Hallo in die Runde, ich möchte gerne eine Coilgun bauen, die ohne Kondensator nur LiFePo4 Akkus als Energiequelle nutzt und 6mm Stahl BBs verschießt. Es wird also nicht mit hoher Spannung, brennbaren Akkus oder hoher Geschossenergie gearbeitet, um eure Warnungen vorwegzunehmen... Der Einfachheit halber und weil das Geschossgewicht konstant ist, möchte ich darauf verzichten, mit Fotosensoren die Position der Kugel zu erfassen und stattdessen die Spulen mit fixer Zeitverzögerung schalten. Jetzt bin ich aber auf den Gedanken gekommen, einfach eine einzige, mit 20cm recht lange (spart euch pubertäre Witze) Spule zu bauen, und diese wiederum mit fester Zeitverzögerung dann abzuschalten, wenn die Kugel genau in der Mitte ist. Ich gebe aber zu, dass ich zwar das Verhalten von Induktivitäten im Stromkreis, nicht aber die elektromechanische Interaktion zwischen Magnet und magnetisiertem Metall kenne; vielleicht könnt ihr mir ja sagen, wo der Vorteil von mehreren Stufen im Vergleich zu einer einzigen liegt. Eine einzige Stufe wäre eben deutlich einfacher im Aufbau, ich fürchte aber, dass dadurch zu viel Energie verloren geht.
Ich will eine Coilgun bauen und alles weglassen, was diese Aufgabe schwierig macht und für die Funktion nützlich ist. Ich habe keine Ahnung und möchte jetzt wissen, wie das trotzdem funktioniert.
Na Paul, zum Glück gibt es Ikonen der Ingenieurskunst, die Idioten wie mir mal ordentlich den Kopf waschen! Ich habe doch alle meine Entscheidungen begründet und ja, stelle dir vor, geringe Komplexität ist eine Priorität. Paul schrieb: > und alles weglassen, was diese Aufgabe > schwierig macht Der Vorwurf ist ja mal völlig lächerlich, das was den Leuten die eine Coilgun bauen wollen und sich hier melden immer vorgeworfen wird, ist dass sie sich zu viel (gefährliches) vornehmen. Und dass ich keine Ahnung habe lasse ich mir auch nicht vorwerfen, ich habe Wissenslücken auf einem bestimmten Gebiet, das darf ich mir als Laie wohl leisten. Also nochmal: ich will keine riesige, alles vernichtende Coilgun bauen, sonder ein einfaches, ungefährliches Spielzeug mit einer angepeilten Geschossenergie von ~0.5J. Antworten auf meine Ausgangsfrage sind nach wie vor willkommen!
fritzchen schrieb: > Hallo in die Runde, > > ich möchte gerne eine Coilgun bauen, die ohne Kondensator nur LiFePo4 > Akkus als Energiequelle nutzt und 6mm Stahl BBs verschießt. Es wird also > nicht mit hoher Spannung, brennbaren Akkus oder hoher Geschossenergie > gearbeitet Wie weit sollen deine 6mmStahl-BBs (BB, was soll das sein?) denn ohne hohe Geschossenergie fliegen? 50cm, 1m, 2m? Das ist eher ein ballistischer Wurf. Aber alles darüber dürfte schon gefährlich werden. Eine 6mm-Stahl-Vollkugel hat ein Gewicht von immerhin ~0.890gr.
BBs sind kleine Kugeln mit einem Durchmesser von 4.5-6mm, die normalerweise in Softairwaffen verschossen werden. Softairwaffen mit einer Mündungsenergie <0.5J können schon an 14-Jährige verkauft werden und werden mit Augenschutz bei Softairspielen verwendet, um sich gegenseitig abzuschießen, ähnlich wie bei Paintball. Bei dieser Geschossenergie passiert nicht viel, wenn man getroffen wird, Augenschutz mal vorausgesetzt. Eine Softair mit 0.5J ist über mehrere Meter immer noch akzeptabel präzise, zugegeben mit bei gleicher Energie schneller fliegenden Plastikkugeln. Ich spiele zwar nicht Softair, aber habe 0.5J einfach mal als Referenz genommen.
Wie stellst du dir das vor? Bei niedriger Spannung wirst du sehr niederohmige Spulen brauchen, um auf ein halbwegs nutzbares Tau und starkes Magnetfeld zu kommen. Ein Kondensator bei 400-800V schafft das locker und hat den Vorteil, wenn man es geschickt aufbaut, dass dieser beim Mittendurchgang des Projektils praktisch entladen ist und dieses daher nicht mehr wieder abgebremst wird. Bei einem Akku musst du diesen aber sehr genau schalten und wieder abschalten, was einen viel größeren Aufwand erfordert. Ein Sperrwandler auf 400-800V und optische oder simple mechanische Schalter zwischen den Spulen sind da weitaus einfacher aufzubauen. Als Jugendlicher hatte ich mir auch meine eine Coilgun gebaut, 400V und 3 Stufen/Spulen um 5mm dicke und etwa 10mm lange Eisenstifte zu verschießen.
fritzchen schrieb: > BBs sind kleine Kugeln mit einem Durchmesser von 4.5-6mm, die > normalerweise in Softairwaffen verschossen werden. > Ich spiele zwar nicht Softair, aber habe 0.5J einfach mal als Referenz > genommen. aus welchem Material sind diese BBs? sind sie hohl? hast du errechnet, welche Geschwindigkeit 6mmStahl-BBs haben dürfen um 0.5J einzuhalten. Hast du dann errechnet, welche Leistung die Spule auf 20cm Länge bringen muss um der Kuegl diese Energie an der Laufmündung zu geben?
