Airsoft actionné par électro-aimant

Bonjour,


-Depuis 6 ou 7 ans, je construis mes propres airsofts adaptés pour être embarqués sur des avions modèles réduits. Ils fonctionnent maintenant très bien, mais je souhaite explorer une nouvelle voie qui permettrait de simplifier la mécanique, en utilisant le principe de l'électro-aimant à la place du classique moteur électrique rotatif. Seulement voilà, je ne connais pas grand chose dans le domaine des électro-aimants. J'espère trouver ici des conseils et des éclaircissements. De l'indulgence, aussi : j'ai un peu de mal avec les cours d'électricité

Des vidéos qui datent un peu :

celle-ci a connu un certain succès:


Un proto à l'atelier



en vol


ces engins fonctionnent de mieux en mieux, mais créer un mouvement alternatif avec un moteur rotatif, il y a peut être plus simple et moins encombrant, ou à tout le moins obtenir une meilleure compacité. De plus, l'électro-aimant permettrait peut être un mouvement tout coaxial avec moins de forces obliques, et donc de compenser par là un rendement inférieur par rapport au moteur rotatif.

Mes mitrailleuses fonctionnent sur le principe du canon mobile. Il est lesté pour augmenter l'inertie. Il avance poussé par le moteur (engrenage, vis sans fin, came)  en comprimant un ressort, laisse entrer une bille au passage, puis est lâché brusquement. Le ressort l'envoie en arrière, ce qui ferme la culasse, et il va percuter la queue de valve (à sortie axiale) qui libère alors une dose de CO².

15mm de course, un choc sur la queue de valve que je ne sais pas quantifier mais qui correspond à un petit coup de marteau de maquettiste.
La conso actuelle du moteur (7,2v format 250 genre Graupner speed 250) en 12v est d'à peu près  2A en rafale de 800 coups/mn. enfin, selon les modèles. Elle pourrait passer à 5A que ce ne serait pas encore trop génant. Ce qu'il faut voir, c'est que le temps de fonctionnement de l'électro-aimant serait très court à chaque coup. C'est la moyenne entre temps d'alimentation et temps mort qui est à prendre en compte dans la Conso.

Mon idée est de fixer un noyau cylindrique autour du canon, et une bobine autour, pour le tirer vers la valve. Tout serait coaxial. Mécaniquement, plus de porte à faux, plus de moteur sur le côté avec sa pignonerie  
J'ai commandé des aimants au néodyne pour faire ce noyau, diamètre ext20, int10, épaisseur 5.
Si j'en empile plusieurs, je devrais avoir un bon noyau. J'espère les recevoir aujourd'hui  

Je n'y connais rien, mais j'ai fait deux ou trois essais à l'atelier en bobinant du fil monobrin ( diam 0,5) à isolant plastique à la visseuse. Avec simplement 4m de fil en trois étages sur un tube, un forêt de 14 engagé de 10mm dans la bobine, sort sur son élan et va heurter un objet posé pour faire butée, avec une force qui semble suffisante pour l'usage voulu. le temps de réaction est assez court. En remplaçant le massif forêt par un tube de surface équivalente, en revanche, ce n'est plus la même musique. Pas assez de métal réagissant au magnétisme? pas assez d'inertie. Je pencherais pour la première hypothèse, même si il y a forcément aussi un peu de la deuxième, car en essayant cette fois avec un empilage d'aimants pourtant de diamètre trop petit, mais aussi moins lourds, cela semble à nouveau probant  

Il me manque de savoir concevoir mon électro-aimant, quel fil choisir, longueur, nombre de spires, longueur de bobine; comment l'alimenter et le commander en envoyant le jus un certain nombre de fois par secondes pendant un temps court...

Pour ces question, j'ai besoin de vous.
Merci d'avance

Fred

Re salut fred, alors pour contrôler un électroaimant tu peux utiliser un oscillateur couplé à un transistor de puissance ou mosfet, par exemple un ne555, tu trouvera des schémas sur google.
Tu pourras régler la cadence avec un potentiomètre.
Pour ce qui est des dimensions la c'est à toi de voir, en général moins tu auras de tour et un fil épais moins tu auras besoin de volt pour faire passer un certain nombre d’ampère, loi d'ohm quoi...
Mais encore une fois je pense que ton système de vis sans fin marche déjas assez bien pour ton utilisation.

