Импульсное ружье своими руками в домашних условиях. Гаусс Ган (электромагнитная пушка) своими руками
Представьте, что у вас есть некое устройство, которое способно вывести из строя любую электронику на расстоянии. Согласитесь, похоже на сценарий какого-то фантастического фильма. Но это не фантастика, а вполне реальность. Такое устройство сможет сделать почти любой желающий своими руками, из деталей, которые свободно можно достать.
Описание устройства
Уничтожитель электроники – электромагнитная пушка, посылающая мощные направленные электромагнитные импульсы высокой амплитуды, способные вывести из строя микропроцессорную технику.Принцип работы уничтожителя
Принцип работы отдаленно напоминает работу трансформатора Тесла и электрошокера. От элемента питания питается электронный высоковольтный повышающий преобразователь. Нагрузкой высоковольтного преобразователя является последовательная цепь из катушки и разрядника. Как только напряжение достигнет уровня пробивки разрядника, происходит разряд. Этот разряд дает возможность передать всю энергию высоковольтного импульса катушке из проволоки. Эта катушка преобразовывает высоковольтный импульс в электромагнитный импульс высокой амплитуды. Цикл повторяется несколько сот раз в секунду и зависит от частоты работы преобразователя.Схема прибора
В роли разрядника будет использоваться один переключатель – его не нужно будет нажимать. А другой для коммутации.
Что нужно для сборки?
- Аккумуляторы 3,7 В –- Корпус –
- Преобразователь высокого напряжения –
- Переключатели две штуки –
- Супер клей.
- Горячий клей.
Сборка
Берем корпус и сверлим отверстия под переключатели. Один с низу, другой с верху. Теперь делаем катушку. Наматываем по периметру корпуса. Витки фиксируем горячим клеем. Каждый виток отделен друг от друга. Катушка состоит из 5 витков. Собираем все по схеме, припаиваем элементы. Вставляем изоляционную прокладку между контактами высоковольтного выключателя, чтобы искра была внутри, а не снаружи. Закрепляем все детали внутри корпуса, закрываем крышку корпуса.
Требования безопасности
Будьте особо осторожны – очень высокое напряжение! Все манипуляции со схемой производите только после отключения источника питания.Не используйте этот электромагнитный уничтожитель рядом с медицинским оборудование, или другим оборудованием, от которого может зависеть человеческая жизнь.
Результат работы магнитной пушки
Пушка лихо вышибает почти все чипы, конечно есть и исключения. Если у вас имеются ненужные электронные устройства можете проверить работу на них. Уничтожитель электроники имеет очень маленький размер и спокойно умещается в кармане.Проверка на осциллографе. Держа щупы на расстоянии и не подключая, осциллограф просто зашкаливает.
Обладать оружием, которое даже в компьютерных играх можно найти только в лаборатории сумасшедшего ученого или возле временного портала в будущее – это круто. Наблюдать, как равнодушные к технике люди невольно фиксируют на устройстве взгляд, а заядлые геймеры спешно подбирают с пола челюсть – ради этого стоит потратить денек на сборку пушки Гаусса своими руками .
Как водится, начать мы решили с простейшей конструкции – однокатушечной индукционной пушки . Эксперименты с многоступенчатым разгоном снаряда оставили опытным электронщикам, способным построить сложную систему коммутации на мощных тиристорах и точно настроить моменты последовательного включения катушек. Вместо этого мы сконцентрировались на возможности приготовления блюда из повсеместно доступных ингредиентов.
Итак, чтобы построить пушку Гаусса, прежде всего прийдётся пробежаться по магазинам. В радиомагазине для самоделки нужно купить несколько конденсаторов с напряжением 350–400 В и общей емкостью 1000–2000 микрофарад , эмалированный медный провод диаметром 0,8 мм , батарейные отсеки для «Кроны » и двух 1,5-вольтовых батареек типа С , тумблер и кнопку. В фототоварах возьмём пять одноразовых фотоаппаратов Kodak , в автозапчастях – простейшее четырёхконтактное реле от «Жигулей», в «продуктах» – пачку соломинок для коктейлей , а в «игрушках» – пластмассовый пистолет, автомат, дробовик, ружьё или любую другую пушку, которую вы захотите превратить в оружие будущего.