J. S. schrieb: > Als > Jugendlicher hatte ich mir auch meine eine Coilgun gebaut, 400V und 3 > Stufen/Spulen um 5mm dicke und etwa 10mm lange Eisenstifte zu > verschießen. klassische Nailgun :D
Nachtrag: Wenn dir 400V zu gefährlich sind, arbeite doch erst mal mit Schutzkleinspannung. Zum Beispiel Kondensatoren für 50-63V und 1-2 Spulen.
Ich weiß, dass mit hoher Spannung geladene Kondensatoren technisch sinnvoll wären, aber ich arbeite ungern mit einer so hohen Spannung, auch wenn die Versuchung da ist... Es stimmt, die Spulen müssen niederohmig sein, das Entladen der Spule erfolgt durch einen parallel geschalteten hohen Widerstand, damit die in der Spule gespeicherte Energie und damit das Magnetfeld schnell abgebaut wird. Das Projektil wird natürlich bei der niedrigen Spannung eine geringere Beschleunigung erfahren, das muss ich wohl mit einem längeren Lauf kompensieren.
J. S. schrieb: > Wenn dir 400V zu gefährlich sind, arbeite doch erst mal mit > Schutzkleinspannung. Zum Beispiel Kondensatoren für 50-63V und 1-2 > Spulen. Ja, die Idee hatte ich auch, aber ich möchte das ganze so simpel wie möglich halten. Mit den Kondensatoren brauche ich wiederum einen Spannungswandler usw.
fritzchen schrieb: > Ich gebe aber zu, dass ich zwar das Verhalten von Induktivitäten im > Stromkreis, nicht aber die elektromechanische Interaktion zwischen > Magnet und magnetisiertem Metall kenne; vielleicht könnt ihr mir ja > sagen, wo der Vorteil von mehreren Stufen im Vergleich zu einer einzigen > liegt. Liegt doch auf der Hand. Jede Spule kann dem Projektil nur begrenzt kinetische Energie übertragen. Idealerweise liegt das Magnetfeld nur so lange an, wie das Projektil benötigt um mit dem eigenen Zentrum ins Zentrum der Spule zu gelangen. Die schaltbaren Ströme sind dabei technisch begrenzt, durch die eingesetzten Triacs, Spulen und Schutzdioden für die Rückinduktion. Wir reden hier von hunderten oder gar über 1000A die kurzzeitig fließen sollten, um ein ausreichend starkes Magnetfeld zu erreichen. Und selbst da hast du bei einem einige Gramm schweren Projektil keine so große Beschleunigung und als Integral Endgeschwindigkeit pro Spule. Also brauchst du mehrere Spulen hintereinander.
500mJ Energie, Geschoss, Kugeln ... das muss aber jetzt alles gutmenschlichen Bedenkenträger und Foren - Blockwarts alarmieren!!! ;-)
fritzchen schrieb: > Ich weiß, dass mit hoher Spannung geladene Kondensatoren technisch > sinnvoll wären, aber ich arbeite ungern mit einer so hohen Spannung, > auch wenn die Versuchung da ist... > Es stimmt, die Spulen müssen niederohmig sein, das Entladen der Spule > erfolgt durch einen parallel geschalteten hohen Widerstand, damit die in > der Spule gespeicherte Energie und damit das Magnetfeld schnell abgebaut > wird. > Das Projektil wird natürlich bei der niedrigen Spannung eine geringere > Beschleunigung erfahren, das muss ich wohl mit einem längeren Lauf > kompensieren. Das Entladen der Spule erfolgt durch eine antiparallel geschaltete Diode! Nicht Widerstand. Und das mit dem längeren Lauf wird nicht funktionieren. Das Magnetfeld ist doch kein Gas! Was Spannungswandler angeht: Gibt es bei eBay fertig aufgebaut auf 40-50V für einige Euros. Ich würde mir wirklich die Grundlagen aneignen und gucken, wie es andere gelöst haben und warum so und nicht anders.
J. S. schrieb: > Idealerweise liegt das Magnetfeld nur so > lange an, wie das Projektil benötigt um mit dem eigenen Zentrum ins > Zentrum der Spule zu gelangen Ok, das hilft mir schon einmal sehr weiter, nur wird die Spule, die ich baue, ohnehin länger als das Projektil sein müssen, denn eine 6mm lange Spule ist schwer zu bauen, insbesondere mit dahinter liegender Lichtschranke, wobei ich auf die ja ohnehin verzichten möchte. J. S. schrieb: > Wir reden hier von hunderten oder gar über 1000A die kurzzeitig fließen > sollten, um ein ausreichend starkes Magnetfeld zu erreichen Ja, die Ströme müssen natürlich sehr hoch sein, aber das ist ja grundsätzlich machbar. Die LiFePo4 Zellen liefern Spitzenströme bis 140A für 1S, die sich mit Mosfets schalten lassen, statt Freilaufdiode nehme ich einen hohen Widerstand, dann wird die Energie aus dem Magnetfeld auch schneller abgebaut.
J. S. schrieb: > Das Entladen der Spule erfolgt durch eine antiparallel geschaltete > Diode! Nicht Widerstand. Üblicherweise ja, aber wenn der Strom aus der Spule schnell sinken soll, kann man eben einen Widerstand nehmen. natürlich muss der Mosfet die dadurch höhere Spannung beim abschalten aushalten. Bei der geringen Spannung, die an der Spule anliegt, fließt auch nur ein kleiner parasitärer Strom.
Nehmen wir eine Kugel von 1g. Dann ist 0.5J entsprechend einer Geschwindigkeit von 30m/s, das waeren dann um die 100km/h. Bei einer Beschleunigung ueber eine Strecke von 1m benoetig man eine Beschleunigung von 500 m/s^2. Heftig. Auf die Kugel wirkt waehrend 60ms eine Kraft von 500g Optosensoren braucht man uebrigens nicht, man kanns auch rechnen. Ich denke Pgotosensoren waeren das Einfachste am Projekt. Und ja, ich wuerd 100 1cm lange Spulen verwenden.
