Overkill Model Rocket Launch Pad!: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Jokin aika sitten julkaisin Instructables -postauksen Overkill Model Rocket Launch Controller -laitteestani yhdessä YouTube -videon kanssa. Tein sen osana valtavaa rakettimallihanketta, jossa teen kaiken mahdollisimman ylimitoitetuksi ja yritän oppia mahdollisimman paljon elektroniikasta, ohjelmoinnista, 3D -tulostuksesta ja muista valmistusmuodoista. Instructables -viesti oli erittäin suosittu ja ihmiset näyttivät pitävän siitä, joten päätin, että kannattaa tehdä sellainen uudesta overkill -laukaisualustastani!

Tyypillinen raketin laukaisualusta koostuu raketista ohjaavasta kiskosta ja perusrakenteesta sen pitämiseksi. Mutta kun yritän tehdä asioista mahdollisimman liiallisia, tiesin, että minulla ei voi olla vain kiskoa. Paljon tutkittuani löysin pari mallia rakettien laukaisualustaa, jotka ovat samanlaisia kuin todelliset laukaisualustat, vaikka ne olivat puusta ja näyttivät melko sotkuisilta.

Joten aloin aivoriihiä siitä, miten voisin tehdä omastani maailman edistyneimmän ja monimutkaisemman. Päätin, että mikään idea ei ollut "liian hullu" tai "mahdoton 16-vuotiaalle saavuttaa", joten mikä tahansa edullinen idea kirjoitettiin muistiin ja luotiin. Päätin heti alusta, että haluan jatkaa rakettissani ja ohjaimessani näkyvää paskaa teemaa, joten teräsrunko ja alumiinilevyt olivat varmasti oikea tapa edetä.

Mutta Eddy, mitä laukaisualustalla on ja mitä se tekee siitä niin erilaisen?

Rakettimallini ei ole aivan tyypillinen fin -raketti. Raketti on sen sijaan täytetty mukautetulla elektroniikalla ja työntövoima -ohjauslaitteilla. Työntövoimavektorin ohjaus tai TVC sisältää moottorin siirtämisen raketin sisään ohjaamaan sen työntövoimaa ja siten ohjaamaan rakettia asianmukaiseen liikerataansa. Tähän liittyy kuitenkin GPS -opastus, joka on LAITTOMAA! Joten rakettini käyttää TVC: tä pitämään raketti erittäin vakaana pystyasennossa gyroskoopilla lentotietokoneessa, ei GPS -laitteita. Aktiivinen vakauttaminen on laillista, opastus ei!

Tämän pitkän esittelyn jälkeen en ole vieläkään selittänyt, mitä tyyny todella tekee ja mitä sen ominaisuudet ovat! Laukaisualusta ei ole yksinkertainen kisko, vaan erittäin monimutkainen järjestelmä, joka on täynnä mekaanisia osia, elektroniikkaa ja pneumaattisia laitteita. Tavoitteena oli tehdä siitä samanlainen kuin todellinen laukaisualusta, joka selittää monia ominaisuuksia. Tyynyssä on pneumaattinen mäntä, joka vetää voimakkaan selän, 3D -painetut ylä- ja pohjapihdit, langaton kommunikointi ohjaimen kanssa, paljon RGB -valaistusta (tietenkin!), Teräsrunko, alumiininen tarkistuslevy, joka peittää pohjan, harjatut alumiiniset sivut, liekkihauta ja useita mukautettuja tietokoneita kaiken hallitsemiseksi.

Julkaisen pian YouTube -videon laukaisualustasta sekä monia muita videoita tavaroistani, jotka olen tehnyt ennen ensimmäistä julkaisua noin 2 kuukaudessa. Toinen tärkeä asia huomata se, että tämä Instructables-viesti on vähemmän opas ja enemmän prosessini ja ajattelemisen aihetta.

Tarvikkeet

Koska asun Australiassa, osani ja linkkini ovat todennäköisesti erilaiset kuin sinun, suosittelen tekemään omaa tutkimustasi löytääksesi projektillesi sopivan.

Perusteet:

Materiaali rungon rakentamiseen (puu, metalli, akryyli jne.)

Painikkeet ja kytkimet

PLA -filamentti

Paljon M3 -ruuveja

Elektroniikka

Voit käyttää mitä tahansa työkaluja, mutta minulla on pääasiassa tämä:

Juotin

Porata

Savukkeensytytin (kutisteputkille)

Pudosaha

MIG -hitsaaja

Pihdit

Ruuvimeisselit

Yleismittari (tämä oli hengenpelastaja minulle!)

