基于AVR单片机控制两级线圈电磁发射器的研究与设计.pdf

本文针对线圈对电磁发射器射击精度影响的研究，设计实现了一个基于AVR单片机控制的两级线圈电磁发射器。在深入了解电磁发射技术的应用领域后，作者对轨道式、线圈式和重接式电磁发射技术进行了分析，并指出线圈式电磁发射技术在效率、力学结构合理性及无机械接触发射等方面的优点。美国在电磁发射技术的研究与应用方面处于全球领先水平，而国内对电磁发射器精度控制的研究较少。因此，本文的研究成果对未来线圈式发射器的应用具有一定的实际参考价值。 研究中，发射器采用了低压直流电源供电，并通过SG3525产生PWM波形，驱动全桥MOS管来产生高频交流电。经过变压器升压、整流和滤波处理后，对电容器进行充电，以备发射使用。AVR单片机用于采集电容电压数据并实时显示，同时可设定发射电压值。两级线圈的触发分别由可控硅和光电对管控制。测试结果表明，发射器的射击距离和精度较高，误差低于5‰。 线圈式电磁发射器的设计原理基于电磁感应和直线电机的基本原理。文中详细描述了发射器的构造，通常包含驱动线圈与弹丸，其中驱动线圈由储能元件供电，而弹丸上一般绕有线圈，通过滑动电刷或等离子体电弧放电来提供电流，或者直接采用铁磁材料弹丸，利用感应电流。电磁力作用下，线圈间会出现相互吸引或排斥，从而推动弹丸前进。 线圈式电磁发射器的核心是驱动线圈产生的磁动势，该磁动势与线圈匝数、电流成正比。当线圈中流过电流时，会在其周围形成磁场，并储存磁场能量。电磁发射器的发射效率和力学结构合理性是其两大优势，而无摩擦的磁悬浮效应也为大质量载荷的高速发射提供了可能。 文中还提到了电磁发射器的多种应用，包括军事和民用领域，例如电磁轨道炮、电磁列车等。由于电子控制技术和高储能密度的大功率脉冲源技术的快速发展，电磁线圈发射技术得到了迅速发展。研究还涉及了电磁发射器发射精度的控制技术，这是本文研究的亮点之一。 整体上，本文详细探讨了AVR单片机在电磁发射器中的应用，包括单片机采集电容电压数据、实时显示和设定发射电压等功能。两级线圈分别由可控硅和光电管控制触发，这种设计可以级联多级加速线圈，从而提高发射速度。研究不仅在理论上提供了深入的分析，而且在实践中也取得了较准确的射击测试结果，验证了设计的有效性和可靠性。 关键词：线圈式、电磁发射器、AVR单片机 通过该研究成果，我们可以预见电磁发射技术在未来军事、航天和民用领域的广泛应用前景。同时，通过深入研究发射器的精度控制，可以进一步推动电磁发射技术的发展和完善，提高其在不同应用场景下的性能表现。此外，研究中对AVR单片机的运用也为单片机在硬件控制领域提供了新的应用案例和实践指导。