Мотаем на ус…
Главный силовой элемент нашей пушки – катушка индуктивности . С её изготовления стоит начать сборку орудия. Возьмите отрезок соломинки длиной 30 мм и две большие шайбы (пластмассовые или картонные), соберите из них бобину с помощью винта и гайки. Начните наматывать на нее эмалированный провод аккуратно, виток к витку (при большом диаметре провода это довольно просто). Будьте внимательны, не допускайте резких перегибов провода, не повредите изоляцию. Закончив первый слой, залейте его суперклеем и начинайте наматывать следующий. Поступайте так с каждым слоем. Всего нужно намотать 12 слоев . Затем можно разобрать бобину, снять шайбы и надеть катушку на длинную соломинку, которая послужит стволом. Один конец соломинки следует заглушить. Готовую катушку легко проверить, подключив её к 9-вольтовой батарейке : если она удержит на весу канцелярскую скрепку, значит, вы добились успеха. Можно вставить в катушку соломинку и испытать её в роли соленоида: она должна активно втягивать в себя отрезок скрепки, а при импульсном подключении даже выбрасывать её из ствола на 20–30 см .
Препарируем ценности
Для формирования мощного электрического импульса, как нельзя лучше подходит (в этом мнении мы солидарны с создателями самых мощных лабораторных рельсотронов). Конденсаторы хороши не только большой энергоемкостью, но и способностью отдать всю энергию в течение очень короткого времени, до того, как снаряд достигнет центра катушки. Однако конденсаторы необходимо как-то заряжать. К счастью, нужное нам зарядное устройство есть в любом фотоаппарате: конденсатор используется там для формирования высоковольтного импульса для поджигающего электрода вспышки. Лучше всего нам подойдут одноразовые фотоаппараты, потому что конденсатор и «зарядка» – это единственные электрические компоненты, которые в них есть, а значит, достать зарядный контур из них проще простого.
Разборка одноразового фотоаппарата – это этап, на котором стоит начать проявлять осторожность . Вскрывая корпус, старайтесь не касаться элементов электрической цепи: конденсатор может сохранять заряд в течение долгого времени. Получив доступ к конденсатору, первым делом замкните его выводы отверткой с ручкой из диэлектрика . Только после этого можно касаться платы, не опасаясь получить удар током. Удалите с зарядного контура скобы для батарейки, отпаяйте конденсатор, перемычку к контактам кнопки зарядки – она нам больше не понадобится. Подготовьте таким образом минимум пять зарядных плат. Обратите внимание на расположение проводящих дорожек на плате: к одним и тем же элементам схемы можно подключиться в разных местах.
Расставляем приоритеты
Подбор ёмкости конденсаторов – это вопрос компромисса между энергией выстрела и временем зарядки орудия. Мы остановились на четырех конденсаторах по 470 микрофарад (400 В) , соединенных параллельно. Перед каждым выстрелом мы в течение, примерно, минуты ждем сигнала светодиодов на зарядных контурах, сообщающих, что напряжение в конденсаторах достигло положенных 330 В . Ускорить процесс заряда можно, подключая к зарядным контурам по несколько 3-вольтовых батарейных отсеков параллельно. Однако стоит иметь в виду, что мощные батареи типа «С» обладают избыточной силой тока для слабеньких фотоаппаратных схем. Чтобы транзисторы на платах не сгорели, на каждую 3-вольтовую сборку должно приходиться 3–5 зарядных контуров, подключенных параллельно. На нашем орудии к «зарядкам» подключен только один батарейный отсек. Все остальные служат в качестве запасных магазинов.
Определяем зоны безопасности
Мы никому не посоветуем держать под пальцем кнопку, разряжающую батарею 400-вольтовых конденсаторов. Для управления спуском лучше установить реле . Его управляющий контур подключается к 9-вольтовой батарейке через кнопку спуска, а управляемый включается в цепь между катушкой и конденсаторами. Правильно собрать пушку поможет принципиальная схема. При сборке высоковольтного контура пользуйтесь проводом сечением не менее миллиметра , для зарядного и управляющего контуров подойдут любые тонкие провода. Проводя эксперименты со схемой, помните: конденсаторы могут иметь остаточный заряд. Прежде чем прикасаться к ним, разряжайте их коротким замыканием.
