Coilgun SGP33 - To'liq yig'ish va sinov ko'rsatmalari: 12 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Ushbu qo'llanmada ushbu videoda ko'rsatilgan rulonli elektron qurilmani qanday yig'ish kerakligi tasvirlangan:

SGP-33 yig'ish Youtube

Bundan tashqari, ushbu qo'llanmaning oxirgi sahifasida uni amalda ko'rishingiz mumkin bo'lgan video ham bor. Mana havola.

JLCPCB. COM tomonidan taqdim etilgan ushbu demo uchun PCB

Maqsad, engil, yaxshi ishlashga ega va keng tarqalgan qismlarni o'rtacha narxda ishlatadigan, bir bosqichli lasanli qurol yaratish edi.

Xususiyatlari:

- Yagona bosqich, bitta tortishish

- sozlanishi lasan faollashtirish puls kengligi

- IGBT bilan ishlaydigan rulon

- yagona 1000uF/550V kondansatör

- 36 m/s tezlikda erishiladigan eng yuqori tezlik, rulon va o'qlarning xususiyatlari va geometriyasiga bog'liq bo'ladi

- Dastlabki zaryadlash vaqti taxminan 8s, zaryadlash vaqti tushirish vaqtiga bog'liq, video misolda 5s

Faqat elektron qismlar uchun umumiy xarajat taxminan 140 AQSh dollarini tashkil etadi, bunda rulon uchun mis sim/ bochka bundan mustasno.

Ushbu qo'llanmada men faqat tenglikni qanday yig'ish kerakligini tasvirlab beraman.

Men, shuningdek, ushbu sxemadan portlashsiz maksimal darajada foydalanish uchun boshqa barcha ma'lumotlarni taqdim etaman.

Men mexanik yig'ilish haqida batafsil ma'lumot bermayman, chunki uni takomillashtirish / o'zgartirish mumkin deb o'ylayman. Bu qism uchun siz o'z tasavvuringizdan foydalanishingiz kerak bo'ladi.

1 -qadam: Ogohlantirish

DIQQAT:

Ushbu bo'limni o'qiganingizga va tushunganingizga ishonch hosil qiling!

O'chirish taxminan 525 V gacha bo'lgan kondansatkichni zaryad qiladi. Agar siz bunday kondansatör terminallariga yalang'och qo'llaringiz bilan tegib qo'ysangiz, o'zingizga jiddiy zarar etkazishingiz mumkin. Bundan tashqari (bu unchalik xavfli emas, lekin shunga qaramay aytib o'tish kerak), ular ta'minlay oladigan yuqori oqim uchqun chiqarishi va ingichka simlarni bug'latishi mumkin. Shuning uchun har doim ko'zingizni himoya qiling!

Xavfsizlik ko'zoynagi majburiydir

Kondansatör asosiy kalit o'chirilganidan keyin ham zaryadni ushlab turadi. U sxemada ishlashdan oldin zaryadsizlanishi kerak !!!

Ikkinchidan, biz kondansatkichdagi energiyadan foydalanamiz va uni raketaning kinetik energiyasiga aylantiramiz. Bu raketaning tezligi past bo'lsa ham, u sizga (yoki boshqa birovga) zarar etkazishi mumkin, shuning uchun elektr asboblari bilan ishlashda yoki boshqa mexanik ishlarda bo'lgani kabi xavfsizlik qoidalariga amal qiling.

Hech qachon yuklangan va zaryadlangan odamga buni hech qachon ko'rsatmang, sog'lom fikrdan foydalaning.

