25. mars 2015 kl. 15:42

Elektromagnetisk Gauss-pistol på en mikrokontroller

• Robotikkutvikling

Hei alle sammen. I denne artikkelen vil vi se på hvordan du lager en bærbar elektromagnetisk Gauss-pistol satt sammen ved hjelp av en mikrokontroller. Vel, om Gauss-pistolen ble jeg selvfølgelig begeistret, men det er ingen tvil om at det er en elektromagnetisk pistol. Denne mikrokontrollerenheten ble designet for å lære nybegynnere hvordan de programmerer mikrokontrollere ved å bruke et designeksempel elektromagnetisk pistol med egne hender La oss se på noen designpunkter både i selve den elektromagnetiske Gauss-pistolen og i programmet for mikrokontrolleren.

Helt fra begynnelsen må du bestemme diameteren og lengden på selve pistolen og materialet den skal lages av. Jeg brukte en plastkasse med en diameter på 10 mm fra undersiden kvikksølvtermometer, fordi jeg hadde den liggende på tomgang. Du kan bruke hvilket som helst tilgjengelig materiale som har ikke-ferromagnetiske egenskaper. Disse er glass, plast, kobberrør osv. Lengden på tønnen kan avhenge av antall elektromagnetiske spoler som brukes. I mitt tilfelle er det brukt fire elektromagnetiske spoler, tønnelengden var tjue centimeter.

Når det gjelder diameteren på røret som ble brukt, viste den elektromagnetiske pistolen under drift at det er nødvendig å ta hensyn til diameteren på løpet i forhold til prosjektilet som ble brukt. Enkelt sagt bør diameteren på løpet ikke være mye større enn diameteren på prosjektilet som brukes. Ideelt sett bør løpet til den elektromagnetiske pistolen passe til selve prosjektilet.

Materialet for å lage prosjektilene var en aksel fra en skriver med en diameter på fem millimeter. Fem emner 2,5 centimeter lange ble laget av dette materialet. Selv om du også kan bruke stålemner, for eksempel wire eller elektrode - hva enn du finner.

Du må være oppmerksom på vekten av selve prosjektilet. Vekten skal være så lett som mulig. Skjellene mine viste seg å være litt tunge.

Før du opprettet denne pistolen, ble det utført eksperimenter. En tom pasta fra en penn ble brukt som en tønne, og en nål som et prosjektil. Nålen stakk lett gjennom dekselet til et magasin installert i nærheten av den elektromagnetiske pistolen.

Siden den originale Gauss elektromagnetiske pistolen er bygget på prinsippet om å lade en kondensator med en høy spenning, omtrent tre hundre volt, av sikkerhetsgrunner, bør nybegynnere radioamatører drive den lav spenning, omtrent tjue volt. Lav spenning gjør at prosjektilets flyrekkevidde ikke er veldig lang. Men igjen, alt avhenger av antall elektromagnetiske spoler som brukes. Jo flere elektromagnetiske spoler som brukes, jo større akselerasjon har prosjektilet i den elektromagnetiske pistolen. Diameteren på løpet har også betydning (jo mindre diameter på løpet, jo lenger flyr prosjektilet) og kvaliteten på viklingen av selve de elektromagnetiske spolene. Kanskje er elektromagnetiske spoler det mest grunnleggende i utformingen av en elektromagnetisk pistol; seriøs oppmerksomhet må rettes mot dette for å oppnå maksimal prosjektilflyging.

Jeg vil gi parametrene til mine elektromagnetiske spoler; dine kan være annerledes. Spolen er viklet med tråd med en diameter på 0,2 mm. Viklelengden til det elektromagnetiske spolelaget er to centimeter og inneholder seks slike rader. Hver nytt lag Jeg isolerte ikke, men begynte å vikle et nytt lag på det forrige. På grunn av det faktum at de elektromagnetiske spolene drives av lav spenning, må du få den maksimale kvalitetsfaktoren til spolen. Derfor vikler vi alle svingene tett til hverandre, sving til sving.

Når det gjelder fôringsanordningen, er ingen spesiell forklaring nødvendig. Alt ble loddet fra avfallsfolie-PCB til overs fra produksjon av kretskort. Alt er vist i detalj på bildene. Hjertet i materen er SG90 servodrevet, kontrollert av en mikrokontroller.

Matestangen er laget av en stålstang med en diameter på 1,5 mm, en M3-mutter er forseglet i enden av stangen for kobling med servodrevet. For å øke armen er en kobbertråd med en diameter på 1,5 mm bøyd i begge ender installert på servodrivvippen.

Denne enkle enheten, satt sammen av skrapmaterialer, er nok til å skyte et prosjektil inn i løpet av en elektromagnetisk pistol. Materstangen må gå helt ut av lastemagasinet. Et sprukket messingstativ med en innvendig diameter på 3 mm og en lengde på 7 mm fungerte som føring for matestangen. Det var synd å kaste det, så det kom godt med, akkurat som bitene av folie-PCB.