Pour le moment je te conseille de tester des électro-aimants récupérés (vu que tu es bricoleur j'imagine que t'as ça qui traine dans un coin) pour voir ce que ça donne.

Ensuite, si ça marche, tu pourras te lancer dans du DIY pour avoir exactement ce que tu veux.

Pour la commande il faut que je sache combien d'action par seconde l'électro-aimant devra faire au max ? et quelle puissance max tu peux te permettre par rapport à la batterie ?

Aurais-tu des photos de près du mécanisme actuel ? (l'histoire du tube me fait redouter un truc; il faudra probablement que tu mettes l'électro-aimant à côté ou derrière le canon à moins de changer le matériau du canon...)

all-homemade a écrit:

Re salut fred, alors pour contrôler un électroaimant tu peux utiliser un oscillateur couplé à un transistor de puissance ou mosfet, par exemple un ne555, tu trouvera des schémas sur google.
Tu pourras régler la cadence avec un potentiomètre.

Là je ne suis plus trop en état, mais demain je vais essayer de voir en quoi ça consiste. Si il y a un domaine dans lequel je suis ignorant, c'est bien celui de l'électronique    pourtant c'est bien le domaine qui va m'aider  

all-homemade a écrit:

Mais encore une fois je pense que ton système de vis sans fin marche déja assez bien pour ton utilisation.

Oui ça marche bien, mais j'aimerais voir si je peux simplifier. Que veux tu, on en veut toujours plus  

Biduleohm a écrit:

Ensuite, si ça marche, tu pourras te lancer dans du DIY pour avoir exactement ce que tu veux.

C'est quoi, DIY ?

Biduleohm a écrit:

combien d'action par seconde l'électro-aimant devra faire au max ? et quelle puissance max tu peux te permettre par rapport à la batterie ?

De 12 à 20 coups/seconde, je dirais.  Chaque "impulsion ne durant qu'un temps très court, comme un tir de coilgun, j'imagine. Quant à la puissance max j'aurais du mal à dire, mais si ça fait une moyenne de 60w (12v) sur la durée de la rafale, c'est bon.

Tiens, une photo de ma petite dernière

Biduleohm a écrit:

l'histoire du tube me fait redouter un truc; il faudra probablement que tu mettes l'électro-aimant à côté ou derrière le canon à moins de changer le matériau du canon...

Le canon est un tube d'alu de 8,5mm de diamètre extérieur. Je viens de recevoir des aimants de 20mm ext x 10 inter x 5. ils seront enfilés et fixés sur le canon. Le tout passera dans une bobine d'environ 22mm de diamètre intérieur. Tu crois vraiment qu'il y a risque de freinage par effet de Foucault? Sinon, il existe des canons d'airsoft en acier, mais ça ne me plait qu'à moitié. Si je dois mettre un électro-aimant extérieur, je perds probablement une partie de l'intérêt de cette formule. Mais tu as raison, je vais cogiter aussi là dessus. Mais comme je suis plutôt du matin, ce sera plutôt demain

En tout cas merci de l'intérêt que vous portez à mon problème

Fred

DIY = do it yourself = fait maison

Ok, 60W me parait largement suffisant, tu devrais pouvoir faire ce que tu veux faire avec bien moins que ça

Je te conseille un convertisseur DC/DC pour élever la tension et charger un condo à au moins quelques dizaines de volts qui se déchargera dans l'électro-aimant au moment du tir car ça simplifiera la réalisation de l'électro-aimant ainsi que le rendement global du système

Ok, c'est bien ce que je pensais. Ceci dit vu que t'a prévu des aimants ça devrait compenser la perte dans le tube. C'est pire qu'un pb de courant de foucault: en mettant un tube dans une bobine tu crée un transformateur dont le tube est le secondaire, soit un seul tour en court-circuit.

Je conseille par ailleurs de centrer les aimants dans la bobine (dans le sens longitudinal) même si à priori le meilleur rendement sera atteint avec une bobine de longueur égale à la longueur prise par les aimants, et d'alimenter l'électro-aimant de façon à ce qu'il repousse les aimants dans le sens voulu (en gros ne pas attirer les aimants dans l'électro-aimant mais les repousser à l'extérieur). La raison est qu'ainsi la force sera maximale au début du mouvement (et non pas à la fin) ce qui demandera moins d'énergie (grâce à l'inertie) et devrait permettre de mettre un ressort moins puissant pour le retour (donc là encore moins d'effort à faire à l'aller donc moins d'énergie consommée)

Ok, merci pour ces éléments. C'est déjà une base de départ.
J'ai des trucs à finir (en vacance on prévoit toujours de faire plein de choses, et puis on n'en fait pas la moitié. Alors juste avant de reprendre le boulot, on s'y met un bon coup en croyant rattraper le temps perdu, mais ça ne suffit jamais ) et je m'y mets. Je ne manquerai pas de vous tenir au courant

Fred

J'ai du neuf. Aux essais, ça marche très fort. Mieux qu'espéré

Je posterais une vidéo bientôt.

