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虛感應式線圈炮設計及對應的控制器

2020-09-08 15:43 ? 次閱讀

線圈式電磁炮

電磁炮這一未來的軍事武器,本就是一件小眾的事情。于我而言,對于電磁炮技術有些許了解也是在2019年電子設計大賽之時。在這之前,關于它的信息全部來自于新聞報道,對于它的認識也就是一個模糊的印象。

在2019年電子設計大賽之時,查閱了大量的期刊文獻,從見到了電磁炮發展的歷史、演變的方向。也開始關注各國電磁炮技術的進展。作為大型軍事武器,電磁炮大多采用電樞和軌道組成電磁軌道炮;作為手持玩具,一些愛好者采用線圈制作感應線圈炮。在這類我將介紹感應式線圈炮的原理,推導它的數學表達式、分析其中的物理含義。以及,介紹制作虛感應式線圈炮的方法以及設計對應的控制器。

一、電磁炮簡介

目前,電磁發生器存在三種不同的形式,分別為軌道炮、線圈炮、重接炮。三者的性能對比如下。

三種電磁發生器的比較

下面介紹線圈炮。 線圈炮是由固定線圈和彈丸線圈兩部分組成,采用普通直流電動機的原理,電磁力是靠同軸線圈作用的互感梯度產生。其中固定線圈作為炮管,若有電流通過時將會產生一個強磁場,同時彈丸線圈中形成感應電流,這樣炮彈就可用被由磁場和感應電流間產生的電磁力以超高的速度發射出去。其基本原理概括起來就是帶電導體或磁性物體在磁場中受到電磁力的作用而被推動前進。如下圖。

線圈炮原理圖

線圈炮中的彈丸與炮膛不直接接觸,因而兩者之間無摩擦,能量利用率高;此外還有加速度大、需要的電流更小,從而使開關裝置簡化等優點,因此更適合發射初速度較低、容積和質量更大的炮彈。

下圖線圈炮實物模型。

線圈炮實物模型

1.單級感應線圈炮

單級線圈炮包含控制器、能量轉換電路兩部分。能量轉換電路指的是能夠存儲大容量電能的電容元件以及定子線圈和鐵質拋體。工作基本原理如下,

電路狀態1:電容元件充電儲能、開關K斷開,定子線圈中無電流、拋體裝備在預定位置。

電路狀態2:開關K打開,電路導通,電容放電,定子線圈電流瞬間增大、周圍產生變化磁場,鐵質導體產生感應電流,受電磁力作用,開始運動。直至射出炮口。

電磁狀態3:拋體射出,關斷開關K。電路續流二極管導通,續流二極管支路電阻消耗能量,直至消耗結束。然后進入電路狀態1。當然為了節省時間,可以讓電容在這個階段就開始充電。

單級線圈炮示意圖

上圖為單級線圈炮原理示意圖。

單級線圈炮工作

電路圖

一般開關選擇晶閘管或者IGBT元件。電路圖中給電容充電部分電路未畫出來。

式4為電磁炮電路微分方程、式5為電磁炮拋體運動微分方程。

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基于S3C2410處理器和Linux操作系統實現數字圖像處理系統的設計

SPN1日照輻射計的設計原理、特點和應用場景

SPN1采用一排7個微型熱堆傳感器和控制器控制遮光方式來測量射入日光的直射和散射部分。遮光方式和微型....
的頭像 牽手一起夢 發表于 10-25 15:10 ? 202次 閱讀
SPN1日照輻射計的設計原理、特點和應用場景

SM300土壤水分溫度傳感器的特點、技術規格和應用

SM300土壤水分溫度傳感器是一款的研究級土壤水分溫度傳感器,其體積含水量測量結果可以達到±2.5%....
的頭像 牽手一起夢 發表于 10-25 15:07 ? 263次 閱讀
SM300土壤水分溫度傳感器的特點、技術規格和應用