Programmet for atmega16 mikrokontrolleren ble laget i AtmelStudio, og er et helt åpent prosjekt for deg. La oss se på noen innstillinger i mikrokontrollerprogrammet som må gjøres. For maksimalt effektivt arbeid elektromagnetisk pistol, må du konfigurere driftstiden for hver elektromagnetisk spole i programmet. Innstillingene gjøres i rekkefølge. Først, lodd den første spolen inn i kretsen, ikke koble til alle de andre. Still inn driftstiden i programmet (i millisekunder).

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_delay_ms(350); / / arbeidstid

Flash mikrokontrolleren og kjør programmet på mikrokontrolleren. Kraften til spolen skal være nok til å trekke prosjektilet tilbake og gi innledende akselerasjon. Etter å ha oppnådd maksimal prosjektilrekkevidde, justering av spolens driftstid i mikrokontrollerprogrammet, koble til den andre spolen og juster også tiden, og oppnå et enda større prosjektilflygingsområde. Følgelig forblir den første spolen slått på.

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_delay_ms(350);
PORTA &=~(1<<1);
PORTA |=(1<<2); // катушка 2
_forsinkelse_ms(150);

På denne måten konfigurerer du driften av hver elektromagnetisk spole, og kobler dem i rekkefølge. Etter hvert som antallet elektromagnetiske spoler i enheten til en elektromagnetisk Gauss-pistol øker, bør hastigheten og følgelig rekkevidden til prosjektilet også øke.

Denne møysommelige prosedyren med å sette hver spole kan unngås. Men for å gjøre dette, må du modernisere enheten til selve den elektromagnetiske pistolen, installere sensorer mellom de elektromagnetiske spolene for å overvåke bevegelsen til prosjektilet fra en spole til en annen. Sensorer i kombinasjon med en mikrokontroller vil ikke bare forenkle oppsettprosessen, men vil også øke prosjektilets flyrekkevidde. Jeg la ikke til disse klokkene og fløytene og kompliserte ikke mikrokontrollerprogrammet. Målet var å implementere et interessant og enkelt prosjekt ved hjelp av en mikrokontroller. Hvor interessant det er, er selvfølgelig opp til deg å bedømme. For å være ærlig, var jeg glad som et barn, "maling" fra denne enheten, og ideen om en mer seriøs enhet på en mikrokontroller modnet. Men dette er et tema for en annen artikkel.

Program og opplegg -

Gauss kanon (Gauss rifle)

Andre navn: Gauss pistol, Gauss pistol, Gauss rifle, Gauss gun, akselererende rifle.

Gauss-riflen (eller dens større variant, Gauss-pistolen), er i likhet med skinnepistolen et elektromagnetisk våpen. For øyeblikket er det ingen militære industrielle prøver, selv om en rekke laboratorier (for det meste amatører og universiteter) fortsetter å jobbe vedvarende med å lage disse våpnene. Systemet er oppkalt etter den tyske vitenskapsmannen Carl Gauss (1777-1855). Jeg personlig kan ikke forstå hvorfor matematikeren var så redd (jeg kan fortsatt ikke, eller rettere sagt, jeg har ikke den relevante informasjonen). Gauss hadde mye mindre å gjøre med teorien om elektromagnetisme enn for eksempel Oersted, Ampere, Faraday eller Maxwell, men likevel ble pistolen navngitt til hans ære. Navnet festet seg, og derfor kommer vi til å bruke det også.

Driftsprinsipp:
En Gauss-rifle består av spoler (kraftige elektromagneter) montert på en løp laget av dielektrisk. Når det tilføres strøm, slås elektromagnetene på en etter en et kort øyeblikk i retning fra mottakeren til tønnen. De bytter på å tiltrekke seg en stålkule (en nål, en pil eller et prosjektil, hvis vi snakker om en kanon) og dermed akselerere den til betydelige hastigheter.

Fordeler med våpenet:
1. Mangel på patron. Dette lar deg øke magasinkapasiteten betydelig. For eksempel kan et magasin som rommer 30 skudd laste 100-150 kuler.
2. Høy brannhastighet. Teoretisk sett lar systemet deg begynne å akselerere neste kule selv før den forrige har forlatt løpet.
3. Stille skyting. Utformingen av selve våpenet lar deg bli kvitt de fleste av de akustiske komponentene i skuddet (se anmeldelser), så skyting fra en gauss-rifle ser ut som en serie med knapt hørbare knall.
4. Ingen demaskerende blink. Denne egenskapen er spesielt nyttig om natten.
5. Lav rekyl. Av denne grunn, når du skyter, løftes våpenet praktisk talt ikke opp, og derfor øker nøyaktigheten til brannen.
6. Pålitelighet. Gauss-riflen bruker ikke patroner, og derfor forsvinner spørsmålet om ammunisjon av lav kvalitet umiddelbart. Hvis vi i tillegg til dette husker fraværet av en avfyringsmekanisme, kan selve konseptet "feiltenning" bli glemt som en vond drøm.
7. Økt slitestyrke. Denne egenskapen skyldes det lille antallet bevegelige deler, lav belastning på komponenter og deler under skyting, og fraværet av kruttforbrenningsprodukter.
8. Mulighet for bruk både i verdensrommet og i atmosfærer som undertrykker forbrenningen av krutt.
9. Justerbar kulehastighet. Denne funksjonen lar om nødvendig redusere hastigheten på kulen under lyden. Som et resultat forsvinner de karakteristiske poppen, og Gauss-riflen blir helt stille, og derfor egnet for hemmelige spesialoperasjoner.