2 -qadam: asboblar va ish joyiga qo'yiladigan talablar

Kerakli ko'nikmalar:

Agar siz elektronika sohasida mutlaqo yangi bo'lsangiz, bu loyiha siz uchun emas. Quyidagi ko'nikmalar talab qilinadi:

- IC, kondansatkichlar va rezistorlarni o'z ichiga olgan sirtga o'rnatish moslamalarini lehimlashga qodir

- Multimetrdan foydalanish imkoniyati

Kerakli asboblar (minimal):

- Nozik uchi / katta uchli lehimlantiruvchi temir

- Lehim sim

- Suyuq oqim yoki oqimli qalam

- sochlarni olib tashlash

- Lehim bo'g'inlarini yoki mikroskopni tekshirish uchun kattalashtiruvchi oynalar

- nozik cımbızlar

- DC-ulanish kuchlanishini o'lchash uchun multimetr (525VDC)

Tavsiya etilgan vositalar (ixtiyoriy)

- Sozlanishi quvvat manbai

- Osiloskop

- Issiq havoni tozalash moslamasi

Ish joyini tayyorlash va umumiy ish tavsiyalari:

- Statik zaryad bilan bog'liq muammolarga yo'l qo'ymaslik uchun toza stolni ishlating, yaxshisi plastik emas.

- Zaryadni osonlikcha to'playdigan / yig'adigan kiyimlardan foydalanmang (bu uni olib tashlaganingizda uchqun hosil qiladi)

- Uyda deyarli hech kimda ESD xavfsiz ish joyi bo'lmaganligi sababli, men montajni bir bosqichda bajarishni maslahat beraman, ya'ni aqlli komponentlarni olib yurmang (hamma yarimo'tkazgichlar, ularni qadoqdan chiqarib olgandan keyin). Barcha tarkibiy qismlarni stolga qo'ying, keyin boshlang.

- Ba'zi komponentlar juda kichik, masalan, 0603 paketli rezistorlar va kondansatkichlar, ular osonlikcha yo'qolib ketishi mumkin, faqat birma -bir qadoqdan chiqariladi.

- TSSOP20 paketidagi IC zaryadlovchi qurilmasi lehimlashning eng qiyin qismi bo'lib, u 0,65 mm balandlikka ega (pinlar orasidagi masofa), bu hali sanoatning eng kichik standarti emas, lekin tajribasi past bo'lganlarga qiyin bo'lishi mumkin. Agar siz ishonchingiz komil bo'lmasa, men sizga PCBni qirib tashlash o'rniga boshqa narsaga lehim tayyorlashni tavsiya qilaman

Shunga qaramay, tenglikni yig'ishning butun jarayoni ushbu qo'llanmaning birinchi sahifasida ko'rsatilgan videoda ko'rsatilgan

3 -qadam: diagramma

Bu bo'limda men sxemaning umumiy ko'rinishini beraman. Diqqat bilan o'qing, bu sizga yaqinda yig'ilgan taxtaning shikastlanishiga yo'l qo'ymaslikka yordam beradi.

Batareya chapga ulanadi. Har qanday sharoitda 8 V dan past bo'lishiga ishonch hosil qiling, aks holda zaryadlovchi devori shikastlangan bo'lishi mumkin!

Men ishlatgan batareyalar 3,7V, lekin juda engil yuk ostida 4V dan yuqori kuchlanishga ega bo'ladi, shuning uchun ular zaryadlovchini ishga tushirishdan oldin 8V dan yuqori kuchlanishga ega bo'lardi. Hech qanday tavakkal qilmasdan, voltajni 8V dan pastga tushirish uchun batareyali ikkita ketma -ket diod mavjud. Ular, shuningdek, teskari batareyalardan himoya vazifasini ham bajaradi. Bundan tashqari, ketma -ket 3 dan 5A gacha bo'lgan sug'urtalovchidan foydalaning, bu avtomobillarda ishlatiladigan past kuchlanishli sug'urta bo'lishi mumkin. Qurol ishlatilmaganda batareyaning zaryadsizlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun men asosiy quvvat kalitini ulashni maslahat beraman.

Tizimning to'g'ri ishlashi uchun PCB kirish terminallaridagi batareya zo'riqishi har doim 5V dan 8V gacha bo'lishi kerak.