Dampfheuler schrieb: > Auf die Kugel wirkt waehrend 60ms > eine Kraft von 500g 50g, oder? (1g = 9.81m/s^2) Und ohne es nachgerechnet zu haben, aber um die Kugel in 60ms auf 0.5J zu bringen, wären demnach ca. 8W für 60ms nötig, mit Verlusten sicherlich ein Vielfaches davon, aber auch das klingt nicht absurd hoch. > Optosensoren braucht man uebrigens nicht, man kanns auch rechnen. Ich > denke Pgotosensoren waeren das Einfachste am Projekt. > > Und ja, ich wuerd 100 1cm lange Spulen verwenden. Viel Gewickel, aber wohl ein Ansatz. Die Ansteuerung der Spulen wird dann auch noch fordernd, aber ich muss sagen, komplett bescheuert, wie das Projekt hier von manchem dargestellt wurde, finde ich es momentan nicht.
Viel Gewickel ? Soviele Windungen wuerd ich nicht ansetzen, vielleicht eine oder 2 je.
Dampfheuler schrieb: > Soviele Windungen wuerd ich nicht ansetzen, vielleicht > eine oder 2 je. Aus dem Bauch heraus würde ich ja sagen, dass man mit 1-2 Wicklungen kaum die nötigen 0.5N Vortrieb erzeugen kann, zumindest nicht direkt LiPo gepowert... Mal so grob überschlagen, 8W * 2 (Verluste) = 16W. Bei 3.7V -> 4.3A Spulenwiderstand also so ca. 0.8 Ohm.
Dampfheuler schrieb: > Viel Gewickel ? Soviele Windungen wuerd ich nicht ansetzen, vielleicht > eine oder 2 je. Wenn es tatsächlich nur wenige Volt werden sollen ist das tatsächlich angebracht. wobei dann die parasitären Eigenschaften des Layouts interesant werden. Dampfheuler schrieb: > Und ja, ich wuerd 100 1cm lange Spulen verwenden. dann muss auf je 1cm der Mosfet, eventuell Kondensatoren (sehr niedriger ESR) und der Widerstand zum Abbau des Magnetfeldes. in die Breite darf das auch nicht allzusehr gehen. und den Mosfet sollte man auch recht schnell ansteuern, sprich mehrere Ampere Gatestrom, und das trotz mehrer 100A schnell geschalteten Strom direkt daneben sauber hinbekommen. alle 5-10cm eine Spule halte ich vom Aufbau her für realistischer. Joe F. schrieb: > Aus dem Bauch heraus würde ich ja sagen, dass man mit 1-2 Wicklungen > kaum die nötigen 0.5N Vortrieb erzeugen kann, zumindest nicht direkt > LiPo gepowert... eben nur damit. da müssen einige 100-1000A fließen. um bei z.b. 5V 500A zu bekommen hast du genau 10mOhm frei (alle Leitungen + Mosfet), da gehen keine 50 Wicklungen, abgesehen davon dass die mechanisch da hin passen sollten. das wird nix mit Lackdraht, eher Kupferrohre oder Stangen, wenn die Spule nicht bei jeder Benutzung verdampfen soll.
Joe F. schrieb: > Mal so grob überschlagen, > 8W * 2 (Verluste) = 16W. > Bei 3.7V -> 4.3A > Spulenwiderstand also so ca. 0.8 Ohm. sehr optimistisch. ich hätte <<5% angesetzt für die übertragene Energie. besonders ohne das System genau abzustimmen. bestenfalls um die 10%. lies mal hier, was andere so erreicht haben: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214914718302666 http://staff.ltam.lu/feljc/electronics/coilgun/Coilgun_measurements.pdf https://www.jvejournals.com/article/16615/pdf 8W/5% = 160W bei 3.7V -> 43A wenn 3.7V an der Spule abfallen (was nicht passieren wird), wenn man innenwiderstand der Akkus + Zuleitungen + Mosfet + Parasitäre Induktivitäten mit einrechnet mehr. also 50-100A wären ein guter Anfang. nicht so extrem wie ich dachte, aber immer noch viel. Im zweiten Link gibt es ein weiteres PDF mit dem Aufbau, der hat bei 100V ca. die 30m/s erreicht (und mit dem Aufbau 10% effizienz).
fritzchen schrieb: > BBs sind kleine Kugeln mit einem Durchmesser von 4.5-6mm, die > normalerweise in Softairwaffen verschossen werden. > Softairwaffen mit einer Mündungsenergie <0.5J Stahlkugeln fliegen mit 0.5J nicht besonders gut. Mindestens 1J sollte es laut Aussagen der Stahlkugelhersteller schon sein, und die sind dann auch ein Risiko das ins Auge gehen wird. Wenn auch nur die leiseste Chance bestehen würde, daß du mit 6mm Edelstahlkugeln um dich schiesst, solltest du dich nicht wundern, wenn dir z.B. von unserer Bullerei deren Waffen gegenüber scheinbar Bewaffneten immer recht locker sitzen ein 9mm Loch geschossen wird.
Michael B. schrieb: > Wenn auch nur die leiseste Chance bestehen würde, daß du mit 6mm > Edelstahlkugeln um dich schiesst Darum geht's doch gar nicht. 0.5J darum, weil es dann noch als Spielzeug gilt. Die Schwierigkeit ist allerdings, bei einem Selbstbau zu beurteilen, ob es noch 0.5J sind oder mehr... K. S. schrieb: > sehr optimistisch. ich hätte <<5% angesetzt für die übertragene Energie. > besonders ohne das System genau abzustimmen. bestenfalls um die 10%. Ja das stimmt wohl. Die meiste Energie wird wohl in die Erwärmung der Spulen fließen. War ich mich halt frage: Worin liegt der Vorteil an wenigen Windungen und extrem hoher Stromstärke. Wenn ich 10 statt 1 Windung nehme, brauche ich ja auch nur 1/10 des Stromes, um die gleiche Magnetfeldstärke zu erzeugen, oder? Wo ist da der "sweetspot" zwischen viele Windungen/wenig Strom und wenig Windungen/hoher Strom...? Zu viele Wicklungen sind natürlich schlecht, weil dann die Induktivität den Aufbau des Feldes bremst. Aber wo liegt da ein sinnvoller Maximalwert?
