Overkill Model Rocket Launch Pad!: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Pred časom sem skupaj z videoposnetkom v YouTubu izdal objavo Instructables o svojem "Overkill Model Rocket Launch Controller". Uspelo mi je kot del velikega modela raketnega projekta, kjer vse naredim čim bolj presenetljivo, v poskusu, da se čim več naučim o elektroniki, programiranju, 3D tiskanju in drugih oblikah izdelave. Objava Instructables je bila zelo priljubljena in ljudem se je zdelo všeč, zato sem se odločil, da je vredno narediti eno o svoji novi overkill lansirni ploščadi!

Tipičen model raketne lansirne ploščice je sestavljen iz tirnice, ki vodi raketo, in osnovne konstrukcije za njeno držanje. Ker pa poskušam stvari narediti kar se da preveč, sem vedel, da ne morem imeti le železnice. Po dolgem raziskovanju sem našel nekaj vzorčnih raketnih lansirnih ploščic, ki so podobne resničnim izstrelitvenim blazinicam, čeprav so bile narejene iz lesa in so bile videti precej grdo.

Tako sem začel razmišljati o tem, kako bi lahko moj postal najbolj napreden in preveč zapleten na svetu. Odločil sem se, da nobena ideja ni "preveč nora" ali "nemogoča za 16-letnika", zato je bila vsaka ideja, ki je bila dostopna, zapisana in ustvarjena. Že na začetku sem se odločil, da želim nadaljevati s temo badass, ki je vidna na moji raketi in krmilniku, zato je bil jekleni okvir in aluminijaste plošče zagotovo prava pot.

Toda Eddy, kaj ima lansirna ploščica in kaj počne, zaradi česar je tako drugačna?

No, moj model rakete ni ravno tipična raketa s plavutjo. Namesto tega je raketa napolnjena z elektroniko po meri in opremo za nadzor vektorja potiska. Nadzor vektorja potiska ali TVC vključuje premikanje motorja znotraj rakete, da usmeri potisk in tako usmeri raketo na ustrezno pot. Vendar to vključuje GPS vodenje, ki je NEDOVOLJNO! Tako moja raketa uporablja TVC, da raketo drži super stabilno, pokončno z žiroskopom na računalniku za letenje, brez GPS opreme. Aktivna stabilizacija je zakonita, smernice ne!

Po tem dolgem uvodu še vedno nisem razložil, kaj blazinica dejansko počne in kakšne so njene lastnosti! Lansirna ploščad ni preprosta tirnica, ampak zelo zapleten sistem, napolnjen z mehanskimi deli, elektroniko in pnevmatiko. Cilj je bil narediti podoben pravi izstrelitveni ploščadi, kar pojasnjuje veliko funkcij. Blazinica ima pnevmatski bat, ki umakne trdno opornico, 3D natisnjene zgornje sponke in osnovne sponke, brezžično komunikacijo s krmilnikom, veliko RGB osvetlitve (seveda!), Jekleni okvir, aluminijasto ploščo za preverjanje podlage, stranice iz brušenega aluminija, plameni rov in več računalnikov po meri za nadzor vsega.

Kmalu bom objavil videoposnetek v YouTubu o izstrelitveni ploščici, pa tudi veliko drugih videoposnetkov, ki sem jih naredil do prve predstavitve v približno 2 mesecih. Še ena pomembna stvar, ki jo je treba omeniti, je, da bo ta objava Instructables manj načinov in več mojega postopka ter nekaj hrane za razmišljanje.

Zaloge

Ker živim v Avstraliji, se bodo moji deli in povezave verjetno razlikovali od vaših, priporočam, da opravite lastno raziskavo, da ugotovite, kaj je primerno za vaš projekt.

Osnove:

Material za izdelavo okvirja (les, kovina, akril itd.)

Gumbi in stikala

PLA filament

Veliko vijakov M3

Elektronika

Uporabite lahko katero koli orodje, ki sem ga uporabil, vendar sem v glavnem uporabil:

Spajkalnik

Vrtalnik

Vžigalnik za cigarete (za toplotno skrčljive cevi)

Drop žaga

MIG varilec

Klešče

Vijačni vijaki

Multimeter (to mi je rešilo življenje!)