Ulemper ved våpen:
Blant ulempene med Gauss-rifler, er følgende ofte sitert: lav effektivitet, høyt energiforbruk, stor vekt og dimensjoner, lang ladetid for kondensatorer, etc. Jeg vil si at alle disse problemene bare skyldes nivået av moderne teknologi utvikling. I fremtiden, med etableringen av kompakte og kraftige kraftkilder, ved bruk av nye strukturelle materialer og superledere, kan Gauss-pistolen virkelig bli et kraftig og effektivt våpen.

I litteratur, selvfølgelig, fantastisk litteratur, bevæpnet William Keith legionærene med en gauss-rifle i sin "Femte fremmedlegion"-serie. (En av favorittbøkene mine!) Den var også i tjeneste med militaristene fra planeten Klisand, som Jim di Gris landet til i Harrisons roman «Revenge of the Stainless Steel Rat». De sier at Gausovka også finnes i bøker fra S.T.A.L.K.E.R.-serien, men jeg har bare lest fem av dem. Jeg fant ikke noe sånt der, og jeg vil ikke snakke for andre.

Når det gjelder mitt personlige arbeid, ga jeg i min nye roman "Marauders" en Tula-laget Metel-16 gauss karabin til min hovedperson Sergei Korn. Riktignok eide han den bare i begynnelsen av boken. Tross alt er han hovedpersonen, noe som betyr at han har rett til en mer imponerende pistol.

Oleg Shovkunenko

Anmeldelser og kommentarer:

Alexander 29.12.13
Ifølge punkt 3 vil et skudd med supersonisk kulehastighet uansett være høyt. Av denne grunn brukes spesielle subsoniske patroner for stille våpen.
I henhold til punkt 5 vil rekyl være iboende i ethvert våpen som skyter "materielle gjenstander" og avhenger av forholdet mellom massene til kulen og våpenet, og impulsen til kraften som akselererer kulen.
I henhold til paragraf 8 kan ingen atmosfære påvirke forbrenningen av krutt i en forseglet patron. I verdensrommet vil skytevåpen også skyte.
Problemet kan bare ligge i den mekaniske stabiliteten til våpendeler og smøremiddelegenskaper ved ultralave temperaturer. Men dette problemet kan løses, og tilbake i 1972 ble testskyting utført i verdensrommet fra en orbitalkanon fra den militære orbitalstasjonen OPS-2 (Salyut-3).

Oleg Shovkunenko
Alexander, det er bra du skrev det. For å være ærlig laget jeg en beskrivelse av våpenet basert på min egen forståelse av temaet. Men kanskje jeg tok feil om noe. La oss finne det ut sammen punkt for punkt.

Punkt nr. 3. "Stille skyting."
Så vidt jeg vet, består lyden av et skudd fra et hvilket som helst skytevåpen av flere komponenter:
1) Lyden, eller enda bedre, lydene fra våpenmekanismen som fungerer. Dette inkluderer slag av tennstiften på kapselen, klirring av bolten, etc.
2) Lyden som skapes av luften som fyller løpet før skuddet. Den fortrenges av både kulen og pulvergassene som siver gjennom riflekanalene.
3) Lyden som pulvergassene selv lager under plutselig ekspansjon og avkjøling.
4) Lyd skapt av en akustisk sjokkbølge.
De tre første punktene gjelder ikke Gauss i det hele tatt. Jeg ser for meg et spørsmål om luft i tønnen, men i en Gauss-vintage tønne er det slett ikke nødvendig å være solid og rørformet, noe som betyr at problemet forsvinner av seg selv. Så det etterlater punkt nummer 4, som er akkurat det du, Alexander, snakker om. Jeg vil si at den akustiske sjokkbølgen er langt fra den høyeste delen av skuddet. Lyddempere av moderne våpen kjemper praktisk talt ikke mot det i det hele tatt. Og likevel kalles et skytevåpen med lyddemper fortsatt stille. Følgelig kan gausseren også kalles lydløs. Forresten, tusen takk for at du minnet meg på det. Jeg glemte å nevne blant fordelene med Gauss-pistolen muligheten til å justere hastigheten på kulen. Tross alt er det mulig å stille inn en subsonisk modus (som vil gjøre våpenet helt stille og ment for hemmelige handlinger i nærkamp) og supersonisk (dette er for ekte krig).

