Overkill Model Rocket Launch Pad!: 11 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Mõni aeg tagasi avaldasin Instructabeli postituse oma „Overkill Model Rocket Launch Controller” kohta koos YouTube'i videoga. Tegin selle osana suurest raketimudeliprojektist, kus teen kõike võimalikult palju, püüdes õppida nii palju kui võimalik elektroonika, programmeerimise, 3D -printimise ja muude valmistamisviiside kohta. Instructablesi postitus oli väga populaarne ja inimestele tundus, et see meeldis, nii et otsustasin, et tasub oma uue overkill stardiplaani kohta see teha!

Tüüpiline raketi stardiplatvorm koosneb raudteest, mis juhib raketti, ja põhistruktuurist selle hoidmiseks. Aga kui ma üritan asju võimalikult liialdada, teadsin, et mul ei saa olla lihtsalt rööpa. Pärast palju uurimistööd leidsin paar mudelrakettide stardiplatvormi, mis on sarnased tõelistele stardiplatvormidele, kuigi need olid puidust ja nägid üsna räpased välja.

Nii hakkasin ma ajurünnakuid tegema, kuidas saaksin muuta oma maailma kõige arenenumaks ja keerukamaks. Otsustasin, et ükski idee pole „liiga hull” või „16-aastase lapse jaoks võimatu”, nii et iga idee, mis oli taskukohane, kirjutati üles ja loodi. Otsustasin algusest peale, et tahan jätkata oma raketil ja kontrolleril nähtavat badass -teemat, nii et terasraam ja alumiiniumplaadid olid kindlasti tee.

Aga Eddy, mis on stardiplatvormil ja mida see teeb, mis muudab selle nii erinevaks?

Noh, minu mudelirakett pole just tüüpiline uimedega rakett. Selle asemel on rakett täidetud kohandatud elektroonika ja tõukejõu vektorite juhtimisseadmetega. Tõukejõu vektorjuhtimine või TVC hõlmab mootori liigutamist raketi sees, et suunata selle tõukejõudu ja juhtida seega raketti selle sobivale trajektoorile. See hõlmab aga GPS -i juhtimist, mis on EBALEEGLINE! Nii et minu rakett kasutab TVC -d, et hoida raketti üli stabiilsena püstiasendis, kasutades güroskoopi lennuarvutis, ilma GPS -seadmeteta. Aktiivne stabiliseerimine on seaduslik, juhised mitte!

Pärast seda pikka sissejuhatust pole ma ikka veel selgitanud, mida padi tegelikult teeb ja millised on selle omadused! Stardiplatvorm ei ole lihtne rööbas, vaid hoopis väga keeruline süsteem, mis on täidetud mehaaniliste osade, elektroonika ja pneumaatikaga. Eesmärk oli muuta see sarnaseks tõelise stardiplatvormiga, mis selgitab paljusid funktsioone. Padjal on pneumaatiline kolb tugeva selja tõmbamiseks, 3D -trükitud ülemised klambrid ja alusklambrid, juhtmevaba side kontrolleriga, palju RGB -valgustust (muidugi!), Terasraam, alumiiniumist kontrollplaat, mis katab aluse, harjatud alumiiniumist küljed, leegi kaevik ja mitu kohandatud arvutit, et kõike juhtida.

Ma avaldan varsti YouTube'i video stardiplatvormi kohta, samuti palju muid videoid asjadest, mille olen teinud umbes 2 kuu pärast esimest käivitamist. Veel üks oluline asi, mida tuleb märkida, on see, et see Instructabeli postitus on vähem õpetlik ja rohkem minu protsess ning mõtlemisainet.

Tarvikud

Kuna ma elan Austraalias, on minu osad ja lingid tõenäoliselt teie omast erinevad, soovitan teha oma uurimistööd, et leida, mis teie projekti jaoks sobib.

Põhitõed:

Materjal raami ehitamiseks (puit, metall, akrüül jne)

Nupud ja lülitid

PLA hõõgniit

Palju M3 kruvisid

Elektroonika

Võite kasutada mis tahes tööriistu, mis teil on, kuid siin on see, mida ma peamiselt kasutasin:

Jootekolb

Puurida

Sigaretisüütaja (termokahanevate torude jaoks)

Kukkusaag

MIG keevitaja

Tangid

Kruvikeerajad

Multimeeter (see oli minu jaoks elupäästja!)

