Coilgun brez masivnih kondenzatorjev. Končano: 11 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Pred približno šestimi meseci sem zgradil preprosto puško s puško, ki je imela ploščo zalepljeno na ploščo (izvirni projekt). Bilo je zabavno in funkcionalno, vendar sem ga želel dokončati. Tako sem končno naredil. Tokrat namesto dveh uporabljam šest tuljav in sem oblikoval 3D natisnjeno ohišje, ki mu daje futurističen videz.

Posnel sem tudi video, če ga želite videti v akciji:)

Video

Korak: Orodja in materiali

Začnimo z orodji.

• 3D tiskalnik
• vrtalnik
• Dremel
• ročna žaga
• pištola za vroče lepilo
• Pipa M3
• spajkalnik

Materiali:

• filament za 3D tiskalnik (uporabljal sem navaden PLA)
• moje datoteke STL tukaj
• 40 x 10 x 2 mm aluminijasti profil v obliki črke L.
• Strojna oprema M3
• magnetni diski 8x1,5 mm povezava

elektronika:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11,1 V 3S 65C Lipo baterija
• 1200mAh 1s Lipo baterija To bi zadostovalo
• 2x povečevalni pretvorniki (uporabljam XL6009)
• OLED zaslon.96 "128x64 i2c SSD1306 povezava
• AA svetilka (neobvezno)
• laserska dioda (neobvezno)
• mikro stikalo za povezavo sprožilca V-102-1C4
• 3x preklopna stikala MTS-102 SPDT
• Priključki XT-60 (5x ženski, 3x moški)

Plošče:

• 6x MIC4422YN
• 6x hladilniki IRF3205 + (moj je RAD-DY-GF/3)
• 24x 1n4007
• 6x 10k uporov
• 6x 100nF kondenzatorji
• 6x 100uf kondenzatorji

Predlagam, da jih vzamete več, saj jih lahko med napredovanjem prekinete. Predvsem MOSFET. Na koncu sem jih uporabil približno 20.

Za izdelavo tuljav boste potrebovali tudi nekaj stvari, vendar uporabljam iste tuljave kot v prejšnji vadnici, zato pojdite tja in za to potrebujete le 0,8 mm emajlirano bakreno žico, infrardečo LED in fototranzistor + nekaj uporov, kar je vse razloženo v drugi vadnici.

2. korak: Okvir

Celotna pištola je zgrajena okoli aluminijastega okvirja. Odločil sem se za aluminijast okvir, ker je lahek, trden, aluminijaste profile je enostavno dobiti in so dokaj poceni. Poleg tega lahko pri delu uporabljate običajna ročna orodja. Profil, ki ga uporabljam, je 40 x 10 x 2 mm in dolg 1 meter. Razrezati ga je treba na dva različna kosa. Ena dolga 320 mm, druga pa 110 mm. Za rezanje sem uporabil ročno žago.

Daljši kos bo vseboval skoraj vse, manjši pa le ročaj. Zdaj je čas, da izvrtate tono lukenj in naredite nekaj izrezov. Priložil sem dve sliki, ki prikazujeta, kaj je treba rezati in kako. Na sliki brez dimenzij so rdeče pike, nekatere luknje. Ti naj bi bili izvrtani s 4 mm svedrom. Odprtine za razvijanje brez rdečih pik je treba izvrtati z 2,5 -milimetrskim svedrom in jih zarezati s pipo M3.

Krajši kos je veliko lažji. Obstaja tudi slika tega. Želim samo pojasniti, da slike prikazujejo najširšo ravnino 40 mm. 10 mm stena bi bila na zgornji strani pod prikazano ravnino, zato je ni mogoče videti. To velja za vse tri diagrame. Kot sem rekel, ta nima skoraj toliko lukenj, vendar je aluminijast profil preširok. Zato ga je treba zožiti do konca, kot je prikazano na diagramu.

Glavni okvir bo še vedno potreboval nekaj lukenj za ožičenje. Lahko jih dodate pozneje, če pa želite, jih lahko zdaj izvrtate, vendar bi bilo lahko težko vedeti, kam natančno jih postaviti. Več o tem v razdelku ožičenje.

