CANNONE

ELETTROMAGNETICO

Vi presento un articolo che vi mostrerà come costruire un cannone elettromagnetico.

Potrete lanciare proiettili metallici a grandi distanze (circa 60metri), bucare lattine

metalliche,... se non sapete come fare vi insegnerò passo passo a costruirlo

[CHI NON HA MAI LAVORATO CON TENSIONI SUPERIORI A QUALCHE

DECINA DI VOLT DEVE PRESTARE MOLTA ATTENZIONE SE HA

INTENZIONE DI REALIZZARE QUESTO PROGETTO. CI SONO TENSIONI

DI 800V CHE POSSONO ESSERE LETALI]

Descrizione

Utilizzando la scarica impulsiva di un condensatore su di un induttore creeremo un

campo elettromagnetico così forte da risucchiare il vostro proiettile metallico da un

ingresso del cannone e lanciarlo fuori dall'a parte opporsta a grandissima velocità senza

produrre praticamente alcun rumore!!

Come procedere:

Innanzi tutto di servono i 3 componenti ESSENZIALI per questo tipo di progetto

ossia:

-condensatore elettrolitico

-SCR di potenza

-solenoide (o bobina)

Iniziamo dal CONDENSATORE:

Ci serve creare un campo elettromagnetico di intensità piuttosto alta per ottenere gli effetti che vi ho sopraelencato. A questo punto, grossomodo possiamo lavorare o con condensatori dalla grande capacità e tensione "normale" (per normale intendo qualche decina di volt) oppure lavorare con tensioni molto più alte. Il ragionamento da fare risulta essere: cosa mi conviene fare?

l'energia di un condensatore come sapete vale ---> E=1/2*C*V2

ecco che la dipendenza quadratica dalla tensione vi fa subito capire che conviene avere

tensioni alte rispetto a capacità alte per ottenere energie immagazzinate considerevoli

(ovvio, il mio ragionamento vale all'interno di certi limiti: se prendere un condensatore

da 100farad e 10volt, anche se non avete una tensione altissima potete comunque

ottenere un valore di energia immagazzinata enorme!)

per questo tipo di dispositivo ho trovato dei condensatori elettrolitici ad una fiera dell'elettronica, da 3300uF 400V

In foto ne vedete uno e l'ho

pagato solamente 5€, è chiaro che se andate in un negozietto di elettronica vi sparano cifre enormi. Io ne ho comprati 2 e li ho connessi in serie, in questo modo ottengo una capacità equivalente di 3300/2= 1650uF

con una tensione di lavoro di 800V. Calcoliamo l'energia immagazzinata nel condensatore:

E(tot) = 1/2*1650uF*8002=528J

SCR di potenza:

Dovete scaricare un condensatore

da 1650uF 800V su una bobina

(che costituisce il cannone in

quanto genera il campo

magnetico) con resistenza

equivalente di circa 0.5ohm, e

allora vi rendete conto che la

corrente assorbita è di tipo

impulsivo e sarà decisamente ALTA.

Sempre al una fiera ho trovato un SCR di potenza : SCR T7S0166504DN al modico costo di 15€. Leggendo da un qualsiasi datasheet in rete troverete che questo componente può lavorare costantemente con una corrente tra anodo e catodo di 650A (1600V) con picchi di corrente non ripetitivi di ben 9000AMPERE

datasheet SCR

BOBINA

Per la bobina, io ho usato come nucleo su cui avvolgere il filo di rame smaltato (diametro 1.5mm), un tubetto ricavato da un pennarello ma potete utilizzare

quello che volete come supporto. Ho avvolto circa 25 spire partendo da un lato, poi altre 25 sopra le prime poi altre 25…e così via per 12 volte ottenendo un solenoide lungo 40mm e alto 27mm

[un accorgimento: quando dovete saldare i fili della bobina al circuito che avete

realizzato, fatelo in modo ben fatto quindi evitate di dare solo un punto di stagno tra i due conduttori perché la forte corrente che circolerà al momento dello “sparo” vi farà letteralmente saltare la saldatura e in più sentirete un bel botto ( guardate tra i video che ho inserito)

un altro accorgimento che vi consiglio è quello di fissare in modo ben ancorato la bobina ad un supporto per evitare che subisca un forte spostamento durante l'impulso di corrente]

PASSIAMO AL CIRCUITO

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COMPONENTI:

BOBINA AUTOCOSTRUITA (LEGGI SOPRA)