1. korak: Začnite

Kaj mora narediti lansirna ploščica? Kako mora biti videti? Kako lahko to naredim? Kakšen je proračun? Vse to so zelo pomembna vprašanja, ki si jih morate zastaviti, preden se lotite te naloge. Zato začnite tako, da vzamete nekaj papirja, narišete skice in zapišete ideje. Veliko raziskovanja vam bo tudi v veliko pomoč, morda vam bo dalo tisto zlato idejo, zaradi katere je toliko boljše!

Ko pomislite na vse, kar želite, ga razdelite na odseke, da ne bo tako močan. Mojih 6 glavnih oddelkov so bila obdelava kovin, osnovne sponke, pnevmatika, programska oprema, elektronika in razsvetljava. Z razčlenitvijo na dele sem lahko naredil stvari po vrstnem redu in določil prednost, kar je treba storiti čim prej.

Poskrbite, da boste vse zelo dobro načrtovali in naredili diagrame vsakega sistema, da boste lahko razumeli, kako bo vse delovalo. Ko veste, kaj mora narediti in kako boste to storili, je čas, da ga začnete graditi!

Korak: Kovinsko delo

Odločil sem se, da bo ta izstrelitvena plošča odlična priložnost, da se naučim nekaj o kovinskem delu, zato sem to storil. Začel sem z oblikovanjem jeklene konstrukcije in vključeval vse dimenzije. Odločil sem se za dokaj osnovni okvir, čeprav sem se odločil odrezati konce na 45 stopinj povsod, kjer je 90-stopinjski ovinek, samo zato, da bi se še kaj naučil in pridobil še nekaj izkušenj. Moja končna zasnova je bil osnovni okvir, z opornico, pritrjeno na tečaju. Nato bi imel aluminij, ki bi ga pokrival, in robne trakove, da bi bil nekoliko bolj urejen. Vključeval bi tudi plamenski rov iz jeklenih cevi, ki je imel na koncu nekaj 45-stopinjskih rezov, tako da plamen prihaja pod rahlim kotom.

Začel sem tako, da sem odrezal vse kose okvirja in jih nato zvaril skupaj. Zagotovil sem, da na zunanji strani ni zvara, sicer se aluminijaste plošče ne bi prilegale v okvir. Po veliko vpenjanju in magnetih sem lahko okvir varil naravnost. Nato sem z nekaj velikimi škarjami za kovino odrezal vse aluminijaste plošče in odrezal robne trakove z nekaj kositrnimi zarezami. Ko je bilo to storjeno, je bilo vse privit na svoje mesto, kar se je izkazalo za težje, kot sem pričakoval.

Jekleni in aluminijasti rob je bil nato pobarvan v črno, trdni okvir pa je bil nameščen na tečaju. Nazadnje je bilo za bat izdelanih nekaj preprostih jeklenih nosilcev, ki so mu omogočili, da je potegnil nazaj in se vrtel na vrtilni točki.

Korak: Osnovne sponke

Ko je bil glavni okvir končan in je bila ploščica videti kot nekaj, sem se odločil, da ga želim čim prej držati raketo. Tako so bile naslednje na seznamu osnovne in zgornje sponke.

Osnovne sponke so morale držati raketo med potiskom in jo nato sprostiti ob točno določenem času. S približno 4,5 kg potiska bi raketa uničila servo motorje sg90, ki se uporabljajo na osnovnih sponkah. To je pomenilo, da sem moral ustvariti mehansko zasnovo, ki bi odstranila ves stres od servomotorja in ga namesto tega položila skozi strukturni del. Servo je bilo treba nato zlahka umakniti, da se je raketa dvignila. Odločil sem se, da bom navdihnil iz neuporabne škatle za to zasnovo.