Korak: Tuljave

Brez tuljav ne bi bilo pištole, kajne? Tuljave, ki jih uporabljam, so ročno navite na 3D tiskano podlago. So enaki tistim, ki sem jih ustvaril v svoji prvi pištoli. Predlagam, da sledite tem navodilom. Najdete ga tukaj.

Edina razlika je v tem, da ima zadnja tuljava različno 3D tiskano podlago, saj ima na obeh straneh infrardeče senzorje. Tudi senzorji so enaki, vendar je ožičenje nekoliko bolj urejeno. Na tej točki lahko namestite IR senzorje, vendar ne skrbite za napajalne in signalne žice.

Ko končate vseh 6 tuljav, jih morate namestiti na glavni okvir. V resnici jih je samo priviti. Prav tako imam cev, ki teče skozi tuljave v tem trenutku, vendar jo bom kasneje odstranil, ker je tam samo zato, da se prepričam, da je vse poravnano. Glede na to, kako natančne so vaše luknje, boste morda želeli priviti samo dva ali tri vijake za vsako tuljavo, da se prepričate, da so čim bolj ravne.

4. korak: Voznikova vezja

Naslednji korak je ustvarjanje elektronike, ki preklopi tuljave. Zdaj je pravi čas, da ga ustvarite, saj bo sedel na tuljave in je njihov bistveni del. Oblikovanje se precej razlikuje od mojega prejšnjega, saj je bilo z njim nekaj pomanjkljivosti. Preklopni MOSFET je še vedno IRF3205, vendar tokrat vozimo vrata z MIC4422YN, ki je namenski gonilnik vrat. Na shemi je tudi nekaj pasivnih komponent.

Ponujam tudi datoteke Eagle, vključno z datoteko plošče, ki sem jo uporabil. Seveda vam ni treba izdelati lastnega tiskanega vezja. Lahko ga pošljete profesionalnemu proizvajalcu ali pa predlagam, da ga naredite na montažni plošči. V resnici je samo šest komponent. Največji del je hladilnik, ki je bil v mojem primeru popoln. Ugotovil sem, da se MOSFET -i sploh ne segrejejo. Tuljava je delovala nekaj sekund in že je gorela, MOSFET pa je bil na dotik topel, a niti blizu vročine. Predlagam res majhen hladilnik ali pa bi to verjetno storili tudi brez njega. Ne glede na to, kateri hladilnik boste uporabili, okvirja ne uporabljajte kot enega, ker boste skupaj povezali odtoke vseh MOSFET -ov.

Ko naredite gonilnike, jih povežite s tuljavami in dodajte povratne diode !! Ne pozabite na to, ker se vam lahko tudi zažgejo tuljave: D. Povratna dioda vklopi visoko napetost, ki nastane v notranjosti tuljave, ko je izklopljena. Povratna dioda mora biti priključena na sponke tuljav v nasprotni smeri, kar pomeni, da je na mestu, kjer je tuljava povezana s pozitivnim polom akumulatorja, dioda priključila katodni (negativni) priključek in obratno. Uporabljam 1N4007, ne samo enega, saj ne bi prenašal toka, zato imam štiri vzporedno povezane. Te štiri diode so nato priključene na tuljavo neposredno na žici tuljave. Nekaj premaza boste morali strgati za spajkanje na tej žici.

Ne pozabite, da pri nekaterih fotografijah manjkajo upori, ki imajo različne komponente itd. Upoštevajte sheme, ko se te posodobijo. Nekaj posnetkov je bilo narejenih v zgodnji fazi izdelave prototipov.

5. korak: Ožičenje

To je del, kjer pištola postane nered. Lahko poskusiš narediti tako, kot sem jaz, pa bo vseeno postalo grdo: D. Obstaja shema, ki prikazuje, kje je treba povezati. Tuljava 0 velja za prvo tuljavo, na katero vstopi projektil. Enako velja za senzorje.