Tekshirish bo'limi past kuchlanish himoyasi va 3 ta taymer sxemasini o'z ichiga oladi. LED1 yonib -o'chib turadigan IC U11 taymer zaryadlovchi zanjirini yoqish buyrug'i faol ekanligini ko'rsatadi. Taymer IC U10 chiqish pulsining kengligini aniqlaydi. Pulsning kengligi potentsiometr R36 yordamida sozlanishi mumkin. BOM bo'yicha R8 va C4/C6 qiymatlari diapazoni: 510usdan 2,7msgacha. Agar sizga puls kengligi kerak bo'lsa, bu qiymatlar siz xohlagan tarzda sozlanishi mumkin.

Jumper J1 dastlabki sinov uchun ochiq bo'lishi mumkin. Zaryadlovchi zanjirini yoqish buyrug'i bu o'tish moslamasidan o'tadi (ijobiy mantiq, ya'ni 0V = zaryadlovchi o'chirilgan; VBAT = zaryadlovchi yoqilgan).

Yuqori o'rta qismda kondansatör zaryadlovchi zanjiri mavjud. Transformatorning maksimal oqimi chegarasi 10A, bu oqim R21 rezistorli rezistor bilan sozlangan va uni oshirib yubormaslik kerak, aks holda siz transformator yadrosining to'yinganligini xavf ostiga qo'yishingiz mumkin. 10A cho'qqisi, men ishlatgan batareyalar uchun mos bo'lgan batareyadan o'rtacha 3A dan yuqori oqimga olib keladi. Agar siz boshqa akkumulyatorlardan foydalanmoqchi bo'lsangiz, siz R21 rezistorining qiymatini oshirishingiz kerak bo'ladi. (transformatorning maksimal oqimini va natijada batareyadan o'rtacha oqimni kamaytirish uchun R21 rezistorining qiymatini oshirish)

Asosiy kondansatör chiqish voltaji komparator bilan o'lchanadi. U kuchlanish 500 V dan yuqori bo'lganda LED2 ni faollashtiradi va haddan tashqari kuchlanish holatida kuchlanish 550 V dan yuqori bo'lganda zaryadlovchini o'chiradi (aslida bunday bo'lmasligi kerak).

ZAMANA ULANGAN ASOSIY KAPASTATORSIZ Zaryadlovchini hech qachon quvvatlantirmang. Bu zaryadlovchi ICga zarar etkazishi mumkin.

Oxirgi kontaktlarning zanglashiga olib kelishi, kondansatörü ikkita IGBT orqali yuk / lasan ichiga tushiradi.

4 -qadam: PCB tekshiruvi

Avval PCBni g'ayrioddiy narsa uchun tekshiring. Ular ishlab chiqaruvchidan haqiqatan ham tekshiriladi va elektr sinovidan o'tkaziladi, lekin yig'ishdan oldin ikki marta tekshirish yaxshidir. Men hech qachon muammoga duch kelmaganman, bu odat.

Gerber fayllarini bu yerdan yuklab olishingiz mumkin:

ularni OSHPARK. COM yoki JLCPCB. COM yoki boshqa har qanday PCB ishlab chiqaruvchisiga yuklang.

5 -qadam: yig'ish

Komponent joylashuvi uchun Excel BOM faylini va ikkita pdf faylni yuklab oling

Avval katta elektrolitik kondansatkichni ushlab turadigan kichikroq tenglikni yig'ing. To'g'ri kutupluluğa e'tibor bering!

Ushbu tenglikni asosiy PCB bilan bog'laydigan 90 darajali sarlavhalar sizning mexanik yig'ilishingizga qarab yuqori yoki pastki tomonga o'rnatilishi mumkin.

Sarlavhalarni hali asosiy PCBga lehimlamang, ularni olib tashlash qiyin. Ikki tenglikni orasiga AWG20 dan qalinroq bo'lgan ikkita qisqa simni ulang.

Asosiy PCBda birinchi navbatda IC zaryadlovchi qurilmasini yig'ing, agar siz bunga o'rganmagan bo'lsangiz, eng qiyin qismi. Keyin kichikroq qismlarni yig'ing. Biz birinchi navbatda barcha kondansatkichlarni va rezistorlarni o'rnatamiz. Eng oson yo'li - bitta yostiqqa ozgina lehim qo'yish, so'ngra avval bu yostiqchadagi cımbız yordamida komponentni lehimlash. Lehim qo'shimchasining bu nuqtaga qanday qarashi muhim emas, bu uni joyida tuzatish uchun xizmat qiladi.

