Coilgun SGP33 - Толук жыйноо жана тестирлөө инструкциясы: 12 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Бул окуу куралы бул видеодо көрсөтүлгөн катушка пистолетинин электроникасын кантип чогултууну сүрөттөйт:

SGP-33 чогултуу Youtube

Бул үйрөткүчтүн акыркы бетинде аны иш жүзүндө көргөн видеоңуз дагы бар. Мына шилтеме.

Бул демо үчүн PCB'лер JLCPCB. COM тарабынан жылуу -жумшак берилген

Максаты жеңил, жакшы иштөөчү жана акылга сыярлык баада жалпыга жеткиликтүү бөлүктөрдү колдонгон бир баскычтуу катушка пистолетин куруу болчу.

Өзгөчөлүктөрү:

- Бир этап, бир ок

- Жөнгө салынуучу катушка жандандыруу импульстун туурасы

- IGBT башкаруучу катушка

- Single 1000uF/550V конденсатор

- 36 м/с алынган эң жогорку ылдамдык, катушка жана снаряддын касиеттерине жана геометриясына көз каранды болот

- Баштапкы заряддын убактысы болжол менен 8сек, кайра толтуруу убактысы агып чыгуу убактысына жараша болот, видеонун мисалында 5с

Электрондук тетиктердин жалпы наркы болжол менен 140 АКШ долларын түзөт, ал эми катушка үчүн жез зым/ баррелди кошпогондо.

Бул окуу куралында мен ПКБны кантип чогултуу керектигин айтып берем.

Мен ошондой эле бул схеманы жардырбай максималдуу пайда алуу үчүн бардык башка маалыматтарды берем.

Мен механикалаштыруунун толук сүрөттөмөсүн бербейм, анткени аны жакшыртуу / өзгөртүү мүмкүн деп ойлойм. Бул бөлүккө фантазияңызды колдонушуңуз керек болот.

1 -кадам: Эскертүү

ЭСКЕРТҮҮ:

Бул бөлүмдү окуп, түшүнгөнүңүзгө ишениңиз!

Район бир конденсаторду болжол менен 525В чейин кубаттайт. Эгерде сиз мындай конденсатордун терминалдарына колуңуз менен тийсеңиз, өзүңүзгө олуттуу зыян келтиришиңиз мүмкүн. Ошондой эле (бул анча коркунучтуу эмес, бирок ошентсе да эске алынышы керек), алар бере турган жогорку ток учкундарды жаратып, ичке зымдарды буулантат. Андыктан ар дайым көзүңүздү коргогула!

Коопсуздук көз айнеги сөзсүз керек

Негизги өчүргүч өчүрүлгөндөн кийин деле конденсатор зарядды сактап калат. Аны схемада иштөөнүн алдында бошотуу керек !!!

Экинчиден, биз конденсатордо камтылган энергияны колдонобуз жана аны снаряддын кинетикалык энергиясына айландырабыз. Бул снаряддын ылдамдыгы төмөн болсо да, ал дагы эле сизге (же башка бирөөгө) зыян келтириши мүмкүн, андыктан электр шаймандары менен иштөөдө же башка механикалык жумуштарда коопсуздук эрежелерин колдонуңуз.

Эч качан ЭЧ КАЧАН жүктөлгөндө жана заряддалганда, бул нерсеге көңүл бурбаңыз.