Uporabljam ploski kabel in predlagam, da storite enako. Začel sem s priključitvijo arduina na gonilnike vrat. Arduino je nameščen na samem sprednjem delu pištole z USB vhodom navzven za enostavno programiranje. Sledilo je le povezovanje vsega skupaj in opazovanje pravilne dolžine za vsako žico.

Za IR senzorje sem dejansko izvrtal luknje skozi okvir, kamor bi napeljal žice. Začel sem s priključitvijo signalnih žic na vsak senzor. Še enkrat sem uporabil ploski kabel in dejansko je bil videti zelo čeden. Šele ko sem navzdol enkrat začel priključevati daljnovode. Skozi vse odprtine sem napeljal dve žici s trdnim jedrom. Eden za 5V, drugi pa za 0V. Nato sem te žice povezal z vsakim senzorjem. To je točka, kjer začne izgledati res grdo, še posebej potem, ko je vso izpostavljeno žico zalepil z električnim trakom.

Vse dosedanje povezave bodo obravnavale nizek tok, zdaj pa je čas, da povežemo daljnovode za tuljave in MOSFET -e. Uporabljam 14 AWG silikonsko žico, ki je precej prilagodljiva. Poskrbite tudi za debelejšo spajkanje, saj ga boste potrebovali precej. Pravkar bomo povezali vse pozitivne sponke in enako storili z negativnimi. Če uporabljate isto tiskano vezje kot jaz, morajo biti blazinice izpostavljene na vrhu tuljav. Predlagam tudi, da na steze tiskanih vezij vstavite veliko količino spajkanja, ki bo obvladovala visok tok.

6. korak: napajalniki

Vzemite svoje pretvornike za zagon in zaženimo tega mladička. Uporabljam XL6009, vendar res kateri koli povečevalni pretvornik. Ne bomo potegnili več kot 500 mA, kar vključuje svetilko in laser. En pretvornik je treba nastaviti na 12V, drugi pa na 5V. Postavim jih, kot je prikazano na sliki, med arduinom in pretvorniki pustim nekaj prostora za baterijo. Vhodi obeh pretvornikov morajo biti povezani z baterijo.

Nato moramo vse podlage povezati skupaj. Dva pretvornika sta že priključena, zato ju preprosto povežite z ozemljitvijo glavne 6 -celične baterije, ki je debela črna žica, ki teče na gonilniških tiskanih vezjih.

Zdaj je treba 5V iz izhoda enega pretvornika priključiti na 5V, ki smo ga že vodili na arduino, senzorje in vse ostalo. 12V izhod drugega pretvornika mora biti povezan z gonilniki MOSFET. Povezal sem ga s prvim, nato pa jih je marjetica vse skupaj povezala.

Zdaj, ko priključite enocelično baterijo, bi moral vaš arduino začeti utripati, pištola pa bi morala biti pripravljena, vendar pred priklopom baterije še enkrat preverite vse svoje povezave, ker v mojem primeru pogosteje nekaj eksplodira pri prvem poskusu.

7. korak: projektili in revija

Kot izstrelke sem kupil meter dolgo 8 mm jekleno palico. Pred nakupom se prepričajte, da je magnetna. Nato sem ga razrezal na kose dolžine 38 mm. Te bi lahko že uporabljali kot izstrelke, vendar sem hotel oster vrh.

Najlažji način bi bil uporaba stružnice in če jo imate, jo vsekakor uporabite. Nimam pa dostopa do stružnice. Namesto tega sem se odločil, da iz stružnice naredim stružnico: D. Vrtalnik sem pritrdil na svojo delovno mizo in v glavo vstavil izstrelek. Nato sem vzel dremel orodje z odrezanim kolesom. Z vrtenjem izstrelka in brušenjem z dremelom sem lahko ustvaril poljubno konico. Naredil sem jih 8, saj lahko streljam drug za drugim.

Za revijo sem natisnil datoteke revij in magazine_slider STL, kar je bilo enostavno, saj potrebujemo tudi vzmet. Eksperimentiral sem s 3D tiskanimi vzmetmi, vendar se ni izšlo. Končno sem dobil 0,8 mm vzmetno žico (glasbena žica). Nato sem to žico navijal okrog lesene palice, ki je bila 5,5 mm x 25 mm (ustrezna je vsaka podobna velikost). Začel sem tako, da sem en konec pritrdil z vijakom in ga navit okoli. Potrebuje precej sile. Na koncu sem naredil okoli 7-8 zank. Ko spustite pritisk, bo izzvenelo in videti bo res slabo. Vzemite klešče in jih upognite do končne oblike. Vzmet lahko nato vstavite v revijo.