Artem
Подводим итог
Процесс стрельбы выглядит так:
- включаем тумблер питания;
- дожидаемся яркого свечения светодиодов;
- опускаем в ствол снаряд так, чтобы он оказался слегка позади катушки;
- выключаем питание, чтобы при выстреле батарейки не отбирали энергию на себя; прицеливаемся и нажимаем на кнопку спуска.
Результат во многом зависит от массы снаряда.
Соблюдайте осторожность, орудие представляет реальную опасность.
Проект был начат в 2011 году.Это был проект подразумевающий полностью автономную автоматическую систему для развлекательных целей, с энергией снаряда порядка 6-7Дж, что сравнимо с пневматикой. Планировалось 3 автоматических ступеней с запуском от оптических датчиков, плюс мощный инжектор-ударник засылающий снаряд из магазина в ствол.
Компоновка планировалась такой:
Тоесть класический Булл-пап, что позволило вынести тяжелые аккумуляторы в приклад и тем самым сместить центр тяжести ближе к ручке.
Схема выглядит так:
Блок управления в последствии был разделен на блок управления силовым блоком и блок общего управления. Блок конденсаторов и блок коммутации были обьеденены в один. Так-же были разработаны резервные системы. Из них были собраны блок управления силовым блоком, силовой блок, преобразователь, распределитель напряжений, часть блока индикации.
Представляет собой 3 компаратора с оптическими датчиками.
Каждый датчик имеет свой компаратор. Это сделано для повышения надежности, так при выходе из строя одной микросхемы откажет только одна ступень, а не 2. При перекрытии снарядом луча датчика сопротивление фототранзистора меняется и срабатывает компаратор. При классической тиристорной коммутации управляющие выводы тиристоров можно подключать напрямую к выходам компараторов.
Датчики необходимо устанавливать так:
А устройство выглядит так:
Силовой блок имеет следующую простую схему:
Конденсаторы C1-C4 имеют напряжение 450В и емкость 560мкФ. Диоды VD1-VD5 применены типа HER307/ В качестве коммутации применены силовые тиристоры VT1-VT4 типа 70TPS12.
Собранный блок подключенный к блоку управления на фото ниже:
Преобразователь был применен низковольтный, подробнее о нем можно узнать
Блок распределения напряжений реализован банальным конденсаторным фильтром с силовым выключателем питания и индикатором, оповещающим процесс заряда аккумуляторов. Блок имеет 2 выхода- первый силовой, второй на все остальное. Так-же он имеет выводы для подключения зарядного устройства.
На фото блок распределения крайний справа сверху:
В нижнем левом углу резервный преобразователь, он был собран по самой простой схеме на NE555 и IRL3705 и имеет мощность около 40Вт. Предполагалось использовать его с отдельным небольшим аккумулятором, включая резервную систему при отказе основной или разряде основного аккумулятора.
Используя резервный преобразователь были произведены предварительные проверки катушек и проверялась возможность использования свинцовых аккумуляторов. На видео одноступенчатая модель стреляет в сосновую доску. Пуля со специальным наконечником повышенной пробивной способности входит в дерево на 5мм.
В пределах проекта так-же разрабатывалась универсальная ступень, как главный блок для следующих проектов.
Эта схема представляет собой блок для электромагнитного ускорителя, на основе которого можно собрать многоступенчатый ускоритель с числом ступеней до 20. Ступень имеет классическую тиристорную коммутацию и оптический датчик. Энергия накачиваемая в конденсаторы- 100Дж. Кпд около 2х процентов.
