lineare deeltjesversneller

[Jart]

Beste Liam,

We zijn goed op weg met het ontwerp van onze deeltjesversneller, maar hebben een dringende vraag.

We hebben hier en daar wat aangepast aan onze schakeling. We hebben bijvoorbeeld de mosfet vervangen door een relais en bepaalde draden anders aangesloten van de bron naar de spoel. De mosfet deed jammer genoeg niet zijn werk, een relais is zo een prima oplossing.

We zitten echter met het probleem van de condensator. Deze zou in een puls de energie af moeten geven aan de spoel waardoor er kort een krachtig magneetveld ontstaat. Nu zaten we na te denken over deze werking, want waarom kunnen we niet gewoon de voedingskast gelijk aansluiten op de spoel met een relais er tussen. De voedingskast kan toch ook piekstroom leveren in een korte tijd door de relais. Wat is dan eigenlijk de nut van de condensator zelf in onze schakeling, kunnen we deze weglaten? Zo nee, wat geeft het voor gevolgen/problemen. Zo ja, op welke manier?

Met vriendelijke groeten,
Jart en Dylan

[Liam van Vugt]

Beste @Jart ,

Jullie denken inderdaad in de goede richting. Magnetische veldsterkte in een spoel wordt bepaald door de stroom die door de spoel loopt. Wat jullie dus willen is een zo hoog mogelijke stroom door de spoel. De reden dat ik initieel een condensator had aangeraden is wegens de volgende redenen:
Aangezien het projectiel (hopelijk) erg snel voorbij de spoel is heb je maar heel kort een stroom nodig (een puls van misschien maar een paar milliseconden). Een stroombron zou best wat Ampere constant over de spoel kunnen zetten (zeg 2 of 3 Ampere, wat veel is). Echter zou een condensator, immers de weerstand van de spoel laag is, voor een korte tijd een veel hogere stroom kunnen leveren, tientallen Amperes. Dit valt te berekenen met de formules Q = C*V en I = dQ/dt. De condensator kan worden opgeladen met veel minder wattage (als je even de tijd neemt) en kan dan heel kort veel meer stroom produceren.

Inderdaad zou een voedingkast ook werken, maar als het goed wordt uitgevoerd, een condensator wel een stuk beter.
Dan is de laatste vraag wat jullie zelf willen, hoe ver eisen jullie dat het projectiel zal vliegen?

Groetjes,
Liam

[Jart]

Hoi Liam,

We zijn een stuk verder gekomen met onze schakeling. We hebben eerst de schakeling gemaakt zonder de condensator, arduino en relais erin. De stroom stroomde via de voedingskast naar de drukknop, naar de spoel weer terug naar voedingskast. Dit poefje ging best goed toen we de voedingskast op 20 volt hadden gezet. We hebben de drukknop even ingedrukt en het super magneetballetje schoot weg.

We zijn erg tevreden met het resultaat maar willen we graag de arduino, de relais en de condensator in de schakeling zetten. We hebben eerst deze onderdelen los getest. Zo hebben we eerst de relais toegevoegd en dit werkte goed in combinatie met de arduino. De code die we toen hebben gebruikt en nog steeds gebruiken zegt: relais uit 3 seconden, aan 0,2 seconden, en daarna weer uit. De 3 seconden zijn voor de show. Je kunt die 0,2 seconden aanpassen, iets langer of iets korter, zodat de super magneet die je afschiet optimaal wordt aangetrokken door het magneetveld. Dit lukte alleen bij ons wanneer je de voedingskast aanzette en de drukknop continu indrukte (zie afbeelding).

Hierdoor denken we te weten dat de condensator niet zijn werk doet. Wij hebben namelijk geprobeerd de condensator via de drukknop op te laden en hierna met de relais (en arduino) de stroom in een keer kunnen los te laten naar de spoel (zie afbeelding). We hoorde alleen het geluidje van de relais, niet van de spoel. We zagen daarnaast de super magneet niet afgeschoten worden
De condensator gaf voor en na het laten lopen van de code (het afvuur knopje bij de arduino) 45 volt aan (zie afbeelding) Dit geeft 2 verwarringen. Ten eerste, hoe kan de waarde van de condensator 45 volt zijn terwijl de voedingskast max 25 volt geeft? Ten tweede, waarom geeft de condensator zijn energie niet af via de relais aan de spoel? Hebben we de condensator eventueel verkeerd aangesloten of kan er iets defect zijn? Hebben we misschien de relais verkeerd aangesloten? Zou je ons hier mee kunnen helpen want we willen graag de condensator juist gebruiken. Je gaf namelijk eerder aan dat we een groot amperage kunnen bereiken met de condensator en zo een grotere snelheid van het balletje kunnen bereiken.

Mvg,
Dylan en Jart

[Liam van Vugt]

Beste @Jart ,

Er gebeuren hier inderdaad wat interessante dingen waar ik niet zo snel een antwoord op heb. Ik ben voornamelijk benieuwd inderdaad waarom de condensator op 45V staat met een voeding van 25V, maar dat terzijde. Weten jullie zeker dat de relais goed is aangesloten, moeten de kabels niet in port 1 en 3 zitten? Zouden jullie het model van de relais kunnen doorsturen? Wat ook zou helpen is een schakeling tekenen, hier kan je zelf vaak veel makkelijker zien waar het fout gaat, daarmee zou ik ook een beter beeld van de situatie krijgen.

Het idee van de condensator is eigenlijk dat je 2 relais gebruikt, een tussen de voeding en de condensator en een tussen de condensator en de spoel. Dan zet je (met een arduino code) de eerste relais tussen de voeding en condensator net zo lang aan tot de condensator ongeveer vol is terwijl de andere uit staat, en vervolgens zet je de relais van de voeding uit en dan wanneer je wilt schieten zet je de relais tussen de condensator en spoel aan.
Aangezien ik maar 1 relais zie in jullie plaatjes zou ik hier eens naar kijken. En dus ook een schakeling tekenen!

Groetjes,
Liam

[Jart]

Beste Liam van Vugt ,

Dank voor de tips! We hebben de schakeling getekend (zie afbeelding) en nagedacht over nog een relais. Wij denken dat nog een relais niet nodig is aangezien er tussen de voedingskast al een drukknop is waarmee we de voedingskast opladen. Laat maar weten wat je hier van vind. Het grootste probleem is dat de condensator na het opladen de stroom wel door de relais laat gaan (relais is goed aangesloten zijn we achter gekomen) naar de spoel, alleen met een te kleine hoeveelheid. De stroom stroomt wel degelijk door de spoel heen maar laat het super magnetische balletje niet versnellen. We denken hierom dat het magnetische veld te zwak is door een te kleine stroom. Kun je ons hiermee helpen? Is de condensator misschien stuk of laden we hem te kort op?

We weten daarnaast vrij zeker dat de waarde van de voedingskast niet klopt. We hebben namelijk met de multimeter in een stroomkring met een lamp gemeten en dit was ook rond de 45 volt.
Wat we net zeiden over de relais, deze is denken we goed aangesloten. 2: van de condensator naar de relais. 1: van de relais via diode naar spoel(zie afbeelding voor model die je vroeg).

Mvg Jart en Dylan