Keyin boshqa taglikni lehimlang. Endi unchalik yaxshi ko'rinmaydigan lehim bo'g'inlarida suyuqlik oqimi yoki oqimli qalamdan foydalaning va bo'g'inni qayta bajaring. Qabul qilinadigan lehim qo'shimchasi qanday ko'rinishga ega bo'lishi uchun videodagi misollardan foydalaning.

Endi IC -ga o'ting. Yuqoridagi usuldan foydalanib, tenglikni bir terminalini tuzating. Keyin boshqa barcha pinlarni lehimlang.

Keyinchalik biz elektrolitik va plyonkali kondansatörler, trimpot, LEDlar, Mosfets, diodlar, IGBTlar va zaryadlovchi zanjiri transformatori kabi katta komponentlarni o'rnatamiz.

Barcha lehim bo'g'inlarini ikki marta tekshiring, hech qanday qism singan yoki yorilmaganligiga ishonch hosil qiling.

6-qadam: ishga tushirish

Diqqat: 8V kirish kuchlanishidan oshmang

Agar sizda osiloskop bo'lsa:

SW1 va SW2 kirishiga tugmani (odatda ochiq) ulang.

J1 o'tish moslamasi ochiqligini tekshiring. Ideal holda, sozlanishi stol usti quvvat manbaini batareya kirishiga ulang. Agar sizda sozlanadigan stol usti quvvat manbai bo'lmasa, siz to'g'ridan -to'g'ri batareyalar bilan ishlashga to'g'ri keladi. LED 1 kirish voltaji taxminan 5,6 V dan yuqori bo'lsa, miltillashi kerak. Past kuchlanish zanjiri katta histerezisga ega, ya'ni zanjirni dastlab yoqish uchun 5,6 V dan yuqori bo'lishi kerak, lekin u faqat kirish voltaji 4,9 V dan pastga tushganda o'chiriladi. Bu misolda ishlatilgan batareyalar uchun bu muhim emas, lekin ichki qarshilik yuqori va/yoki qisman zaryadsizlangan batareyalar bilan ishlash foydali bo'lishi mumkin.

Asosiy yuqori kuchlanishli kondansatör voltajini mos keladigan multimetr bilan o'lchang, u 0V bo'lishi kerak, chunki zaryadlovchini o'chirish kerak.

Osiloskop yordamida, tugmachani bosganda, U10 ning 3-pinidagi puls kengligini o'lchang. U trimpot R36 bilan sozlanishi va taxminan 0,5 ms dan 2,7 milgacha o'zgarishi kerak. Har bir tugmani bosgandan keyin pulsni qayta boshlashdan oldin taxminan 5 soniya kechikish bor.

Bosqichga o'ting … to'liq kuchlanish sinovi

Agar sizda osiloskop bo'lmasa:

Yuqoridagi amallarni bajaring, lekin puls kengligi o'lchovini o'tkazib yubormang, multimetr bilan hech narsa o'lchanmaydi.

To'liq kuchlanish sinoviga o'ting

7 -qadam: To'liq kuchlanish testi

Kirish kuchlanishini olib tashlang.

Jumper J1 -ni yoping.

Yuqori kuchlanishli kondansatörün to'g'ri kutupluluğunu ikki marta tekshiring!

Kutilayotgan kuchlanish (> 525V) uchun mo'ljallangan multimetrni yuqori kuchlanishli kondansatör terminallariga ulang.

Tekshirish bobini Coil1 va Coil2 chiqish terminallariga ulang. Men ushbu sxemada ishlatilgan eng past indüktans/qarshilik bobini AWG20 500uH/0,5 Ohm edi. Videoda men 1mH 1R ishlatardim.