2 -кадам: Куралдар жана жумуш орду талаптары

Керектүү көндүмдөр:

Эгерде сиз электроникада таптакыр жаңы болсоңуз, анда бул долбоор сиз үчүн эмес. Төмөнкү көндүмдөр керек:

- ICs, конденсаторлор жана резисторлорду кошо алганда, жер үстүндөгү орнотуучу түзмөктөрдү ширете алат

- Мультиметрди колдоно алат

Керектүү шаймандар (минималдуу):

- Жакшы уч / чоң учтуу ширетүүчү темир

- Лайнер зымы

- Суюк флюс же флюс калеми

- чачын тазалоо

- Лупанын муундарын текшерүү үчүн лупа же микроскоп

- Жакшы пинцет

- DC линкинин чыңалуусун өлчөө үчүн мультиметр (525VDC)

Сунушталган куралдар (милдеттүү эмес)

- Жөнгө салынуучу электр менен камсыздоо

- Осциллограф

- ысык абада тазалоочу станция

Жумуш ордун даярдоо жана жалпы жумушчу сунуштар:

- Пластикалык эмес таза столду колдонуңуз (статикалык кубаттоо көйгөйлөрүн болтурбоо үчүн)

- Зарядды оңой жаратуучу / топтой турган кийимдерди колдонбоңуз (аны алып салганда учкун пайда болот)

- Үйдө эч кимде ТӨБ коопсуз жумуш орду жок болгондуктан, мен монтажды бир кадам менен жасоону сунуштайм, б.а. акылга сыярлык компоненттерди алып жүрбөгүлө (таңгактан чыгаргандан кийин бардык жарым өткөргүчтөр). Бардык компоненттерди столго коюп, анан баштаңыз.

- Кээ бир компоненттер өтө кичинекей, 0603 пакеттериндеги резисторлор жана конденсаторлор сыяктуу, алар оңой эле жоголуп кетиши мүмкүн, таңгактарынан бирден алып чыгышат.

- TSSOP20 пакетиндеги IC заряддагыч түзүлүшү эң татаал бөлүгү, анын 0,65 мм бийиктиги бар (казыктардын ортосундагы аралык), ал дагы эле эң кичинекей өнөр жай стандартынан алыс, бирок тажрыйбасы аз адам үчүн кыйын болушу мүмкүн. Эгер ишенбесеңиз, мен сизге ПХБны жок кылуунун ордуна, башка нерсеге ширетүүнү үйрөтүүнү сунуштаар элем

Дагы, бүт ПКБны чогултуу процесси бул окуу куралынын биринчи бетинде көрсөтүлгөн видеодо көрсөтүлгөн

3 -кадам: Диаграмма

Бул бөлүмдө мен схема боюнча жалпы маалымат берем. Аны кунт коюп окуңуз, бул сиз жаңы эле чогулткан тактайга зыян келтирбөөгө жардам берет.

Батарея солго туташат. Бардык шарттарда 8Вдан төмөн экенин текшериңиз же заряддагыч түзүлүш бузулушу мүмкүн!

Мен колдонгон батарейкалар 3.7В, бирок өтө жеңил жүктөлгөндө чыңалуусу 4Вдан жогору болот, андыктан алар заряддагычка башталар алдында 8Вдан жогору чыңалуу бермек. Эч кандай тобокелчиликке барбастан, чыңалууну 8Вдан төмөн түшүрүү үчүн батарея менен катар эки schottky диод бар. Алар ошондой эле инвертарланган батареялардан коргоочу катары кызмат кылат. Ошондой эле 3 -тен 5Ага чейин сактандыргычты колдонуңуз, бул транспорт каражаттарында колдонулгандай төмөн чыңалуудагы сактандыруучу болушу мүмкүн. Пистолет колдонулбай турганда батарейканын түгөнүшүнө жол бербөө үчүн, мен негизги кубаттуулукту алмаштырууну сунуштайм.

PCB киргизүү терминалдарындагы батареянын чыңалуусу схеманын туура иштеши үчүн ар дайым 5V менен 8V ортосунда болушу керек.

Башкаруу бөлүмүндө төмөн чыңалуудан коргоо жана 3 таймердин схемасы камтылган. Таймер IC U11 LED1 жарк этип, заряддагыч түзүлүштү күйгүзүү буйругу активдүү экенин көрсөтөт. Таймер IC U10 чыгаруу импульсинин туурасын аныктайт. Импульстун туурасы потенциометр R36 менен жөнгө салынышы мүмкүн. BOM боюнча R8 жана C4/C6 баалуулуктары менен диапазон: 510us - 2.7ms. Эгерде сизге бул диапазондун импульстун туурасы керек болсо, бул маанилер сиз каалагандай туураланышы мүмкүн.