CPC4000型工業壓力控制器的功能特點和應用場景

CPC4000 型工業壓力控制器提供 -0.1 ? 21 MPa 的寬泛壓力量程。本儀器可置于臺面使....
的頭像 牽手一起夢 發表于 10-25 14:28 ? 206次 閱讀
CPC4000型工業壓力控制器的功能特點和應用場景

壓力控制器CPC6050的的功能特點及應用領域

高度可配置的壓力控制器CPC6050型模塊化壓力控制器具有最大的靈活性,可以最好地滿足客戶的需求。壓....
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壓力控制器CPC6050的的功能特點及應用領域

如何使用旁路電容器消除電源噪聲

什么是電源噪聲?你知道如何處理嗎?想象一下,您已經設計了一個不錯的運算放大器電路,并開始對其進行原型....
發表于 10-25 11:31 ? 113次 閱讀
如何使用旁路電容器消除電源噪聲

降壓型DC-DC控制器MAX1652/55的特性及應用范圍

MAX1652-MAX1655是采用小型QSOP封裝的高效率,脈沖寬度調制(PWM),降壓型DC-D....
發表于 10-25 11:29 ? 174次 閱讀
降壓型DC-DC控制器MAX1652/55的特性及應用范圍

大華分布式顯控解決方案的結構組成和功能實現

大華分布式顯控解決方案采用全新的分布式架構體系,由多種設備組合完成前端音視頻采集、編碼、流媒體轉發、....
發表于 10-24 09:49 ? 104次 閱讀
大華分布式顯控解決方案的結構組成和功能實現

監獄在線巡更管理系統的架構、特點及功能實現

監獄在線巡更管理系統主要用于安全巡邏和巡檢工作的記錄考核。由在線巡邏管理系統、IP網絡巡更控制器、閱....
發表于 10-24 09:31 ? 89次 閱讀
監獄在線巡更管理系統的架構、特點及功能實現

基于 UCD3138 數字控制器的隔離式 DC/DC 電信電源模塊

PMP8877 是基于 UCD3138 數字電源控制器的全功能 1/8 磚型隔離式直流/直流電信電源模塊。參考設計采用次級側控制和硬開關全...
發表于 10-21 14:24 ? 909次 閱讀
基于 UCD3138 數字控制器的隔離式 DC/DC 電信電源模塊

EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVALIBD00235W控制器評估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器評估板設計用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1組件組成的反向降壓電路,能夠提供大約700mA作為最大LED負載電流。外部0V至10V信號專門用于管理調光輸出LED電流(最大值的1%至100%),具有模擬 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V輔助電壓才能為HVLED002控制器上電。 特性 VIN -48vDC至60VDC;VAUX -15VDC輸入電壓 LED輸出電壓:24VDC至48VDC LED輸出電流:700mA(最大值) 調光:1%至100% 低于50mW(60VIN時)直流無負載 效率 滿載:>97% >95%(負載超過20%時)(模擬調光) 直流輸出紋波電流:...
發表于 10-21 11:24 ? 6次 閱讀
EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVALIBD00235W控制器評估板

EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS雙路全橋驅動器 PWM電流控制器評估板

發表于 05-20 23:05 ? 23次 閱讀
EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS雙路全橋驅動器 PWM電流控制器評估板

STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A數字控制器100瓦LED路燈照明評估板

STLUX385A數字控制器 高效率(92%) 初級側控制 高達100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 適于LED連接單個隔離輸出 寬輸入電壓范圍:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2評估板是一個完整的和可配置的解決方案,有效地控制使用STLUX385A數字控制器的單個,可調光,高亮度LED串。
發表于 05-20 23:05 ? 25次 閱讀
STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A數字控制器100瓦LED路燈照明評估板