C1=1650uF 800V (POTETE REALIZZARLO CON 2 CONDENSATORI ELETTROLITICI DA 3300uF 400V IN PARALLELO)

4XC2=60uF 800V(POTETE REALIZZARLI CON 2 CONDENSATORI ELETTROLITICI DA 120uF 400v IN SERIE, se volete risparmiare ne trovate uno in ogni macchina fotografica usa e getta, andate in un negozio di fotografia e fatevi dare quelle gia usate, a me le hanno regalate tanto è materiale che andrebbe in discarica)

C3=470uF >16V ELETTROLITICO

C4=1nF CERAMICO

C5=2200uF >25V ELETTROLITICO

D1=P600k (servono 8)

D2,D3,D4=1N4007

D5=PONTE DI DIODI >1.5A (esempio W01G)

D6=DIODO ZENER CON Vz=6v (esempio BZX85 C6V2)

F1=FUSIBILE 1A

L1= INDUTTANZA 100uH

RLY1=RELE' TENSIONE ECCITAMENTO BOBINA 12V (esempio FBR211NAD012)

R1=LAMPADINA 220V25W

R2,R12=1kt:""; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman";} @page Section1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:70.85pt 2.0cm 2.0cm 2.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} --> ohm

R3=1891ohm (1800ohm+82ohm+10ohm)

R4=1900ohm (1800ohm+100ohm)

R5,R7,R9=100kohm

R6=1010ohm (1000ohm+10ohm)

R8=10Kohm

R10=1.2Kohm

R11,R14=100ohm 2WATT

R13=1ohm 5WATT

R15=100ohm >2W

SCR=T7S0166504DN

SCR1=MCR100

SWITCH NORMALMENTE APERTO

Q1=BD441

T1=TRASFORMATORE 220V PRIMARIO, PER IL SECONDARIO VANNO BENE QUELLI DA 15 FINO A 25V (CORRENTE MINIMA SECONDARIO 1.5A)

U1=LM7812

U2=LM324

SPIA NEON (PER INTENDERCI QUELLE CHE EMETTONO LUCE ARANCIONE)

FUNZIONAMENTO DEL CIRCUITO

Innanzi tutto non mi andava di cercare un trasformatore per innalzare la tensione a 800volt e allora ho utilizzato un moltiplicatore di tensione a diodo condensatore. Riuscite a vedere i due stadi (ogni stadio è composto da 2diodi e

2condensatori) che producono una tensione in uscita di 230*rad(2)*4=1240Volt

I diodi da utilizzare devono essere abbastanza grossi

altrimenti l'assorbimento di corrente del moltiplicatore unito al fatto che all'accensione i condensatori devono caricarsi e quindi assorbono molta corrente, li distruggerebbe. Quindi io suggerisco

D1=DUE DIODI IN SERIE del tipo P600k (corrente diretta 6A tensione di picco 800V)

Il diodo D2 è un 1N4007 e serve solo ad evitare che per qualsiasi motivo una corrente inversa entri al contrario dal moltiplicatore ( ad esempio quando viene attivato l'impulso elettromagnetico)

Per quanto riguarda R1, ATTENZIONE all'assorbimento di potenza! anche una resistenza da 2kohm 10W vi prenderà letteralmente fuoco!! Dopo vari tentativi mi è venuta l'idea... perchè non usare una lampadina da 25W come resistenza? Va da dio. La resistenza (quando il filamento è caldo) è intorno a 2kohm e vi assicuro che è l'ideale

Il circuito si stabilizza da solo cioè, inizialmente il condensatore C1 si carica e il circuitino di sense (costituito da un comparatore con isteresi) verifica a che punto è la tensione ai suoi capi. Quando il condensatore arriva a 790V circa, la carica del condensatore viene disattivata ( per evitare che si danneggi arrivando a 1240volt) si ha quindi che il relè si spegne quindi commuta e fa accendere la spia al neon indicando che il cannone è carico ed è possibile premere il pulsante per sparare il vostro proiettile metallico. Se il circuito viene lasciato attaccato all'alimentazione per molto tempo senza premere il pulsante e quindi sparare, il condensatore si scaricherà a causa delle non idealità ma non appena arriva a circa 770volt il circuito di sense farà commutare di nuovo il relè e la carica del condensatore riprenderà riportandolo a 790volt.

questa funzione viene svolta dal comparatore invertente con isteresi:

quindi potete stare sicuri che avrete sempre il condensatore carico senza utilizzare un multimetro in continuazione per vedere se i condensatori sono carichi al punto giusto e se la loro tensione non è troppo alta in modo da danneggiarli!!