Joe F. schrieb: > Wenn ich 10 statt 1 Windung nehme, brauche ich ja auch nur 1/10 des > Stromes, um die gleiche Magnetfeldstärke zu erzeugen, oder? Genau das habe ich mich auch schon gefragt! Ich glaube dass die hohe Anzahl der Windungen der meisten Coilguns darauf zurückzuführen ist, dass meistens Kondensatoren mit einer hohen Spannung verwendet werden. Michael B. schrieb: > Wenn auch nur die leiseste Chance bestehen würde, daß du mit 6mm > Edelstahlkugeln um dich schiesst, solltest du dich nicht wundern, wenn > dir z.B. von unserer Bullerei deren Waffen gegenüber scheinbar > Bewaffneten immer recht locker sitzen ein 9mm Loch geschossen wird. Danke für die Warnung, aber etwas schmunzeln musste ich schon... Ich habe einen Polizisten in der nahen Verwandtschaft und wenn du eine Ahnung hättest, mit was für Spinnern unsere Polizei täglich zu tun hat, würdest du nicht im Leisesten auf den Gedanken kommen, irgendein Polizist könnte sich für eine im Keller eines Einfamilienhauses aufgebaute, 0,5J (oder sogar 1,5J) starke Coilgun interessieren, die nicht im Entferntesten Ähnlichkeit mit einer echten Feuerwaffe hat. Ob du es glaubst oder nicht: Selbst wenn du mit einem Leatherman griffbereit dein Grundstück verlässt, machst du dich wegen der einhändig arretierbaren Klinge strafbar, und wen juckt's? Aber wie gesagt, ich weiß deine Vorsicht zu schätzen! Und zur Effizienz: Ich habe auch in den meisten Quellen Werte von 1-10% gefunden. Ein weiteres Problem bezüglich Kondensatoren als Energiespeicher bei einer so kleinen Kugel könnte auch sein, dass das Projektil magnetisch in Sättigung geht. Im Grunde sind doch die LiFePo4 Zellen zu sehr hohen Strömen fähig, 140A für eine Sekunde sind drin, also pro Zelle eine Leistung von mindestens 350W, wenn sie mit 2,5V fast leer ist.
Ich würde rechnerisch einen Startpunkt für anschließende Experimente ermitteln. 1. Geschossgeschwindigkeit festlegen Diese Geschwindigkeit muss in Spulenmitte erreicht werden. 2. Annahme, die Beschleunigung sei linear. Daraus lässt sich die Zeit ermitteln, bis zur Spulenmitte. (Länge der Spule vorher festlegen). 3. Strom festlegen (was der Akku schadlos kann) 4. Daraus Spulenwiderstand errechnen (Akkuspannung ist ja gegeben) 5. Aus 2. Kann mit 4. das maximale Tau ermittelt werden. Tau sollte wesentlich kleiner als 2. sein. 6. Aus 5. die Induktivität ermitteln. 7. Entsprechende Spule wickeln. 8. Prüfen, ob mit den ermittelten Parametern überhaupt die gewünschte Energie erreicht werden kann. Falls ja goto 10. 9. Abbruch 10. Ansteuerschaltung bauen mit Möglichkeiten, die Impulsdauer einzustellen. 11. Feintuning über Impulsdauer
Interessant fände ich ja auch die Frage, ob man die Energie, die in einer Spule gespeichert ist, nicht mit einer geschickten Schaltung dafür nutzen könnte die nächste Spule zu laden (zumindest teilweise oder unterstützend), anstatt das Magnetfeld durch Kurzschließen abzubauen.
Joe F. schrieb: > Interessant fände ich ja auch die Frage, ob man die Energie, die in > einer Spule gespeichert ist, nicht mit einer geschickten Schaltung dafür > nutzen könnte die nächste Spule zu laden Ich habe es gerade mal überschlagen, komme aber auf im Magnetfeld gespeicherte Energie von wenigen mJ, dafür lohnt sich die Schaltung eher nicht, obwohl der Gedanke gut ist.
fritzchen schrieb: > Und dass ich keine Ahnung habe lasse ich mir auch nicht vorwerfen, ich > habe Wissenslücken auf einem bestimmten Gebiet, das darf ich mir als > Laie wohl leisten. > > Also nochmal: ich will keine riesige, alles vernichtende Coilgun bauen, > sonder ein einfaches, ungefährliches Spielzeug mit einer angepeilten > Geschossenergie von ~0.5J. Warum nimmst Du nicht einfach eine altmodische Steinschleuder? Ach so, das ist kein einfaches und ungefährliches elektronisches Spielzeug...
Wie dick soll den eigentlich der Kupferdraht werden, wenn du eine einzige sehr lange Spule haben willst, die trotzdem bei nur sehr niedrigen Spannungen arbeitet? Baue doch mal einen primitiven Prototyp und sieh dir das enttäuschende Ergebnis an. Es hat schon einen Grund, warum Coil Guns mit hunderten oder besser sogar kV gebaut werden.