Fred

C'est vraiment le pied Presque plus de frottements mécaniques, tout est actionné bien dans l'axe, génial !!!

Alors bon, pour l'instant ça ne tire pas encore en rafale, mais je ne vois pas de raison pour que ça ne marche pas

A+

Fred

Bon, il faut quand même relativiser le succès d'aujourd'hui : le problème sera d'avoir à la fois de la puissance et de la cadence.
Pour avoir une bonne cadence de tir, il faut que le ressort de rappel soit assez puissant pour ramener le canon en position initiale assez vite. Hors, l'électro-aimant doit vaincre ce ressort. Et plus ce ressort est puissant, moins il reste de puissance pour percuter la valve

Mais pour l'heure, j'ai un autre souci, d'ordre électrique ou électronique :
Pour tirer en automatique, je dois pouvoir alimenter la bobine au bon moment. Mon idée est d'installer un switch à palpeur qui envoie le jus quand le canon arrive en bout de course en avant, et le coupe dès que celui-ci a commencé à reculer. J'en ai installé un tout à l'heure, mais je n'obtiens qu'une faible oscillation de l'électro-aimant. J'imagine que le switch ne doit pas passer assez de jus
L'idée du switch à palpeur m'est venu parce qu'à mon sens, il faut être sûr que le canon soit revenu en avant, ( sous l'action du ressort) pour pouvoir le renvoyer en arrière. Sinon, il y a risque d'affolement de la machine.

Fred

all-homemade a écrit:

Re salut fred, alors pour contrôler un électroaimant tu peux utiliser un oscillateur couplé à un transistor de puissance ou mosfet, par exemple un ne555, tu trouvera des schémas sur google.
Tu pourras régler la cadence avec un potentiomètre.

ça, c'est vraiment un domaine dans lequel je suis ignorant Apparemment c'est un composant qui a autant de patte qu'une araignée, mais je n'ai malheureusement aucune idée de la manière d'utiliser concrètement ce truc là

... help ?

Fred

salut, oué ça à l'air de fonctionner .
Pour l’oscillation c'est étrange, si ton prototype oscille c'est bien que le contact se fait au bout du canon, mais surement trop brièvement. Moi je partirais sur un oscillateur électronique, mais si tu n'as pas envie de te casser la tête ton idée pourrait marcher, à la manière d'une machine à tatouer. Essayes avec juste des fils qui font contact à la place du switch.  

Pour le fonctionnement tu pourrais détailler les étapes?
Par contre j'avais fait un semi auto avec un canon qui bougeait pour recharger mais je perdais beaucoup de précision.
Du genre:

Spoiler:

Oui si tu n'as jamais fait d'électronique ça peut faire peur au début , sinon tu peux acheter un kit tout fait sur ebay ou aliexpress pour pas un sous. Je vais te trouver un lien.

all-homemade a écrit:

Essayes avec juste des fils qui font contact à la place du switch.

Pour ce week end je vais essayer ce genre de solution, ensuite il sera toujours temps d'en chercher une plus technique.

Le risque de mon système, c'est qu'au retour, l'impulsion se fasse avant l'arrivée en butée, ou pas assez longtemps si je règle le contact en toute fin de course.

all-homemade a écrit:

Pour le fonctionnement tu pourrais détailler les étapes?