1. samm: alustamine

Mida peab stardiplatvorm tegema? Milline see välja nägema peab? Kuidas ma saan seda teha? Mis on eelarve? Need on kõik ülitähtsad küsimused, mida endalt enne selle ülesandega tegelema asumist küsida. Nii et alustage paberi hankimisega, visandite joonistamise ja ideede kirjutamisega. Paljude uuringute tegemine aitab teid ka palju, see võib lihtsalt anda teile selle kuldse idee, mis muudab selle palju paremaks!

Kui olete mõelnud kõigele, mida soovite, jagage see osadeks, et see poleks nii üle jõu käiv. Minu 6 peamist sektsiooni olid metallitööd, alusklambrid, pneumaatika, tarkvara, elektroonika ja valgustus. Jaotades selle osadeks, suutsin teha asju järjekorras ja seada prioriteediks selle, mis tuli kõige kiiremini ära teha.

Veenduge, et planeerite kõike väga hästi ja koostage iga süsteemi skeemid, et saaksite aru, kuidas kõik toimib. Kui teate, mida see peab tegema ja kuidas kavatsete seda teha, on aeg seda ehitama hakata!

2. etapp: metallitööd

Otsustasin, et see stardiplatvorm on suurepärane võimalus metallitöö kohta natuke õppida, nii et ma tegin seda. Alustasin teraskonstruktsiooni projekteerimisega ja kõigi mõõtmete lisamisega. Valisin üsna lihtsa raami, kuigi otsustasin lõigata otsad 45 kraadini kõikjal, kus oli 90-kraadine kurv, lihtsalt selleks, et natuke rohkem õppida ja kogemusi saada. Minu lõplikuks kujunduseks oli põhiraam, tugeva küljega kinnitatud hingele. See oleks siis kaetud alumiiniumiga ja ääreribadega, et muuta see natuke heas korras. See hõlmaks ka terastorudest valmistatud leegi kraavi, mille otsas oli umbes 45-kraadiseid lõikeid, nii et leek väljub kerge nurga all.

Alustuseks lõikasin raami kõik tükid ja keevitasin need kokku. Veendusin, et väljastpoolt pole keevisõmblusi, vastasel juhul ei jääks alumiiniumplaadid raami vastu. Pärast palju klammerdamist ja magneteid suutsin raami otse keevitada. Seejärel lõikasin suurte alumiiniumkääridega kõik alumiiniumplaadid parajaks ja lõikasin ääreribad mõne plekk -lõiguga. Kui see oli tehtud, keerati kõik oma kohale, mis osutus raskemaks, kui ma ootasin.

Seejärel värviti tugevast terasest ja alumiiniumist ääris mustaks ning tugevapoolne paigaldati selle hingele. Lõpuks valmistati kolvi jaoks mõned lihtsad terasklambrid, mis võimaldasid sellel tugeva selja tagasi tõmmata ja pöördepunktis pöörata.

Samm: alusklambrid

Kui põhiraam oli valmis ja padi hakkas midagi välja nägema, otsustasin, et tahan selle võimalikult kiiresti raketti kinni hoida. Nii et põhiklambrid ja ülemised klambrid olid nimekirjas järgmised.

Alusklambrid pidid suutma raketti tõukejõu all hoida ja seejärel õigel ajal vabastada. Umbes 4,5 kg tõukejõuga hävitaks rakett alusklambritel kasutatavad servomootorid sg90. See tähendas, et pidin looma mehaanilise konstruktsiooni, mis võtaks servost kogu pinge ära ja paneks selle hoopis läbi konstruktsiooniosa. Seejärel pidi servo saama klambri kergesti tagasi tõmmata, et rakett saaks üles tõusta. Otsustasin selle disaini jaoks kasutust kastist inspiratsiooni ammutada.