ST23L48A ST23L48AST23聯系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt加密處理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字節線性尋址存儲器 用戶的ROM 390千字節 用戶RAM的6個字節 2千字節NESCRYPT RAM的 48個字節用戶EEPROM,包括128個字節的用戶OTP區的 30年的數據保存在25℃下 在25℃下500000次擦/寫 1到64字節擦除或編程在1.5毫秒 工作溫度:-25°至+ 85°C 增強NESCRYPT加密處理器,用于公共密鑰加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看門狗和中斷3個8位的定時器能力 ST23L48A設備是串行存取微控制器定制設計的用于安全智能卡應用程序。...
發表于 05-20 22:05 ? 53次 閱讀
ST23L48A ST23L48AST23聯系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt加密處理器

ST23YR48 ST23YR48ST23雙接口安全MCU用48千字節的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt密碼處理器 RF B型(非接觸式ID-護照/ PKI)

特性 增強型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字節線性尋址存儲器 390個字節用戶ROM 6字節用戶RAM 2千字節NESCRYPT RAM 48個字節用戶EEPROM包括128個字節的用戶OTP區: 30年的數據保存 1到64字節擦除或編程在1.5毫秒 增強NESCRYPT加密處理器,用于公共密鑰加密 硬件安全增強DES加速器 與看門狗和中斷能力三個8位定時器 3V和5V電源電壓范圍 外部時鐘頻率高達10 MHz 高性能 CPU時鐘頻率高達29 MHz的 省電待機狀態 聯系分配與ISO / IEC兼容:通過提供7816-3標準 異步收發器(IART),用于高速串行數據支持(ISO / IEC 7816-3和EMV?兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接觸焊盤和4千伏用于非接觸墊 接觸設有 與ISO / IEC 14443個類型B標準的要求 13.56MHz載波頻率 RF幀至多512字節 RFUART(RF通用異步收發器)高達848千位/秒 0.5千字節專用RFUART RAM BPSK - NRZ負載調制(卡到讀取器) 8%至14%幅度調制的接收(讀取器到卡)作為最小的范圍 通過CPU的時鐘頻率高達設置到29兆赫加上時鐘頻率增強的RF性能分頻器 安全性...
發表于 05-20 22:05 ? 50次 閱讀
ST23YR48 ST23YR48ST23雙接口安全MCU用48千字節的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt密碼處理器 RF B型(非接觸式ID-護照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驅動器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
發表于 05-20 20:05 ? 24次 閱讀
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驅動器

PM6776 PM6776帶有PMBus 6 + 1的雙通道數字VR13多相控制器?

爾? VR13 6 + 1相緊湊數字控制器 VR13符合25MHz的SVID總線rev.1.7 高性能數字控制回路(數字STVCOT?) 專有自動調諧技術 通過PMBus的完全可配置的? AutoDPM - 自動動態相位管理 遠程感; 0.5%Vout的精度與校準 使用校準 在PM6776是被設計為功率英特爾VR13處理器的高性能數字雙控制器電流監測信號:所有所需的參數是通過PMBus的?接口編程。
發表于 05-20 19:05 ? 35次 閱讀
PM6776 PM6776帶有PMBus 6 + 1的雙通道數字VR13多相控制器?

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY評估板

的單IC應用板專用于VNH7070AY 提供電連接和熱散熱,易于成型 EV-VNH7070AY為您提供了一種簡單的方法,以ST的VIPower M0-7 H橋驅動器連接到現有的原型電路。該評估板自帶預裝配有VNH7070AY H橋。電氣元件的車載最小設定(作為用于設備數據表建議)使用戶能夠直接連接的負載,在電源與所述微控制器在沒有外部部件的設計和連接的任何額外的努力。
發表于 05-20 18:05 ? 18次 閱讀
EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY評估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003為STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件實現

4個STPMs計量 用于保存參數EEPROM支持(可選) USB虛擬Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通過USB發送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32處理程序和驅動程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407裝置中的固件實現的三相應用的開發。它已經開發了基于STM32F407VGT與EVALSTPM32接口的STM32F4發現套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
發表于 05-20 15:05 ? 16次 閱讀
STSW-STPM003 STSW-STPM003為STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件實現