Oui, mais demain matin. Là, je baille trop pour me lancer dans cette explication

Fred

PS : merci pour l'intérêt porté à mon projet

all-homemade a écrit:

Par contre j'avais fait un semi auto avec un canon qui bougeait pour recharger mais je perdais beaucoup de précision.
Du genre:

Spoiler:

Oui, je concède que la précision n'est pas une grande priorité pour moi. La distance à laquelle j'estime pouvoir espérer raisonnablement toucher un autre avion en l'air, est de moins de 10m. La plupart des impacts constatés sur les avions, à ce jour, ont été provoqués par des tirs effectués entre 5 et 8m environ. Les mouvements relatifs des avions, (le tireur bouge, la cible bouge aussi) la faible cadence de tir, diminuent de beaucoup la probabilité de toucher de plus loin. Encore que le "Canari", gros avion de 2m50 sur lequel est montée la tourelle défensive, constitue une cible de choix  J'ai failli tirer dessus mercredi, avec le "Vautour" (une aile volante "de chasse" ) mais pour finir le co² qui restait dans la capsule avant d'en remette une neuve pour le vol, et m'assurer que ma nouvelle mitrailleuse marchait bien, j'ai tiré des longues rafales au sol. Il faisait très chaud, la pétoire est intégrée dans une aile, le moteur a surchauffé. Mort. Changé le lendemain, j'ai tiré sur une cible plus petite, le Canari n'étant pas de sortie ce jour là. Ce sera pour une autre fois  Mais donc, au regard des mouvements permanents des avions en vol, si ça disperse dans un rond de 20cm à 10m, c'est pas critique pour moi. La simplicité et donc la fiabilité et la légèreté qu'apporte le canon mobile sont bien plus  intéressants pour moi que la précision. Mais il est vrai que je suis un cas particulier  

Pour ce qui est de décrire les temps du fonctionnement, c'est assez simple :
-Position de départ, le canon est en avant de 15mm. Le tube sur lequel il est emboité à l'arrière et qui sert de culasse est alors presque entièrement sorti de celui-ci, découvrant une lumière par laquelle s'engage une bille.
-Quand on envoie le jus dans la bobine, le canon part en arrière, en comprimant au passage le ressort de rappel, et referme la lumière d'admission des billes, puis envoie le tube-culasse en butée contre la queue de la valve, ce qui provoque son ouverture. La sortie de la valve est axiale, le CO² passe au travers du tube culasse et va propulser la bille. L'inertie du canon étant maintenant dissipée, la valve se referme sous l'effet de la pression.
-Sous l'effet du ressort de rappel, le canon repart se placer en position de départ en avant.

La différence par rapport au cycle de mes mitrailleuses à moteurs et pignons, c'est que dans celles-ci c'est un ressort qui envoie le canon percuter, alors que la motorisation tire le canon en avant puis le lache brutalement pour qu'il reparte en arrière.


Pour l'instant, je vois bien que le nœud du problème se situe dans l'alimentation de la bobine, et son contrôle   Pour ça, j'aurai besoin de vous

Fred

J'ai repris mes essais et élucubrations calmement et reposé.
Constatations :

-Contrairement à ce que je pensais, il faut alimenter la bobine pendant une bonne partie de la course. Je pensais qu'une simple impulsion suffisait, mais j'ai été trompé par la rapidité du mouvement.
Donc l'idée d'une simple impulsion en fin de course ne marche pas, le switch était une mauvaise idée.

-si on inverse la polarité aux bornes de la bobine, on renvoie le canon en avant. Il y a peut être une piste pour se passer du ressort et augmenter la vitesse de retour ce qui permettrait d'augmenter la cadence. Eventuellement

Bon, là, je crois que je tiens le bon bout :D

[/quote]

Ca tête 6A, quand même. Mais bon, primo ça reste encore acceptable, deuxio il y aura sûrement moyen d'améliorer ça

Désolé je n'était pas là pendant quelques jours et je pars en vacances demain donc je ne sais pas si j'aurais le temps de jeter un oeil à tous les posts mais je vais faire de mon mieux

Bah, c'est un forum de loisir! T'as beau être modérateur, il n'y a pas d'obligation de rendement. Je sais ce que c'est

Pour ton pb de capteur de fin de course je dirais qu'il en faut un mais qui ne commande pas directement la bobine, il remonte juste l'info au circuit qui contrôle la bobine. D'autant plus que de cette manière tu contrôleras le nb de tir/sec.

Si tu veux remplacer le ressort je conseille un autre électro-aimant plutôt que d'inverser le courant de celui existant (vu son inductance je doute que tu puisse avoir beaucoup de tir/sec si tu utilise un seul électro-aimant).

Maintenant que t'as le PoF faut optimiser, à commencer par l'électro-aimant et sa tension d'alimentation.

Pour le montage qui le fera tirer en rafale cherche ne555 astable sur google. A noter que tu ne pourras pas alimenter l'électro-aimant directement avec le 555, il faudra ajouter un transistor. Y'a rien de complexe, si tu sais câbler un électro-aimant sur une batterie (et c'est le cas visiblement ), tu sauras câbler un 555. Je t'aiderais mais évidement ça devra attendre une grosse semaine.

