„Overkill Model Rocket Launch Pad“: 11 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Prieš kurį laiką išleidau „Instructables“įrašą apie savo „Overkill Model Rocket Launch Controller“ir „YouTube“vaizdo įrašą. Aš tai padariau kaip didžiulio raketų modelio projekto dalis, kurioje viską darau kuo daugiau, bandydamas kuo daugiau sužinoti apie elektroniką, programavimą, 3D spausdinimą ir kitas kūrimo formas. „Instructables“įrašas buvo labai populiarus ir atrodė, kad žmonėms tai patiko, todėl nusprendžiau, kad verta parašyti apie naują savo „overkill“paleidimo platformą!

Įprastą raketų paleidimo modelį sudaro bėgis, vedantis raketą, ir pagrindinė konstrukcija, skirta ją laikyti. Tačiau, kai stengiuosi padaryti viską per daug, žinojau, kad negaliu turėti tik geležinkelio. Po daugybės tyrimų radau porą raketų paleidimo platformų, panašių į tikras paleidimo platformas, nors jos buvo pagamintos iš medžio ir atrodė gana netvarkingai.

Taigi aš pradėjau galvoti, kaip galėčiau padaryti savo pačią pažangiausią ir sudėtingiausią pasaulyje. Nusprendžiau, kad nė viena idėja nėra „per daug beprotiška“ar „neįmanoma 16-mečiui įgyvendinti“, todėl bet kokia idėja, kuri buvo prieinama, buvo užrašyta ir sukurta. Nuo pat pradžių nusprendžiau, kad noriu tęsti „badass“temą, kuri matoma mano raketoje ir valdiklyje, todėl plieninis rėmas ir aliuminio plokštės tikrai buvo kelias.

Bet Eddy, ką turi paleidimo aikštelė ir ką ji daro, kad ji tokia skirtinga?

Na, mano modelio raketa nėra visai tipiška raketa su pelekais. Vietoj to raketa užpildyta pasirinktine elektronika ir traukos vektoriaus valdymo įranga. Traukos vektoriaus valdymas arba TVC apima variklio perkėlimą raketos viduje, kad nukreiptų jos trauką ir todėl nukreiptų raketą į tinkamą trajektoriją. Tačiau tai apima GPS nurodymus, kurie yra neteisėti! Taigi mano raketa naudoja TVC, kad raketos būtų ypač stabilios, naudojant skrydžio kompiuterio giroskopą, be GPS įrangos. Aktyvus stabilizavimas yra teisėtas, gairės - ne!

Po šio ilgo įvado aš vis dar nepaaiškinu, ką padėklas iš tikrųjų veikia ir kokios jo savybės! Paleidimo aikštelė nėra paprastas bėgis, bet labai sudėtinga sistema, užpildyta mechaninėmis dalimis, elektronika ir pneumatika. Tikslas buvo padaryti jį panašų į tikrą paleidimo platformą, kuri paaiškina daugybę funkcijų. Padas turi pneumatinį stūmoklį, kuris atitraukia stiprųjį kampą, 3D spausdintus viršutinius spaustukus ir pagrindo spaustukus, belaidį ryšį su valdikliu, daug RGB apšvietimo (žinoma!), Plieninį rėmą, aliuminio tikrinimo plokštę, uždengiančią pagrindą, šlifuotą aliuminio šoną, liepsnos tranšėja ir keli pritaikyti kompiuteriai, skirti viskam valdyti.

Netrukus išleisiu „YouTube“vaizdo įrašą apie paleidimo planą, taip pat daugybę kitų vaizdo įrašų apie mano sukurtą medžiagą iki pirmojo pristatymo per maždaug 2 mėnesius. Kitas svarbus dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, kad šis „Instructables“įrašas bus mažiau patarimų ir daugiau mano proceso bei šiek tiek apmąstymų.

Prekės

Kadangi aš gyvenu Australijoje, mano dalys ir nuorodos greičiausiai skirsis nuo jūsų, aš rekomenduoju atlikti savo tyrimus ir išsiaiškinti, kas tinka jūsų projektui.

Pagrindai:

Medžiaga rėmo statybai (medis, metalas, akrilas ir kt.)

Mygtukai ir jungikliai

PLA gija

Daug M3 varžtų

Elektronika

Galite naudoti bet kokius turimus įrankius, bet štai ką aš dažniausiai naudojau:

Lituoklis

Grąžtas

Cigarečių žiebtuvėlis (termiškai susitraukiantiems vamzdžiams)

Kritimo pjūklas

MIG suvirintojas

Replės

Sraigtiniai varžtai

Multimetras (tai man išgelbėjo gyvybę!)