fritzchen schrieb: > Ein weiteres Problem bezüglich Kondensatoren als Energiespeicher bei > einer so kleinen Kugel könnte auch sein, dass das Projektil magnetisch > in Sättigung geht. was hat das eine mit dem Anderen zu tun? das Problem bei Kondensatoren ist, dass die gespeicherte Energie Quadratisch zur Spannung ist. du bräuchtest schon mehrere 100mF bis eingie F mit einem ESR von <<10mOhm, das ist nicht wirklich einfach machbar. J. S. schrieb: > Wie dick soll den eigentlich der Kupferdraht werden, wenn du eine > einzige sehr lange Spule haben willst, die trotzdem bei nur sehr > niedrigen Spannungen arbeitet? so ca. 2-6 Spulen wären eher angebracht, abhängig von der gesammten Länge. da an 1mOhm bei 100A je 0.1V abfallen so dick wie möglich, eventuell treten auch schon Skin Effekte bei den schnellen Pulsen auf (müsste mal jemand nachrechnen wenn Länge/Induktivität/Strom und damit Stromanstieg bekannt sind), dann viele dünnere Drähte. J. S. schrieb: > Es hat schon einen Grund, > warum Coil Guns mit hunderten oder besser sogar kV gebaut werden. weil die Energie in Kondensatoren gespeichert wird und E ~ U^2 ist, außerdem will man mehr als lächerliche 0.5J erreichen. Wenn bei einigen 100-1000V imemr noch mehrere kA fließen lässt sich die Spannung nicht mehr wirklich verringern. Schlumpf schrieb: > Ich würde rechnerisch einen Startpunkt für anschließende Experimente > ermitteln. berechne (oder simulier) dann auch mal wie schnell sich das Magnetfeld mti einem Widerstand abbaut, und wie hoch die Spannung wird. und dann guck mal ob es Mosfet mit einem R_on von wenigen mOhm gibt die das überleben. der Widerstand sollte je nach Induktivitäte <<10 Ohm sein, eventuell auch unter 1 Ohm. wenn er größer wird wird auch die Induzierte Spannugn höher, und einige kV schafft der Msofet sicher nicht. simulier mal LTSpice um ein gefühl dafür zu bekommen, vergiss dabei nicht die parasitären Eigenschaften (Widerstand, Kapazität der Spule usw.), sonst kommt nur Müll bei raus.
Als erstes würde ich mal die Statorseite eines Linearmotors aufbauen (für Röhrchen). Diese mit den 50Hz eines Trafos (Niederspannungsseite) beaufschlagen. Wenn das Teil dann snchron durchrattert, dann ist dieser Teil des Systems funktional.
fritzchen schrieb: > Der Vorwurf ist ja mal völlig lächerlich, Nein, ist er nicht. Deine Anforderungen verlangen schon, die Naturgesetze zu ignorieren. Außerdem sollte man niemandem dabei helfen, eine Waffe zu bauen, der keine Ahnung von dem hat, was er da tut. Es haben schon zu viele Bastler sich und andere zu Krüppeln gemacht. Wenn du eine Waffe brauchst, mache einen Waffenschein und kaufe dir eine, die von Profis hergestellt wurde. Selbst wenn es keine Waffe zu Töten werden soll, handelt es sich um eine Konstruktion mit der selben Gefährlichkeit. Ich kann nur jedem raten, sich hier schön raus zu halten. > ich will ... ein einfaches, ungefährliches Spielzeug Dann kauf Dir eine Nerf.
Mein Vorschlag waren 100 einzelne wicklungen mit je 1-2 Windungen. Wenn die ganze Beschleunigungsphase 60ms dauern soll, hat eine einzene Spule noch 100us oder so. Spannung hast du keine, dafuer Strom... Mit Layout ist da sowieso nichts. Das muss in 3D gebaut werden. Ein Kollege hat mal sowas gebaut, allerdings um Ionen abzubremsen. Die Spulen wurden auf genauer wie 1us angesteuert.
Stefanus F. schrieb: > Selbst wenn es keine Waffe zu Töten werden soll, handelt es sich um eine > Konstruktion mit der selben Gefährlichkeit. Mal zum Realitätsabgleich: Wenn du ein Paket von 11 1-Cent Münzen (insgesamt 25 Gramm) aus 2m Höhe fallen lässt, hat das ungefähr 0.5J Energie (Endgeschwindigkeit 6.26 m/s = 22.5 km/h). Oder 1/2 Tafel Schokolade (50g) aus 1m Höhe. Das sollte wirklich keine Angst machen.
Stefanus F. schrieb: > Selbst wenn es keine Waffe zu Töten werden soll, handelt es sich um eine > Konstruktion mit der selben Gefährlichkeit. Grundsätzlich stimme ich dir zu. Ich bin grundsätzlich gegen Waffen aller Art. Aber bei dem Konzept des TO würde ich nicht von einer Waffe reden. Annahme: Akkuspannung: 3,5V Strom: 10A (der Akku liefert sicher keine kA). Leistung : 35W. Wenn er 10cm hat, um zu beschleunigen, und das Geschoss auf 10m/s bringe will, dann hat er ca 20ms Zeit. Er bringt dabei eine el Energie von 0,7 Joule ein. Wenn der Wirkungsgrad 10% wäre, dann verbleiben 70mJ kinetische Energie. Will er höhere Geschwindigkeiten erreichen, verkürzt sich die Beschleunigungszeit und damit auch der Energieeintrag. Ich schätze, wenn er die Kugel einfach wirft, ist das gefährlicher :)
Schlumpf schrieb: > Ich schätze, wenn er die Kugel einfach wirft, ist das gefährlicher :) Na dann halte ich mal die Füße still. Mit dem Begriff Coilgun assoziiere ich sonst ganz andere Geschwindigkeiten.
Schlumpf schrieb: > der Akku liefert sicher keine kA Man könnte vielleicht Superkondensatoren verwenden, aber das Projekt wird daran Scheitern, dass das Magnetfeld nicht rasch auf und abgebaut werden kann und das Geschoss in der Spule festgehalten wird. Rasches Ab- und Abbauen des Magnetfeldes führt zu hohen Induktionsspannungen, z.B. in den benachbarten Spulen. Jede Bedämpfung zum Schutz der Elektronik führt zur Verzögerung des Magnetfeldes.
