Overkill Model Rocket Launch Pad!: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Преди време пуснах публикация на Instructables за моя „Overkill Model Rocket Launch Controller“заедно с видеоклип в YouTube. Направих го като част от огромен модел ракетен проект, в който правя всичко възможно най -прекалено, в опит да науча колкото е възможно повече за електрониката, програмирането, 3D печат и други форми на изработка. Публикацията на Instructables беше много популярна и хората я харесаха, затова реших, че си заслужава да направя една за моята нова излишна стартова площадка!

Типичен модел ракета за изстрелване на ракета се състои от релса, която насочва ракетата, и основна конструкция, която да я държи. Но докато се опитвам да направя нещата възможно най -прекалени, знаех, че не мога просто да имам релса. След много изследвания открих няколко модела ракетни стартови площадки, които са подобни на истински стартови площадки, въпреки че бяха направени от дърво и изглеждаха доста разхвърляни.

Затова започнах мозъчна атака как мога да направя моя най -напреднал и най -сложен в света. Реших, че никоя идея не е „твърде луда“или „невъзможна за постигане на 16-годишно дете“, така че всяка идея, която е достъпна, беше записана и създадена. Реших още от самото начало, че искам да продължа лошата тема, която се вижда на моята ракета и контролер, така че стоманената рамка и алуминиевите плочи със сигурност бяха най -добрият начин.

Но Еди, какво има стартовата площадка и какво прави, което я прави толкова различна?

Моят модел ракета не е точно типична ракета с перка. Вместо това ракетата е пълна с персонализирана електроника и оборудване за управление на вектора на тягата. Управлението на вектора на тягата, или TVC, включва преместване на двигателя вътре в ракетата, за да насочи нейната тяга и следователно да насочи ракетата към нейната подходяща траектория. Това обаче включва GPS насочване, което е НЕЗАКОННО! Така че моята ракета използва TVC, за да поддържа ракетата супер стабилна в изправено положение с жироскоп на полетния компютър, без GPS оборудване. Активното стабилизиране е законно, насоките не!

След това дълго въведение все още не съм обяснил какво всъщност прави подложката и какви са нейните характеристики! Стартовата площадка не е обикновена релса, а вместо това много сложна система, пълна с механични части, електроника и пневматика. Целта беше да се направи подобна на истинска стартова площадка, което обяснява много от функциите. Подложката разполага с пневматично бутало за прибиране на здравия гръб, 3D отпечатани горни скоби и скоби за основа, безжична комуникация с контролера, много RGB осветление (разбира се!), Стоманена рамка, алуминиева шахматна плоча, покриваща основата, страници от четка от алуминий, пламък и множество персонализирани компютри за контрол на всичко.

Съвсем скоро ще пусна видеоклип в YouTube за стартовата площадка, както и много други видеоклипове с неща, които направих преди първото стартиране след около 2 месеца. Друго важно нещо, което трябва да се отбележи, е, че тази публикация с Instructables ще бъде по-малко като инструкция и повече от моя процес и малко храна за размисъл.

Консумативи

Тъй като живея в Австралия, моите части и връзки вероятно ще бъдат различни от вашите, препоръчвам да направите свое собствено проучване, за да намерите какво е подходящо за вашия проект.

Основите:

Материал за изграждане на рамката (дърво, метал, акрил и др.)

Бутони и ключове

PLA нишка

Много винтове М3

Електроника

Можете да използвате каквито инструменти имате, но ето какво използвах предимно:

Поялник

Пробивна машина

Запалка (за термосвиваеми тръби)

Капка трион

MIG заварчик

Клещи

Винтоверти

Мултицет (това беше спасител за мен!)

Стъпка 1: Първи стъпки

Какво трябва да направи стартовата площадка? Как трябва да изглежда? Как мога да го накарам да направи това? Какъв е бюджетът? Това са супер важни въпроси, които трябва да си зададете, преди да започнете да се справяте с тази задача. Затова започнете, като вземете хартия, нарисувате скици и запишете идеи. Правенето на много изследвания също ще ви помогне много, може просто да ви даде онази златна идея, която го прави много по -добър!

След като сте помислили за всичко, което искате да направи, разделете го на раздели, така че да не е толкова преобладаващо. Основните ми 6 секции бяха метални работи, основни скоби, пневматика, софтуер, електроника и осветление. Разбивайки го на раздели, успях да направя нещата в ред и да дам приоритет на това, което трябва да се направи възможно най -скоро.