Vaihe 1: Aloittaminen

Mitä laukaisualustan on tehtävä? Miltä se näyttää? Kuinka saan sen toimimaan näin? Mikä on budjetti? Nämä ovat kaikki erittäin tärkeitä kysymyksiä, jotka sinun on kysyttävä itseltäsi ennen kuin aloitat tämän tehtävän. Aloita siis hankkimalla paperia, piirtämällä luonnoksia ja kirjoittamalla ideoita muistiin. Monien tutkimusten tekeminen auttaa myös sinua paljon, se voi vain antaa sinulle kultaisen idean, joka tekee siitä paljon paremman!

Kun olet ajatellut kaiken, mitä haluat sen tekevän, jaa se osiin, jotta se ei ole niin ylivoimainen. Kuusi tärkeintä osaani olivat metallityöt, pohjapihdit, pneumaattiset laitteet, ohjelmistot, elektroniikka ja valaistus. Kun jaoin sen osiin, pystyin tekemään asiat järjestyksessä ja asettamaan etusijalle sen, mitä piti tehdä nopeimmin.

Varmista, että suunnittelet kaiken erittäin hyvin ja tee kaaviot jokaisesta järjestelmästä, jotta voit ymmärtää, miten kaikki toimii. Kun tiedät, mitä sen on tehtävä ja miten aiot tehdä sen, on aika alkaa rakentaa sitä!

Vaihe 2: Metallityöt

Päätin, että tämä laukaisualusta olisi loistava tilaisuus oppia hieman metallityöstä, joten näin tein. Aloitin suunnittelemalla teräsrakenteen ja sisällyttämällä siihen kaikki mitat. Valitsin melko peruskehyksen, vaikka päätin leikata päät 45 asteeseen kaikkialla, missä oli 90 asteen mutka, vain oppiaksesi hieman enemmän ja saadaksesi lisää kokemusta. Lopullinen suunnitteluni oli peruskehys, jossa vahva selkäosa oli asennettu saranalle. Siinä olisi sitten alumiini, joka peittäisi sen ja reunanauhat, jotta se olisi hieman siistimpi. Se sisältäisi myös teräsputkesta valmistetun liekkikaivan, jonka päässä oli noin 45 asteen leikkauksia, joten liekki tulee ulos pienessä kulmassa.

Aloitin leikkaamalla kaikki rungon palat ja hitsaamalla ne sitten yhteen. Varmistin, ettei ulkopuolelta ole hitsattuja, muuten alumiinilevyt eivät istu kehystä vasten. Runsaan kiinnityksen ja magneettien jälkeen pystyin saamaan kehyksen hitsaamaan suoraan. Leikkasin sitten kaikki alumiinilevyt mitoiksi isoilla metallisaksilla ja leikkasin reunanauhat tinaleikkeillä. Kun tämä oli tehty, kaikki ruuvattiin paikoilleen, mikä osoittautui vaikeammaksi kuin odotin sen olevan.

Vahvakantinen teräs- ja alumiinireunus maalattiin sitten mustaksi ja vahvakehys asennettiin saranalleen. Lopuksi männälle tehtiin joitain yksinkertaisia teräskiinnikkeitä, joiden avulla se pystyi vetämään tukijalan taakse ja kääntymään kääntöpisteessään.

Vaihe 3: Pohjakiinnikkeet

Kun pääkehys oli valmis ja tyyny alkoi näyttää jotain, päätin, että halusin saada sen pitämään raketin mahdollisimman pian. Peruskiinnikkeet ja ylemmät pidikkeet olivat siis listalla seuraavat.

Pohjapuristimien piti pystyä pitämään rakettia sen ollessa työntövoiman alla ja vapauttamaan se sitten tarkkaan aikaan. Noin 4,5 kg työntövoimalla raketti tuhoaisi pohjapuristimissa käytettävät sg90 -servomoottorit. Tämä tarkoitti sitä, että minun piti luoda mekaaninen malli, joka poistaisi kaikki jännitykset servosta ja sen sijaan laittaisi sen rakenteellisen osan läpi. Servon piti sitten pystyä vetämään puristin helposti sisään, jotta raketti voi nousta. Päätin saada inspiraatiota tämän suunnittelun hyödyttömästä laatikosta.