Schlumpf schrieb: > der Akku liefert sicher keine kA Man könnte vielleicht Superkondensatoren verwenden, aber das Projekt wird daran Scheitern, dass das Magnetfeld nicht rasch auf und abgebaut werden kann und das Geschoss in der Spule festgehalten wird. Rasches Ab- und Abbauen des Magnetfeldes führt zu hohen Induktionsspannungen, z.B. in den benachbarten Spulen. Jede Bedämpfung zum Schutz der Elektronik führt zur Verzögerung des Magnetfeldes. GEKU schrieb: > Bedämpfung Ein Bedämpfung von Relaisspulen wurde gezielt zur Abfallverzögerung von Relais verwendet. Beitrag "Relais und die Freilaufdiode Spannungsspitze im VCC"
Schlumpf schrieb: > Grundsätzlich stimme ich dir zu. Ich bin grundsätzlich gegen Waffen > aller Art. > > Aber bei dem Konzept des TO würde ich nicht von einer Waffe reden. Naja, losgelöst von der geplanten Leistungsabgabe: Welchen konstruktiven (im Gegensatz zu destruktiven) Nutzen erzeugt denn eine Vorrichtung, welche "Objekte" durch eine zugeführte Energie eine gewisse Strecke vorwärts treibt? Und am Ende der Flugbahn höchstwahrscheinlich durch Aufprall auf ein Ziel-Objekt die verbleibende Restenergie abbaut? Na, wenn das nicht die Definition einer Waffe ist, was dann? ok, auch eine mit Druckluft betriebene "Kartoffel-Kanone" ist erstmal nur "ein lustiger Spass", aber wenn anstelle Kartoffeln kleine Gummi-Kugeln auf Demonstranten abgefeuert werden ("ist ja nicht tödlich") werden schlussendlich vergleichbare technische Konzepte genutzt. also ist auch das Konzept des TO als "Waffenkonstruktion" zu deuten.
Wegstaben V. schrieb: > Na, wenn das nicht die Definition einer Waffe ist, was dann? Klammerhefter? Hammer? Tennisschläger?
Wegstaben V. schrieb: > Welchen konstruktiven (im Gegensatz zu destruktiven) Nutzen keinen Außer dem Spaß beim Bauen. Wegstaben V. schrieb: > Na, wenn das nicht die Definition einer Waffe das ganze ist ungefähr so gefährlich wie eine Softair und ungefähr 10 mal weniger portabel. Zieht mal alle den Stock ausm Arsch, es geht hier um ein harmloses Spielzeug. Das Gefahrenpotential ist ungefähr so groß wie bei nem Laser aus einem DVD Brenner, solange niemand reinschaut wenn er an ist passiert nix. Schlumpf schrieb: > Aber bei dem Konzept des TO würde ich nicht von einer Waffe reden. genau das. wobei selbst das Konzept noch fehlt. lasst den TO erstmal ausrechnen was er oben Aufgezählt hat, dann sieht man weiter. Aufgrund der niedrigen Spannung ist das ganze Konzept auch nicht für höhere Leistungen geeignet.
Joe F. schrieb: > Tennisschläger? jau, wenn "der Russe kommt", haun wir dem Tennisbälle um die Ohren!
Die sind im Gegensatz zu den .....(gelöscht) der ....(gelöscht) durchwegs einsatzbereit.
Joe F. schrieb: > Mal zum Realitätsabgleich: > Wenn du ein Paket von 11 1-Cent Münzen (insgesamt 25 Gramm) aus 2m Höhe > fallen lässt, hat das ungefähr 0.5J Energie (Endgeschwindigkeit 6.26 m/s > = 22.5 km/h). > Oder 1/2 Tafel Schokolade (50g) aus 1m Höhe. > Das sollte wirklich keine Angst machen. Mal zum Realitätsvergleich: Damit die 0.86g Stahlkugel mit 0.5J fliegt, braucht sie ein Tempo von 125 km/h. Der Hersteller meint übrigens, sie fliegt erst ab 1J geradeaus, also 200 km/h. Nein, das will niemand ins Auge bekommen. Das ist nicht fahrlässig, sondern vorsätzliche lebenslange Verkrüppelung. Und das alles wegen einem Kleinkind, daß sich ohne Waffe arm und ängstlich fühlt. Der einzige Vorteil: So ein Kleinkind bekommt ihn eh nicht zum Fliegen. Würde es mit der Zwille solche Stahlkugeln verschiessen, wäre aber klar, daß es kein Spass ist.
Michael B. schrieb: > Und das alles wegen einem Kleinkind, > daß sich ohne Waffe arm und ängstlich fühlt. > > Der einzige Vorteil: > So ein Kleinkind bekommt ihn eh nicht zum Fliegen. Was ist los mit dir? So viel Frustration... Drückst du dich eigentlich im eigenen Umfeld auch so unmöglich aus, oder machst du das nur im Internet, um Druck abzulassen?
K. S. schrieb: > weil die Energie in Kondensatoren gespeichert wird und E ~ U^2 ist, > außerdem will man mehr als lächerliche 0.5J erreichen. Wenn bei einigen > 100-1000V imemr noch mehrere kA fließen lässt sich die Spannung nicht > mehr wirklich verringern. Nicht nur, das ist ja der springende Punkt. Je schneller die Kugel wird, desto kürzer ist die Zeit in der Beschleunigungsgstrecke. Damit steigt die benötigte Leistung als Ableitung nach der Zeit immer höher, damit der Kugel noch Energie zugeführt werden kann. Bei einer Kugel von 0,87g macht es >30m/s und als mittlere Geschwindigkeit 15/s. Damit durchquert sie die halbe Spulenlänge von 10cm in 6,7ms und soll die Energie 0,5J bekommen. Macht 75W reine Beschleunigungsleistung. Bei einem Wirkungsgrad von 5% sind das elektrisch 1,5kW. Kann ich mir nur bei mehreren LiFePo-Zellen in Reihe vorstellen.
fritzchen schrieb: > ich möchte gerne eine Coilgun bauen, die ohne Kondensator nur LiFePo4 > Akkus als Energiequelle nutzt und 6mm Stahl BBs verschießt. Troll!