J1 Jumper баштапкы тестирлөө үчүн ачык болушу мүмкүн. Заряддоо схемасын иштетүү буйругу ошол секиргичтен өтөт (оң логика, б.а. 0V = заряддагыч өчүрүлгөн; VBAT = заряддагыч иштетилген).

Жогорку ортоңку бөлүк конденсатордун заряддагыч схемасын камтыйт. Трансформатордун эң жогорку ток чеги 10А, бул ток учурдагы R21 резистору менен конфигурацияланган жана аны көбөйтүүгө болбойт, болбосо трансформатордун өзөгүн каныктыруу коркунучу бар. 10А чокусу батарейкадан орточо 3Адан бир аз ашыгыраак алып келет, бул мен колдонгон батареяларга туура келет. Эгерде сиз башка батареяларды колдонгуңуз келсе, анда R21 каршылыгынын маанисин жогорулатышыңыз керек болот. (R21 резисторунун маанисин жогорулатуу үчүн трансформатордун чокусун жана демек батареядан орточо токту азайтуу)

Негизги конденсатордун чыңалуусу компаратор менен өлчөнөт. Бул чыңалуу 500Вдан жогору болгондо LED2ди иштетет жана чыңалуу 550В жогору болгондо заряддагычты иштен чыгарат (бул эч качан болбошу керек).

ЭЧ КАЧАН ЦИРКАГА БАЙЛАНЫШТЫРГАН БАШКЫ КАПИДИТОРСУЗ КҮЧТҮ КҮЧТӨНДҮРБӨҢ. Бул заряддагыч ICге зыян келтириши мүмкүн.

Акыркы схема конденсаторду эки IGBT аркылуу жүккө / катушка чыгаруучу көпүрө схемасы.

4 -кадам: PCB текшерүү

Адегенде адаттан тыш нерсе үчүн ПХБны текшериңиз. Алар иш жүзүндө өндүрүүчүдөн текшерилет жана электрдик сыноодон өтүшөт, бирок чогултуудан мурун эки жолу текшерүү жакшы идея. Менде эч кандай көйгөй болгон эмес, бул жөн гана адат.

Gerber файлдарын бул жерден жүктөп алсаңыз болот:

аларды OSHPARK. COM же JLCPCB. COM же башка PCB өндүрүүчүсүнө жүктөө.

5 -кадам: Ассамблея

Excel BOM файлын жана компоненттин жайгашкан жери үчүн эки pdf файлды жүктөп алыңыз

Биринчиден, чоң электролит конденсаторун кармаган кичи ПХБны чогултуп алыңыз. Туура полярдуулукка көңүл буруңуз!

Бул ПХБны негизги ПКБга туташтыра турган 90 даражадагы аталыштар сиздин механикалык жамаатка жараша үстү же асты жагына орнотулушу мүмкүн.

Башкы ПКБга баштыктарды дагы эле эритип койбоңуз, аларды алып салуу кыйын. Эки ПХБнын ортосуна AWG20дан калыңыраак эки кыска зымды туташтырыңыз.

Негизги ПХБга биринчи кезекте IC заряддагыч түзүлүшүн чогултуңуз, эгер сиз буга көнө элек болсоңуз. Андан кийин кичирээк компоненттерди чогултуп алыңыз. Биз адегенде бардык конденсаторлорду жана резисторлорду орнотобуз. Эң оңой ыкма - бир аянтка бир аз ширетүү, андан кийин бул подставкадагы пинцеттин жардамы менен компонентти ширетүү. Бул жерде ширетүүчү түйүндүн кандайча караганынын мааниси жок, бул аны жөнгө салуу үчүн гана кызмат кылат.