Servot ja mekaaniset osat oli myös peitettävä kokonaan, jotta ne eivät joutuisi suoraan kosketuksiin raketin pakokaasun kanssa, joten tehtiin sivu- ja yläkannet. Yläkannen piti liikkua “laatikon” sulkemiseksi, kun puristin vetäytyi sisään, vedin sitä vain kuminauhoilla. Vaikka voit vetää sitä myös jousilla tai muulla mekaanisella osalla. Peruskannattimet oli sitten asennettava laukaisualustalle säädettävälle kiskolle, jotta niiden asento voitaisiin hienosäätää ja ne voisivat mahdollisesti pitää muita raketteja. Mukautuvuus oli tärkeää pohjakiinnikkeille.

Pohjapuristimet olivat minulle erittäin haastavia, koska minulla ei ole kokemusta mekaanisista osista ja kaikki tarvittavat 0,1 mm: n toleranssit toimivat sujuvasti. Kesti 4 päivää siitä, kun aloitin puristimet, kun sain ensimmäisen täysin toimivan puristimen, koska niihin liittyi paljon CAD: tä ja prototyyppejä, jotta ne toimisivat sujuvasti. Sitten oli vielä viikko 3D -tulostusta, koska jokaisessa puristimessa on 8 osaa.

Myöhemmin, kun olin asentanut tietokonetietokoneen, tajusin, että olin suunnitellut vain yhden Arduino -nastan käyttämistä neljän servon ohjaamiseen. Tämä ei lopulta toiminut ja minulla oli myös jännitteensäätimen ongelmia, joten tein "servotietokoneen", joka on laukaisualustan alla ja ohjaa puristimia. Säätimet asennettiin sitten alumiinilevyjen päälle, jotta niitä voitaisiin käyttää suurena jäähdytyselementtinä. Servotietokone kytkee myös päälle ja pois päältä servojen virran MOSFET -laitteilla, joten ne eivät ole päällä jatkuvassa rasituksessa.

Vaihe 4: Ylemmät puristimet

Viikkojen töiden jälkeen peruskiinnikkeillä ja niihin liittyvällä elektroniikalla oli aika tehdä lisää kiinnikkeitä! Ylemmät kiinnikkeet ovat hyvin yksinkertaisia, vaikka ne ovat erittäin heikkoja ja niitä päivitetään varmasti tulevaisuudessa. Ne ovat vain yksinkertainen kiinnike, joka ruuvautuu vahvan selän päälle ja pitää servomoottorit. Näihin servomoottoreihin on asennettu varret, joihin on kiinnitetty servosarvi epoksilla. Näiden käsivarsien ja raketin välissä on pieniä, kaarevia kappaleita, jotka pyörivät ja muovaavat itsensä raketin muotoon.

Näissä puristimissa on kaapeleita, jotka kulkevat alaselän läpi ja pääohjaintietokoneeseen, joka ohjaa niitä. Yksi lisäys on, että niiden avoimen ja suljetun asennon hienosäätö ohjelmistossa kesti kauan, kun yritin olla pysäyttämättä servoja, mutta silti pitää raketti tukevasti kiinni.

Piirrosten suunnittelua varten piirsin 2D -näkymän raketin yläosasta ja vahvan selän, tarkat mitat niiden välissä. Pystyin sitten suunnittelemaan varret oikean pituisiksi ja servot sopivan leveiksi toisistaan pitämään raketin.

Vaihe 5: Valaistus

Suurin osa askeleista täältä ei ole oikeastaan missään järjestyksessä, voisin periaatteessa tehdä mitä tahansa siltä päivältä tai viikolta minusta tuntuu. Keskityin kuitenkin vain yhteen osaan kerrallaan. Käynnistyslevyssä on 8 RGB -LEDiä, jotka on kytketty kolmeen Arduino -nastaan, mikä tarkoittaa, että ne ovat kaikki samanvärisiä eivätkä ole erikseen osoitettavissa. Näiden monien RGB -LEDien virransyöttö ja ohjaus oli suuri tehtävä, koska jokainen LED tarvitsee oman vastuksen. Toinen ongelma oli, että he vetäisivät liikaa virtaa, jos he olisivat yhdellä Arduino -tapilla väriä kohden, joten he tarvitsivat ulkoisen jännitelähteen, joka oli säädetty oikeaan jännitteeseen.

Tätä varten tein toisen tietokoneen nimeltä LED -levy. Se pystyy syöttämään jopa 10 RGB -LEDiä, joilla kaikilla on omat vastukset. Kaikkien virtalähteenä käytin transistoreita ottamaan virtaa säädetystä jännitteestä ja kytkemään värit haluamiini. Tämä antoi minulle mahdollisuuden käyttää vain kolmea Arduino -nastaa, mutta ei vetää liikaa virtaa, jotta se paistaisi levyn.