Использован 70Вт преобразователь с задающим генератором на микросхеме NE555 и силовым полевым транзистором IRL3705. Между транзистором и выходом микросхемы предусмотрен повторитель на комплементарной паре транзисторов, необходимый для снижения нагрузки на микросхему. Компаратор оптического датчика собран на микросхеме LM358, он управляет тиристором, подключая конденсаторы к обмотке при прохождении снарядом датчика. Параллельно трансформатору и ускоряющей катушки применены хорошие снабберные цепи.
Методы повышения КПД
Так-же рассматривались методы повышения КПД, такие как магнитопровод, охлаждение катушек и рекуперация энергии. О последней расскажу подробнее.
ГауссГан имеет очень малый КПД, люди работающие в этой области давно разыскивают способы повышения КПД. Одним из таких способов является рекуперация. Суть ее состоит в том чтобы вернуть не используемую энергию в катушке обратно в конденсаторы. Таким образом энергия индуцируемого обратного импульса не уходит в никуда и не цепляет снаряд остаточным магнитным полем, а закачивается обратно в конденсаторы. Этим способом можно вернуть до 30 процентов энергии, что в свою очередь повысит КПД на 3-4 процента и уменьшит время перезарядки, увеличив скорострельность в автоматических системах. И так- схема на примере трехступенчатого ускорителя.
Для гальванической развязки в цепи управления тиристоров использованы трансформаторы T1-T3. Рассмотрим работу одной ступени. Подаем напряжение заряда конденсаторов, через VD1 конденсатор С1 заряжается до номинального напряжения, пушка готова к выстрелу. При подаче импульса на вход IN1, он трансформируется трансформатором Т1, и попадает на управляющие выводы VT1 и VT2. VT1 и VT2 открываются и соединяют катушку L1 с конденсатором C1. На графике ниже изображены процессы во время выстрела.
Больше всего нас интересует часть начиная с 0.40мсек, когда напряжение становится отрицательным. Именно это напряжение при помощи рекуперации можно поймать и вернуть в конденсаторы. Когда напряжение становится отрицательным, оно проходя через VD4 и VD7 закачивается в накопитель следующей ступени. Этот процесс так-же срезает часть магнитного импульса, что позволяет избавится от тормозящего остаточного эффекта. Остальные ступени работают подобно первой.
Статус проекта
Проект и мои разработки в этом направлении в общем были приостановлены. Вероятно в скором будущем я продолжу свои работы в этой области, но ничего не обещаю.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Блок управления силовой частью | |||||||
| Операционный усилитель | LM358 | 3 | В блокнот | ||||
| Линейный регулятор | 1 | В блокнот | |||||
| Фототранзистор | SFH309 | 3 | В блокнот | ||||
| Светодиод | SFH409 | 3 | В блокнот | ||||
| Конденсатор | 100 мкФ | 2 | В блокнот | ||||
| Резистор | 470 Ом | 3 | В блокнот | ||||
| Резистор | 2.2 кОм | 3 | В блокнот | ||||
| Резистор | 3.5 кОм | 3 | В блокнот | ||||
| Резистор | 10 кОм | 3 | В блокнот | ||||
| Силовой блок | |||||||
| VT1-VT4 | Тиристор | 70TPS12 | 4 | В блокнот | |||
| VD1-VD5 | Выпрямительный диод | HER307 | 5 | В блокнот | |||
| C1-C4 | Конденсатор | 560 мкФ 450 В | 4 | В блокнот | |||
| L1-L4 | Катушка индуктивности | 4 | В блокнот | ||||
LM555 | 1 | В блокнот | |||||
| Линейный регулятор | L78S15CV | 1 | В блокнот | ||||
| Компаратор | LM393 | 2 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | MPSA42 | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | MPSA92 | 1 | В блокнот | ||||
| MOSFET-транзистор | IRL2505 | 1 | В блокнот | ||||
| Стабилитрон | BZX55C5V1 | 1 | В блокнот | ||||
| Выпрямительный диод | HER207 | 2 | В блокнот | ||||