Punkt nr. 5. "Nesten ingen retur."
Gasspistolen har selvfølgelig også rekyl. Hvor ville vi vært uten henne?! Loven om bevaring av momentum er ennå ikke kansellert. Bare driftsprinsippet til en gauss-rifle vil gjøre den ikke eksplosiv, som i et skytevåpen, men heller strukket ut og glatt, og derfor mye mindre merkbar for skytteren. Selv om, for å være ærlig, er dette bare mine mistanker. Jeg har aldri skutt en pistol som dette før :))

Punkt nr. 8. "Mulighet for bruk som i verdensrommet ...".
Vel, jeg sa ikke noe i det hele tatt om umuligheten av å bruke skytevåpen i verdensrommet. Bare det må lages om på en slik måte, så mange tekniske problemer må løses at det blir lettere å lage en gauss-pistol :)) Når det gjelder planeter med spesifikke atmosfærer, kan bruken av skytevåpen på dem faktisk være ikke bare vanskelig, men også utrygt. Men dette er allerede fra fantasy-delen, faktisk, som er det din ydmyke tjener gjør.

Vyacheslav 04/05/14
Takk for den interessante historien om våpen. Alt er veldig tilgjengelig og lagt ut i hyllene. Jeg vil også ha et diagram for større klarhet.

Oleg Shovkunenko
Vyacheslav, jeg la inn skjemaet, som du spurte).

interessert 22.02.15
"Hvorfor en Gaus-rifle?" – Wikipedia sier det fordi han la grunnlaget for teorien om elektromagnetisme.

Oleg Shovkunenko
For det første, basert på denne logikken, burde luftbomben blitt kalt "Newton-bomben", fordi den faller til bakken og adlyder loven om universell gravitasjon. For det andre, i samme Wikipedia, er Gauss ikke nevnt i det hele tatt i artikkelen "Elektromagnetisk interaksjon". Det er bra at vi alle er utdannede mennesker og husk at Gauss avledet teoremet med samme navn. Riktignok er denne teoremet inkludert i Maxwells mer generelle ligninger, så Gauss ser ut til å være tilbake på sporet her med å "legge grunnlaget for teorien om elektromagnetisme."

Evgeniy 05.11.15
Gaus rifle er et oppdiktet navn på våpenet. Det dukket først opp i det legendariske post-apokalyptiske spillet Fallout 2.

Romersk 26.11.16
1) om hva Gauss har med navnet å gjøre) les på Wikipedia, men ikke elektromagnetisme, men Gauss’ teorem; denne teoremet er grunnlaget for elektromagnetisme og er grunnlaget for Maxwells ligninger.
2) brølet av et skudd skyldes hovedsakelig kraftig ekspanderende pulvergasser. fordi kulen er supersonisk og 500m fra tønneskjæringen, men det er ingen brøl fra den! bare en fløyte fra luften blir kuttet av sjokkbølgen fra en kule, og det er alt!)
3) om det faktum at de sier det er prøver av håndvåpen og de er stille fordi de sier at kulen er subsonisk - dette er tull! Når noen argumenter presenteres, må du forstå essensen av problemet! skuddet er stille, ikke fordi kulen er subsonisk, men fordi pulvergassene ikke slipper ut av løpet! les om PSS-pistolen i Wik.

Oleg Shovkunenko
Roman, er du tilfeldigvis en slektning av Gauss? Du forsvarer for nidkjært hans rett til dette navnet. Personlig bryr jeg meg ikke, hvis folk liker det, la det være en gauss-pistol. Når det gjelder alt annet, les anmeldelsene til artikkelen, spørsmålet om lydløshet er allerede diskutert i detalj der. Jeg kan ikke legge til noe nytt til dette.

Dasha 03/12/17
Jeg skriver science fiction. Mening: AKSELERASJON er fremtidens våpen. Jeg vil ikke tilskrive en utlending rett til å ha forrang i dette våpenet. Russisk AKSELERASJON VIL HELT SIKKERT FRAMFRE det råtne Vesten. Det er bedre å ikke gi en råtten utlending RETTEN TIL Å KALLE ET VÅPEN VED DET SHITTE NAVN! Russerne har nok av sine egne smarte gutter! (ufortjent glemt). Gatling-maskingeværet (pistolen) dukket forresten opp SENERE enn det russiske SOROKA (roterende løpssystem). Gatling patenterte ganske enkelt en idé stjålet fra Russland. (Vi vil heretter kalle ham Goat Gatl for dette!). Derfor har Gauss heller ikke noe med akselererende våpen å gjøre!

