El problema real con las pistolas de bobina no es encender el campo magnético, sino apagarlo. Por lo tanto, es en lo que deberías concentrarte y diseñar.
La bobina parece un inductor para el circuito. Cuando aplica por primera vez un voltaje a la bobina, la corriente y, por lo tanto, el campo magnético, se acumulan linealmente en el tiempo. El proyectil comienza con la papelería, luego acelera a medida que el campo magnético se vuelve lo suficientemente fuerte como para superar la gravedad y la fricción estática. Eso lleva tiempo. Por lo tanto, tiene un tiempo relativamente "largo" para construir el campo inicialmente.
El revés es verdadero cuando se apaga el campo. Lo ideal es que el campo sea fuerte hasta que el proyectil pase el punto donde el campo lo está tirando hacia atrás en lugar de impulsarlo hacia adelante. Este es el punto en el que el proyectil se está moviendo más rápido, por lo que hay una ventana de tiempo mucho más corta para hacerlo bien.
Desafortunadamente, la inductancia de la bobina hace que sea imposible apagar la corriente instantáneamente. La velocidad a la que disminuye la corriente en una bobina es proporcional a la tensión inversa aplicada. Para detener la corriente instantáneamente se requeriría un voltaje infinito. La velocidad del transistor, o lo que sea que use como interruptor, no es tanto el problema como la tensión inversa que necesita soportar.
Ya que está impulsando la bobina con 160 V, el hecho de que el interruptor caiga uno o dos voltios no importa mucho. Puede utilizar MOSFET o BJT. Consideraría seriamente los BJT en un diseño de producción real, pero, teniendo en cuenta sus circunstancias, aceptaría los MOSFET. Una de las razones es que tienen un mejor paralelismo sin que sus alumnos tengan que entrar en algunos detalles que pueden pasar por alto.
Use los MOSFET de potencia de canal N en paralelo como un gran interruptor de lado bajo. Conduzca cada uno con un controlador separado de la puerta de la plataforma. Necesitarás un suministro de 12 V o más para esos. Las entradas de los controladores de la puerta se pueden unir, lo que le brinda una única señal lógica para encender y apagar el interruptor.
Hasta ahora tiene el suministro de 160 V, la bobina y los FET que actúan como un solo interruptor, todo en serie. Eso funciona para encender la bobina, pero tiene un gran problema para apagarla. Los FET pueden cambiar bastante rápido, pero cuando lo hacen, la bobina producirá un gran voltaje inverso. Si no hace nada al respecto, el voltaje irá tan grande como sea necesario para forzar la corriente a través de los FET a corto plazo, lo que dañará los FET.
Necesitas darle a esta corriente de retroceso de la bobina un lugar al que ir, a la vez que dejas que el voltaje suba tanto como puedas, pero no más alto. Cuanto más alto sea el voltaje de inversión, más rápida se detendrá la corriente de la bobina, lo que significa que cuanto más tiempo se puede mantener sin tirar del proyectil hacia atrás al final.
Los FET de 400 V están razonablemente disponibles, por lo que planeo que el voltaje de retroceso sea un poco menor que eso. Digamos que apuntamos a 350 V para dejar algo de margen. Dado que la bobina comienza a 160 V, eso significa que la tensión inversa en la bobina solo puede ser de 190 V, por lo que digamos 200 V.
Una forma de lograrlo es colocar un diodo con resistencia en serie a través de la bobina. El diodo está orientado de manera que conduce cuando el voltaje de retroceso está presente. La resistencia está dimensionada de modo que 200 V la atraviesan cuando la corriente máxima de la bobina se pone a través de ella.
Hay muchos otros detalles para discutir. Pero, esto ya se está haciendo largo, así que renuncio aquí.