1 žingsnis: Darbo pradžia

Ką reikia padaryti paleidimo klavišui? Kaip tai turi atrodyti? Kaip priversti tai padaryti? Kas yra biudžetas? Tai visi labai svarbūs klausimai, kuriuos turite užduoti sau prieš pradėdami spręsti šią užduotį. Taigi pradėkite nuo popieriaus, pieškite eskizus ir užsirašykite idėjas. Daugybė tyrimų taip pat jums labai padės, galbūt tai suteiks jums tą auksinę idėją, kuri daro ją daug geresnę!

Pagalvoję apie viską, ko norite, padalykite jį į skyrius, kad nebūtų taip daug. Mano pagrindiniai 6 skyriai buvo metalo darbai, pagrindo spaustukai, pneumatika, programinė įranga, elektronika ir apšvietimas. Skirstydamas jį į skyrius, galėjau viską atlikti pagal eilę ir nustatyti prioritetus tam, ką reikia padaryti kuo greičiau.

Įsitikinkite, kad viską labai gerai suplanavote ir sudarykite kiekvienos sistemos schemas, kad suprastumėte, kaip viskas veiks. Kai žinosite, ką jis turi padaryti ir kaip ketinate tai padaryti, laikas pradėti jį kurti!

2 žingsnis: metalo apdirbimas

Nusprendžiau, kad ši paleidimo aikštelė bus puiki proga šiek tiek sužinoti apie metalo darbus, todėl taip ir padariau. Aš pradėjau projektuoti plieninę konstrukciją ir įtraukti visus matmenis. Aš pasirinkau gana paprastą rėmą, nors nusprendžiau nupjauti galus iki 45 laipsnių visur, kur buvo 90 laipsnių posūkis, kad tik šiek tiek išmokčiau ir įgyčiau daugiau patirties. Mano galutinis dizainas buvo pagrindinis rėmas su tvirtu atlošu, pritvirtintu prie vyrio. Tada jis būtų padengtas aliuminiu ir apvadu, kad būtų šiek tiek tvarkingesnis. Tai taip pat apimtų liepsnos tranšėją, pagamintą iš plieninių vamzdžių, kurių gale buvo maždaug 45 laipsnių pjūviai, kad liepsna išeitų nedideliu kampu.

Aš pradėjau pjaustyti visas rėmo dalis ir tada suvirinti. Užtikrinau, kad išorėje nėra suvirinimo siūlių, kitaip aliuminio plokštės neatsiguls į rėmą. Po daugybės prispaudimų ir magnetų man pavyko suvirinti rėmą tiesiai. Tada supjaustau visas aliuminio plokštes pagal dydį didelėmis metalinėmis žirklėmis, o apvadines juosteles nukirpau skardinėmis skiautelėmis. Kai tai buvo padaryta, viskas buvo įsukta į savo vietas, o tai pasirodė sunkiau, nei tikėjausi.

Tvirto plieno ir aliuminio apvadai tada buvo nudažyti juodai, o tvirtas - ant vyrio. Galiausiai, stūmokliui buvo pagaminti keli paprasti plieniniai laikikliai, kurie leido jam atitraukti stiprųjį kampą ir suktis sukimosi taške.

3 žingsnis: pagrindo spaustukai

Kai pagrindinis rėmas buvo padarytas ir padas pradėjo atrodyti kaip kažkas, nusprendžiau, kad noriu, kad jis kuo greičiau laikytų raketą. Taigi pagrindiniai spaustukai ir viršutiniai spaustukai buvo toliau sąraše.

Pagrindiniai spaustukai turėjo išlaikyti raketą, kai ji yra traukiama, ir tada ją paleisti tiksliai nustatytu laiku. Turėdama apie 4,5 kg traukos, raketa sunaikintų sg90 servo variklius, naudojamus ant pagrindo spaustukų. Tai reiškė, kad turėjau sukurti mechaninį dizainą, kuris pašalintų visą įtampą nuo servo ir vietoj to per konstrukcinę dalį. Tada servo turėjo sugebėti lengvai atitraukti spaustuką, kad raketa galėtų pakilti. Aš nusprendžiau pasisemti įkvėpimo iš nenaudingos šio dizaino dėžutės.