Oleg Shovkunenko
Dasha, patriotisme er selvfølgelig bra, men bare sunt og rimelig. Men med Gauss-pistolen, som de sier, har toget gått. Begrepet har allerede slått an, som mange andre. Vi vil ikke endre begrepene: Internett, forgasser, fotball osv. Det er imidlertid ikke så viktig hvis navn denne eller den oppfinnelsen heter, hovedsaken er hvem som kan bringe den til perfeksjon eller, som i tilfellet med Gauss-riflen, i det minste til en kampstat. Dessverre har jeg ennå ikke hørt om den seriøse utviklingen av combat gauss-systemer, både i Russland og i utlandet.

Bozhkov Alexander 26.09.17
Alt klart. Men er det mulig å legge til artikler om andre typer våpen?: Om termittpistolen, elektrokasteren, BFG-9000, Gauss armbrøst, ektoplasmatisk maskingevær.

I alle kjente dataspill er det siste, kraftigste våpenet i spillet den berømte Gauss-pistolen. Det er avbildet som en slags blanding av elektronikk, elektrisk og mekanikk. Den har mange spoler og skyter små stålkuler, kuler eller stenger. Slik ser hun ut i Fallout eller Syndicate, hvis noen husker det. Hvordan ser det ut i det virkelige liv og har uttrykket Gauss-pistolen selv den minste grunn til å kreve det?

Gauss-riflen er det tiltenkte våpenet. Den er i stand til å skyte ferromagnetiske prosjektiler (les jern). I stedet for pulvergasstrykk brukes et magnetfelt for å akselerere kulen. Driftsprinsippet er ganske primitivt: det er flere elektromagnetiske spoler langs tønneboringen. Mekanisk kommer den første kulen inn i løpet fra magasinet. Den første spolen slår seg på og trekker prosjektilet. Når kulen når midten av spolen, slår den seg av og den neste slås på. En kaskade av flere slike spoler er i stand til å akselerere en kule, teoretisk, til vilkårlige hastigheter.

En enkel nedtur på fantastisk teknologi.

Ordningen er attraktiv for designere på grunn av flere funksjoner. Først— Det er praktisk talt ingen oppvarming, derfor kan skuddhastigheten til slike våpen være ekstremt høy. Det er ingen høye trykk eller temperaturer. Sekund— det er ingen patroner, noe som betyr at våpenets sluttstykke er betydelig forenklet. Tredje— kuleakselerasjon er ikke avhengig av diameter, noe som gjør det mulig å skyte smale, tynne kuler med betydelig penetrasjonsevne. Elektrisk strøm er tilstrekkelig til å betjene dette våpenet. Selve kretsen er enkel og inneholder nesten ingen bevegelige deler.

Hva er ulempene med Gauss-pistolen? Ja, i hovedsak ikke mye, bare en: det fungerer ikke. Det har ennå ikke vært mulig å lage en tilstrekkelig kompakt og tilstrekkelig lett modell som kan avfyre ​​akseptable prosjektiler med en akseptabel hastighet. Mindre funksjoner gjør det praktisk talt uakseptabelt for bruk i våpenproduksjon, og mest sannsynlig vil det forbli et leketøy.

Det hindrer oss ikke i å lage prototyper som ligner på ekte våpen. Lite ingeniørkontor Delta V Engineering laget en prototype av en helautomatisk Gauss-rifle, med et magasin på femten runder. Den ser veldig imponerende ut og fungerer til og med, og knuser jevnlig bokser og flasker med en hastighet på 7,7 skudd per sekund. Vekten på Gauss-riflen, stolt kalt CG-42 uten ammunisjon, er 4,17 kg. Kulen har et kaliber på 6,5x50 mm. Her er demonstrasjonen:

Dessverre er det ingen alternativer for å overvinne hovedulempen - kulens lave snutehastighet. Denne imponerende og fantastiske riflen har bare 43 meter i sekundet. Dette er nok for en krig med banker og gamle datamaskiner, men selv for en kamp med en hær av katter er det ikke nok. Til sammenligning er starthastigheten til en kule avfyrt fra en "trelinjal" tjue+ ganger høyere.

Gauss-Gan er en ganske vanlig enhet blant radioamatører. Enheten til Gauss-pistolen er ganske enkel. Pistolen består av flere deler:
1) Strømforsyning
2) Spenningsomformer
3) Elektromagnetisk spole

Dette er hoveddelene av enheten, som vanligvis er kjent som den gaussiske elektromagnetiske masseakseleratoren. Hoveddelene av enheten er ikke kritiske, alt avhenger av fantasien til forfatterne. Det grunnleggende i arbeidet er også ganske enkelt. Spenningsomformeren øker startspenningen til strømkilden til et nivå på 300-450 volt, deretter blir denne spenningen rettet og akkumulert i elektrolytiske kondensatorer. Kraften til selve pistolen avhenger av kondensatorkapasiteten. I oppstartøyeblikket påføres hele potensialet til kondensatoren (ofte brukes en blokk med flere kondensatorer) på spolen, hvoretter den blir til en kraftig elektromagnet og skyver ut jernmassen. Prinsippet for drift av en Gauss-pistol er noe lik prinsippet for drift av et relé, bare her tilføres strøm til spolen i kort tid.