Servod ja mehaanilised osad tuli samuti täielikult katta, et need ei puutuks otseselt kokku raketi heitgaasidega, mistõttu tehti külg- ja ülemised katted. Ülemine kate pidi liikuma, et karp sulgeda, kui klamber tagasi tõmbus, ma lihtsalt kasutasin selle tõmbamiseks mõnda kummipaela. Kuigi selle tõmbamiseks võite kasutada ka vedrusid või mõnda muud mehaanilist osa. Seejärel tuli alusklambrid paigaldada reguleeritavale rööpale stardiplatvormile, et nende asukohta oleks võimalik täpselt reguleerida, ja need võivad potentsiaalselt hoida teisi rakette. Kohandatavus oli alusklambrite jaoks oluline.

Alusklambrid olid minu jaoks väga keerulised, kuna mul pole kogemusi mehaaniliste osadega ja kõik, mis on vajalik 0,1 mm tolerantside jaoks, et sujuvalt töötada. Klambrite käivitamisest kuni esimese täielikult töötava klambri saamiseni kulus mul 4 päeva järjest, kuna nende tõrgeteta toimimiseks oli vaja palju CAD -i ja prototüüpe. Siis oli veel nädal 3D -printimist, kuna igal klambril on 8 osa.

Hiljem, kui mul oli padjaarvuti paigaldatud, mõistsin, et plaanisin nelja servo juhtimiseks kasutada ainult ühte Arduino tihvti. See lõpuks ei töötanud ja mul oli ka pingeregulaatori probleeme, nii et tegin "servoarvuti", mis asub stardiplaadi all ja juhib klambreid. Seejärel paigaldati regulaatorid alumiiniumist plaatidele, et neid saaks kasutada suure jahutusradiaatorina. Servoarvuti lülitab sisse ja välja ka MOSFETiga servode toite, nii et need ei ole pideva pinge all.

4. samm: ülemised klambrid

Pärast nädalaid tööd alusklambrite ja nendega seotud elektroonika kallal, oli aeg teha rohkem klambreid! Ülemised klambrid on väga lihtsa konstruktsiooniga, kuigi need on väga nõrgad ja kindlasti uuendatakse neid tulevikus. Need on lihtsalt lihtne kronstein, mis kruvib tugeva selja külge ja hoiab servomootoreid. Nendele servomootoritele on paigaldatud käed, mille servosarv on epoksüüdiga liimitud. Nende relvade ja raketi vahel on mõned väikesed kõverad tükid, mis pöörlevad ja vormivad end raketi kuju järgi.

Nendel klambritel on kaablid läbi tugeva selja ja põhiarvuti, mis neid juhib. Üks asi, mida lisada, on see, et nende avatud ja suletud positsioonide peenhäälestamine tarkvaras võttis kaua aega, kui ma üritasin mitte servosid takistada, vaid siiski raketti kindlalt kinni hoida.

Klambrite kujundamiseks joonistasin raketi ülaosa ja tugeva seljaosa 2D -vaate, kusjuures nende vahel olid täpsed mõõtmed. Seejärel suutsin raketi hoidmiseks konstrueerida relvad õige pikkusega ja servod üksteisest õige laiusega.

Samm: valgustus

Enamik samme siit ei ole tegelikult mingis järjekorras, ma võiksin põhimõtteliselt teha kõike, mida ma sellel päeval või nädalal tundsin. Siiski keskendusin ikka ainult ühele lõigule korraga. Stardiplatvormil on 8 RGB LED -i, mis on ühendatud kolme Arduino tihvtiga, mis tähendab, et need on kõik sama värvi ega ole eraldi adresseeritavad. Selle paljude RGB LED -ide toide ja juhtimine oli suur ülesanne, kuna iga LED vajab oma takistit. Teine probleem oli see, et nad tõmbavad liiga palju voolu, kui nad on ühe Arduino tihvti kohta värvi kohta, seega vajasid nad välist pingeallikat, mis oleks reguleeritud õigele pingele.

Selle kõige tegemiseks tegin teise arvuti nimega LED -plaat. See suudab toita kuni 10 RGB LED -i, millel kõigil on oma takistid. Nende kõigi toiteks kasutasin transistore, et võtta reguleeritud pingelt toide ja lülitada värvid sisse, nagu soovisin. See võimaldas mul siiski kasutada vaid kolme Arduino tihvti, kuid mitte tõmmata liiga palju voolu, et see plaati praadiks.