Tudi servomotorje in mehanske dele je bilo treba popolnoma pokriti, da ne bi bili v neposrednem stiku z izpuhom raket, zato so bili izdelani stranski in zgornji pokrovi. Zgornji pokrov se je moral premakniti, da je zaprl 'škatlo', ko se je sponka umaknila, preprosto sem uporabil nekaj gumijastih trakov, da sem jo potegnil navzdol. Čeprav lahko za vlečenje uporabite tudi vzmeti ali drug mehanski del. Temeljne objemke je bilo treba nato pritrditi na izstrelitveno ploščad na nastavljivi tirnici, tako da je njihov položaj lahko natančno nastavljen in bi lahko zadrževali druge rakete. Prilagodljivost je bila pomembna za osnovne sponke.

Osnovne sponke so bile zame zelo zahtevne, saj nimam izkušenj z mehanskimi deli in vse, kar je potrebno, da imam 0,1 mm tolerance za nemoteno delovanje. Trajalo je 4 dni zapored od začetka vpenjanja do prve popolnoma delujoče vpenjalnice, saj je bilo v njej veliko CAD in prototipov, da so nemoteno delovali. Potem je bil še en teden 3D tiskanja, saj ima vsaka objemka za delo 8 delov.

Kasneje, ko sem imel nameščen pad računalnik, sem spoznal, da sem nameraval uporabiti samo en Arduino pin za krmiljenje štirih servomotorjev. To na koncu ni delovalo in imel sem tudi težave z regulatorjem napetosti, zato sem naredil "servo računalnik", ki je pod izstrelitveno ploščo in nadzoruje sponke. Regulatorji so bili nato nameščeni na aluminijaste plošče, ki so bile uporabljene kot velik hladilnik. Servo računalnik tudi vklopi in izklopi napajanje servomotorjev z MOSFET -i, zato niso vklopljeni pod stalnim stresom.

4. korak: Zgornje sponke

Po tednih dela na osnovnih sponkah in povezani elektroniki je bil čas za izdelavo več sponk! Zgornje sponke so zelo preproste zasnove, čeprav so zelo šibke in jih bodo v prihodnosti zagotovo nadgradili. So le preprost nosilec, ki privije na trdno opornico in drži servo motorje. Na teh servo motorjih so nameščene ročice, ki imajo servo rog, pritrjen vanje z epoksidom. Med temi rokami in raketo je nekaj majhnih ukrivljenih kosov, ki se vrtijo in oblikujejo v obliko rakete.

Te sponke vodijo kable skozi trdno opornico in v glavni računalnik, ki jih upravlja. Dodati je treba še to, da je trajalo veliko časa za natančno nastavitev njihovih odprtih in zaprtih položajev v programski opremi, saj sem poskušal ne zavirati servomotorjev, a vseeno varno držal raketo.

Za oblikovanje sponk sem narisal 2D pogled na vrh rakete in trdnjave z natančnimi dimenzijami med njimi. Nato sem lahko oblikoval roke v pravo dolžino in servomotorje v širini narazen, da so držali raketo.

5. korak: Osvetlitev

Večina korakov od tu v resnici ni v nobenem vrstnem redu, v bistvu bi lahko naredil vse, kar se mi je zdelo tisti dan ali teden. Vendar sem se še vedno osredotočal le na en del naenkrat. Lansirna ploščica ima 8 LED diod RGB, ki so povezane s tremi zatiči Arduino, kar pomeni, da so vse iste barve in niso individualno naslovljive. Napajanje in nadzor tega števila LED RGB je bila sama po sebi velika naloga, saj vsaka LED potrebuje svoj upor. Druga težava je bila, da bi potegnili preveč toka, če bi bili na enem zatiču Arduino na barvo, zato so potrebovali zunanji vir napetosti, nastavljen na pravilno napetost.

Za vse to sem naredil drug računalnik, imenovan 'LED plošča'. Sposoben je napajati do 10 RGB LED, ki imajo vse svoje upore. Za napajanje sem uporabil tranzistorje, da sem vzel moč iz regulirane napetosti in vklopil barve, kot sem hotel. To mi je omogočilo, da še vedno uporabljam samo tri zatiče Arduino, vendar ne potegnem preveč toka, da bi opekel ploščo.

