Overkill modeļa raķešu palaišanas paliktnis!: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Pirms kāda laika es publicēju Instructables ziņu par savu “Overkill Model Rocket Launch Controller” kopā ar YouTube videoklipu. Es to izveidoju kā daļu no milzīga raķešu modeļa projekta, kurā es daru visu pēc iespējas pārspīlētu, cenšoties pēc iespējas vairāk uzzināt par elektroniku, programmēšanu, 3D drukāšanu un citiem izgatavošanas veidiem. Instructables ziņa bija ļoti populāra, un cilvēkiem tas, šķiet, patika, tāpēc es nolēmu, ka ir vērts to izveidot par manu jauno overkill palaišanas paliktni!

Tipisks raķešu palaišanas modelis sastāv no sliedes, kas vada raķeti, un pamatkonstrukciju tās turēšanai. Bet, cenšoties padarīt lietas pēc iespējas pārspīlētas, es zināju, ka man nevar būt tikai sliedes. Pēc daudziem pētījumiem es atradu pāris modeļu raķešu palaišanas paliktņus, kas ir līdzīgi īstiem palaišanas paliktņiem, lai gan tie bija izgatavoti no koka un izskatījās diezgan nekārtīgi.

Tāpēc es sāku prāta vētras, kā es varu padarīt raktuvi par vismodernāko un sarežģītāko pasaulē. Es nolēmu, ka neviena ideja nav “pārāk traka” vai “neiespējama 16 gadus vecam bērnam”, tāpēc jebkura ideja, kas bija pieejama, tika pierakstīta un izveidota. Jau no paša sākuma es nolēmu, ka vēlos turpināt slikto tēmu, kas redzama manā raķetē un kontrolierī, tāpēc tērauda rāmis un alumīnija plāksnes noteikti bija ceļš.

Bet Edijs, kas ir palaišanas laukumam un ko tas dara, kas padara to tik atšķirīgu?

Nu mans raķešu modelis nav gluži tipiska raķete ar spuru. Tā vietā raķete ir piepildīta ar pielāgotu elektroniku un vilces vektora vadības aprīkojumu. Vilces vektora vadība jeb TVC ietver motora pārvietošanu raķetes iekšpusē, lai novirzītu tās vilci un tādējādi vadītu raķeti uz atbilstošo trajektoriju. Tomēr tas ietver GPS norādījumus, kas ir NELikumīgi! Tātad mana raķete izmanto TVC, lai raķete būtu ļoti stabila, braucot vertikāli ar žiroskopu lidojuma datorā, bez GPS aprīkojuma. Aktīvā stabilizācija ir likumīga, norādījumi nav!

Pēc šī ilgā ievada es joprojām neesmu paskaidrojis, ko spilventiņš patiesībā dara un kādas ir tā funkcijas! Palaišanas paliktnis nav vienkārša sliede, bet gan ļoti sarežģīta sistēma, kas piepildīta ar mehāniskām detaļām, elektroniku un pneimatiku. Mērķis bija padarīt to līdzīgu īstam palaišanas laukumam, kas izskaidro daudzas funkcijas. Spilvenam ir pneimatiskais virzulis stiprās puses ievilkšanai, 3D drukāti augšējie skavas un pamatnes skavas, bezvadu sakari ar kontrolieri, daudz RGB apgaismojuma (protams!), Tērauda rāmis, alumīnija pārbaudītāja plāksne, kas pārklāj pamatni, matētas alumīnija malas, liesmu tranšeja un vairāki pielāgoti datori, lai visu kontrolētu.

Drīzumā publicēšu YouTube videoklipu par palaišanas platformu, kā arī daudzus citus videoklipus par materiāliem, ko esmu izveidojis pirms pirmās palaišanas aptuveni 2 mēnešu laikā. Vēl viena svarīga lieta, kas jāatzīmē, ka šī Instructables ziņa būs mazāk pamācība un vairāk no mana procesa, kā arī viela pārdomām.

Piegādes

Tā kā es dzīvoju Austrālijā, manas daļas un saites, iespējams, atšķirsies no jūsu, es iesaku veikt savu izpēti, lai atrastu, kas ir piemērots jūsu projektam.

Pamati:

Materiāls rāmja izgatavošanai (koks, metāls, akrils utt.)

Pogas un slēdži

PLA kvēldiegs

Daudz M3 skrūvju

Elektronika

Jūs varat izmantot visus jūsu rīcībā esošos rīkus, bet šeit es galvenokārt izmantoju:

Lodāmurs

Urbis

Cigarešu šķiltavas (termiski saraušanās caurulēm)

Pilienzāģis

MIG metinātājs

Knaibles

Skrūvgrieži

Multimetrs (tas man bija dzīvības glābējs!)