S tem vzemite magnet, ki sem ga omenil v materialih, in ga zlepite na revijo. Za to obstaja posebno mesto. Če imate natisnjeno držalo revije, boste našli ustrezno mesto za drug magnet. To lahko prilepite tudi le, da se prepričate, da imate ustrezno polarnost. Oba magneta se morata med lepljenjem medsebojno privlačiti.

8. korak: Sestavljanje notranjosti

Preden lahko poskusite s pištolo, morate imeti sprožilec in mehanizem za polnjenje. Zato zgradimo to. Natisniti morate nekaj delov. Vsi so navedeni na prvi sliki. Na tej točki bi jih morali preprosto priviti. Sprožilec je treba držati z 2 mm palico, da se lahko prosto vrti. Ko preklapljam, uporabljam mikrosklop V-102-1C4. Ožičenje zanj je dejansko omenjeno na koraku ožičenja in stikalo se bo prilegalo prav v nosilec stikala. Pri tiskanju držala za ročaj uporabite vsaj pet obodov, saj bodo morali ti deli imeti veliko težo.

Ko imate vse povezano, preverite, ali revija dobro pristaja. Morda boste morali prilagoditi nekatere luknje. Pravzaprav sem na koncu uporabil samo dva vijaka, saj so bile nekatere luknje odstranjene. Preverite tudi, ali sprožilec pritiska na mikro stikalo in ga po potrebi prilagodite.

Drug nepotreben korak bi bil dodajanje sode. Pravim nepotrebno, ker bo pištola brez nje delovala dobro. Odločil sem se, da ga bom vseeno uporabil. Obstaja 3D model, imenovan sod. Natisniti ga je treba z vaznim načinom in ker je res visoka cev, se lahko kakovost poslabša, ko tiskate višje, zato sem na koncu natisnil dva od njih. Nisem niti izvrtal lukenj za senzorje, saj sem ugotovil, da vseeno delujejo, saj je debelina le 0,4 mm, čeprav je bila natisnjena v črni barvi.

9. korak: Programska oprema in kalibracija

Pojdite naprej in prenesite datoteke.ino. Uporabljam arduino IDE 1.0.5, vendar tudi z novejšim ne bi smelo biti težav. Potrebovali boste tudi nekaj knjižnic, ki pa so potrebne le za zaslon OLED. Knjižnici sta Adafruit_SSD1306 in Adafruit_GFX.

Z vsemi knjižnicami bi morali biti sposobni sestaviti skico in jo naložiti. Preden grem v postopek umerjanja, naj razložim, kako točno koda deluje. Imamo 6 tuljav, ko pritisnete na sprožilec, se bo prva tuljava vklopila, dokler njen senzor ne vidi izstrelka. Če traja več kot 100 ms, sistem domneva, da ni izstrelka, in preneha puščati sporočilo na zaslonu. Teh 100 ms lahko spremenite tako, da spremenite spremenljivko safeTime (uporablja nas namesto ms) v funkciji shoot (). Dejansko se uporablja samo senzor na prvi tuljavi (poskusil sem veliko različnih iteracij in nekatere od njih uporabljajo vse, vendar to deluje najbolje). Naslednje tuljave imajo nastavljen čas, kako dolgo so ena za drugo.