</span continuo a ripetere che serve un impulso molto rapido quindi dobbiamo pilotare l’SCR di potenza in modo impulsivo e allora dobbiamo fargli arrivare una

bella “botta” sul gate. Ecco che il circuitino seguente viene in nostro aiuto

in modo che , quando viene premuto il pulsante, l'SCR di potenza entra subito in conduzione grazie all'impulso che gli arriva sul gate e il condensatore

elettrolitico caricato a circa 800V si scaricherà nel tempo di 1-1.5ms sul solenoide

Utilizzando circuitmaker ho simulato l'andamento della tensione ai capi del condensatore, la corrente assorbita e la potenza dissipata dalla parte resistiva dell'avvolgimento che ovviamente è diversa da zero. Lo scopo di questa simulazione serve per sapere principalmente che tipo di SCR utilizzare per evitare di distruggerlo al primo colpo

Il valore della resistenza dell'avvolgimento risulta essere di 0.2ohm e il valore dell'induttanza dell'avvolgimento responsabile del campo elettromagnetico è di circa 60uH (non l'ho misurata ma ho fatto un po' di conti considerando il numero delle spire e il tipo di solenoide costruito. Su wikipedia potete trovare delle formule se non avete nessuna idea su come impostare il calcolo)

Ovviamente i risultati ottenuti dalla simulazione sono indicativi e non sono quelli esatti anche perchè non sono stati considerati altri effetti secondari presenti durante la scarica del condensatore.

Gli ordini di grandezza sono quelli reali e infatti, nonostante la corrente scorra nel solenoide per circa 1ms sentirete, toccandola con il dito, che si è riscaladata!

DOPO AVER MONTATO IL CIRCUITO SU BASETTA MILELFORI...ecco a voi il mio COILGUN

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L'scr è stato per così dire ingabbiato tra due lamierini di alluminio per fare in modo che

i contatti tra anodo e catodo siano a resistenza molto piccola

Per quanto riguarda il proiettile, l'ho ricavato da un tondino di ferro liscio dal diametro di 6mm tagliando dei pezzi da 5cm. Attraverso una mola da banco ho limato un capo del pezzo di ferro per ottenere la punta che successivamente è stata temprata (in modo artigianale) per conferire un po' di durezza alla punta

[Per evitare di farsi male

consiglio di INSERIRE IL

PROIETTILE AD

APPARECCHIO SPENTO!]

Per finire, ho avuto un ulteriore ideuzza. Affichè il proiettile percorra la sua traiettoria

senza cambiare posizione e ruotare in modo strano, sarebbe ottimale conferire un moto

rotazionale sul proprio asse in modo che, per il principio di conservazione del momento

angolare, continui a mantenere la posizione originale (cioè la stessa con cui è stato

inserito nel cannone e quindi con la punte rivolta verso l'esterno.) Questo è quello che

accade in un comune fucile a canna rigata, ma creare una canna rigata mi sembrava

esageratamente complicato da fare.

A tale scopo ho utilizzato un motorino da scarico di lavatrice (alimentato direttamente a

220V) connesso allo stesso connettore del relè in cui è attaccata la lampadina al neon.

Per fare in modo che il proiettile ruoti in modo solidale con il rotore del motore basta

mettere (guardate la foto) un magnete e poi un distanziale (io ho usato un pezzettino di

plexiglass) in modo che il proiettile non rimanga troppo attaccato all'albero del motore.

In questo modo quando la spia al neon è accesa e quindi tutto è pronto per sparare, il motorino inizia a girare e farà girare anche il proiettile. Al momento dello sparo il proiettile continuerà a ruotare e arriverà al vostro bersaglio praticamente nella stessa posizione in cui lo avevate inserito nella canna del cannone.

(purtroppo il motorino si è rotto per motivi non pertinenti con il funzionamento del

cannone elettromagnetico, quindi nei filmati che ho fatto non vedrete in funzione il

motororino)

ACLUNI DANNI da una distanza di circa 2 metri... :-)

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VIDEO:

I° TENTATIVO FALLITO...MA FA UN BEL BOTTO! II° TENTATIVO RIUSCITO CON SUCCESSO

CON IL PRESENTE ARTICOLO DECLINO OGNI MIA RESPONSABILITA' IN CASO DI INCIDENTI! RICORDO A TUTTI CHE UN CONDENSATORE CARICATO A 800V CON QUEL VALORE DI CAPACITA' PUO' ESSERE MOLTO PERICOLOSO SE NON LETALE!!