1. darbība. Darba sākšana

Kas jādara palaišanas platformai? Kā tam jāizskatās? Kā es varu to panākt? Kāds ir budžets? Šie visi ir ļoti svarīgi jautājumi, kas jums jāuzdod sev, pirms sākat risināt šo uzdevumu. Tāpēc sāciet ar papīra iegūšanu, uzzīmējiet dažas skices un pierakstiet idejas. Daudz pētījumu veikšana arī jums daudz palīdzēs, tas var tikai dot jums zelta ideju, kas padara to daudz labāku!

Kad esat izdomājis visu, ko vēlaties, sadaliet to sadaļās, lai tas nebūtu tik satriecoši. Manas galvenās 6 sadaļas bija metālapstrāde, pamatnes skavas, pneimatika, programmatūra, elektronika un apgaismojums. Sadalot to sadaļās, es varēju darīt lietas noteiktā secībā un noteikt prioritāti tam, kas jādara ātrāk.

Pārliecinieties, ka plānojat visu ārkārtīgi labi, un izveidojiet diagrammas par katru sistēmu, lai jūs varētu saprast, kā viss darbosies. Kad jūs zināt, kas tai jādara un kā jūs to darīsit, ir pienācis laiks sākt to veidot!

2. solis: metāla darbi

Es nolēmu, ka šis palaišanas laukums būs lieliska iespēja mazliet uzzināt par metāla darbu, tāpēc es to darīju. Es sāku, izstrādājot tērauda konstrukciju un iekļaujot visus izmērus. Es izvēlējos diezgan vienkāršu rāmi, lai gan es nolēmu nogriezt galus līdz 45 grādiem visur, kur bija 90 grādu līkums, lai tikai uzzinātu mazliet vairāk un iegūtu vairāk pieredzes. Mans pēdējais dizains bija pamata rāmis ar stiprinājumu, kas bija piestiprināts pie eņģes. Pēc tam to pārklāj alumīnijs un apmales sloksnes, lai padarītu to mazliet kārtīgāku. Tas ietver arī liesmas tranšeju, kas izgatavota no tērauda caurulēm, kuras galā bija aptuveni 45 grādu griezumi, lai liesma izkļūtu nelielā leņķī.

Es sāku, sagriežot visus rāmja gabalus un pēc tam metinot kopā. Es nodrošināju, ka ārpusē nav metināto šuvju, pretējā gadījumā alumīnija plāksnes nesasietos ar rāmi. Pēc daudzām skavām un magnētiem man izdevās panākt rāmja metināšanu taisni. Pēc tam ar lielām metāla šķērēm sagriezu visas alumīnija plāksnes pēc izmēra un ar dažām skārda šķēlītēm sagriezu apmales sloksnes. Kad tas bija izdarīts, viss tika ieskrūvēts savās vietās, kas izrādījās grūtāk, nekā es gaidīju.

Pēc tam stiprās puses tērauda un alumīnija apmales tika nokrāsotas melnā krāsā, un stiprinājums tika uzstādīts uz eņģes. Visbeidzot, virzuļam tika izgatavotas dažas vienkāršas tērauda kronšteini, kas ļāva tam atvilkt stingro muguru un pagriezties pagrieziena punktā.

3. solis: pamatnes skavas

Kad galvenais rāmis bija gatavs un spilventiņš sāka izskatīties kā kaut kas, es nolēmu, ka vēlos panākt, lai tas pēc iespējas ātrāk noturētu raķeti. Tātad bāzes skavas un augšējās skavas bija nākamās sarakstā.

Bāzes skavām bija jāspēj noturēt raķeti, kamēr tā atrodas zem vilces, un pēc tam to atlaist noteiktā laikā. Ar aptuveni 4,5 kg vilces spēku raķete iznīcinātu sg90 servomotorus, kas tiek izmantoti uz bāzes skavām. Tas nozīmēja, ka man bija jāizveido mehānisks dizains, kas noņemtu visu spriegumu no servo un tā vietā izlaistu to caur konstrukcijas daļu. Pēc tam servo bija jāspēj viegli ievilkt skavu, lai raķete varētu pacelties. Es nolēmu iedvesmoties no šī dizaina bezjēdzīgas kastes.