Časi za tuljave so nastavljeni z matriko, imenovano baseTime [6]. Prva vrednost je vedno nič, saj prva tuljava deluje drugače, le ostalo je treba umeriti. Kot lahko vidite, sta zadnji dve tuljavi v mojem primeru tudi 0 in to zato, ker jih ne uporabljam, ker ne delujeta in se mi ni dalo popravljati: D. Začeti želite z ničliranjem vseh razen drugega (na primer: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Nato ga lahko naložite in poskusite sprožiti. Zadnja dva senzorja bosta izračunala čas, ki ga je projektil preletel skozi njih, zato lahko izračunate hitrost. Predlagam, da vrednost shranite v preglednico skupaj z vrednostjo baseTime. Za natančnejše rezultate ponovite vsaj 5 -krat in izračunajte povprečje. Nato lahko dodate 500us in poskusite znova, dokler ne dosežete najboljše možne hitrosti. Ko ste zadovoljni z eno tuljavo, pustite nastavljen najboljši čas in se pomaknite na naslednjo tuljavo ter ponovite celoten postopek. Pri umerjanju uporabite kodo coilgun2_calibration.ino in ko je enkrat končano, je treba vrednosti kopirati v coilgun2.ino in naložiti.

10. korak: 3D tiskanje

Obstaja veliko datotek, ki jih je treba 3D natisniti, nekatere pa so precej velike. Tiskal sem vse na 3D-tiskalniku CR-10, ki ima velik obseg izdelave, zato morate nekatere dele razdeliti, če imate manjši tiskalnik. Za vse dele sem uporabljal običajno PLA in nastavitve tiskanja je treba optimizirati za vsak del, zato sem sestavil seznam, ali del potrebuje podporo ali kakšne druge posebne nastavitve. Privzeto sem uporabljal 3 oboda, 3 spodnje plasti in 4 zgornje plasti pri 205 ° C z ogrevano posteljo pri 60 ° C.

Poleg delov v notranjosti sem vse dokončal in pobarval. Nočem se preveč poglobiti v to, saj je o tem že dovolj vaj. Jaz bi predlagala tole. Na kratko sem obrusil vse površine, nanesel temeljni premaz in ponovno brušil. To sem ponovil 2-3 krat in jo premazal z barvo ter končal s prozornim premazom.

11. korak: Končna montaža

Preden vse sestavite, nekaj manjka. Stikala, svetilka, laser, ožičenje glavne baterije in LED diode, ki osvetlijo notranjost pištole. Začnimo s stikalom za vklop/izklop, ki ga je treba zaporedno povezati med majhno enocelično baterijo in pretvorniki za povečanje. Pravzaprav spajam glavo zatiča na stikalu in vodilni kabel s stisnjenim zatičem iz akumulatorja samo zato, da ga lahko odklopim za lažjo montažo. Enako bom naredil za vsako stikalo.

Na sprednji strani pištole imam tudi svetilko, vendar je morda nimate, saj je bila zasnovana samo za nekaj svetilk, ki sem jih imel naokoli. Za shemo sem pravkar dodal upor za LED in ga serijsko povezal z baterijo z drugim stikalom. Enako sem ponovil za lasersko diodo. Pravzaprav je bil laserski kazalec, ki je deloval na 4.5V, zato sem ga priključil kar na 5V linijo s stikalom v seriji.

Za dekorativne luči sem jih priključil neposredno na priključek za dodajanje napetosti 5V, da je pištolo mogoče razstaviti. Dve modri 5 -milimetrski LED diodi imata namestitveno mesto v datotekah STL trigger_cover. Za vsako sem uporabil 12k upor, da so svetleli zelo slabo. Na pokrov tuljave sem dodal 6 modrih 3 mm LED diod za osvetlitev tuljav. Vzporedno sem priključil in dodal 22R upor, preden sem jih priključil na 5V vod.

Zdaj še vedno nimamo stalnega načina za priključitev glavnih baterij. Ker je ena baterija v zalogi, druga je v sprednjem ročaju in jih je treba priključiti na stikalo za hitro sprostitev, ki jih moramo narediti več povezav. Zagotovil sem diagram, ki natančno pojasnjuje, kako ga je treba povezati, namesto da bi ga razlagal. Uporabite vsaj 14 AWG žico. Pred spajkanjem najprej žico potisnite skozi ročaj in zalogo, saj potem to ne bo mogoče.

Pištola bi morala biti v celoti operativna in čas je, da izgleda lepo. Sestavljanja ne bom razlagal po korakih, kot je prikazano v videoposnetku, ali pa si oglejte 3D model.