Андан кийин башка төшөктү ээрчиңиз. Эми анча жакшы көрүнбөгөн ширетүүчү жерлерге суюк флюс же флюс калемин колдонуңуз жана муунду кайра жасаңыз. Видеодогу мисалдарды, алгылыктуу ширетүүчү түйүндүн кандай болооруна шилтеме катары колдонуңуз.

Эми ICлерге өтүңүз. Жогорудагы ыкманы колдонуу менен ПХБдагы бир терминалды оңдоңуз. Андан кийин бардык башка казыктарды да ээрчиңиз.

Андан кийин биз электролит жана пленка конденсаторлору, тримпот, светодиоддор, мосфеттер, диоддор, IGBTлер жана заряддагыч схеманын трансформатору сыяктуу чоң компоненттерди орнотобуз.

Бардык ширетүүчү түйүндөрдү эки жолу текшериңиз, эч кандай компонент сынган же жарылган эмес ж.

6-кадам: Баштоо

Эскертүү: 8В кирүү чыңалуусунан ашпаңыз

Эгерде сизде осциллограф болсо:

SW1 жана SW2 киришине баскычты (адатта ачык) туташтырыңыз.

J1 секирүүчү ачык экенин текшериңиз. Идеалында батареянын киришине жөнгө салынуучу стол үстүндөгү электр энергиясын туташтырыңыз. Эгерде сизде жөнгө салынуучу стол үстүндөгү электр энергиясы жок болсо, сиз батареялар менен түз барышыңыз керек болот. LED 1 кирүү чыңалуусу болжол менен 5.6Vдан жогору болгондо эле ирмелиши керек. Төмөнкү чыңалуу схемасы чоң гистерезиске ээ, башкача айтканда, чынжылды 5.6Вдан жогору болушу керек, бирок кирүү чыңалуусу болжол менен 4.9В төмөн түшкөндө гана схеманы өчүрөт. Бул мисалда колдонулган батареялар үчүн бул мааниге ээ эмес, бирок ички каршылыгы жогору жана/же жарым -жартылай заряддалган батареялар менен иштөө пайдалуу болушу мүмкүн.

Негизги жогорку чыңалуудагы конденсатордун чыңалуусун ылайыктуу мультиметр менен өлчөгүлө, ал 0В бойдон калышы керек, анткени заряддагычты өчүрүү керек.

Осциллографтын жардамы менен, баскычты басканда, U10дун 3 пининдеги импульстун туурасын өлчөө. Бул trimpot R36 менен жөнгө салынышы керек жана болжол менен 0.5ms жана 2.7ms ортосунда өзгөрүшү керек. Ар бир баскычты баскандан кийин импульсту кайра баштоого чейин болжол менен 5 сек. Кечигүү бар.

Толук чыңалуу сыноосуна өтүңүз

Эгерде сизде осциллограф жок болсо:

Жогорудагыдай кадамдарды жасаңыз, бирок импульстун туурасын өлчөөнү өткөрүп жибериңиз, мультиметр менен өлчөнө турган эч нерсе жок.

Баруу … толук чыңалуу тестине

7 -кадам: Толук Voltage Test

Киргизүү чыңалуусун алып салыңыз.

Жумпер J1 жабуу.

Жогорку чыңалуудагы конденсатордун туура полярдуулугун эки жолу текшериңиз!

Күтүлгөн чыңалуу үчүн бааланган мультиметрди (> 525В) жогорку чыңалуудагы конденсатор терминалдарына туташтырыңыз.

Сыноо катушкасын Coil1 жана Coil2 чыгуу терминалдарына туташтырыңыз. Мен бул схемада колдонгон эң аз индуктивдүүлүк/каршылык катушкасы AWG20 500uH/0.5 Ом болгон. Видеодо мен 1mH 1R колдондум.

Катушканын жанында же ичинде ферромагниттик материалдар жок экенин текшериңиз.