Arī servo un mehāniskās detaļas bija pilnībā jāpārklāj, lai tās nebūtu tiešā saskarē ar raķešu izplūdi, tāpēc tika izgatavoti sānu un augšējie vāki. Augšējam vākam bija jāpārvietojas, lai aizvērtu “kārbu”, kad skava ievilkās, es vienkārši izmantoju dažas gumijas lentes, lai to izvilktu. Lai gan tās vilkšanai varētu izmantot arī atsperes vai citu mehānisku detaļu. Pēc tam bāzes skavas bija jāpiestiprina pie palaišanas paliktņa uz regulējamas sliedes, lai to pozīciju varētu precīzi noregulēt, un tās varētu turēt citas raķetes. Pielāgojamība bija svarīga pamata skavām.

Pamatnes skavas man bija ļoti izaicinošas, jo man nav pieredzes ar mehāniskām detaļām, un viss nepieciešamais, lai 0,1 mm pielaides darbotos nevainojami. Pagāja četras dienas no skavu iesākšanas līdz pirmajai pilnībā strādājošajai skavai, jo bija daudz CAD un prototipu, lai tie darbotos nevainojami. Tad bija vēl viena 3D drukāšanas nedēļa, jo katrai skavai ir jāstrādā 8 daļas.

Vēlāk, kad man bija instalēts spilventiņu dators, es sapratu, ka četru servo vadīšanai esmu plānojis izmantot tikai vienu Arduino tapu. Tas galu galā nedarbojās, un man bija arī sprieguma regulatora problēmas, tāpēc es izveidoju “servodatoru”, kas atrodas zem palaišanas paliktņa un kontrolē skavas. Pēc tam regulatori tika uzstādīti uz spilventiņu alumīnija plāksnēm, lai tos izmantotu kā lielu siltuma izlietni. Servo dators ar MOSFET ieslēdz un izslēdz arī servo barošanu, tāpēc tie netiek ieslēgti pastāvīgā stresā.

4. solis: augšējās skavas

Pēc vairāku nedēļu darba pie pamatnes skavām un ar to saistītās elektronikas bija pienācis laiks izgatavot vairāk skavu! Augšējie skavas ir ļoti vienkārša konstrukcija, lai gan tie ir ļoti vāji un noteikti tiks uzlaboti nākotnē. Tie ir tikai vienkāršs kronšteins, kas pieskrūvējas stiprā aizmugurē un tur servo motorus. Uz šiem servo motoriem ir uzstādītas rokas, kurām ir piestiprināts servo rags ar epoksīdu. Starp šīm rokām un raķeti ir daži mazi, izliekti gabali, kas rotē un veidojas līdz raķešu formai.

Šiem skavām ir kabeļi, kas iet cauri stiprajai pusei un galvenajā datora spilventiņā, kas tos kontrolē. Viena lieta, kas jāpiebilst, ir tas, ka bija nepieciešams ilgs laiks, lai precīzi noregulētu viņu atvērtās un aizvērtās pozīcijas programmatūrā, jo es centos neapstāties servos, bet tomēr droši turēt raķeti.

Lai noformētu skavas, es uzzīmēju 2D skatu uz raķetes augšpusi un spēcīgo muguru, ar precīziem izmēriem starp tiem. Pēc tam es varēju izstrādāt ieročus pareizajā garumā un servos pareizā platumā, lai turētu raķeti.

5. solis: apgaismojums

Lielākā daļa soļu no šejienes nav īsti kādā secībā, es principā varēju darīt visu, ko jutu tajā dienā vai nedēļā. Tomēr es joprojām koncentrējos tikai uz vienu sadaļu vienlaikus. Palaišanas panelī ir 8 RGB gaismas diodes, kas ir savienotas ar trim Arduino tapām, kas nozīmē, ka tās visas ir vienā krāsā un nav individuāli adresējamas. Šo daudzo RGB gaismas diožu barošana un vadīšana bija liels uzdevums, jo katrai gaismas diodei ir nepieciešams savs rezistors. Otra problēma bija tā, ka viņi izvilktu pārāk daudz strāvas, ja tie būtu vienā Arduino tapā katrai krāsai, tāpēc viņiem bija nepieciešams ārējs sprieguma avots, kas noregulēts uz pareizo spriegumu.

Lai to izdarītu, es izveidoju citu datoru ar nosaukumu “LED dēlis”. Tas spēj barot līdz 10 RGB gaismas diodēm, kurām visām ir savi rezistori. Lai tos visus darbinātu, es izmantoju tranzistorus, lai ņemtu enerģiju no regulētā sprieguma un ieslēgtu krāsas, kā es gribēju. Tas ļāva man joprojām izmantot tikai trīs Arduino tapas, bet nevilkt pārāk daudz strāvas, lai tas ceptu dēli.