Kaikki LEDit ovat mukautetuissa 3D -tulostetuissa suluissa, jotka pitävät ne paikallaan. Heillä on myös mittatilaustyönä valmistettuja Dupont -kaapeleita, jotka kytketään LED -korttiin ja jotka on johdettu siististi laukaisurakenteen läpi.

Vaihe 6: Penumatics

Olen aina ollut kiinnostunut sekä pneumatiikasta että hydrauliikasta, vaikka en ole koskaan täysin ymmärtänyt, miten järjestelmät toimivat. Ostamalla halvan männän ja halvat liittimet pystyin oppimaan pneumaattisten laitteiden toiminnasta ja soveltamaan niitä omaan järjestelmään. Tavoitteena oli vetää suojus tasaisesti sisään pneumaattisella männällä.

Järjestelmä vaatisi ilmakompressorin, virtauksenrajoittimet, ilmasäiliön, venttiilit, paineenrajoitusventtiilin ja joukon varusteita. Älykkään suunnittelun ja joukon mukautettuja 3D -tulostettuja kiinnikkeitä ansiosta pystyin tuskin sovittamaan kaiken tämän tyynyn sisään.

Suunnittelemani järjestelmä oli melko yksinkertainen. Ilmakompressoripumppu täyttää ilmasäiliön ja painetta mitataan painetta (tavoite 30 PSI) varten. Paineenrajoitusventtiiliä käytettäisiin säiliöiden paineen säätämiseen, turvaamiseen ja ilman vapauttamiseen, kun sitä ei käytetä. Kun voimakas selkä on valmis vetäytymään sisään, tietokone aktivoi magneettiventtiilin päästäen ilmaa mäntään ja työntämällä sitä taaksepäin. Virtauksenrajoittimia käytettäisiin keinona hidastaa tätä sisäänvetoa.

Ilmasäiliö ei ole tällä hetkellä käytössä, koska minulla ei ole vielä tarvittavia varusteita. Säiliö on vain vanha, pieni sammutin, ja se käyttää hyvin ainutlaatuista sovituskokoa. Ja kyllä, se on 2 kg: n käsipaino, jos se ei olisi siellä, tyyny kaatuu, kun vahva selkä vetää sisään.

Vaihe 7: Elektroniikka

Tärkein osa, pääosa ja osa, jossa on loputtomia ongelmia. Kaikki ohjataan sähköisesti, mutta yksinkertainen mutta tyhmä piirilevyrakenne ja kaavamaiset virheet aiheuttivat painajaisia. Langaton järjestelmä on edelleen epäluotettava, tietyt tulot ovat viallisia, PWM -linjoissa on kohinaa, ja joukko ominaisuuksia, joita olin suunnitellut, eivät toimi. Aion tehdä kaiken elektroniikan uudelleen tulevaisuudessa, mutta aion elää sen kanssa toistaiseksi, koska olen kiinnostunut ensimmäisestä lanseerauksesta. Kun olet täysin itseoppinut 16-vuotias ilman pätevyyttä ja kokemusta, asiat menevät pieleen ja epäonnistuvat. Mutta epäonnistuminen on tapa oppia, ja monien virheideni seurauksena pystyin oppimaan paljon ja lisäämään taitojani ja tietämystäni. Odotin elektroniikan kestävän noin kaksi viikkoa, 2,5 kuukauden jälkeen se tuskin toimii, niin pahasti epäonnistuin tässä.

Kaukana kaikista ongelmista, puhutaan siitä, mikä toimii ja mitä sen oli/on tarkoitus tehdä. Tietokone on alun perin suunniteltu palvelemaan monia tarkoituksia. Näitä ovat LED -ohjaus, servo -ohjaus, venttiilinohjaus, sytytyksen ohjaus, langaton tiedonsiirto, tilan vaihto ulkoisilla tuloilla ja mahdollisuus vaihtaa akkuvirran ja ulkoisen virran välillä. Suuri osa tästä ei toimi tai on viallinen, vaikka työntöpiirilevyn tulevat versiot parantavat tätä tilannetta. 3D -tulostin myös tietokoneen kannen, joka estää suoran kosketuksen pakoputkeen.

Prosessin aikana tapahtui valtava määrä juottamista, kun tein kaksi päätietokonetta, servotietokoneen, kaksi LED -korttia, paljon johdotuksia ja mukautettuja Dupont -kaapeleita. Kaikki oli myös eristetty asianmukaisesti kutisteputkilla ja sähköteipillä, vaikka se ei estänyt shortsien syntymistä!