Stefanus F. schrieb: > Mit dem Begriff Coilgun assoziiere > ich sonst ganz andere Geschwindigkeiten. Ich auch.. Aber mit dem Konzept des TO würde ich nicht von einer Coilgun reden, sondern eher von einem Stahlkugelanschubser Wegstaben V. schrieb: > also ist auch das Konzept des TO als "Waffenkonstruktion" zu deuten. Richtig, dann ist der Strohhalm, mit dem zu Schulzeiten abgeschlabberte Taschentuchfetzen an die Tafel geschossen wurden, auch eine Waffe. Zumindest nach deiner Definition. Michael B. schrieb: > Der Hersteller meint übrigens, sie fliegt erst ab 1J geradeaus, also 200 > km/h. Bezogen auf die Erdoberfläche fliegt ein Objekt erst bei ca 27000km/h geradeaus... J. S. schrieb: > Nicht nur, das ist ja der springende Punkt. Je schneller die Kugel wird, > desto kürzer ist die Zeit in der Beschleunigungsgstrecke. Damit steigt > die benötigte Leistung als Ableitung nach der Zeit immer höher, damit > der Kugel noch Energie zugeführt werden kann. GENAU hier liegt der Hase im Pfeffer. Das habe ich ja oben bereits versucht, zu erklären. So einfach, wie der TO sich das vorstellt, klappt das nicht. Und bringt hier ne höhere Spannung was? Nun, ich dachte immer, dass der Strom alleine das Magnetfeld macht. Und das ist es ja, was die Kugel anschubst. Die hohe Spannung hilft nur, das Feld schneller aufzubauen. Die Kugel beschleunigen wird allerdings nur der Strom. Oder sehe ich das falsch?
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spulenstrom.png
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Schlumpf schrieb: > Nun, ich dachte immer, dass der Strom alleine das Magnetfeld macht. Multipliziert mit der Anzahl der Windungen. Mehr Windungen heisst höheres Magnetfeld bei kleinerem Strom. Andererseits reduziert sich der max. mögliche Strom, da der Leiterquerschnitt geringer werden muss, und die Leiterlänge steigt. Und es erhöht sich die Induktivität, so dass es schwieriger wird das Magnetfeld auf- und abzubauen. Es gilt also einen sinnvollen Mittelweg zu finden. Ich habe mal versucht, das zu überschlagen, bin mir aber nicht sicher, ob dieser Ansatz richtig ist. Angenommen man platziert alle 1cm eine Luftspule, die einen mittleren Durchmesser von 1cm hat, so dass die Kugel in der Mitte durchpasst. Die Kugel präsentiert dem Magnetfeld eine Fläche von 28.3 mm^2 (Durchmesser 3mm). Um eine Kraft von 0.45N zu erzeugen, müsste die Flußdichte des Magnetfeldes etwa 0.2T betragen. F = 1/(2*A_eisen)*Flussdichte^2*u0 Bin mir allerdings nicht sicher, ob man das nach dieser Formel rechnen kann. Für eine Luftspule ergäbe das dann z.B. folgende Werte: 48 Wicklungen, Strom 30A (->0.18T) Wenn man mit den 48 Wicklungen in 3 Lagen eine 1cm lange Luftspule wickelt, ist der Leiterdurchmesser ca. 0.625mm, Leiterlänge ca. 1.5m. Widerstand von Kupfer ist mit 0.0171 Ohm/mm^2/m angenommen, macht also einen Ohmschen Widerstand von 84mOhm für die Spule, man braucht also min. 2.5V, um die 30A überhaupt erreichen zu können. Induktivität ist ca. 7uH, der Strom steigt bei angenommenen 3.5V innerhalb von 0.1ms von 0 auf 30A. Das käme dann (und nicht ganz zufällig... ;-) auch ziemlich genau hin mit der angenommenen Endgeschwindigkeit von 30m/s = 3cm/ms = 1cm/0.3ms Der Strom jeder Spule muss eingeschaltet werden, wenn die Kugel im "Anflug ist", so dass sich das Magnetfeld schon wieder abbaut während die Kugel die Spule passiert. Damit im Mittel die 0.45N erreicht werden, muss der Spitzenstrom also noch höher liegen als die 30A, grob geschätzt sowas um die 40-50A.
Und die Spulen werden dann wie ein "Lauflicht" angesteuert, hinten immer schneller werdend? Das wird doch nix: da muss man doch die Spule orten, um zu wissen wo sie gerade steckt. Erinnert mich an die zwangskommutierung von BLDC Brushless-motoren. Vielleicht kann man die erstmal einige Male 100x im Kreis bescheunigen und dann "ausklinken"?
Joe F. schrieb: > Multipliziert mit der Anzahl der Windungen. Schon klar ;-) Aber selbst, wenn deine Rechnung an der einen oder anderen Stelle idealisiert ist, sieht man, wo das Problem ist. Auf der einen Seite wird eine hohe Feldstärke benötigt. Aber die damit einhergehende Induktivität verhindert, dass das Feld schnell aufgebaut werden kann. Das ist aber wiederum Voraussetzung dafür, dass die Kugel beschleunigt werden kann. Idealerweise sollte der Strom an der Spule springen. Aber das tut er einfach nicht. Geht man mit der Spannung hoch, so bleibt bei gleicher Spule das Tau identisch, aber man bewegt sich im "vorderen" Bereich der oben gezeigten Kurve. Allerdings muss man dann abschalten, BEVOR der Maximalstrom erreicht ist, der sich durch die Spannung und den Widerstand der Spule einstellen wird, um die Spule nicht zu beschädigen. Auf dein Beispiel bezogen: 84mOhm, 2,5V --> 30A Würde man aber z.B. 10V anlegen, dann ergibt sich: 84mOhm, 10V --> 120A Das verkraftet aber die Spule nicht. Muss sie aber auch nicht, da man abschaltet, wenn die 30A erreicht sind. Schaut man sich dann aber an, wie lange es jeweils dauert, bis die 30A erreicht sind, sieht man sehr schnell, warum man mit der Spannung hoch gehen muss. Man nutzt einfach nur den "steilen" Bereich des Stromverlaufes, um auf den gewünschten Strom zu kommen.