Visas gaismas diodes ir pielāgotos 3D drukātos kronšteinos, kas tos notur. Viņiem ir arī pēc pasūtījuma izgatavoti Dupont kabeļi, kas tiek pievienoti LED panelim un ir kārtīgi izvadīti caur palaišanas paliktņa struktūru.

6. solis: Penimatika

Mani vienmēr ir interesējusi gan pneimatika, gan hidraulika, lai gan nekad neesmu pilnībā sapratusi, kā sistēmas darbojas. Iegādājoties lētu virzuli un lētus veidgabalus, es varēju uzzināt, kā darbojas pneimatika, un pielietot tos savā sistēmā. Mērķis bija vienmērīgi ievilkt spēcīgo muguru ar pneimatisko virzuli.

Sistēmai būtu nepieciešams gaisa kompresors, plūsmas ierobežotāji, gaisa tvertne, vārsti, spiediena samazināšanas vārsts un armatūra. Ar gudru dizainu un virkni pielāgotu 3D drukātu kronšteinu es varēju tik tikko ievietot to visu spilventiņa iekšpusē.

Mana izstrādātā sistēma bija diezgan vienkārša. Gaisa kompresora sūknis piepilda gaisa tvertni, un spiediena mērīšanai izmanto manometru (30 PSI mērķis). Spiediena samazināšanas vārsts tiks izmantots, lai regulētu tvertnes spiedienu, drošību un atbrīvotu gaisu, kad to neizmanto. Kad stiprā puse ir gatava ievilkties, dators aktivizē elektromagnētisko vārstu, ielaižot gaisu virzulī un atgrūžot to atpakaļ. Plūsmas ierobežotāji tiktu izmantoti kā veids, kā palēnināt šo ievilkšanas kustību.

Gaisa tvertne pašlaik netiek izmantota, jo man vēl nav nepieciešamās furnitūras. Tvertne ir tikai vecs, mazs ugunsdzēšamais aparāts, un tam tiek izmantots ļoti unikāls stiprinājuma izmērs. Jā, tā ir 2 kg hantele, ja tā tur nebūtu, spilventiņš apgāztos, kad stiprā puse ievelkas.

7. solis: elektronika

Vissvarīgākā daļa, galvenā daļa un daļa ar bezgalīgām problēmām. Viss tiek kontrolēts elektroniski, taču daži vienkārši, bet stulbi PCB dizains un shematiskas kļūdas izraisīja murgus. Bezvadu sistēma joprojām ir neuzticama, dažas ieejas ir kļūdainas, PWM līnijās ir troksnis, un virkne funkciju, kuras es biju plānojis, nedarbojas. Nākotnē es pārtaisīšu visu elektroniku, taču pagaidām ar to sadzīvošu, jo vēlos pirmo palaišanu. Kad esat pilnībā pašmācīts 16 gadus vecs jaunietis bez kvalifikācijas un pieredzes, lietas noteikti notiks nepareizi un neizdosies. Bet neveiksme ir tā, kā tu mācies, un daudzo kļūdu rezultātā es varēju daudz ko iemācīties un tālāk attīstīt savas prasmes un zināšanas. Es gaidīju, ka elektronika prasīs apmēram divas nedēļas, pēc 2,5 mēnešiem tā joprojām tik tikko nedarbojas, tik ļoti man neizdevās.

Prom no visām problēmām, parunāsim par to, kas darbojas un ko tas bija/ir paredzēts darīt. Dators sākotnēji tika izstrādāts, lai kalpotu daudziem mērķiem. Tie ietver LED vadību, servo vadību, vārstu vadību, aizdedzes vadību, bezvadu sakarus, režīmu pārslēgšanu ar ārējām ieejām un iespēju pārslēgties starp akumulatora enerģiju un ārējo barošanu. Daudz kas no tā nedarbojas vai ir kļūdains, lai gan turpmākās vilces PCB versijas šo situāciju uzlabos. Es arī 3D izdrukāju vāku datoram, lai pārtrauktu tiešu kontaktu ar izplūdes gāzēm.

Procesa laikā tika iesaistīts milzīgs daudzums lodēšanas, jo es izveidoju divus galvenos datorus, servodatoru, divus LED paneļus, daudz vadu un pielāgotus Dupont kabeļus. Viss tika arī pienācīgi izolēts ar termiski saraušanās caurulēm un elektrisko lenti, lai gan tas neapturēja šortu veidošanos!