Servos ir mechaninės dalys taip pat turėjo būti visiškai uždengtos, kad jos tiesiogiai nesiliestų su raketų išmetimu, todėl buvo pagaminti šoniniai ir viršutiniai dangteliai. Viršutinis dangtelis turėjo judėti, kad uždarytų "dėžutę", kai spaustukas atsitraukė, aš tiesiog naudoju kai kurias gumines juostas, kad jį patraukčiau. Nors traukimui taip pat galite naudoti spyruokles ar kitą mechaninę dalį. Tada pagrindiniai spaustukai turėjo būti pritvirtinti prie paleidimo aikštelės ant reguliuojamo bėgelio, kad būtų galima tiksliai sureguliuoti jų padėtį ir galimai laikyti kitas raketas. Prisitaikymas buvo svarbus pagrindo spaustukams.

Pagrindo spaustukai man buvo labai sudėtingi, nes neturiu patirties su mechaninėmis dalimis, ir viskas, ko reikia, kad sklandžiai veiktų 0,1 mm nuokrypiai. Prireikė 4 dienų nuo tada, kai pradėjau spausti, iki pirmojo visiškai veikiančio spaustuko, nes buvo daug CAD ir prototipų, kad jie veiktų sklandžiai. Tada buvo dar viena 3D spausdinimo savaitė, nes kiekvienas spaustukas turi dirbti 8 dalis.

Vėliau, kai turėjau įdiegtą blokinį kompiuterį, supratau, kad ketinau naudoti tik vieną „Arduino“kaištį keturiems servo valdymui. Galų gale tai neveikė, taip pat turėjau problemų su įtampos reguliatoriumi, todėl sukūriau „servo kompiuterį“, esantį po paleidimo padėklu ir valdantį spaustukus. Tada reguliatoriai buvo sumontuoti ant aliuminio plokščių, kad būtų galima naudoti kaip didelę šilumos kriauklę. Servo kompiuteris taip pat įjungia ir išjungia servo maitinimą su MOSFET, todėl jie nėra įjungti esant nuolatiniam stresui.

4 žingsnis: viršutiniai spaustukai

Po kelių savaičių darbo su pagrindiniais spaustukais ir susijusia elektronika atėjo laikas pagaminti daugiau spaustukų! Viršutiniai spaustukai yra labai paprasto dizaino, nors jie yra labai silpni ir ateityje tikrai bus atnaujinti. Jie yra tik paprastas laikiklis, kuris prisukamas prie tvirto atramos ir laiko servo variklius. Ant šių servo variklių sumontuotos rankos, kuriose servo ragas įklijuotas epoksidine derva. Tarp šių ginklų ir raketos yra keletas mažų, išlenktų gabalų, kurie sukasi ir formuojasi pagal raketos formą.

Šie spaustukai turi kabelius, einančius per stiprųjį kampą ir į pagrindinį kompiuterį, kuris juos valdo. Vienas dalykas, kurį reikia pridurti, buvo tai, kad prireikė daug laiko, kad būtų galima tiksliai sureguliuoti jų atidarytas ir uždarytas vietas programinėje įrangoje, nes bandžiau neužstoti servo, bet vis tiek saugiai laikyti raketą.

Norėdami suprojektuoti spaustukus, nubraižiau 2D raketos viršaus ir stipraus nugaros vaizdą, nurodydamas tikslius jų matmenis. Tada galėjau suprojektuoti tinkamo ilgio ginklus, o servo - tinkamo pločio, kad laikytų raketą.

5 žingsnis: apšvietimas

Dauguma žingsnių nuo čia tikrai nėra jokia tvarka, iš esmės galėčiau daryti viską, ką tą dieną ar savaitę jaučiu. Tačiau aš vis tiek sutelkiau dėmesį tik į vieną skyrių vienu metu. Paleidimo aikštelėje yra 8 RGB šviesos diodai, kurie yra prijungti prie trijų „Arduino“kaiščių, tai reiškia, kad jie visi yra tos pačios spalvos ir nėra adresuojami atskirai. Šių daugelio RGB šviesos diodų maitinimas ir valdymas buvo didelė užduotis, nes kiekvienam šviesos diodui reikia savo rezistoriaus. Kita problema buvo ta, kad jie ištrauktų per daug srovės, jei būtų ant vienos spalvos „Arduino“kaiščio, todėl jiems reikėjo išorinio įtampos šaltinio, sureguliuoto iki tinkamos įtampos.

Norėdami tai padaryti, sukūriau kitą kompiuterį, vadinamą „LED lenta“. Jis gali maitinti iki 10 RGB šviesos diodų, kurie visi turi savo rezistorius. Norėdami juos maitinti, aš naudoju tranzistorius, norėdamas paimti maitinimą iš reguliuojamos įtampos ir įjungti spalvas, kaip norėjau. Tai leido man vis tiek naudoti tik tris „Arduino“smeigtukus, bet netraukti per daug srovės, kad ji iškeptų lentą.