Michael B. schrieb: > Mindestens 1J sollte es laut Aussagen der Stahlkugelhersteller schon > sein, und die sind dann auch ein Risiko das ins Auge gehen wird. Airsoft darf man nur mit Schutzausrüstung spielen! Es ist ein Sport in dem es Regeln gibt. Hält man die nicht ein, fliegt man vom Feld oder darf erst gar nicht teilnehmen.
äxl schrieb: > Und die Spulen werden dann wie ein "Lauflicht" angesteuert, hinten immer > schneller werdend? Das wird doch nix: da muss man doch die Spule orten, > um zu wissen wo sie gerade steckt. Erinnert mich an die > zwangskommutierung von BLDC Brushless-motoren. Vielleicht kann man die > erstmal einige Male 100x im Kreis bescheunigen und dann "ausklinken"? Die Spule muss man orten? Oder das Projektil? Natürlich das Projektil, was im Prinzip sehr simpel ist mit optischen oder mechanischen Schaltern zwischen den Spulen. Aber nur im Prinzip, weil das Timing dann in der Praxis mit steigender Geschwindigkeit immer schwieriger wird. Auf der Festplatte müsste ich noch einen Coilgun-Calculator haben. Da konnte man mit der Anzahl der Spulen, Windungen, Spannung, Masse etc. rumspielen.
>>Anfänger baut Coilgun (mit niedriger Spannung ;))
Das wird dann ein Keulchen-Günnchen
J. S. schrieb: > sehr simpel ist mit optischen oder mechanischen Schaltern Das sehe ich auch so, die Lichtschranken können einen Interrupt auslösen und der MC kann den Zeitpunkt und Dauer der Ansteuerung bestimmen. Die Lichtschranken erlauben auch Geschwindigkeit und Beschleunigungsmessungen. Vielleicht sollte der Abstand und die Geometrie der Spulen von deren Lage abhängig sein. T = L/R => um ein kleines T zu erhalten, sollte die Induktivität möglichst klein der Widerstand aber möglichst groß. Die Belastbarkeit des Spulendrahtes muss nicht auf Dauerbelastung ausgelegt sein. Ein Waffe sehe ich in dieser Spielerei nicht, höchsten eine Herausforderung an physikalische, mechanischen und elektronische Kenntnisse, sowie der Programmiertechnik. Für eine Waffe sind die technischen Möglichkeit, Gott sei Dank, begrenzt.
Schon einmal über magnetische Kugeln nachgedacht: https://www.wissenschaft-shop.de/top-seller/magnet-wuerfel-puzzle-mit-216-neodym-magnetkugeln.html Dann könnte man das Magnetfeld umpolen lassen (gedämpfte Schwingung LC) und auch die abstoßende Kraft verwenden.
Natürlich das Projektil, nicht die Spule ;) Zwischen jede Spule eine "MeldeSpule", die das vorbeikommen des Projektils bestätigt? Man könnte die jeweils nicht bestromte Nachbarspule dafür hernehmen (wie beim BLDC auch...)
äxl schrieb: > Zwischen jede Spule eine > "MeldeSpule" Ich glaube, dass die induzierte Spannung durch die Traktionsspulen viel größer ist, als die des vorbeikommenden Projektils.
wie wäre es wenn du dir einfach eine elektro tacker besorgst und den auf akku betrieb umbaust, statt der original spule und dem eisenbolzen schliesst du halt deine spule an (luftspalt ca 6,5-7mm)
J. S. schrieb: > mit [optischen oder] mechanischen Schaltern zwischen den Spulen. Soso. Mechanische Schalter. und die Kugel schubst die dann an? Und gibt welchen Anteil ihrer Energie an die Schalter ab? J. S. schrieb: > Aber nur im Prinzip, weil das Timing dann in der > Praxis mit steigender Geschwindigkeit immer schwieriger wird. welche Geschwindigkeits (Steigerung) vermutest du, wenn die Kugel mechanische Schalter betätigen soll? Ich nehme an, schon beim zweiten oder dritten Schalter kommts zum Timeout ;-)
Wegstaben V. schrieb: > J. S. schrieb: >> mit [optischen oder] mechanischen Schaltern zwischen den Spulen. > > Soso. Mechanische Schalter. und die Kugel schubst die dann an? Und gibt > welchen Anteil ihrer Energie an die Schalter ab? > > J. S. schrieb: >> Aber nur im Prinzip, weil das Timing dann in der >> Praxis mit steigender Geschwindigkeit immer schwieriger wird. > > welche Geschwindigkeits (Steigerung) vermutest du, wenn die Kugel > mechanische Schalter betätigen soll? > > Ich nehme an, schon beim zweiten oder dritten Schalter kommts zum > Timeout ;-) Nicht klugscheißen, sondern nachdenken. Dann kommt man auch selber auf die technische Lösung mit Hilfe eines dünnen Federbleches. Z.B. solche, wie man sie in den EM-Etiketten für Warensicherung findet. Diese lassen sich sehr leicht durchbiegen und ein Projektil mit mehreren Gramm verliert da praktisch nichts an Geschwindigkeit. Und ja, ich hatte das auch genauso gebaut damals bei meiner Coilgun mit 3 Spulen. Die Schalter wurden schon durch das Projektil betätigt, wenn ich es langsam durch die Schwerkraft hinab gleiten ließ.
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