Eine Coilgun (Gaußgewehr) ist eine Elektromagnetische Waffe die ein Projektiel mit hilfe einer Spule (Elektro-Magnet) beschleunigt. Dazu wird viel Energie benötigt die in Kondensatoren zwischengespeichert wird.
 

Funktionsprinzip:

Schritt 1:
Aufladen der Kondensatoren.

Schritt 2:
Sobald die Kondensatoren vollständig aufgeladen sind wird mit hilfe eines Schalters oder Transistors der Stromkreis zur Spule geschlossen.

Schritt 3:
In der Spule entsteht nun ein Magnetfeld welches ein magnetisches Projektiel anzieht und beschleunigt.

Schritt 4:
Das Magnetfeld baut sich wieder ab da sich die Kondensatoren entladen haben. Das Projektil tritt aus dem Magnetfeld aus. (Hierzu muss das Timing genau stimmen da der Schuss sonst schnell nach hinten losgehen
kann)
 

(Dreistufige Coilgun)
 

 

Bau einer Coilgun:
(Theorie)
 

Da eine Coilgun viel Energie benötigt und diese nicht von normalen Batterien/Akkus auf einmal bereitgestellt werden kann, bedient man sich hierbei eines Tricks. Die Energie die in den Batterien/Akkus gespeichert ist wird mit hilfe einer Schaltung in einen Kondensator gepumpt. Daher nennt man solche Schaltungen auch Ladungspumpen oder Aufwärtswandler. Die Ladeschaltung habe ich aus einer alten Digitalkamera mit Blitz ausgebaut. Die Schaltung kann Kondensatoren auf bis zu 300 Volt hochladen, hierbei muss man aber aufpassen das der Kondensator nicht überladen wird, da er sonst explodieren kann.
(Also lieber beim Kauf von Kondensatoren eine Nummer größer nehmen)

 

(Kondensator mit 250V und 1000µF + Ladeschaltung)

Spule:
Zu einer Coilgun gehört auch eine Spule/Elektromagnet. Diese kann per Hand gewickelt werden oder einfach gekauft werden. Wichtig ist nur das sie dem Kondensator entsprechend dimensioniert sein muss.

Kondensator hohe Spannung = Spule lange/dünne Drähte
Kondensator hohe Kapazität = Spule kurtze/dicke Drähte


 

(Blechbügelmagnet von Conrad)

Schalter / Transistor:
Beide haben ihre Vor/Nach-Teile. Der Schalter hat den Vorteil das er einfach in die Schaltung zu integrieren ist und keine weiteren Bauteile benötigt werden. Jedoch ist es mit einem Schalter unmöglich extrem kurtze Schaltimpulse zu geben. Bei der Schalter-Lösung muss der Kondensator daher genau auf die Spule abgestimmt sein. Das bedeutet sobald der Schalter betätigt wurde und das Projektil sich in der Spule befindet, muss der Kondensator bereits völlig entladen sein, da das Projektil sonst im Magnetfeld kleben bleibt oder sogar auf der falschen seite der Spule austreten kann.


Das Projektil:
...


 

Bau einer Coilgun:
(Praxis)

 

 
So könnte eine Coilgun aussehen. Da meine Coilgun für meinen Roboter ist muss sie komplett automatisch funktionieren. Auf den Bild kann man gut die beiden Servos erkennen. Der eine kleine Servo dient zum nachladen. Der andere größere Servo hat die Aufgabe das gesamte Gehäuse zu kippen (hoch / runter). Das schwarze runde ist die Spule. Diese habe ich bei Conrad gekauft (Blechbügelmagnet) und in das Gehäuse verklebt (IPod Verpackung). Im Lauf ist eine kleine Öffnung. Auf diese Öffnung kommt ein Rohr indem sich die Kugeln befinden. Im Lauf befindet sich ein Kolben der vom kleineren Servo hin und her geschoben werden kann.
Das ganze kann man sich in etwa so vorstellen: