Sähkömagneettinen kiihdytin
Pietikäinen, Jani (2014)
Pietikäinen, Jani
Lahden ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404174461
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201404174461
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä käsitellään sähkömagneettisen kiihdyttimen suunnittelua ja rakentamista sekä siihen liittyvien fysikaalisten ilmiöiden ja elektronisten periaatteiden tutkimista ja dokumentoimista. Tässä työssä sähkömagneettinen kiihdytin tarkoittaa laitetta, joka sähkömagneettista vuorovaikutusta hyväksi käyttäen saa aikaan kiihtyvyyden ammuksena toimivaan metallikappaleeseen.
Työn tekeminen aloitettiin tutustumalla laitteen toiminnan kannalta välttämättömiin fysikaalisiin ilmiöihin. Laitteen toteutustavat määriteltiin näiden alustavien tietojen pohjalta. Työn käytännön osuudessa laite jaettiin osa-alueisiin jotka suunniteltiin, rakennettiin ja testattiin erikseen. Lopuksi laite kasattiin yhdeksi toimivaksi kokonaisuudeksi. Teoriaosuudessa analysoidaan sähkömagneettisen kiihdyttimen toimintaan liittyviä ilmiöitä sekä tarkastellaan laitteen suorituskykyä.
Laitteen keskeisimpänä osana toimii ilmasydäminen käämi, joka muuntaa osan laitteen teholähteen tuottamasta sähköenergiasta sähkömagneettiseksi kentäksi. Sähkömagneettinen kenttä saa aikaan liikettä käämin sisään sijoitetulle rautakappaleelle. Käämin lisäksi muita tärkeitä osa-alueita ovat teholähde, jossa tuotetaan käämin tarvitsemat energiapulssit, sekä ohjauselektroniikka, jonka välityksellä laitteen muita osia käytetään.
Työn tuloksena saatu sähkömagneettinen kiihdytin on toimiva ja helppokäyttöinen kokonaisuus, joka toimii neljällä 9 V:n paristolla ja joka laukaisee 4 cm:n mittaisia metallikappaleita ulos laitteesta kohtalaisella nopeudella. Laitteen päätarkoitus on ainoastaan esitellä sähkömagneettista voimaa, joten sen suorituskyky on rajoitettu vaarattomalle tasolle.
Työn tekeminen aloitettiin tutustumalla laitteen toiminnan kannalta välttämättömiin fysikaalisiin ilmiöihin. Laitteen toteutustavat määriteltiin näiden alustavien tietojen pohjalta. Työn käytännön osuudessa laite jaettiin osa-alueisiin jotka suunniteltiin, rakennettiin ja testattiin erikseen. Lopuksi laite kasattiin yhdeksi toimivaksi kokonaisuudeksi. Teoriaosuudessa analysoidaan sähkömagneettisen kiihdyttimen toimintaan liittyviä ilmiöitä sekä tarkastellaan laitteen suorituskykyä.
Laitteen keskeisimpänä osana toimii ilmasydäminen käämi, joka muuntaa osan laitteen teholähteen tuottamasta sähköenergiasta sähkömagneettiseksi kentäksi. Sähkömagneettinen kenttä saa aikaan liikettä käämin sisään sijoitetulle rautakappaleelle. Käämin lisäksi muita tärkeitä osa-alueita ovat teholähde, jossa tuotetaan käämin tarvitsemat energiapulssit, sekä ohjauselektroniikka, jonka välityksellä laitteen muita osia käytetään.
Työn tuloksena saatu sähkömagneettinen kiihdytin on toimiva ja helppokäyttöinen kokonaisuus, joka toimii neljällä 9 V:n paristolla ja joka laukaisee 4 cm:n mittaisia metallikappaleita ulos laitteesta kohtalaisella nopeudella. Laitteen päätarkoitus on ainoastaan esitellä sähkömagneettista voimaa, joten sen suorituskyky on rajoitettu vaarattomalle tasolle.