Visi šviesos diodai yra pritaikyti 3D atspausdintose skliausteliuose, kurie juos laiko. Jie taip pat turi pagal užsakymą pagamintus „Dupont“kabelius, kurie jungiami prie LED plokštės ir yra tvarkingai nutiesti per paleidimo platformos konstrukciją.

6 žingsnis: Penumatika

Aš visada domėjausi tiek pneumatika, tiek hidraulika, nors niekada nesupratau, kaip sistemos veikia. Pirkdamas pigų stūmoklį ir pigias jungiamąsias detales, galėjau sužinoti, kaip veikia pneumatika, ir pritaikyti jas savo sistemai. Tikslas buvo sklandžiai atitraukti stiprųjį kampą pneumatiniu stūmokliu.

Sistemai reikės oro kompresoriaus, srauto ribotuvų, oro bako, vožtuvų, slėgio mažinimo vožtuvo ir daugybės jungiamųjų detalių. Turėdamas protingą dizainą ir daugybę pasirinktinių 3D spausdintų skliaustų, aš vos sugebėjau visa tai sutalpinti į trinkelės vidų.

Mano sukurta sistema buvo gana paprasta. Oro kompresoriaus siurblys užpildo oro baką, o slėgio matavimui naudojamas manometras (30 PSI tikslas). Slėgio mažinimo vožtuvas būtų naudojamas reguliuoti rezervuarų slėgį, saugumą ir išleisti orą, kai jis nenaudojamas. Kai stiprusis yra pasirengęs atsitraukti, kompiuteris suaktyvins solenoidinį vožtuvą, leisdamas orą į stūmoklį ir stumdamas jį atgal. Srauto ribotuvai būtų naudojami kaip būdas sulėtinti šį įtraukimo judesį.

Oro bakas šiuo metu nenaudojamas, nes kol kas neturiu jam reikalingų jungiamųjų detalių. Cisterna yra tik senas, mažas gesintuvas, ir jis naudojamas labai unikalaus dydžio. Taip, tai yra 2 kg hantelis, jei jo nebūtų, kilimėlis apsiverstų, kai stiprusis nugara atsitraukia.

7 žingsnis: Elektronika

Svarbiausia dalis, pagrindinė dalis ir dalis su begalinėmis problemomis. Viskas valdoma elektroniniu būdu, tačiau kai kurie paprasti, bet kvaili PCB dizainas ir schematiškos klaidos sukėlė košmarus. Belaidžio ryšio sistema vis dar nepatikima, tam tikri įėjimai yra sugedę, PWM linijose yra triukšmas, o daugybė funkcijų, kurias planavau, neveikia. Ateityje perdarysiu visą elektroniką, tačiau kol kas su ja gyvensiu, nes labai noriu pirmojo paleidimo. Kai esate visiškai savamokslis šešiolikmetis, neturintis jokios kvalifikacijos ir patirties, viskas turi būti negerai ir nepavyks. Tačiau nesėkmė yra tai, kaip jūs mokotės, ir dėl daugybės mano klaidų man pavyko daug išmokti ir toliau tobulinti savo įgūdžius ir žinias. Tikėjausi, kad elektronika užtruks apie dvi savaites, po 2,5 mėnesio ji vis dar beveik neveikia, štai kaip man labai nepavyko.

Atokiau nuo visų problemų, pakalbėkime apie tai, kas veikia ir ką jis turėjo/turi daryti. Kompiuteris iš pradžių buvo sukurtas įvairiems tikslams. Tai yra LED valdymas, servo valdymas, vožtuvo valdymas, uždegimo valdymas, belaidis ryšys, režimo perjungimas su išoriniais įėjimais ir galimybė perjungti akumuliatoriaus energiją į išorinę. Daug kas neveikia arba yra klaidinga, nors būsimos „Thrust PCB“versijos pagerins šią situaciją. Taip pat 3D atspausdinau kompiuterio dangtelį, kad būtų sustabdytas tiesioginis kontaktas su išmetimo sistema.

Viso proceso metu buvo atliktas didžiulis litavimas, nes sukūriau du pagrindinius kompiuterius, servo kompiuterį, dvi LED plokštes, daugybę laidų ir pasirinktinius „Dupont“kabelius. Viskas taip pat buvo tinkamai izoliuota termiškai susitraukiančiais vamzdeliais ir elektros juosta, nors tai nesustabdė šortų atsiradimo!