Уверете се, че планирате всичко изключително добре и направете диаграми на всяка система, за да можете да разберете как ще работи всичко. След като разберете какво трябва да направите и как ще го направите, е време да започнете да го изграждате!

Стъпка 2: Метална работа

Реших, че тази стартова площадка ще бъде чудесна възможност да науча малко за металообработването, затова направих това. Започнах с проектирането на стоманената конструкция и включването на всички размери. Отидох за доста основна рамка, въпреки че реших да отрежа краищата до 45 градуса навсякъде, където имаше завой от 90 градуса, само за да науча малко повече и да придобия повече опит. Окончателният ми дизайн беше основната рамка, като крепежът беше монтиран върху нея на панти. След това ще има алуминий, който да го покрива и кантни ленти, за да стане малко по -изряден. Той също така ще включва пламък, изработен от стоманени тръби, които имат някои 45-градусови разрези в края, така че пламъкът да излиза под лек ъгъл.

Започнах с изрязване на всички парчета от рамката и след това ги заварявам заедно. Уверих се, че няма заварки отвън, в противен случай алуминиевите плочи няма да седнат рамо до рамката. След много затягане и магнити успях да заваря рамката направо. След това изрязах всички алуминиеви плочи по размер с големи метални ножици и изрязах кантиращите ленти с няколко ламаринени филийки. След като това беше направено, всичко беше прецакано, което се оказа по -трудно, отколкото очаквах.

След това стоманеният и алуминиевият кант е боядисан в черно, а крепежът е монтиран на пантите му. И накрая, за буталото бяха направени някои прости стоманени скоби, които му позволиха да издърпа гръбчето и да се завърти в точката му на завъртане.

Стъпка 3: Основни скоби

С направената основна рамка и подложката започна да прилича на нещо, реших, че искам да я накарам да задържа ракетата възможно най -скоро. Така че основните скоби и горните скоби бяха следващите в списъка.

Основните скоби трябваше да могат да задържат ракетата, докато тя е под натиск, и след това да я освободят в точно време. С около 4,5 кг тяга, ракетата ще унищожи серводвигателите sg90, които се използват на базовите скоби. Това означаваше, че трябваше да създам механичен дизайн, който да премахне целия стрес от сервото и вместо това да го постави през структурна част. След това сервото трябваше да може лесно да прибере скобата, така че ракетата да може да се издигне. Реших да черпя малко вдъхновение от безполезна кутия за този дизайн.

Сервомоторите и механичните части също трябваше да бъдат напълно покрити, така че да не влизат в пряк контакт с изпускателната система на ракетите, затова бяха направени странични и горни капаци. Горният капак трябваше да се премести, за да затвори „кутията“, когато скобата се прибира, просто използвах няколко гумени ленти, за да я издърпам. Въпреки че можете също да използвате пружини или друга механична част, за да го издърпате. След това основните скоби трябваше да бъдат монтирани към стартовата площадка на регулируема релса, така че позицията им да може да бъде добре настроена и те потенциално да могат да държат други ракети. Адаптивността е важна за основните скоби.

Основните скоби бяха много предизвикателни за мен, тъй като нямам опит с механични части и всичко необходимо, за да има допуски от 0,1 мм, за да работи безпроблемно. Отне ми 4 поредни дни от момента, в който стартирах скобите, до когато имах първата напълно работеща скоба, тъй като имаше много CAD и прототипи, за да ги накарам да работят безпроблемно. След това беше още една седмица на 3D печат, тъй като всяка скоба има 8 части за работа.

По -късно, когато инсталирах тампод компютъра, осъзнах, че съм планирал да използвам само един щифт Arduino за управление на четирите сервомотора. Това в крайна сметка не работи и аз също имах проблеми с регулатора на напрежението, затова направих „серво компютър“, който е под стартовата площадка и контролира скобите. След това регулаторите бяха монтирани върху алуминиеви плочи, които да се използват като голям радиатор. Сервокомпютърът също включва и изключва захранването на сервомоторите с MOSFET, така че те не са включени под постоянен стрес.

Стъпка 4: Горни скоби

След седмици работа върху базовите скоби и свързаната с тях електроника беше време да направим още скоби! Горните скоби са много прост дизайн, въпреки че са много слаби и със сигурност ще бъдат модернизирани в бъдеще. Те са просто обикновена скоба, която се завинтва върху крепежа и задържа серво моторите. На тези серво мотори са монтирани рамената, които имат серво клаксон, залепен в тях с епоксидна смола. Между тези рамена и ракетата има няколко малки, извити парчета, които се въртят и се оформят във формата на ракетите.