Коопсуздук көз айнегин тагыңыз

Батарея чыңалуусун киргизүү терминалдарына колдонуңуз.

Заряддоочу күйгүзүлүшү керек жана конденсатордогу DC чыңалуусу тездик менен көтөрүлүшү керек.

Ал болжол менен 520В турукташы керек. Эгерде ал 550В ашса жана дагы эле көтөрүлсө, кирүү чыңалуусун дароо өчүрүңүз, бир нерсе заряддагыч ICдин кайтарым бөлүгүндө туура эмес болмок. Бул учурда сиз бардык ширетүүчү түйүндөрдү кайра текшерип, бардык компоненттердин туура орнотулушун талап кыласыз.

LED2 азыр негизги конденсатор толугу менен заряддалганын көрсөтүп күйгүзүлүшү керек.

Триггер баскычын басыңыз, чыңалуу бир нече жүз вольтко түшүшү керек, так мааниси импульстун туураланышына жараша болот.

Киргизүү чыңалуусун өчүрүү.

ПКБ менен иштөөнүн алдында, конденсатор заряддалышы керек

Муну чыңалуу коопсуз мааниге түшмөйүнчө күтүү менен жасаса болот (көп убакыт талап кылынат) же аны күч каршылыгы менен чыгаруу. Сериядагы бир нече лампочка да бул ишти аткарат, керектүү лампалардын саны алардын чыңалуусунан көз каранды болот, 220В чырактар үчүн экиден үчкө чейин, 120В чырактар үчүн 4-5тен

Конденсатор ПХБдан зымдарды алып салыңыз. Модулду аяктоо үчүн, конденсатор азыр (же кийинчерээк) механикалык кураштыруу процессине жараша түздөн -түз башкы тактага ширетилиши мүмкүн. Конденсатор модулун негизги ПХБдан алып салуу кыйын, ошого жараша план түзүңүз.

8 -кадам: Механикалык

Механикалык монтаждоо ойлору

Негизги ПХБнын 6 таякчасы бар, аны таянычка орнотуу. Бул издердин жанында аздыр -көптүр жез издери бар. ПКБны орнотууда бул издерди бурамага кыскартпоо үчүн кам көрүү керек. Андыктан пластикалык боштуктарды жана пластикалык шайбаларды колдонуу керек. Мен корпус катары металл сыныгын, алюминий U профилин колдондум. Эгерде металл колдоону колдонсоңуз, ал жерге негизделиши керек, башкача айтканда, батарейканын минус уюлуна зым менен туташтырылышы керек. Жеткиликтүү бөлүктөр (тийүүгө боло турган бөлүктөр) - триггер жана батарея, алардын чыңалуу деңгээли жерге жакын. Эгерде кандайдыр бир жогорку чыңалуу түйүнү металл корпусуна тийсе, анда ал жерге туташып калат жана колдонуучу коопсуз болот. Корпустун салмагына жана катушка жараша бүтүндөй агрегат өтө оор болушу мүмкүн, андыктан туткасын ошого жараша орнотуу керек.

Турак жайды мындан да сонун кылып жасаса болот, 3D басып чыгарылган, боёлгон ж.б.

9 -кадам: Теория

Иштөө принциби абдан жөнөкөй.

Эки IGBTs бир эле убакта бир нече жүздөн бир нече мске чейин созулган бир убакытка активдештирилет U10 монотерцилдүү осцилляторунун конфигурациясына/туураланышына жараша. Агым анда катушка аркылуу курула баштайт. Ток магнит талаасынын күчүнө жана магнит талаасынын катуулугуна катуш ичиндеги снарядга тийген күчкө туура келет. Снаряд акырындык менен жыла баштайт жана анын ортосу оромонун ортосуна жеткенге чейин IGBTлер өчүрүлөт. Катушканын ичиндеги ток ошол замат токтобойт, бирок азыр диоддор аркылуу агып, кайра бир канча убакытка чейин негизги конденсаторго кирип кетет. Учурдагы ыдыроодо катуштун ичинде дагы эле магнит талаасы бар, ошондуктан бул снаряддын ортосу катуштун ортосуна жеткенге чейин нөлгө жакын төмөндөшү керек, антпесе ага сынуучу күч жумшалмак. Реалдуу дүйнөлүк жыйынтык симуляцияга туура келет. Импульсту өчүрүүдөн мурунку ток 367A (учурдагы иликтөө 1000A/4V)