I dag skal vi se på utformingen av en ganske enkel masseakselerator med tilstrekkelig kraft. Enheten er kun ment å demonstrere prinsippet om drift, vær oppmerksom på alle sikkerhetstiltak, siden denne typen enhet er ganske farlig av flere grunner.

For det første genereres det høy spenning på kondensatorene, og siden kapasitansen til kondensatorene er stor, er det livsfare.
For det andre er slagkraften til massen ganske stor, så ikke pek den mot mennesker og hold litt avstand fra pistolen.

En en-syklus krets basert på den populære timeren i 555-serien ble valgt som spenningsomformer.Timeren fungerer i modusen til en rektangulær pulsgenerator. Mikrokretsen inneholder som kjent ikke en ekstra forsterker, så det ville være greit å bruke en ekstra driver ved utgangen til mikrokretsen, men som praksis har vist er det ikke nødvendig med en driver her, siden utgangsspenningen er mer enn nok til å betjene transistoren, og strømmen ved utgangen til mikrokretsen er omtrent 200 mA . Dermed, selv uten en ekstra driver, er ikke brikken overbelastet, alt fungerer bra. Felteffekttransistor - valget er ikke kritisk, du kan bruke alle transistorer med en strøm på 40 A eller mer, i mitt tilfelle brukte jeg IRFZ44 som et billig og ganske pålitelig alternativ. Denne kretsen krever ikke et omvendt strømundertrykkelsesfilter - et annet pluss for kretsen.

Strømmen til kretsen avhenger direkte av strømkilden; fra strømforsyningsbatteriet utvikler kretsen omtrent 45-60 watt, mens forbruket er 7,5-8 A.
Med en slik strømforsyning blir transistoren veldig varm, men du bør ikke bruke store kjøleribber, siden enheten er beregnet på kortvarig drift, og overoppheting vil ikke være veldig dårlig.
I mitt tilfelle er omformeren satt sammen på et kompakt brødbrett, installasjonen er tosidig. Motstandseffekten kan være 0,125 watt.

Transformator

Vikle pulstransformatoren er den viktigste delen, men det er ikke noe komplisert her, siden vi ikke vikler en høyspenttransformator og det er ingen fare for sammenbrudd i sekundærviklingen, derfor er kravene til viklingskvalitet ikke veldig strenge .
Kjernen ble brukt fra elektroniske ballaster (60 watt LDS ballast). Primærviklingen ble først viklet på rammen, som består av 7 omdreininger med 1 mm tråd (det anbefales å vikle to tråder med 0,5 mm tråd samtidig).

Etter vikling av primærviklingen må den isoleres. Jeg bruker nesten alltid klar tape som isolasjon.
Sekundærviklingen er viklet på toppen av primæren og består av 120 vindinger tråd med en diameter på 0,2-0,3 mm. Hver 40-50 omdreininger er det tilrådelig å installere isolasjon med samme tape.

En slik omformer lader en 1000 uF kapasitans på bare ett sekund!

Når vi har en ferdiglaget 12-400 Volt spenningsomformer, kan vi gå videre. Som likeretter kan du bruke en bro av pulserende dioder med en strøm på minst 1 Ampere. FR207 eller FR107 dioder er perfekte for våre formål.
Kondensatorene ble loddet fra gamle datamaskinstrømforsyninger (slike kondensatorer er ganske dyre, så det er lettere å finne gamle strømforsyninger). Det ble brukt totalt 6 200Volt/470uF kondensatorer.

Solenoiden er viklet på et rør fra en kulepenn. For vikling ble det brukt en ledning med en diameter på 1 mm, antall omdreininger var 45.
Vikling gjøres i lag (det er ikke tilrådelig å vikle i bulk).

Enhver jerngjenstand som passer fritt inn i røret vil være egnet som prosjektil. Rør (ramme) lengde 15 cm (rør med en lengde på 10-25 cm kan brukes)

Pistolen er nesten klar, alt som gjenstår er å montere utløsermekanismekretsen. Denne gangen ble det brukt en tyristor av KU 202M(N)-serien. Kretsen startes av et separat AA-batteri, som leverer strøm til kontrollterminalen til tyristoren, som et resultat av at sistnevnte aktiveres og kondensatorkapasitansen tilføres solenoiden.