Тези скоби имат кабели, които преминават надолу през крепежната кутия и към основния компютър, който ги контролира. Едно нещо, което трябва да се добави, е, че отне много време за фина настройка на отворените и затворените им позиции в софтуера, тъй като се опитвах да не задържа сервомоторите, но все пак сигурно да държа ракетата.

За да проектирам скобите, нарисувах двуизмерен изглед на върха на ракетата и крепежа, с точните размери между тях. След това успях да проектирам ръцете с правилната дължина и сервомоторите с правилната ширина, за да държат ракетата.

Стъпка 5: Осветление

Повечето от стъпките оттук всъщност не са в никакъв ред, по принцип бих могъл да правя каквото и да се чувствам в този ден или седмица. Все пак се фокусирах само върху един раздел наведнъж. Стартовата площадка има 8 RGB светодиода, които са свързани към три щифта Arduino, което означава, че всички те са от един и същи цвят и не са индивидуално адресируеми. Захранването и контролирането на тези много RGB светодиоди беше голяма задача сама по себе си, тъй като всеки светодиод се нуждае от собствен резистор. Другият проблем беше, че те биха издърпали твърде много ток, ако бяха на един щифт Arduino на цвят, така че се нуждаеха от външен източник на напрежение, регулиран до правилното напрежение.

За да направя всичко това, направих друг компютър, наречен „LED Board“. Той може да захранва до 10 RGB светодиода, които всички имат свои собствени резистори. За да ги захранвам, използвах транзистори, за да взема енергия от регулираното напрежение и да включа цветове, както исках. Това ми позволи все още да използвам само три щифта Arduino, но не издърпвам твърде много ток, за да изпържи дъската.

Всички светодиоди са в персонализирани 3D отпечатани скоби, които ги държат на място. Те също така имат кабели Dupont, изработени по поръчка, които се включват в LED таблото и са добре прекарани през структурата на стартовата площадка.

Стъпка 6: Пенуматика

Винаги съм се интересувал както от пневматика, така и от хидравлика, макар че никога не съм разбирал напълно как работят системите. Купувайки евтино бутало и евтини фитинги, успях да науча как работи пневматиката и да ги приложа към собствената си система. Целта беше плавно прибиране на силния гръб с пневматичното бутало.

Системата ще изисква въздушен компресор, ограничители на потока, резервоар за въздух, клапани, вентил за освобождаване на налягането и набор от фитинги. С малко интелигентно проектиране и куп персонализирани 3D отпечатани скоби успях едва да вместя всичко това вътре в подложката.

Системата, която проектирах, беше доста базова. Въздушна компресорна помпа пълни въздушен резервоар и манометър се използва за преглед на налягането (30PSI цел). Предпазният клапан ще се използва за регулиране на налягането в резервоарите, безопасността и освобождаването на въздуха, когато не се използва. Когато крепежът е готов да се прибере, компютърът ще задейства електромагнитен клапан, който ще пусне въздух в буталото и ще го избута обратно. Ограничителите на потока ще бъдат използвани като начин за забавяне на това прибиране.

В момента резервоарът за въздух не се използва, тъй като все още нямам необходимите фитинги за него. Резервоарът е просто стар, малък пожарогасител и използва много уникален размер. И да, това е гира с тегло 2 кг, ако не беше там, подложката щеше да се наклони, когато силната защита се отдръпне.

Стъпка 7: Електроника

Най -важната част, основната част и частта с безкрайни проблеми. Всичко се контролира по електронен път, но някои прости, но глупави конструкции на печатни платки и схематични грешки предизвикаха кошмари. Безжичната система все още е ненадеждна, някои входове са дефектни, има шум в PWM линиите и куп функции, които бях планирал, не работят. В бъдеще ще преработвам цялата електроника, но засега ще живея с нея, тъй като имам желание за първото стартиране. Когато сте напълно самоук 16-годишен без квалификация и опит, нещата непременно ще се объркат и ще се провалят. Но неуспехът е начинът, по който се учиш и в резултат на многото ми грешки успях да науча много и да усъвършенствам своите умения и знания. Очаквах електрониката да отнеме около две седмици, след 2,5 месеца тя все още не работи, толкова лошо се провалих тази.