Vse LED diode so v 3D tiskanih oklepajih, ki jih držijo na svojem mestu. Prav tako imajo po meri izdelane kable Dupont, ki se priključijo na LED ploščo in so lepo speljani skozi strukturo lansirne ploščice.

6. korak: Penumatika

Vedno so me zanimali tako pnevmatika kot hidravlika, čeprav nikoli nisem popolnoma razumel, kako sistemi delujejo. Z nakupom poceni bata in poceni okovja sem se lahko naučil, kako delujejo pnevmatike, in jih uporabil v svojem sistemu. Cilj je bil gladko umakniti trdno opornico s pnevmatskim batom.

Sistem bi zahteval zračni kompresor, omejevalnike pretoka, zračni rezervoar, ventile, ventil za razbremenitev tlaka in vrsto armatur. Z nekaj pametnega oblikovanja in kopico 3D tiskanih nosilcev po meri sem vse to komaj prilegal v blazinico.

Sistem, ki sem ga zasnoval, je bil precej preprost. Črpalka zračnega kompresorja napolni rezervoar za zrak, manometer pa se uporablja za ogled tlaka (cilj 30 PSI). Ventil za razbremenitev tlaka bi se uporabljal za prilagajanje tlaka v rezervoarjih, varnost in izpust zraka, kadar se ne uporablja. Ko je trdnjava pripravljena za umik, bi računalnik aktiviral elektromagnetni ventil, ki bi spustil zrak v bat in ga potisnil nazaj. Omejevalniki pretoka bi se uporabili kot način upočasnitve tega premikanja.

Rezervoarja za zrak trenutno ne uporabljam, saj zanj še nimam potrebne opreme. Rezervoar je samo star, majhen gasilni aparat in uporablja zelo edinstveno velikost. In ja, to je utež 2 kg, če je ne bi bilo, bi se blazinica prevrnila, ko bi se močan branilec umaknil.

7. korak: Elektronika

Najpomembnejši del, glavni del in del z neskončnimi težavami. Vse poteka elektronsko, vendar so nekatere preproste, a neumne zasnove tiskanih vezij in shematske napake povzročile nočne more. Brezžični sistem je še vedno nezanesljiv, nekateri vhodi so okvarjeni, v linijah PWM je hrup in kup funkcij, ki sem jih načrtoval, ne delujejo. V prihodnosti bom predelal vso elektroniko, vendar bom za zdaj živel z njo, saj sem navdušen nad prvim zagonom. Ko ste popolnoma samouk, 16-letnik, brez kvalifikacij in izkušenj, bodo stvari šle narobe in propadle. Toda neuspeh se naučiš in zaradi mojih napak sem se lahko veliko naučil in nadgradil svoje sposobnosti in znanje. Pričakoval sem, da bo elektronika trajala približno dva tedna, po 2,5 mesecih še komaj deluje, tako zelo mi je spodletelo tole.

Proč od vseh težav, se pogovorimo o tem, kaj deluje in kaj je bilo/je namenjeno. Računalnik je bil prvotno zasnovan za številne namene. Ti vključujejo krmiljenje LED, servo krmiljenje, krmiljenje ventilov, krmiljenje vžiga, brezžično komunikacijo, preklapljanje načina z zunanjimi vhodi in možnost preklapljanja med napajanjem iz akumulatorja in zunanjim napajanjem. Veliko tega ne deluje ali je okvarjenega, čeprav bodo prihodnje različice Thrust PCB izboljšale to stanje. Natisnil sem tudi 3D ovitek za računalnik, da ustavim neposreden stik z izpuhom.

V celotnem procesu je bilo vključenih ogromno spajkanja, saj sem izdelal dva glavna računalnika, servo računalnik, dve LED plošči, veliko ožičenja in kable Dupont po meri. Vse je bilo tudi ustrezno izolirano s toplotno skrčljivo cevjo in električnim trakom, čeprav to ni preprečilo, da bi se kratke hlače še vedno dogajale!