| Выпрямительный диод | HER307 | 3 | В блокнот | ||||
| Диод Шоттки | 1N5817 | 1 | В блокнот | ||||
| Светодиод | 2 | В блокнот | |||||
| 470 мкФ | 2 | В блокнот | |||||
| Электролитический конденсатор | 2200 мкФ | 1 | В блокнот | ||||
| Электролитический конденсатор | 220 мкФ | 2 | В блокнот | ||||
| Конденсатор | 10 мкФ 450 В | 2 | В блокнот | ||||
| Конденсатор | 1 мкФ 630 В | 1 | В блокнот | ||||
| Конденсатор | 10 нФ | 2 | В блокнот | ||||
| Конденсатор | 100 нФ | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 10 МОм | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 300 кОм | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 15 кОм | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 6.8 кОм | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 2.4 кОм | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 1 кОм | 3 | В блокнот | ||||
| Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 30 Ом | 2 | В блокнот | ||||
| Резистор | 20 Ом | 1 | В блокнот | ||||
| Резистор | 5 Ом | 2 | В блокнот | ||||
| T1 | Трансформатор | 1 | В блокнот | ||||
| Блок распределения напряжений | |||||||
| VD1, VD2 | Диод | 2 | В блокнот | ||||
| Светодиод | 1 | В блокнот | |||||
| C1-C4 | Конденсатор | 4 | В блокнот | ||||
| R1 | Резистор | 10 Ом | 1 | В блокнот | |||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | |||
| Выключатель | 1 | В блокнот | |||||
| Батарея | 1 | В блокнот | |||||
| Программируемый таймер и осциллятор | LM555 | 1 | В блокнот | ||||
| Операционный усилитель | LM358 | 1 | В блокнот | ||||
| Линейный регулятор | LM7812 | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | BC547 | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | BC307 | 1 | В блокнот | ||||
| MOSFET-транзистор | AUIRL3705N | 1 | В блокнот | ||||
| Фототранзистор | SFH309 | 1 | В блокнот | ||||
| Тиристор | 25 А | 1 | В блокнот | ||||
| Выпрямительный диод | HER207 | 3 | В блокнот | ||||
| Диод | 20 А | 1 | В блокнот | ||||
| Диод | 50 А | 1 | В блокнот | ||||
| Светодиод | SFH409 | 1 | |||||
Предлагаю схему и описание сборки простого одноступенчатого электромагнитного ускорителя (пушки Гаусса) питающегося от сети. В одноступенчатом ускорителе энергия снаряда зависит от многих параметров, таких как его масса и диаметр, энергия конденсаторов, наличие магнитопровода, материал снаряда и т. д. Наш ускоритель будет иметь энергию конденсаторов не более 40Дж, и энергию снаряда менее 1Дж.
Необходимые детали:
Конденсаторы 470мкФ 450В -3 штуки
Силовой тиристор 70TPS12 или 40TPS12 - 1 штука
Резисторы для балласта 6.2К - 8 штук
А также 3 светодиода, 2 кнопки, 1 сетевой переключатель, диод, любой вольтметр и пару метров провода.
О катушке отдельно. Она мотается проводом 0.6мм. Каждый слой необходимо пропитывать цианакриловым клеем. Всего 7 слоев длиной 40мм. Мотается на пластиковой трубке диаметром 7-8мм, отлично подходит трубка от шариковой ручки.
Снаряд
- кусок гвоздя, свободно двигающийся по стволу длиной 30мм.
Схема:
Через резистивный балласт и выпрямительный диод происходит заряд конденсаторов C1-C4. Балласт необходим т. к. в начальный момент зарядки сопротивление конденсаторов практически равно нулю. При прямом включении в сеть нагрузка на проводники будет равна нагрузке короткого замыкания, что приведет к выгоранию соединений и срабатыванию защиты от КЗ (если она есть) в распределителе питающей сети.
Переключателем SA1 устройство приводится в готовность. Кнопкой SB1 производится заряд накопителей, степень которого контролируется показаниями вольтметра. Светодиод HL1 показывает наличие подключения к сети, HL2- готовность устройства, HL3- заряд накопителей.
