Physikalische Experimentier-Wand

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BernhardS
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Physikalische Experimentier-Wand

Beitrag von BernhardS » Do 25. Okt 2018, 19:54

Ich habe eine Holzwand mit vielen gedruckten Teilen zusammengebaut, um einfach diverse Experimente zusammenstecken zu können.

Auf den Bildern sieht man eine simple Gauss-Kanone, deren wichtigste Bauteile eine Magnetspule (die ich schon vorher gezeigt hatte), ein Stahlprojektil, das in einem Acrylrohr beschleunigt wird, ein ESP32 zur Steuerung, Lichtschranken zur Bestimmung des Abschalt-Zeitpunkts der Spule und der Projektilgeschwindigkeit, ein MOSFET mit Treiber, sowie eine Schutzvorrichtung gegen Ströme, die beim Abschalten der Spule durch Selbstinduktion entstehen, sind.
Außerdem sind noch diverse Spannungswandler vorhanden, ein Kondensator um die Spule zu versorgen, ein Display usw.
Die Verkabelung ist offensichtlich noch alles andere als optimal, aber genau das möchte ich als nächstes angehen. Anschließend geht es darum, alles andere zu optimieren und eventuell mehrere Spulen hintereinander zu schalten.
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Fensterkreuz
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Beitrag von Fensterkreuz » Fr 26. Okt 2018, 14:17

coole Idee - so etwas plane ich auch schon immer … nur die Umsetzung ...



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BernhardS
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Beitrag von BernhardS » So 28. Okt 2018, 19:18

Ich habe auch lange im Voraus geplant, die Idee hatte ich vermutlich schon seit zwei Jahren, musste aber damals noch viel lernen, um es umsetzen zu können.

Der aktuelle Stand ist so, dass ich die Krokodilklemmenkabel an den Kondensatoren und den Spulen durch relativ kurze, dicke, gelötete Kabel ersetzt habe. Dadurch hat sich die Zeit bis zum erreichen der Lichtschranke schon halbiert. Außerdem habe ich den einen Kondensator durch zwei einzeln zuschaltbare ersetzt (der schwarze Kasten links auf dem Bild), so dass ich 15, 22 oder 37 mF ausprobieren konnte, was aber keinen besonders großen Unterschied gemacht hat, dennoch verwendet ich ab jetzt natürlich die größte Variante.

Heute habe ich noch die zweite Lichtschranke angeschlossen und konnte somit die Geschwindigkeit konkret berechnen, und dabei natürlich testen, wie sich unterschiedliche Startpositionen, Spannungen und Abschaltzeitpunkte auswirken. Die Geschwindigkeit liegt jetzt bei maximal 8,9 m/s und die Energie beträgt ca. 0,7 Joule, bei einer Projektilmasse von ca. 18 Gramm.

Ich habe mich für ein sehr schweres Projektil entschieden (bzw. eigentlich eher für einen großen Durchmesser, denn die Länge kann natürlich noch geändert werden), da die maximale erreichbare Energie dann besonders groß sein sollte. Mit einem leichten Projektil hätte man mit dem aktuellen Aufbau zwar eine viel höhere Geschwindigkeit und eine geradere Flugbahn, allerdings wird dadurch die Möglichkeit der Energieübertragung bei geplanten weiteren Spulen stark verringert, da die Einwirkzeit des Magnetfeldes entsprechend kurz wäre.
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