Vaihe 8: Ohjelmisto

Ohjelmisto! Osa, josta puhun koko ajan, mutta en ole halukas julkaisemaan tässä vaiheessa. Kaikki projektiohjelmistot julkaistaan lopulta, mutta pidän siitä kiinni toistaiseksi.

Olin suunnitellut ja tuottanut erittäin monimutkaisia ja pitkiä ohjelmistoja liittämään ne täydellisesti ohjaimeen. Vaikka langattomat laitteisto -ongelmat pakottivat minut tekemään ohjelmistosta erittäin yksinkertaisen. Nyt pad kytkeytyy päälle, se asettaa ja puristimet pitämään rakettia ja se odottaa yhtä signaalia ohjaimesta, joka käskee sen aloittamaan lähtölaskennan. Sen jälkeen se kulkee automaattisesti lähtölaskennan läpi ja käynnistyy ilman, että signaaleja vastaanotetaan. Tämä tekee säätimen E-stop-painikkeesta hyödyttömän! Voit painaa sitä, mutta kun lähtölaskenta on aloitettu, sitä ei voi pysäyttää!

Tärkein prioriteettini on korjata langaton järjestelmä heti ensimmäisen käynnistyksen jälkeen. Vaikka se kestää noin puolitoista kuukautta työtä (teoriassa) ja satoja dollareita, minkä vuoksi en korjaa sitä juuri nyt. Siitä on melkein vuosi, kun aloitin projektin, ja yritän saada raketin taivaalle yhden vuoden vuosipäivänä tai ennen sitä (4. lokakuuta). Tämä pakottaa minut laukaisemaan osittain epätäydellisillä maajärjestelmillä, vaikka ensimmäinen laukaisu keskittyy joka tapauksessa enemmän rakettien suorituskykyyn.

Päivitän tämän osion tulevaisuudessa sisältämään lopullisen ohjelmiston ja täydellisen selityksen.

Vaihe 9: Testaus

Testaus, testaus, testaus. MITÄÄN tekemäni ei koskaan toimi täydellisesti ensimmäisellä yrityksellä, näin opin! Tässä vaiheessa alat nähdä savua, kaikki lakkaa toimimasta tai asiat katkeavat. Kyse on vain kärsivällisyydestä, ongelman löytämisestä ja korjaamisesta. Asiat kestävät odotettua kauemmin ja ovat kalliimpia kuin luulit, mutta jos haluat rakentaa ylikorkean raketin ilman kokemusta, sinun on vain hyväksyttävä se.

Kun kaikki toimii täydellisesti ja sujuvasti (toisin kuin minulla), olet valmis käyttämään sitä! Minun tapauksessani lanseeraan erittäin ylikuntoisen mallirakettini, johon koko projekti perustuu…

Vaihe 10: Käynnistä

Jokainen, joka muistaa viimeisen Instructables -postaukseni, tietää, että tässä vaiheessa petin sinut. Raketti ei ole vieläkään lauennut, koska se on valtava projekti! Tavoitteeni on tällä hetkellä 4. lokakuuta, mutta katsotaan, noudatanko tätä määräaikaa. Ennen sitä minulla on paljon enemmän tehtävää ja paljon testaamista, mikä tarkoittaa, että seuraavan kahden kuukauden aikana on enemmän Instructables -viestejä ja YouTube -videoita!

Mutta kun odotat tätä makeaa laukaisumateriaalia, miksi et seuraa kehitystä ja katso, missä olen se kaikessa:

YouTube:

Twitter (päivittäiset päivitykset):

Instagram:

Ohjaimen ohjeet:

Ovela verkkosivustoni:

Tarrat:

Työskentelen parhaillaan laukaisuvideon parissa, joka tulee YouTubeen parin viikon kuluessa (toivottavasti)!

Vaihe 11: Yksi askel pidemmälle !?

On selvää, että minulla on vielä pitkä matka, kunnes kaikki toimii haluamallamme tavalla, vaikka minulla on jo luettelo tulevista ideoista siitä, miten voisin tehdä siitä paremman ja ylikypsemmän! Samoin joitain tärkeitä päivityksiä.

- Vahvemmat yläkiinnikkeet

- Vaimennus

- Langallinen varmuuskopiointi (kun langaton yhteys on kipeä)

- Ulkoinen virtavaihtoehto

- Näyttötila

- Käynnistä napanuora

- Ja tietysti korjata kaikki nykyiset ongelmat

Nykyisistä ongelmista puheen ollen:

- Viallinen langaton järjestelmä

- MOSFET -ongelmat

- PWM -kohina

- 1 -suuntainen voimakkaan käyttö

Kiitos, että luit viestini, toivottavasti saat siitä paljon inspiraatiota!