Кнопкой SB2 осуществляется выстрел, посредством соединения 1.5В батарейки с управляющим выводом силового тиристора VS1. При поступлении напряжения на управляющий электрод относительно анода, тиристор открывается и замыкает конденсаторы с катушкой. При протекании тока в катушке создается магнитное поле, которое втягивает снаряд. Когда снаряд находится в середине катушки, энергия запасённая в конденсаторах кончается, магнитное поле прекращается, а снаряд продолжает движение.
Особенности сборки:
Лично я такие схемы собираю не платой, а соединением проводами, т. к. схема простая, а детали большие. Конденсаторы, тиристор и катушку необходимо соединять проводником диаметром не менее 1мм, токи в импульсе могут достигать 300-400А.
С собранным ускорителем я выступал на конкурсах технического творчества. Оба раза взял первые места.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VS1 | Тиристор | 70TPS12 | 1 | 40TPS12 | В блокнот | |
| Выпрямительный диод | HER307 | 1 | В блокнот | |||
| HL1-HL3 | Светодиод | АЛ307БМ | 3 | В блокнот | ||
| С1-С4 | Электролитический конденсатор | 470мкФ 450В | 4 | В блокнот | ||
| Резистор | 30 кОм | 3 | 0,5 Вт | В блокнот | ||
| Резистор | 6.2 кОм | 6 | 1 Вт | В блокнот | ||
| Coil | Катушка индуктивности | 1 |
Довольна мощная модель знаменитой Гаусс пушки, которую можно сделать своими руками из подручных средств. Данная самодельная Гаусс пушки изготавливается очень просто, имеет лёгкую конструкцию, всё используемые детали найдутся у каждого любителя самоделок и радиолюбителя. С помощью программы расчёта катушки, можно получить максимальную мощность.
Итак, для изготовления Пушка Гаусса нам потребуется:
- Кусок фанеры.
- Листовой пластик.
- Пластиковая трубка для дула ∅5 мм.
- Медный провод для катушки ∅0,8 мм.
- Электролитические конденсаторы большой ёмкости
- Пусковая кнопка
- Тиристор 70TPS12
- Батарейки 4X1.5V
- Лампа накала и патрон для неё 40W
- Диод 1N4007
Сборка корпуса для схемы Гаусс пушки
Форма корпуса может быть любой, не обязательно придерживаться представленной схеме. Что бы придать корпусу эстетический вид, можно его покрасить краской из баллончика.
Установка деталей в корпус для Пушки Гаусса
Для начала крепим конденсаторы, в данном случае они были закреплены на пластиковые стяжки, но можно придумать и другое крепление.
Затем устанавливаем патрон для лампы накала на внешней стороне корпуса. Не забываем подсоединить к нему два провода для питания.
Затем внутри корпуса размещаем батарейный отсек и фиксируем его, к примеру саморезами по дереву или другим способом.
Намотка катушки для Пушки Гаусса
Для расчета катушки Гаусса можно использовать программу FEMM, скачать программу FEMM можно по этой ссылке https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun
Пользоваться программой очень легко, в шаблоне нужно ввести необходимые параметры, загрузить их в программу и на выходе получаем все характеристики катушки и будущей пушки в целом, вплоть до скорости снаряда.
Итак приступим к намотке! Для начала нужно взять приготовленную трубку и намотать на неё бумагу, используя клей ПВА так, что бы внешний диаметр трубки был равен 6 мм.
Затем просверливаем отверстия по центру отрезков и насаживаем из на трубку. С помощью горячего клея фиксируем их. Расстояние между стенками должно быть 25 мм.
Насаживаем катушку на ствол и приступаем к следующему этапу…
Схема Гаусс Пушки. Сборка
Собираем схему внутри корпуса навесным монтажом.
Затем устанавливаем кнопку на корпус, сверлим два отверстия и продеваем туда провода для катушки.
Для упрощения использования, можно сделать для пушки подставку. В данном случае она была изготовлена из деревянного бруска. В данном варианте лафета были оставлены зазоры по краям ствола, это нужно для того что бы регулировать катушку, перемещая катушку, можно добиться наибольшей мощности.
Снаряды для пушки изготавливаются из металлического гвоздя. Отрезки делаются длиной 24 мм и диаметром 4 мм. Заготовки снарядов нужно заточить.