8. solis: programmatūra

Programmatūra! Daļa, par kuru es visu laiku runāju, bet šajā posmā nevēlos to izlaist. Visu projektu programmatūra galu galā tiks izlaista, bet pagaidām es to turu.

Es biju izstrādājis un ražojis ļoti sarežģītu un ilgstošu programmatūru, lai to perfekti sasaistītu ar kontrolieri. Lai gan bezvadu aparatūras problēmas lika man pārveidot programmatūru ārkārtīgi vienkāršā veidā. Tagad spilventiņš ieslēdzas, tas nosaka un skavas tur raķeti, un tas gaida vienu signālu no kontroliera, kas liek tam sākt atpakaļskaitīšanu. Pēc tam tas automātiski iet atpakaļskaitīšanu un tiek palaists, nesaņemot un nesekojot signāliem. Tas padara kontroliera E-stop pogu bezjēdzīgu! Jūs varat to nospiest, bet, kad ir sākta atpakaļskaitīšana, to vairs nevar apturēt!

Mana augstākā prioritāte ir labot bezvadu sistēmu uzreiz pēc pirmās palaišanas. Lai gan tas prasīs apmēram pusotru mēnesi darba (teorētiski) un simtiem dolāru, tāpēc es to šobrīd nelaboju. Ir pagājis gandrīz gads kopš projekta uzsākšanas, un es cenšos panākt raķetes nokļūšanu debesīs viena gada jubilejā vai pirms tās (4. oktobrī). Tas liks man startēt ar daļēji nepabeigtām zemes sistēmām, lai gan pirmā palaišana jebkurā gadījumā ir vairāk vērsta uz raķešu darbību.

Nākotnē es atjaunināšu šo sadaļu, lai iekļautu galīgo programmatūru un pilnu skaidrojumu.

9. solis: pārbaude

Pārbaude, pārbaude, pārbaude. NEKAS, ko es daru, nedarbojas perfekti, vispirms mēģiniet, tā es mācos! Šajā posmā jūs sākat redzēt dūmus, viss pārstāj darboties vai viss saplīst. Atliek tikai būt pacietīgam, atrast problēmu un izdomāt, kā to novērst. Lietas prasīs ilgāku laiku, nekā jūs gaidījāt, un būs dārgākas, nekā jūs domājāt, bet, ja vēlaties izveidot pārmērīgas raķetes bez pieredzes, jums tas vienkārši jāpieņem.

Kad viss darbojas nevainojami un nevainojami (atšķirībā no manējā), jūs esat gatavs to izmantot! Manā gadījumā es palaidīšu savu ļoti pārspīlēto modeļa raķeti, kas ir visa projekta pamatā…

10. solis: palaidiet

Ikviens, kurš atceras manu pēdējo Instructables ziņu, zinās, ka šajā brīdī es jūs pievīlu. Raķete joprojām nav palaista, jo tas ir milzīgs projekts! Pašlaik es mērķēju uz 4. oktobri, lai gan redzēsim, vai es izpildīšu šo termiņu. Pirms tam man vēl ir daudz darāmā un jāveic daudz testu, kas nozīmē, ka nākamo divu mēnešu laikā būs vairāk Instructables ziņu un YouTube videoklipu!

Bet, kamēr jūs gaidāt šo jauko palaišanas kadru, kāpēc ne sekot līdzi progresam un redzēt, kur es esmu ar to visu:

YouTube:

Twitter (ikdienas atjauninājumi):

Instagram:

Kontroliera instrukcijas:

Mana viltīgā vietne:

Uzlīmes:

Pašlaik strādāju pie palaišanas paliktņa video, kas pēc pāris nedēļām būs YouTube (cerams)!

11. solis: solis tālāk !?

Acīmredzot man vēl ir tāls ceļš ejams, līdz viss darbojas tā, kā es vēlos, lai gan man jau ir saraksts ar nākotnes idejām, kā es varētu to padarīt labāku un pārmērīgāku! Kā arī daži svarīgi jauninājumi.

- Spēcīgākas augšējās skavas

- Stiprinājuma amortizācija

- Vadu dublējums (ja bezvadu savienojums ir sāpīgs)

- Ārējās barošanas iespēja

- Displeja režīms

- Uzsākt nabas

- Un, protams, novērsiet visas pašreizējās problēmas

Runājot par pašreizējām problēmām:

- Bojāta bezvadu sistēma

- MOSFET problēmas

- PWM troksnis

- vienvirziena stiprinājuma iedarbināšana

Paldies, ka izlasījāt manu ziņu, es ceru, ka jūs no tā gūsit lielisku iedvesmu!