Comment fonctionne un «coilgun»?

Je me demandais comment fonctionnait ce soi-disant "coilgun", je sais ce qu'il fait mais je me demandais comment il fonctionnait sous le capot et finalement comment en fabriquer un de base? De plus, combien d'énergie serait nécessaire?

Un coilgun est une série de bobines qui sont successivement excitées lorsqu'un projectile conducteur en matériau magnétique les traverse.

Chaque étape agit sur des principes similaires à ceux d'un solénoïde . Les boucles de courant induisent un flux magnétique à travers leur centre:

Lorsque le projectile conducteur s'approche des boucles de courant noyau-air, deux choses se produisent: l' inductance de boucle augmente et le projectile devient magnétisé . Le projectile magnétisé est alors attiré par le champ magnétique de la boucle, accélérant vers lui. À mesure qu'elle approche, l'inductance augmente, complétant une boucle de rétroaction positive de sorte que la traction sur le projectile et le champ magnétique créé par les boucles augmentent.

Ce processus atteint un pic lorsque le projectile est complètement enfermé par la bobine, où un déplacement supplémentaire diminue l'inductance de la boucle. À ce stade, le courant dans la boucle est brusquement coupé, de sorte que le projectile ne sera pas ralenti par son attraction continue vers le champ magnétique de la bobine.

Ce sont les principes de base de la physique par lesquels un pistolet à bobine fonctionne, ce qui semble être ce qui vous intéresse. Il existe de nombreuses implémentations pratiques.

Jetez d'abord un œil à Wikipedia . L'article est un point de départ intéressant.

D'après ce que je vois, puisque vous venez de commencer à les étudier, le meilleur début est de fabriquer un électro-aimant . De cette façon, vous pouvez vous familiariser avec le calcul nécessaire à votre projet, car un pistolet à bobine est essentiellement un cas spécial d'électro-aimant. Je vous laisse calculer le courant et la tension dont vous avez besoin. Gardez simplement à l'esprit l'impédance de la bobine et des circuits de protection nécessaires pour les transitions entre les états marche et arrêt. Il existe des programmes qui peuvent calculer l'inductance d'une bobine en fonction du diamètre du fil, du nombre de tours, etc. Je publierai un lien dès que je déterrerai d'où j'ai obtenu le mien. En ce qui concerne la protection, vous pouvez trouver de nombreux tutoriels pour les moteurs électriques sur Internet. Ce dont vous avez besoin devrait être assez similaire, car la bobine est le principal problème dans les deux.

Après avoir obtenu votre aimant le plus élémentaire, vous devriez prendre votre temps pour calculer le type de projectile que vous utiliserez, la portée que vous souhaitez, etc. Encore une fois, Wikipédia vient à la rescousse , mais il existe de nombreuses autres bonnes sources sur Internet. Lorsque vous obtenez la force nécessaire, vous pouvez commencer à calculer les paramètres des électro-aimants que vous souhaitez utiliser.

Après cela, vous auriez besoin d'un circuit qui peut rapidement allumer et éteindre plusieurs électroaimants. Vous voudrez peut-être rafraîchir vos compétences avec l'électronique numérique, car vous pourriez probablement utiliser une sorte de compteur pour cela, mais je n'ai pas beaucoup d'expérience dans ce domaine, donc je ne peux pas vous donner de bons conseils. Les microcontrôleurs seraient également intéressants, car vous faites de la programmation C.

Bien sûr, vous auriez également besoin d'une alimentation. Si vous optez pour des condensateurs basse tension à haute capacité et à courant élevé, vous pourriez avoir une alimentation simple, mais cela prendrait un certain temps pour charger les condensateurs.

Il y a ce type appelé Afrotechmods sur Youtube qui a des tutoriels sur les alimentations, les gros condensateurs et les pannes catastrophiques des composants électroniques.

Un autre aspect facilement ignoré dans ce scénario sont les câbles de connexion internes. Vous devez vous assurer qu'ils peuvent supporter les courants que vous prévoyez de leur faire passer. Juste pour être sûr, utilisez des câbles plus résistants que nécessaire.

Il y a aussi le problème de la sécurité. Le meilleur conseil serait de demander à quelqu'un qui a beaucoup d'expérience dans ce domaine de travailler avec vous. Je comprends pourquoi votre professeur ne veut pas vous fournir d'informations sur ce projet. Les condensateurs peuvent facilement exploser et les supercondensateurs encore plus, les câbles d'alimentation peuvent fondre et prendre feu, même si vos calculs montrent qu'ils devraient être capables de maintenir le courant (cela m'est arrivé il y a quelques jours), vous pourriez obtenir un court-circuit quelque part qui pourrait déclencher un incendie, une partie de l'appareil qui devrait être isolée peut être sous tension lorsque vous le touchez et cela peut entraîner des brûlures, etc. Je vous conseille donc de rechercher comment chaque composant peut échouer, comment réagir en cas d'échec et être prêt pour cela. En outre, ce serait une bonne idée d'utiliser des composants avec une note plus élevée que celle dont vous avez besoin, juste pour être sûr. Certains composants plus récents ont également des protections internes contre les surtensions (tension, chauffage, courant), les courts-circuits, etc. Si vous pouvez obtenir de tels composants, utilisez-les.

Pour la fin, j'ajouterai simplement que je suis intentionnellement vague dans cette réponse. Chacun des points que j'ai soulevés est très large et pourrait répondre à quelques questions juste pour lui-même. Mon idée était de vous donner un aperçu de ce qui est nécessaire avant de commencer. Vous aurez besoin de faire beaucoup de recherches!

Étant donné que vous êtes nouveau dans le domaine des pistolets à bobine, je recommanderais d'abord deux cours. Comprenez d'abord que les pistolets à bobine ne sont que des solénoïdes qui ne sont que des inducteurs. La différence est que vous éteignez la bobine juste avant que le milieu du projectile n'atteigne le milieu de la bobine. Pour comprendre cela, vous devez avoir une bonne compréhension de la loi sur les ampères et de la loi de l'induction de Faraday. Une fois que vous maîtrisez ces deux choses, tout est une question d'expérimentation. Je dirais en outre qu'il est sage de tenir compte de tous les conseils sur les précautions de sécurité ci-dessus, car j'ai presque été blessé à plusieurs reprises en ne respectant pas ces mêmes conseils.