Далеч от всички проблеми, нека поговорим за това какво работи и какво е било/е предназначено да прави. Първоначално компютърът е проектиран да служи за много цели. Те включват LED управление, серво управление, управление на клапани, управление на запалването, безжична комуникация, превключване на режими с външни входове и възможност за превключване между захранване от батерията и външно захранване. Много от това не работи или е дефектно, въпреки че бъдещите версии на Thrust PCB ще подобрят тази ситуация. Отпечатах също 3D покритие на компютъра, за да спре директния контакт с изпускателната тръба.

По време на процеса имаше огромно количество запояване, тъй като направих два основни компютъра, серво компютър, две LED платки, много окабеляване и персонализирани кабели Dupont. Всичко също беше изолирано по подходящ начин с термосвиваеми тръби и електрическа лента, въпреки че това не попречи на късите панталони да се случват!

Стъпка 8: Софтуер

Софтуер! Частта, за която говоря през цялото време, но не искам да я пусна на този етап. В крайна сметка целият софтуер за проекти ще бъде пуснат, но засега го държа.

Бях проектирал и произвел много сложен и продължителен софтуер, за да го свържа перфектно с контролера. Въпреки че проблемите с безжичния хардуер ме принудиха да преработя софтуера изключително елементарно. Сега подложката се включва, настройва и скобите да задържат ракетата и изчаква един сигнал от контролера, който й казва да започне отброяването. След това автоматично преминава през обратното броене и стартира без да се получават и последващи сигнали. Това прави бутона E-stop на контролера безполезен! Можете да го натиснете, но след като отброяването започне, няма спиране!

Моят най -висок приоритет е да поправя безжичната система веднага след първото стартиране. Въпреки че ще отнеме около месец и половина работа (на теория) и стотици долари, поради което в момента не го поправям. Измина почти година от началото на проекта и се опитвам да вдигна ракетата в небето на или преди едногодишната годишнина (4 октомври). Това ще ме принуди да стартирам с частично непълни наземни системи, въпреки че първото изстрелване все пак е по -фокусирано върху работата на ракетите.

В бъдеще ще актуализирам този раздел, за да включа окончателния софтуер и пълно обяснение.

Стъпка 9: Тестване

Тестване, тестване, тестване. НИЩО, което правя никога не работи перфектно, първо опитайте, така научавам! На този етап започвате да виждате дим, всичко спира да работи или нещата щракват. Въпросът е само да бъдете търпеливи, да намерите проблема и да разберете как да го отстраните. Нещата ще отнемат повече време, отколкото очаквате, и ще бъдат по -скъпи, отколкото си мислехте, но ако искате да създадете прекалено ракета без опит, просто трябва да приемете това.

След като всичко работи перфектно и гладко (за разлика от моето), вие сте готови да го използвате! В моя случай ще изстрелям моята много прекалена моделна ракета, на която целият проект се базира …

Стъпка 10: Стартирайте

Всеки, който си спомня последната ми публикация на Instructables, ще знае, че това е точката, в която ви разочаровах. Ракетата все още не е изстреляна, тъй като е огромен проект! В момента съм насочен към 4 октомври, въпреки че ще видим дали ще спазя този срок. Преди това трябва да направя още много неща и да направя много тестове, което означава, че през следващите два месеца има още публикации с Instructables и видеоклипове в YouTube!

Но докато чакате тези сладки кадри за стартиране, защо да не проследите напредъка и да видите къде съм с всичко това:

YouTube:

Twitter (ежедневни актуализации):

Instagram:

Инструкции за контролера:

Моят измамлив уебсайт:

Стикери:

В момента работя върху видеото за стартовата площадка, което ще бъде в YouTube до няколко седмици (надявам се)!

Стъпка 11: Една стъпка по -нататък !?

Очевидно ми предстои още дълъг път, докато всичко работи както искам, макар че вече имам списък с бъдещи идеи как бих могъл да го направя по -добър и по -прекален! Както и някои важни подобрения.

- По -здрави горни скоби

- Силно амортизиране

- Кабелно архивиране (когато безжичната връзка е болка)

- Опция за външно захранване

- Режим на показване

- Стартирайте пъпна

- И разбира се, поправете всички текущи проблеми

Говорейки за текущи проблеми:

- Дефектна безжична система

- Проблеми с MOSFET

- ШИМ шум

- еднопосочно задействане със силна защита

Благодаря, че прочетохте публикацията ми, надявам се да получите страхотно вдъхновение от нея!