Kõik LED -id on kohandatud 3D -trükitud sulgudes, mis hoiavad neid paigal. Neil on ka eritellimusel valmistatud Duponti kaablid, mis ühendatakse LED -plaadiga ja on kenasti läbi stardiplatsi struktuuri.

6. samm: Penumatics

Mind on alati huvitanud nii pneumaatika kui ka hüdraulika, kuigi pole kunagi täielikult aru saanud, kuidas süsteemid toimivad. Ostes odava kolvi ja odavaid liitmikke, sain teada, kuidas pneumaatika töötas, ja rakendada neid oma süsteemis. Eesmärk oli tugeva selja sujuvalt sisse tõmmata pneumaatilise kolviga.

Süsteem vajaks õhukompressorit, voolupiirajaid, õhumahutit, ventiile, rõhuvabastusventiili ja mitmesuguseid liitmikke. Mõne nutika kujunduse ja hulga kohandatud 3D -prinditud sulgudega suutsin ma selle vaevalt padja sisse mahutada.

Minu loodud süsteem oli üsna lihtne. Õhukompressori pump täidab õhupaagi ja rõhu (30 PSI sihtmärk) vaatamiseks kasutatakse manomeetrit. Paakide rõhu reguleerimiseks, ohutuse tagamiseks ja õhu vabastamiseks, kui seda ei kasutata, kasutatakse rõhuvabastusventiili. Kui tugevapoolne on tagasitõmbamiseks valmis, aktiveeriks arvuti solenoidventiili, lastes õhku kolbi ja surudes selle tagasi. Voolupiirajaid kasutatakse selle tagasitõmbamisliikumise aeglustamiseks.

Õhumahutit praegu ei kasutata, kuna mul pole veel selle jaoks vajalikke tarvikuid. Paak on lihtsalt vana väike tulekustuti ja see kasutab väga unikaalset sobitusmõõtu. Ja jah, see on 2 kg hantel, kui seda poleks, läheks padi tagurpidi tõmbudes ümber.

7. samm: elektroonika

Kõige olulisem osa, põhiosa ja lõputute probleemidega osa. Kõike juhitakse elektrooniliselt, kuid mõned lihtsad, kuid rumalad trükkplaatide disain ja skemaatilised vead tekitasid õudusunenägusid. Juhtmevaba süsteem on endiselt ebausaldusväärne, teatud sisendid on vigased, PWM -liinides on müra ja hunnik funktsioone, mida ma plaanisin, ei tööta. Ma hakkan tulevikus kogu elektroonikat ümber tegema, kuid hakkan sellega praegu elama, kuna olen huvitatud esimesest käivitamisest. Kui olete täielikult iseõppinud 16-aastane, kellel pole kvalifikatsiooni ja kogemusi, lähevad asjad kindlasti valesti ja ebaõnnestuvad. Aga ebaõnnestumine on see, kuidas sa õpid, ja oma paljude vigade tulemusena suutsin ma palju õppida ja oma oskusi ja teadmisi edasi arendada. Ootasin, et elektroonika võtab aega umbes kaks nädalat, 2,5 kuu pärast töötab see veel vaevalt, nii ebaõnnestusin.

Kõigist probleemidest eemal räägime sellest, mis töötab ja mida see pidi/on mõeldud. Arvuti oli algselt loodud mitmel otstarbel. Nende hulka kuuluvad LED -juhtimine, servojuhtimine, ventiilide juhtimine, süüte juhtimine, traadita side, režiimide vahetamine väliste sisenditega ja võimalus vahetada aku ja välise toite vahel. Suur osa sellest ei tööta või on vigane, kuigi tõukejõu PCB tulevased versioonid parandavad seda olukorda. 3D -trükkisin ka arvutile kaane, et lõpetada otsene kokkupuude heitgaasiga.

Kogu protsessi käigus oli palju jootmist, kuna tegin kaks peamist arvutit, servoarvuti, kaks LED -tahvlit, palju juhtmeid ja kohandatud Duponti kaableid. Kõik isoleeriti ka nõuetekohaselt termokahanevate torude ja elektrilindiga, kuigi see ei takistanud lühiste tekkimist!

