[實(shí)用新型]小鋼球電磁彈射系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520288846.X
• 申請(qǐng)日: 2015-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN204594329U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪明;王瑾薇;耿夢(mèng)雅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王輝
• 主分類號(hào): F41B6/00
• 分類號(hào): F41B6/00
• 代理公司: 北京元本知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11308
• 代理人: 范奇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及小鋼球電磁彈射系統(tǒng)，特別涉及一種以通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)磁化小鐵球，產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸引力，實(shí)現(xiàn)對(duì)小鋼球的電磁加速的系統(tǒng)

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,目前的小規(guī)模發(fā)射裝置已不能滿足人們對(duì)發(fā)射能力的更高要求。精確的射程，可變的多級(jí)射程以及發(fā)射的瞬間提速已經(jīng)成為人們的新需求。而早先的電磁加速技術(shù)摩擦力大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要推進(jìn)設(shè)備；驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)一致性較差，小球的彈射速度難以達(dá)到要求；開關(guān)切換技術(shù)開關(guān)速度不夠好。處理控制技術(shù)比較復(fù)雜，且有較高的成本。因此，提供一種方便快捷、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、性能卓越的設(shè)備成為亟待解決的重要技術(shù)問(wèn)題。例如中國(guó)專利CN201220566703，調(diào)節(jié)了發(fā)射角度的問(wèn)題，但忽視了電磁加速精準(zhǔn)性。在發(fā)射不夠精準(zhǔn)的情況下，沒(méi)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的角度調(diào)試。例如中國(guó)專利CN202501798U，是一種電磁管炮和軌道炮結(jié)合的線圈加速式電磁軌道炮，其電磁炮初始加速度由可控硅的觸發(fā)端通過(guò)按鈕控制，但是其充電截止電壓和發(fā)射電壓均不可控，導(dǎo)致其發(fā)射距離無(wú)法精確控制。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出小鋼球電磁彈射系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中處理控制技術(shù)比較復(fù)雜，且有較高的成本的技術(shù)問(wèn)題，本系統(tǒng)精確的射程，可變的多級(jí)射程以及發(fā)射的瞬間提速。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種小鋼球電磁彈射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括小球、軌道、加速線圈、傳感器、充電電路、放電電路和控制電路，所述小球、傳感器和加速線圈放置在軌道上，所述控制電路與充電電路連接，所述放電電路分別與放電電路、控制電路和加速線圈連接，所述控制系統(tǒng)與加速線圈連接。所述加速線圈和放電電路為兩組，充電電路和控制電路分別與兩組加速線圈和放電電路連接。所述加速線圈采用漆包線繞制，480匝，內(nèi)阻10歐姆，兩線圈的間距為44cm。所述小球采用鐵質(zhì)的實(shí)芯的金屬球，直徑2cm，重量32.67g。所述放電電路的可控硅連接用于驅(qū)動(dòng)可控硅的高速繼電器來(lái)驅(qū)動(dòng)。所述傳感器光電傳感器，傳感器為兩個(gè)，兩傳感器的間距為31cm。

本實(shí)用新型有如下積極效果:本實(shí)用新型系統(tǒng)以MCS51單片機(jī)作為主控，通過(guò)讀取布置在軌道上的光電傳感器，獲取小球的移動(dòng)位置，從而通過(guò)單片機(jī)控制可控硅導(dǎo)通，依次接通和關(guān)閉布置在軌道上的兩個(gè)線圈電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)小鋼球的不斷加速。系統(tǒng)采用中斷方式，有效提高時(shí)間的控制精度，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試。本實(shí)用新型工作穩(wěn)定；加速小球落點(diǎn)受發(fā)球點(diǎn)影響明顯；加速小球落點(diǎn)受小球材質(zhì)影響較大；充放電電壓變化對(duì)小球落地影響較小。本實(shí)用新型采用速度更快的單片機(jī)，提高控制精度；采用更多的光電傳感器，一方面測(cè)量小球的運(yùn)動(dòng)速度，另一方面可以控制線圈電流的精確開關(guān)時(shí)間；開關(guān)直接使用可控硅，提高開關(guān)速度，且解決了系統(tǒng)在強(qiáng)電磁場(chǎng)下的電磁兼容問(wèn)題。本實(shí)用新型通過(guò)選擇同類產(chǎn)品集成度和可靠性較高的電子元器件，同時(shí)經(jīng)過(guò)精心的布局，有效的減少了單片機(jī)控制的電磁加速器體積，同時(shí)提高了其安全性與可靠性。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是精確的射程，可變的多級(jí)射程以及發(fā)射的瞬間提速：布局合理、安全性高、方便快捷、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、性能卓越，彌補(bǔ)了以往電磁加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，充電截止電壓和發(fā)射電壓均不可控，導(dǎo)致其發(fā)射距離無(wú)法精確控制的不足。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型的小球受力隨距離變化仿真結(jié)果圖；

圖3是本實(shí)用新型的充電電路圖；

圖4是本實(shí)用新型的放電電路圖；

圖5是本實(shí)用新型的繼電器驅(qū)動(dòng)可控硅控制電路圖；

圖6是本實(shí)用新型的升壓電路圖；

圖7是本實(shí)用新型的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

小球：采用鐵質(zhì)的實(shí)芯的金屬球，具有鐵磁性特點(diǎn)，直徑2cm，重量約32.67g。

加速線圈：采用漆包線繞制，480匝，內(nèi)阻10歐姆左右，兩線圈的間距為44cm。

放電電路：采用了導(dǎo)通電流為35A的可控硅TPS1600，但由于可控硅的控制電流要求較高，單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)，同時(shí)由于是高壓、大電流工作，單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)可控硅會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，電磁兼容難以實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型在可控硅前加了一個(gè)小型高速繼電器來(lái)驅(qū)動(dòng)可控硅，即二次驅(qū)動(dòng)方案，這有效解決了電磁兼容問(wèn)題。