8. korak: Programska oprema

Programska oprema! Del, o katerem ves čas govorim, a ga na tej stopnji nerad objavljam. Vsa programska oprema za projekte bo na koncu izdana, vendar se je zaenkrat držim.

Oblikoval sem in izdelal zelo zapleteno in dolgotrajno programsko opremo za popolno povezavo z regulatorjem. Čeprav so me težave z brezžično strojno opremo prisilile, da sem programsko opremo preoblikoval v zelo osnovno. Zdaj se blazinica vklopi, nastavi in objemke drži raketo ter počaka na en signal iz krmilnika, ki ji pove, naj začne odštevanje. Nato samodejno preide skozi odštevanje in se zažene brez prejemanja in spremljanja signalov. Zaradi tega je gumb E-stop na krmilniku neuporaben! Lahko ga pritisnete, a ko se odštevanje začne, ga ne morete ustaviti!

Moja prva prioriteta je, da brezžični sistem popravim takoj po prvem zagonu. Čeprav bo trajalo približno mesec in pol dela (v teoriji) in stotine dolarjev, zato tega zdaj ne popravljam. Minilo je že skoraj eno leto, odkar sem začel s projektom, in poskušam raketo dvigniti v nebo na enoletno obletnico ali pred njo (4. oktobra). To me bo prisililo k izstrelitvi z delno nepopolnimi zemeljskimi sistemi, čeprav je prvi izstrelek vseeno bolj osredotočen na zmogljivost raket.

Ta razdelek bom v prihodnje posodobil, tako da bo vseboval končno programsko opremo in popolno razlago.

9. korak: Testiranje

Testiranje, testiranje, testiranje. NIČ, kar naredim, da kdaj deluje odlično, prvič se tako naučim! Na tej stopnji začnete opazovati dim, vse preneha delovati ali stvari počijo. Ostaja le potrpežljivost, iskanje težave in ugotovitev, kako jo odpraviti. Stvari bodo trajale dlje, kot ste pričakovali, in bodo dražje, kot ste mislili, če pa želite zgraditi presežno raketo brez izkušenj, morate to sprejeti.

Ko vse deluje brezhibno in gladko (za razliko od mojega), ste pripravljeni za uporabo! V mojem primeru bom izstrelil svojo zelo pretirano modelno raketo, na kateri temelji celoten projekt …

10. korak: Zagon

Kdor se spomni moje zadnje objave v Instructables, bo vedel, da sem te na tem mestu razočaral. Raketa se še vedno ni izstrelila, saj je ogromen projekt! Trenutno ciljam na 4. oktober, čeprav bomo videli, ali bom izpolnil ta rok. Pred tem me čaka še veliko stvari in veliko testiranja, kar pomeni, da bo v naslednjih dveh mesecih na sporedu več objav o Instructables in videoposnetkov v YouTubu!

Toda medtem ko čakate na tisti sladek posnetek, zakaj ne bi sledili napredku in videli, kje sem z vsem tem:

YouTube:

Twitter (dnevne posodobitve):

Instagram:

Navodila za krmilnik:

Moje dvoumno spletno mesto:

Nalepke:

Trenutno delam na videoposnetku izstrelitvene plošče, ki bo v nekaj tednih (upajmo) na YouTubu!

11. korak: korak naprej !?

Očitno me čaka še dolga pot, dokler ne bo vse delovalo tako, kot si želim, čeprav že imam seznam prihodnjih idej, kako bi to lahko naredil boljše in bolj presenetljivo! Pa tudi nekaj pomembnih nadgradenj.

- Močnejše zgornje sponke

- Močno blaženje

- žično varnostno kopiranje (za čas, ko je brezžična povezava bolečina)

- Možnost zunanjega napajanja

- Način prikaza

- Zaženi popkovnično

- In seveda odpravite vse trenutne težave

Ko govorimo o trenutnih težavah:

- Napačen brezžični sistem

- Težave z MOSFET

- hrup PWM

- enosmerni aktiviranje močne zaščite

Hvala, ker ste prebrali mojo objavo, upam, da boste v njej dobili navdih!