Liste over radioelementer

Betegnelse	Type	Valør	Mengde	Merk	Butikk	Notisblokken min
555	Programmerbar timer og oscillator	NE555	1			Til notisblokk
T1	MOSFET transistor	IRFZ44	1			Til notisblokk
VD1	Likeretterdiode	1N4148	1			Til notisblokk
	Likeretterdiode	FR207	4	FR107		Til notisblokk
VS1	Thyristor og Triac	KU202M	1			Til notisblokk
C1	Kondensator	10 nF	1			Til notisblokk
C2	Kondensator	3,9 nF	1			Til notisblokk
C3-C8	Elektrolytisk kondensator	470uF 200V	6			Til notisblokk
R1, R2	Motstand

Driftsprinsipp

Parametrene til akselerasjonsspolene, prosjektilet og kondensatorene må koordineres på en slik måte at når et skudd avfyres, når prosjektilet nærmer seg solenoiden, er magnetfeltinduksjonen i solenoiden maksimal, men med videre tilnærming av prosjektilet det synker kraftig. Det er verdt å merke seg at forskjellige algoritmer for drift av akselererende spoler er mulige.

Prosjektil kinetisk energi

Prosjektilmasse
- hastigheten

Energi lagret i en kondensator

Kondensatorspenning

- kondensatorkapasitet

Utladningstid for kondensator

Dette er tiden hvor kondensatoren er fullstendig utladet. Det er lik en fjerdedel av perioden:

- induktans
- kapasitet

Induktordriftstid

Dette er tiden hvor EMF til induktoren øker til maksimal verdi (full utladning av kondensatoren) og faller helt til 0. Det er lik den øvre halvsyklusen til sinusbølgen.

- induktans
- kapasitet

applikasjon

Det er teoretisk mulig å bruke Gauss-kanoner til å sende lyssatellitter i bane. Hovedapplikasjonen er amatørinstallasjoner, demonstrasjon av egenskapene til ferromagneter. Det brukes også ganske aktivt som et barneleke eller som en hjemmelaget installasjon som utvikler teknisk kreativitet (enkelhet og relativ sikkerhet).

Fordeler og ulemper

Gauss-kanonen som våpen har fordeler som andre typer håndvåpen ikke har. Dette er fraværet av patroner og ubegrenset valg av starthastighet og energi til ammunisjon, muligheten for et stille skudd (hvis hastigheten til et tilstrekkelig strømlinjeformet prosjektil ikke overstiger lydhastigheten), inkludert uten å endre løp og ammunisjon, relativt sett lav rekyl (lik impulsen til det utkastede prosjektilet, det er ingen ekstra impuls fra pulvergassene eller bevegelige deler), teoretisk, større pålitelighet og teoretisk slitestyrke, samt evnen til å arbeide under alle forhold, inkludert i verdensrommet .

Til tross for den tilsynelatende enkelheten til Gauss-kanonen, er bruken av den som et våpen full av alvorlige vanskeligheter.

Den første og viktigste vanskeligheten er den lave effektiviteten til installasjonen. Bare 1-7 % av kondensatorladningen omdannes til den kinetiske energien til prosjektilet. Denne ulempen kan delvis kompenseres ved å bruke et flertrinns prosjektilakselerasjonssystem, men uansett når effektiviteten sjelden 27 %. I utgangspunktet, i amatørinstallasjoner, brukes ikke energien som er lagret i form av et magnetfelt på noen måte, men er grunnen til å bruke kraftige brytere (ofte ved hjelp av tilgjengelige IGBT-moduler) for å åpne spolen (Lenz sin regel).

Den andre vanskeligheten er høyt energiforbruk (på grunn av lav effektivitet).

Den tredje vanskeligheten (følger av de to første) er den store vekten og dimensjonene til installasjonen med lav effektivitet.

Den fjerde vanskeligheten er den ganske lange kumulative ladetiden til kondensatorene, noe som gjør det nødvendig å bære en strømkilde (vanligvis et kraftig batteri) sammen med Gauss-pistolen, samt deres høye kostnader. Det er teoretisk mulig å øke effektiviteten ved å bruke superledende solenoider, men dette vil kreve et kraftig kjølesystem, som gir ytterligere problemer og alvorlig påvirker installasjonens bruksområde.

Den femte vanskeligheten er at med en økning i hastigheten til prosjektilet, reduseres virkningstiden for magnetfeltet under passasje av solenoiden av prosjektilet betydelig, noe som fører til behovet for ikke bare å slå på hver påfølgende spole av flertrinnssystemet på forhånd, men også for å øke kraften til sitt felt i forhold til reduksjonen av denne tiden. Vanligvis blir denne ulempen umiddelbart oversett, siden de fleste hjemmelagde systemer har enten et lite antall spoler eller utilstrekkelig kulehastighet.

I et vannmiljø er bruken av en pistol uten beskyttende hylster også alvorlig begrenset - fjernstrøminduksjon er tilstrekkelig til at saltløsningen kan dissosiere på hylsteret med dannelse av aggressive (løsemiddel) medier, som krever ekstra magnetisk skjerming.

