制作电磁线圈枪的教程

线圈枪，正如许多人（包括我）所认为的那样，不仅仅是一个有趣的玩具，它周围有一个管子和几个线圈，可以向一定距离发射弹丸。桑迪亚国家实验室的科学家认为，线圈枪可以设计成以更高的速度加速粒子，足以逃避地球引力。是的，你没听错！线圈枪将来可能用于发射卫星。也许有人已经尝试过它，并且目前正在研究它。除了太空应用外，军方似乎还对另一种形式的线圈炮感兴趣，称为轨道炮或铁路炮，可以发射射弹。

所有这些都让我对构建自己的线圈枪版本产生了兴趣。此外，只需单击一个按钮，就可以玩并观看金属弹丸从线圈中弹出，这非常令人满意。在此之前，我们想明确表示，这个项目纯粹是为了教育目的，所以如果你想制造这把枪来逃避高中的欺凌，那么也许你应该去看心理学家。该项目还涉及飞行金属件和高压，因此在使用时要小心。话虽如此，让我们开始吧。

所需材料

铜线（漆包）

红外传感器（测速型）

红外射频44N 场效应管

BC557 PNP 晶体管

10k 和 1K 电阻器

7805 调节器

0.1uF

按钮

面包板

电源 （RPS）

9V电池

线圈枪如何工作？

线圈枪背后的基本原理是载流导体会在其周围感应磁场，法拉第已经说过。为了提高该磁场的强度，载流导体以线圈的形式缠绕。现在，当这个线圈通电时，它会在它周围产生一个磁场，这个磁场足够强，可以吸引金属（或其他铁磁性）碎片（又名弹丸）进入它。

这种布置只会将弹丸从一端吸引到其中，当它到达另一端时，它将再次被吸引到线圈内部，因此弹丸将在几次振荡后保持在线圈本身内。这是因为在此过程中，弹丸被磁化并充当磁铁，因此只要存在磁场，弹丸（磁铁）就会倾向于仅停留在线圈内。但是线圈枪应该从中发射弹丸，因此我们应该使用传感器来检查弹丸是否到达线圈的另一端以及何时应关闭线圈，这样弹丸将以相同的速度行进并逃出线圈。

这听起来可能很简单，但使用多个线圈会增加复杂性。通过使用多个线圈，弹丸通过线圈时可以提高速度。另一项具有挑战性的任务是为线圈提供足够的电流。线圈在 24V 时可能消耗 5A 至 10A 的电流，具体取决于线圈的匝数和厚度。因此，为了获得如此高的电流，大多数人使用大电容器来处理它。但是为了简单起见，在我们的教程中，我们将构建一个单级线圈枪并使用RPS单元为其提供动力。

电路图

下图显示了该单级线圈枪的完整电路图。

如您所见，电路非常简单。电路中的主要元件是线圈本身;我们将在下一个标题中看到如何构建它。线圈由我们的 RPS 由 24V 电源电压供电，电源通过N 沟道 MSFET IRF544Z进行控制（开关）。晶体管的栅极引脚通过一个10k电阻（R1）向下拉，二极管D1用于在线圈放电时旁路反向电流。

MOSFET 是 N 沟道，因此它保持关断状态，直到在本例中为栅极引脚提供 5V 栅极阈值电压。这是通过PNP晶体管（BC557）的按钮完成的，当按下按钮时，5V被提供给MOSFET的栅极引脚，线圈被打开。这将吸引弹丸并将其推过另一端。一旦弹丸到达另一端，红外传感器就会感应到它，并通过 5K 限流电阻向 PNP 晶体管的基极引脚发送 1V 信号。这将打开晶体管，因此 5V 至 MOSFET 将被断开，线圈也将关闭。因此，弹丸将从线圈中逸出并发射出去。为红外传感器供电并触发晶体管和 MOSFET 的 5V 电压由 7805 稳压器 IC 从 9V 电池调节。

绕组线圈

如前所述，该电路中最重要的元件是线圈。在开始缠绕线圈之前，您应该决定弹丸尺寸是多少，就我而言，我使用螺丝刀钻头作为弹丸。但是您可以选择任何具有铁磁性特性的东西。选择弹丸后，我们必须选择一个孔管状结构，该结构刚好足以使弹丸滑动而不会产生太大的摩擦。我尝试使用空笔芯笔，它对我来说效果很好。您可以根据弹丸的大小选择一个。然后圆柱形底座的长度可以达到5cm。最后还购买中等厚度的漆包铜线，矿井厚0.8mm。

收集完所有必需的材料后，播放您最喜欢的播放列表并开始将线圈缠绕在圆柱形底座的顶部。确保绕组不会一个接一个，也不会轻易松开。对第一层缠绕进行精细处理后，您可以使用绝缘胶带（电工胶带）将其固定到位，然后开始类似地将第二层放在其顶部。请注意，如果您在到达第一层的终点后从左到右开始，则应始终仅在一个方向上缠绕线圈，然后再从左开始缠绕第二层。您可以重复此步骤，直到达到 5-7 层。我制作了大约 6 层，每层大约有 60 圈。我的线圈布置如下图所示。我使用了两个3D打印盘（白色）只是为了将线圈固定到位，它们是可选的。

使用线圈总是具有挑战性的，必须正确绕组才能正常工作，就像在特斯拉线圈项目中一样，由于线圈绕组不当，许多人无法获得正确的输出。

迷你线圈枪的工作原理

构建线圈后，您可以继续将其连接到线圈枪电路的其余部分。请记住，线圈的功耗可能高达5A，因此线圈部分不能构建在面包板上，因为面包板的额定电流通常仅为500mA。因此，您可以通过焊接组件在性能板上构建完整的电路，也可以按照粗略的方法直接通过面包板焊接高功率线，如下图所示。

如您所见，线圈由稳压电源夹（鳄鱼夹）通过 MOSFET 通电，其引脚直接焊接到电线上。MOSFET的栅极引脚只需要5V，因此它被带到面包板，在那里构建其余电路，包括稳压器、晶体管和开关。试验板通过电池夹由 9V 电池供电。

要测试线圈枪项目，只需将金属片放入线圈内，然后按下面包板上的按钮即可。这应该将弹丸发射到线圈外。还要确保不要连续按下按钮，因为这会在弹丸发射后再次为线圈通电，并可能永久损坏线圈。