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ?皮質? -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube開發框架 在其他STM32平臺便攜式 基于RS-485通信的PC接口 通信層用于交換主站和傳感器節點 傳感器配置和傳感器數據采集 快速傅立葉變換(FFT)運算,以評估振動譜 此試劑盒包括用于一個完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1評估板,以促進在配置中,數據交換和處理方面的系統管理。它是基于STM32CubeHAL庫,并使用功能強大的STM32CubeMX工具來配置微控制器和更新而不會丟失數據的創建工作區。...
發表于 05-20 15:05 ? 51次 閱讀
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1軟件包STEVAL-BFA001V1B

固件實施例來構建應用程序狀態監測和預測性維護基于三維數字加速度計,環境和聲學MEMS傳感器 中間件包括算法為先進的時間和頻率域信號處理振動分析 可編程FFT大?。?12,1024或2048點) 可編程FFT平均和重疊 可編程窗(平頂,漢寧,漢明) 速度RMS均線,加速度最大峰值 中間件集成麥克風算法: PDM到PCM 聲壓 音頻FFT 固件包STM32F469AI開發了在不同的微控制器系列便于攜帶 PC數據監視通過任何游離終端模擬器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口評估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT狀態監測固件配置成與STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允許經由STM32MP157C-DK2網關數據上傳至云。 在固件包旨在幫助您開發基于狀態監測的工業預測性維護解決方案。...
發表于 05-20 14:05 ? 20次 閱讀
STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1軟件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型?電源適配器發貨

包與應用實例的二進制為STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型?電源輸送適配器。 應用固件基于所述認證X-CUBE-USB-PD軟件設計的ARM ? 32位皮質? -M0 STM32F051 MCU和PD3.0認證STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW軟件包被設計為支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型電源輸送適配器參考設計。
發表于 05-20 13:05 ? 38次 閱讀
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型?電源適配器發貨

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收發器設備IC評估軟件

62A IO-Link通信收發器裝置IC集成在STEVAL-IOD003V1評估板的管理驅動程序層 GPIO和IRQ的配置 用于接收和發射I / Q信道控制 故障中斷處理 用于控制L6362A設備 易于在不同的微控制器系列可移植性示例應用程序,這要歸功于STM32Cube 自由的,用戶友好許可證條款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1評估板它集成了L6362A IO-的評估軟件鏈路收發器設備。
發表于 05-20 13:05 ? 42次 閱讀
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收發器設備IC評估軟件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦過渡模式PFC預調節器演示板

壓范圍:90至265 VAC 最小線頻率(f →):47赫茲 穩壓輸出電壓:400伏 額定輸出功率:100W 最大2F →輸出電壓紋波:20 V峰峰值 保持時間:10毫秒(V DROP 后保持時間:300 V) 最小開關頻率:40千赫 最低估計效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高環境溫度:50℃ PCB類型和大?。簡蚊鏋?5μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的過渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,寬范圍的電源輸入,PFC預調節器適用于鎮流器,適配器,平面屏幕顯示器,并且所有具有SMPS以滿足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法規。...
發表于 05-20 12:05 ? 60次 閱讀
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦過渡模式PFC預調節器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A圖形用戶界面

RS232端口連接與微控制器 自動COM連接 L9177A SPI寄存器讀取和寫入 能夠生成可編程durationactuations 可能性控制L9177A并行致動。 在STSW-L9177A是一個圖形用戶界面(GUI),其允許以初始化并通過SPI協議改變參數控制EVAL-L9177A評估板,管理并行PWM輸入和讀出的輸出。該L9177A GUI已經使用Labview的開發和其使用,如微控制器接口,在SPC56M發現板。
發表于 05-20 12:05 ? 57次 閱讀
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A圖形用戶界面
宁夏11选5遗漏数据查询