもよくわかりません。いや出てるんだけど...


最後に本番と同じ7500uFの充電した時

DS1Z_QuickPrint28

320Vまで900msで充電してるので出力は420Wほどに落ちています。おそらく電池が減ってきただけだと思います。

新チョッパはまだまだ不安定ですがなんとか動いてくれました。調節や出力リミットなどをつけて安定化していきたいと思います。



おまけ:歴代の昇圧チョッパ
出力や効率だけで見るとどんどん高性能化していってますが、大きさや安定性など総合的に見ると真ん中のが一番良かったかもしれないです(そもそも今回のはまだ開発中ですが)

CIMG0116
5000兆円欲しい!