Bobin yaqinida yoki ichida ferromagnit materiallar yo'qligiga ishonch hosil qiling.

Xavfsizlik ko'zoynak taqing

Kirish terminallariga batareya zo'riqishini qo'llang.

Zaryadlovchini ishga tushirish kerak va kondansatordagi doimiy zo'riqish tez ko'tarilishi kerak.

U 520 V atrofida barqaror bo'lishi kerak. Agar u 550 V dan oshsa va hali ham ko'tarilsa, kirish voltajini zudlik bilan o'chiring, zaryadlovchining IC ning teskari aloqa qismida biror narsa noto'g'ri bo'ladi. Bunday holda siz barcha lehim bo'g'inlarini qayta tekshirib ko'rishingiz va barcha qismlarni to'g'ri o'rnatishingiz kerak bo'ladi.

LED2 endi asosiy kondansatör to'liq zaryadlanganligini ko'rsatib yonishi kerak.

Tetik tugmachasini bosing, kuchlanish bir necha yuz voltga tushishi kerak, aniq qiymat pulsning kengligiga bog'liq bo'ladi.

Kirish voltajini o'chiring.

PCB bilan ishlashdan oldin, kondansatör zaryadsizlanishi kerak

Buni voltaj xavfsiz qiymatga tushguncha kutish (ko'p vaqt talab etiladi) yoki quvvat rezistori yordamida tushirish orqali amalga oshirish mumkin. Bir nechta akkor lampochka ham ishni bajaradi, zarur lampalar soni ularning kuchlanish darajasiga bog'liq bo'ladi, 220V lampalar uchun ikkitadan uchtagacha, 120V lampalar uchun to'rtdan beshgacha.

Kondensator PCBdan simlarni chiqarib oling. Modulni bajarish uchun kondansatör hozir (yoki keyinroq) mexanik yig'ish jarayoniga qarab to'g'ridan -to'g'ri asosiy kartaga lehimlanishi mumkin. Kondensator modulini asosiy PCBdan olib tashlash qiyin, shunga muvofiq reja tuzing.

8 -qadam: mexanik

Mexanik o'rnatish masalalari

Asosiy tenglikni tayanchga o'rnatish uchun 6 ta kesma mavjud. Bu izlar yaqinida mis izlari bor. PCBni o'rnatayotganda, bu izlarni vintga qisqartirmaslik uchun ehtiyot bo'lish kerak. Shuning uchun plastmassa va plastmassa yuvish vositalarini ishlatish kerak. Men korpus sifatida metall bo'lakni, alyuminiy U profilini ishlatardim. Agar metall tayanchdan foydalansangiz, u topraklanmalıdır, ya'ni batareyaning minus qutbiga sim bilan ulanadi. Kirish mumkin bo'lgan qismlar (tegish mumkin bo'lgan qismlar) - bu tugma va batareya, ularning kuchlanish darajasi erga yaqin. Agar biron bir yuqori kuchlanishli tugun metall korpus bilan aloqa qilsa, u erga ulanadi va foydalanuvchi xavfsiz bo'ladi. Korpus va lasanning og'irligiga qarab, butun birlik juda og'ir bo'lishi mumkin, shuning uchun tutqichni mos ravishda o'rnatish kerak.

Uyni yanada chiroyli qilish, 3D bosma, bo'yash va hokazo qilish mumkin, bu sizga bog'liq.

9 -qadam: nazariya

Ishlash printsipi juda oddiy.

Ikkita IGBT bir vaqtning o'zida bir necha yuzdan bir necha milodiygacha bo'lgan vaqt davomida faollashtiriladi, U10 monostabil osilatorining konfiguratsiyasi/sozlanishiga bog'liq. Keyin oqim lasan orqali to'plana boshlaydi. Oqim magnit maydon kuchiga va magnit maydon kuchiga lasan ichidagi o'qqa tutilgan kuchga to'g'ri keladi. Raketa asta -sekin harakatlana boshlaydi va uning o'rtasi bobinning o'rtasiga yetguncha IGBTlar o'chiriladi. Bobin ichidagi oqim bir zumda to'xtamaydi, lekin endi diodlar orqali oqadi va bir muddat asosiy kondansatkichga qaytadi. Hozirgi oqim buzilganda, rulon ichida hali ham magnit maydoni bor, shuning uchun u raketaning o'rtasi rulonning o'rtasiga etib borguncha nolga yaqinlashishi kerak, aks holda unga sinish kuchi ta'sir qiladi. Haqiqiy dunyo natijasi simulyatsiyaga to'g'ri keladi. Pulsni o'chirishdan oldin oxirgi oqim 367A (oqim probi 1000A/4V)