10 -кадам: Катушканы куруу

36м/с ылдамдыгы төмөнкү катушка менен алынган: 500uH, AWG20, 0.5R, 22мм узундугу, 8мм ички диаметри. Ички дубал менен снаряддын ортосундагы эң кичине боштук бар жана дагы эле снаряддын эркин кыймылын камсыз кылган түтүктү колдонуңуз. Ал ошондой эле эң катаал болуп турганда эң жука дубалдарга ээ болушу керек. Мен дат баспас болоттон жасалган түтүктү колдондум жана эч кандай зыяндуу таасири байкалган жок. Эгерде электр өткөргүч түтүктү колдонуп жатсаңыз, аны ороп берүүдөн мурун аны тиешелүү тасма менен (Каптон лентасын колдондум) изоляциялап алууну унутпаңыз. Оролуу учурунда кошумча кошумча бөлүктөрдү убактылуу орнотууңуз керек болушу мүмкүн, анткени оромол процессинде бир топ каптал күчтөр пайда болот. Мен андан кийин оромдорду эпоксид менен оңдоону/коргоону сунуштаар элем. Бул катушка менен иштөөдө/жыйноодо оромдордун бузулушунун алдын алууга жардам берет. Бүтүндөй катушка чогултуу оромдор кыймылдай албай тургандай жасалышы керек. Ошондой эле аны негизги корпуска орнотуу үчүн кандайдыр бир колдоо керек.

11 -кадам: Мүмкүн болгон өзгөртүүлөр жана схеманын чектөөлөрү

522Vга заряддалган конденсатор 136 Джоульдан турат. Бул схеманын эффективдүүлүгү абдан төмөн, анткени ферромагниттик снаряддарды тездетүүчү эң жөнөкөй бир баскычтуу дизайн. Максималдуу чыңалуу 550VDC максималдуу жол берилген конденсатор чыңалуусу жана IGBTтердин максималдуу VCE рейтинги менен чектелген. Башка катушка геометриясы жана индуктивдүүлүк/каршылыктын төмөндүгү жогорку ылдамдыкка/эффективдүүлүккө алып келиши мүмкүн. Бул IGBT үчүн максималдуу белгиленген чоку 600A да. Ошол эле өлчөмдөгү башка IGBTлер бар, алар жогорку толкундарды колдошу мүмкүн. Кандай болбосун, эгер сиз сыйымдуулукту же IGBT өлчөмүн көбөйтүүнү ойлосоңуз, анда төмөнкү негизги маселелерди эске алыңыз: IGBT маалымат барагында көрсөтүлгөн эң жогорку токту урматтаңыз. Мен заряддагычтын чыңалуусун жогорулатууну сунуш кылбайм, өтө көп өзгөрмөлөрдү эске алуу керек. Сыйымдуулугун жогорулатуу жана чоңураак катмарлар үчүн импульстун туурасын колдонуу IGBTлердин күчүн жоготот. Ошондуктан, алар жылыткычка муктаж болушу мүмкүн. Мен эң жогорку токтун кандай болорун аныктоо үчүн адегенде SPICE /Multisim же башка симуляциялык программада өзгөртүлгөн схеманы окшоштурууну сунуштайм.

Жакшы ийгилик!

12 -кадам: Катушка мылтыгы аракетте

Жөн эле кокустук нерселерге ок атуу кызыктуу …