J'avoue que le 555 c'est assez simple.

Bidule, de tête je dirai pour le transos : base sur le 3 du 555, collecteur sur le GND et l'émetteur sur l'électro aimant qui serait relié à l'autre bout sur le GND ? Et en transos 2n2222 ?

Je me trompe sûrement hein mais bon justement je demande

Un 2222 à 6 A va vite se transformer en LET (light emitting transistor)...

Je recommande un mosfet, le modèle restera à déterminer, pour le moment faut opti la méca, l'électro-aimant et sa tension d'alim, le reste c'est après.

Ouais je me disais bien qu'un simple transos pouvait pas trop aller... Sinon le cablage était bon bidule ? ( juste que je vois si ma théorie est correcte ou pas^^)

Ha super fred ça marche au poil! Espérons que le switch tienne bon mais il doit pas forcément aimer être manipuler à répétition comme ça, et la tige blanche fixé dessus doit être très solide aussi.
C'est pour ça qu'un contrôle par électronique pourrait être pratique, tu n'aurais pas d'usure à ce niveau la.

Bonsoir messieurs
Je suis au regret de vous dire que je ne comprends pas la moitié de ce que vous expliquez

all-homemade a écrit:

Ha super fred ça marche au poil! Espérons que le switch tienne bon mais il doit pas forcément aimer être manipuler à répétition comme ça, et la tige blanche fixé dessus doit être très solide aussi.
C'est pour ça qu'un contrôle par électronique pourrait être pratique, tu n'aurais pas d'usure à ce niveau la.

Ca par contre je comprends.
Oui, effectivement, l'inter va souffrir. Le bon côté, c'est que je pourrais le remplacer facilement et pas cher.

C'est vrai quand même que les systèmes électroniques dont vous parlez auront des avantages certains. La résistance à l'usure en est un, mais après avoir passé pas mal de temps à bidouiller pour obtenir de vraies rafales, je peux vous dire qu'il y en a d'autres : moins ou pas de résistance mécanique à chaque fin de cours; possibilité (si c'est possible ) de régler la cadence... mais par contre, ces systèmes comportent-ils un capteur pour synchroniser l'électronique et la mécanique? Si c'est le cas, il serait intéressant de donner un petit retard entre l'arrivée du canon en position avant et la mise en tension de la bobine, pour donner plus de temps à la bille pour entrer dans le canon

En attendant, voici où j'en suis de mes essais :



A+

Fred

Fred, pour le système à ne555, c'est simple : Tu suis le schéma :

http://www.google.fr/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/NE555_Astable.svg/553px-NE555_Astable.svg.png&imgrefurl=http://forums.futura-sciences.com/electronique/428065-ne555.html&h=439&w=553&tbnid=HqlKt52TOtnyVM:&tbnh=90&tbnw=113&usg=__qqJsdHd-OKRkQHHUclT8JtHOgQ4=&docid=rIk1oglbA8mSuM&sa=X&ved=0CCYQ9QEwAWoVChMIvYb4rIPAxwIVxlgaCh3jXA4j

La valeur de tes résistances et du condensateur dépendra de la vitesse d'oscillation et du rapport cyclique voulu. S'il est à 50%, alors le temps où il y aura du courant entre la pin 1 et 3 sera le même que celui entre la pin 3 et 8. Si tu veux une vitesse rapide mais que tu tiens seulement à commander un seul électro-aimant, ne tembête pas avec le rapport cyclique.

A la sortie de ton 555 pin 3, tu dois mettre un MOSFET ( à toi de choisir lequel ) et tu devras brancher la base ( patte du milieu ) sur cette pin là, et après selon les mosfet, patte de gauche sur le - et l'autre sur l'électroaimant, tout dépendra de ce qu'il y aura d'écrit dans sa datasheet ( mode d'emploi/fiche technique en gros ).

Si tu as des questions et c'est sur que oui, demande moi hein

Pour faire la synchro electro/meca tu pense rester en tout analog en uilisant un monostable?
Ou bien utiliser un système numérique (déja embarqué peut etre) et réaliser des timers un peu plus intelligents peut etre? (rafales de 3?).

Et fait bien attention avec ton MOSFET d'en choisir un avec une diode de roue libre, tu drive une charge inductive assez mastoc.