10 -qadam: lasan qurilishi

36m/s tezligi quyidagi lasan yordamida olingan: 500uH, AWG20, 0,5R, uzunligi 22 mm, ichki diametri 8 mm. Ichki devor va raketa orasidagi eng kichik bo'shliqqa ega bo'lgan va hali ham raketaning erkin harakatlanishiga imkon beradigan naychadan foydalaning. Bundan tashqari, u eng yupqa devorlarga ega bo'lishi kerak, lekin juda qattiq. Men zanglamaydigan po'latdan yasalgan naychadan foydalanardim va hech qanday zararli ta'siri sezilmadi. Agar elektr o'tkazgich naychasidan foydalanayotgan bo'lsangiz, uni o'rashdan oldin uni tegishli lenta bilan izolyatsiyalashga ishonch hosil qiling (men Kapton tasmasini ishlatardim). O'rash paytida sizga qo'shimcha bo'laklarni vaqtincha o'rnatish kerak bo'lishi mumkin, chunki o'rash jarayonida katta yon kuchlar paydo bo'ladi. Keyin epoksi bilan o'rashni tuzatish/himoya qilishni tavsiya qilaman. Bu lasan bilan ishlash/yig'ish paytida o'rashlarning shikastlanishining oldini olishga yordam beradi. Butun lasanni yig'ish o'rashlar qimirlamaydigan tarzda bajarilishi kerak. Asosiy korpusga o'rnatish uchun sizga qandaydir yordam kerak bo'ladi.

11 -qadam: O'chirishning mumkin bo'lgan o'zgartirishlari va cheklovlari

522V ga zaryadlangan kondansatör 136 Joulni o'z ichiga oladi. Ferromagnit raketalarni tezlashtiradigan oddiy bir bosqichli dizayndagi kabi, bu sxemaning samaradorligi ancha past. Maksimal kuchlanish ruxsat etilgan maksimal kondansatör voltaji 550VDC va IGBTlarning maksimal VCE ko'rsatkichi bilan cheklangan. Boshqa bobin geometriyasi va indüktans/qarshilik qiymatining pastligi yuqori tezlik/samaradorlikka olib kelishi mumkin. Ushbu IGBT uchun belgilangan maksimal oqim - 600A. Xuddi shu o'lchamdagi boshqa IGBTlar mavjud, ular yuqori oqim oqimlarini qo'llab -quvvatlashi mumkin. Qanday bo'lmasin, agar siz sig'im yoki IGBT hajmini oshirishni o'ylayotgan bo'lsangiz, quyidagi asosiy muammolarni ko'rib chiqing: IGBT ma'lumotlar jadvalida ko'rsatilgan maksimal oqimga rioya qiling. Men zaryadlovchi kuchlanishini oshirishni tavsiya etmayman, juda ko'p o'zgaruvchini hisobga olish kerak. Sig'imning oshishi va katta bobinlar uchun uzunroq puls kengligidan foydalanish IGBTlarning quvvat sarfini oshiradi. Shuning uchun ularga sovutgich kerak bo'lishi mumkin. Maksimal oqim nima bo'lishini aniqlash uchun avval SPICE /Multisim yoki boshqa simulyatsiya dasturlarida o'zgartirilgan sxemani simulyatsiya qilishni tavsiya qilaman.

Omad!

12 -qadam: rulonli qurol

Tasodifiy narsalarni o'qqa tutish shunchaki zavqlantiradi …