Всім привіт. У цій статті розглянемо, як виготовити портативну електромагнітну гармату Гаусса, зібрану із застосуванням мікроконтролера. Ну, щодо гармати Гаусса я, звичайно, погарячкував, але те, що це - електромагнітна гармата, немає сумніву. Даний пристрій на мікроконтролері було розроблено для того, щоб навчити початківців програмування мікроконтролерів на прикладі конструювання електромагнітної гармати своїми руками. Розберемо деякі конструктивні моменти як в самій електромагнітній гарматі Гаусса, так і в програмі для мікроконтролера.
З самого початку потрібно визначитися з діаметром і довжиною стовбура самої гармати і матеріалом, з якого вона буде виготовлена. Я застосував пластиковий футляр діаметром 10 мм з-під ртутного термометра, оскільки він у мене валявся без діла. Ви можете використовувати будь-який доступний матеріал, що володіє не ферромагнітними властивостями. Це скло, пластик, мідна трубка тощо. Довжина стовбура може залежати від кількості застосованих електромагнітних котушок. У моєму випадку використовується чотири електромагнітних котушки, довжина стовбура склала двадцять сантиметрів.
Що стосується діаметра застосовуваної трубки, то в процесі роботи електромагнітна гармата показала, що потрібно враховувати діаметр ствола щодо застосовуваного снаряда. Простіше кажучи, діаметр стовбура не повинен набагато перевищувати діаметр застосовуваного снаряда. В ідеалі, ствол електромагнітної гармати повинен підходити під сам снаряд.
Матеріалом для створення снарядів послужила вісь від принтера діаметром п'ять міліметрів. З даного матеріалу і були виготовлені п'ять болванок довжиною 2,5 сантиметра. Хоча також можна застосовувати сталеві болванки, скажімо, з дроту або електрода - що знайдеться.
Потрібно приділити увагу і вазі самого снаряда. Вага по можливості повинна бути невеликою. Мої снаряди злегка важкувати вийшли.
Перед створенням цієї гармати були проведені експерименти. В якості стовбура використовувалася порожня паста від ручки, в якості снаряда - голка. Голка з легкістю пробивала обкладинку журналу, встановленого неподалік від електромагнітної гармати.
Оскільки оригінальна електромагнітна гармата Гаусса будується за принципом заряду конденсатора великою напругою, близько трьохсот вольт, то в цілях безпеки початківцям радіолюбителям слід живити її низькою напругою, близько двадцяти вольт. Низька напруга призводить до того, що дальність польоту снаряда не дуже велика. Але знову ж таки, все залежить від кількості застосовуваних електромагнітних котушок. Чим більше електромагнітних котушок застосовується, тим більше виходить прискорення снаряда в електромагнітній гарматі. Також мають значення діаметр ствола (чим менше діаметр ствола, тим снаряд летить далі) і якість намотки безпосередньо самих електромагнітних котушок. Мабуть, електромагнітні котушки - найголовніше в пристрої електромагнітної гармати, на це потрібно звернути серйозну увагу, щоб домогтися максимального польоту снаряда.
Я наведу параметри своїх електромагнітних котушок, у вас вони можуть бути іншими. Котушка намотується проводом діаметром 0,2 мм. Довжина намотки шару електромагнітної котушки становить два сантиметри і містить шість таких рядів. Кожен новий шар я не ізолював, а починав намотку нового шару на попередній. Через те, що електромагнітні котушки живляться низькою напругою, вам потрібно отримати максимальну добротність котушки. Тому всі витки намотуємо щільно один одному, виток до витка.
Що стосується подавального пристрою, то тут особливі пояснення не потрібні. Все паялося з відходів фольгованого текстоліту, що залишився від виробництва друкованих плат. На малюнках все детально відображено. Серцем пристрою є сервопривод SG90, керований мікроконтролером. Купити можна тут
Подаваючий шток виготовлений зі сталевого прутка діаметром 1,5 мм, на кінці штока запаяна гайка м3 для зчеплення з сервоприводом. На качалці сервоприводу для збільшення плеча встановлено загнутий з двох кінців мідний дріт діаметром 1,5 мм.
Даного нехитрого пристрою, зібраного з підручних матеріалів, цілком вистачає, щоб подати снаряд в ствол електромагнітної гармати. Подаваючий шток повинен повністю виходити із завантажувального магазину. Як напрямну для подавального штока послужила тріснута латунна стійка з внутрішнім діаметром 3 мм і довжиною 7 мм. Шкода було викидати, ось і стало в нагоді, власне, як і шматочки фольгованого текстоліту.
Програма для мікроконтролера atmega16 створювалася в AtmelStudio, і є повністю відкритим проектом для вас. Розглянемо деякі налаштування в програмі мікроконтролера, які доведеться провести. Для максимально ефективної роботи електромагнітної гармати вам знадобиться налаштувати в програмі час роботи кожної електромагнітної котушки. Налаштування проводиться за порядком. Спочатку підпаюєте в схему першу котушку, всі інші не підключаєте. Тут ви можете встановити час роботи (у мілісекундах).
PORTA |= (1 < < 1) ;//котушка 1
_delay_ms (350) ;//час роботи
Прошиваєте мікроконтролер, і запускаєте програму на мікроконтролері. Зусилля котушки повинно вистачати на те, щоб втягнути снаряд і надати початкове прискорення. Домігшись максимального вильоту снаряда, підлаштовуючи час роботи котушки в програмі мікроконтролера, підключаєте другу котушку і також налаштовуєте за часом, домагаючись ще більшої дальності польоту снаряда. Відповідно, перша котушка залишається включеною.
PORTA |= (1 < < 1) ;//котушка 1
_delay_ms(350);
PORTA &=~(1<<1);
PORTA |= (1 < < 2) ;//котушка 2
_delay_ms(150);
Таким чином налаштовуєте роботу кожної електромагнітної котушки, підключаючи їх по порядку. У міру збільшення кількості електромагнітних котушок у пристрої електромагнітної гармати Гаусса швидкість і, відповідно, дальність снаряда повинні також збільшуватися.
Цю кропітку процедуру налаштування кожної котушки можна уникнути. Але для цього доведеться модернізувати пристрій самої електромагнітної гармати, встановивши датчики між електромагнітними котушками для відстеження переміщення снаряда від однієї котушки до іншої. Датчики в поєднанні з мікроконтролером дозволять не тільки спростити процес налаштування, але і збільшать дальність польоту снаряда. Дані навороти я не став робити і ускладнювати програму мікроконтролера. Метою було реалізувати цікавий і нескладний проект із застосуванням мікроконтролера. Наскільки він цікавий, судити, звичайно, вам. Скажу чесно, я радів, як дитина, «молотя» з даного пристрою, і у мене дозріла ідея більш серйозного пристрою на мікроконтролері. Але це вже тема для іншої статті.
Програма і схема - atmel-programme.clan.su/Puhka.zip