8 žingsnis: programinė įranga

Programinė įranga! Dalis, apie kurią aš visą laiką kalbu, bet nenoriu išleisti šio etapo. Galų gale bus išleista visų projektų programinė įranga, tačiau kol kas jos laikausi.

Aš sukūriau ir sukūriau labai sudėtingą ir ilgą programinę įrangą, kad galėčiau puikiai sujungti su valdikliu. Nors belaidžio ryšio aparatūros problemos privertė mane perdaryti programinę įrangą labai paprasta. Dabar trinkelė įsijungia, užsidega ir spaustukai laiko raketą ir laukia vieno signalo iš valdiklio, liepiančio pradėti atgalinį skaičiavimą. Tada jis automatiškai praeina atgalinį skaičiavimą ir paleidžiamas negaunant ir nesiunčiant tolesnių signalų. Dėl to valdiklio E-stop mygtukas yra nenaudingas! Galite jį paspausti, bet kai pradedamas atgalinis skaičiavimas, jo sustabdyti negalima!

Didžiausias mano prioritetas yra ištaisyti belaidę sistemą iškart po pirmojo paleidimo. Nors tai užtruks apie pusantro mėnesio darbo (teoriškai) ir šimtus dolerių, todėl šiuo metu aš jo netaisau. Praėjo beveik metai nuo tada, kai pradėjau projektą, ir aš bandau pakelti raketą į dangų per vienerių metų jubiliejų arba prieš spalio 4 d. Tai privers mane startuoti su iš dalies neužbaigtomis antžeminėmis sistemomis, nors pirmasis paleidimas vis tiek labiau orientuotas į raketų našumą.

Ateityje atnaujinsiu šį skyrių, kad įtraukčiau galutinę programinę įrangą ir išsamų paaiškinimą.

9 žingsnis: bandymas

Bandymai, bandymai, bandymai. NIEKAS, ko aš kada nors padariau, puikiai neveikia iš pirmo karto, taip aš mokausi! Šiame etape jūs pradedate matyti dūmus, viskas nustoja veikti arba viskas užspringsta. Tiesiog reikia būti kantriam, surasti problemą ir išsiaiškinti, kaip ją išspręsti. Viskas užtruks ilgiau, nei tikėjotės, ir bus brangesnė, nei manėte, bet jei norite sukurti „overkill“raketą, neturinčią patirties, turite tai sutikti.

Kai viskas veiks nepriekaištingai ir sklandžiai (skirtingai nei mano), esate pasiruošę jį naudoti! Mano atveju aš paleisiu savo labai perpildytą modelio raketą, kuria grindžiamas visas projektas …

10 žingsnis: paleiskite

Kiekvienas, kuris prisimena mano paskutinį „Instructables“įrašą, žinos, kad tai yra ta vieta, kur aš jus nuvyliau. Raketa vis dar nebuvo paleista, nes tai didžiulis projektas! Šiuo metu siekiu spalio 4 d., Nors pamatysime, ar laikysiuosi šio termino. Prieš tai turiu padaryti daug daugiau dalykų ir daug ką išbandyti, o tai reiškia, kad per ateinančius du mėnesius bus daugiau „Instructables“įrašų ir „YouTube“vaizdo įrašų!

Bet kol laukiate to nuostabaus vaizdo įrašo, kodėl gi nepasekus pažangos ir nepastebėjus, kur aš visa tai esu:

„YouTube“:

„Twitter“(kasdieniniai atnaujinimai):

Instagram:

Valdiklio instrukcijos:

Mano gudri svetainė:

Lipdukai:

Šiuo metu dirbu prie paleidimo plano vaizdo įrašo, kuris po kelių savaičių bus „YouTube“(tikiuosi)!

11 žingsnis: vienas žingsnis toliau !?

Akivaizdu, kad dar turiu daug nuveikti, kol viskas veiks taip, kaip noriu, nors jau turiu būsimų idėjų sąrašą, kaip galėčiau tai padaryti geriau ir labiau persistengti! Taip pat keletas svarbių atnaujinimų.

- Stipresni viršutiniai spaustukai

- Stiprus slopinimas

- laidinė atsarginė kopija (kai belaidis ryšys yra skausmas)

- Išorinio maitinimo galimybė

- Rodymo rėžimas

- Paleisti bamba

- Ir, žinoma, išspręskite visas esamas problemas

Kalbant apie dabartines problemas:

- Netinkama belaidė sistema

- MOSFET problemos

- PWM triukšmas

- vienpusis stipriųjų pusių įjungimas

Dėkojame, kad perskaitėte mano įrašą, tikiuosi, kad gausite daug įkvėpimo!