8. samm: tarkvara

Tarkvara! See osa, millest räägin kogu aeg, kuid ei taha selles etapis avaldada. Kõik projektide tarkvara avaldatakse lõpuks, kuid ma hoian seda praegu.

Olin konstrueerinud ja tootnud väga keerulise ja pika tarkvara, et seda kontrolleriga ideaalselt liidestada. Kuigi traadita riistvaraprobleemid sundisid mind tarkvara väga lihtsaks ümber tegema. Nüüd lülitub padi sisse, see sätib kokku ja klambrid hoiavad raketti kinni ning see ootab kontrollerilt üht signaali, mis käsib tal alustada loendamist. Seejärel läbib see automaatselt loenduri ja käivitub ilma vastuvõtu- ja järelsignaalideta. See muudab kontrolleri E-stop nupu kasutuks! Saate seda vajutada, kuid kui loendus on alanud, ei saa seda enam peatada!

Minu esmane prioriteet on traadita süsteemi parandamine kohe pärast esimest käivitamist. Kuigi see võtab umbes poolteist kuud tööd (teoreetiliselt) ja sadu dollareid, mistõttu ma ei paranda seda praegu. Projektiga alustamisest on möödas peaaegu aasta ja ma üritan raketti taevasse saada ühe aasta juubelil või enne seda (4. oktoober). See sunnib mind startima osaliselt mittetäieliku maapealse süsteemiga, kuigi esimene käivitus keskendub niikuinii rohkem raketi jõudlusele.

Uuendan seda jaotist tulevikus, et lisada lõplik tarkvara ja täielik selgitus.

9. samm: testimine

Testimine, testimine, testimine. MIDAGI, mida ma kunagi teen, ei tööta esmakordselt ideaalselt, nii õpin! Selles etapis hakkate nägema suitsu, kõik lakkab töötamast või asjad klõpsatavad. See on lihtsalt kannatlikkuse leidmine, probleemi leidmine ja selle lahendamise leidmine. Asjad võtavad oodatust kauem aega ja on kallimad, kui arvasite, kuid kui soovite ehitada ülekoormuseta raketi, millel pole kogemusi, peate sellega lihtsalt leppima.

Kui kõik töötab ideaalselt ja sujuvalt (erinevalt minust), olete valmis seda kasutama! Minu puhul käivitan ma oma väga üle jõu käiv mudelraketi, millel kogu projekt põhineb…

10. samm: käivitage

Kõik, kes mäletavad minu viimast Instructabeli postitust, teavad, et see on koht, kus ma teid alt vedasin. Rakett pole ikka veel käivitatud, kuna see on tohutu projekt! Ma sihin praegu 4. oktoobrit, kuigi vaatame, kas ma sellest tähtajast kinni pean. Enne seda on mul veel palju asju teha ja palju katsetada, mis tähendab, et järgmise kahe kuu jooksul on rohkem juhendatavaid postitusi ja YouTube'i videoid!

Kuid kui ootate seda magusat käivituskaadrit, siis miks mitte jälgida edusamme ja vaadata, kus ma selle kõigega olen:

YouTube:

Twitter (igapäevased värskendused):

Instagram:

Kontrolleri juhised:

Minu nõme veebisait:

Kleebised:

Töötan praegu stardiplatvormi video kallal, mis jõuab YouTube'i paari nädala jooksul (loodetavasti)!

11. samm: üks samm edasi !?

Ilmselgelt on mul veel pikk tee minna, kuni kõik töötab nii, nagu ma tahan, kuigi mul on juba nimekiri tulevastest ideedest, kuidas saaksin seda paremaks muuta ja ületada! Nagu ka mõned olulised uuendused.

- Tugevamad ülemised klambrid

- Tagasilöögi summutamine

- traadiga varundamine (kui traadita side on valus)

- Välise toite võimalus

- Kuvarežiim

- Käivitage naba

- Ja muidugi lahendage kõik praegused probleemid

Rääkides praegustest probleemidest:

- vigane traadita süsteem

- MOSFETi probleemid

- PWM müra

- ühesuunaline tugevakäivitus

Tänan, et lugesite minu postitust, loodan, et saate sellest palju inspiratsiooni!