Dermed har Gauss-pistolen i dag ingen utsikter som våpen, siden den er betydelig dårligere enn andre typer håndvåpen, og det er usannsynlig at prospekter vil dukke opp i fremtiden, siden den ikke kan konkurrere med installasjoner som opererer etter andre prinsipper. Teoretisk sett er utsikter bare mulige i fremtiden hvis kompakte og kraftige kilder til elektrisk strøm og høytemperatur-superledere (200-300K) skapes. Imidlertid kan en installasjon som ligner på en Gauss-pistol brukes i det ytre rom, siden under forhold med vakuum og vektløshet utjevnes mange av ulempene ved slike installasjoner. Spesielt de militære programmene til USSR og USA vurderte muligheten for å bruke installasjoner som ligner på en Gauss-pistol på satellitter i bane for å ødelegge andre romfartøyer (med prosjektiler med et stort antall små skadelige deler) eller gjenstander på jordens overflate.

I litteraturen

Ganske ofte nevnes Gauss-pistolen i science fiction-litteraturen. Det fungerer der som et dødelig våpen med høy presisjon. Et eksempel på et slikt litterært verk er bøkene fra «S.T.A.L.K.E.R.»-serien, skrevet basert på S.T.A.L.K.E.R.-spillserien. , hvor Gauss-pistolen var et av de kraftigste våpnene. Men den første innen science fiction som brakte Gauss-kanonen til virkelighet var Harry Garrison i boken hans "Revenge of the Steel Rat" (ikke sant, lenge før Garrison, A. Kazantsev, "The Burning Island", kan det ha vært enda tidligere nevner). Sitat fra boken: «Alle hadde med seg en Gaussisk - et flerbruks- og spesielt dødelig våpen. De kraftige batteriene lagret en imponerende mengde lading. Når avtrekkeren ble trukket, ble det generert et sterkt magnetfelt i løpet, som akselererte prosjektilet til en hastighet som kan sammenlignes med hastigheten til alle andre våpen med rakettdrevne patroner. Men gausseren hadde fordelen at den hadde høyere skuddhastighet, var helt stille og avfyrte alle prosjektiler, fra forgiftede nåler til eksplosive kuler.»

I dataspill

• Crimsonland har en Gauss-kanon som stille gjennomborer fiender og forårsaker store skader.
• I Warzone 2100, når den er utviklet til 70 %, gis tilgang til Gauss-kanonen.
• I BattleTech, i MechWarrior og MechCommander-serien.
• I strategiene Command & Conquer 3: Tiberium Wars og Command & Conquer 3: Kane’s Wrath er det en forbedring av "Gauss Cannon", som øker skaden på Predator- og Mammoth-tankene, Titan-robotene og Sentinel-defensive våpen. GDI spesialstyrker i spillet er også bevæpnet med Rapid-Fire Gauss Rifles.
• I spillet S.T.A.L.K.E.R. Gauss-kanonen har enorm kraft og er treg å lade om. Den kjører på batterier som bruker energien til Flash-artefakten. I spillet "S.T.A.L.K.E.R Call of Pripyat", under "Iron Forest"-anomalien er det et rom der det ble testet, hvor det også er en enorm Gauss-kanon.
• I StarCraft er infanterister bevæpnet med C-14 Impaler Gauss-riflen. Ghosts har også C-10 rifler, som kalles "Buckshot Rifles".
• I Crysis er Gauss-riflen et snikskyttervåpen som gir maksimal skade.
• I Crysis 2 er Gauss-kanonen en modifikasjon av angrepsgeværet, sammen med en granatkaster under løp. Har høy skade og treg omlasting.
• I Fallout 2 er Gauss-riflen det kraftigste våpenet med lang skytevidde, nesten like god som snikskytterrifler.
• I Fallout 3 og Fallout New Vegas er Gauss Rifle en energisnikskytterrifle utstyrt med et optisk sikte og er svært effektiv på middels og lange avstander. Gir svært høy skade.
• I «Fallout Tactics» er det en gauss-pistol, en gauss-rifle og en fireløps gauss-maskingevær.
• I spillet X-COM: Terror From The Deep er Gauss-pistolen en av de første designene for å ødelegge romvesener under vann.
• I spillene X³: Reunion / X³: Terran Conflict er Gauss Cannon et kraftig våpen for destroyere, med god rekkevidde, men lav prosjektilhastighet. Den bruker praktisk talt ingen energi, men krever spesiell ammunisjon.
• B Ogame Gauss kanon er en kraftig defensiv struktur.
• I Red Faction: Guerrilla er Gauss Rifle et høykraftsvåpen, men har gjennomsnittlig destruktiv kraft sammenlignet med andre destruktive våpen.
• I MMOTPS-spillet S4 ​​League er Gauss-kanonen et maskingevær hvis nøyaktighet gradvis avtar ved kontinuerlig avfyring.
• I Warhammer 40 000-serien med spill brukes Gauss-kanoner aktivt av Necrons. I dette tilfellet refererer en Gauss-pistol til et energivåpen som skyter grønt lyn og ødelegger intermolekylære bindinger, i noen tilfeller hevdes det at offeret er utsatt for utslettelse.