Overkill Model Rocket Launch Pad!: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Prije nekog vremena objavio sam post Instructables o svom 'Overkill Model Rocket Launch Controller' zajedno s YouTube videom. Napravio sam to u sklopu velikog modela raketnog projekta u kojem činim sve što je moguće pretjerano, u pokušaju da naučim što je moguće više o elektronici, programiranju, 3D štampanju i drugim oblicima izrade. Post Instructables bio je vrlo popularan i činilo se da se svidjelo ljudima, pa sam odlučio da vrijedi napisati jednu o mojoj novoj pretjeranoj lansirnoj rampi!

Tipičan model raketne lansirne rampe sastoji se od šine koja vodi raketu i osnovne konstrukcije za njeno držanje. Ali dok pokušavam stvari učiniti što je moguće više pretjeranim, znao sam da ne mogu samo imati šinu. Nakon mnogo istraživanja pronašao sam nekoliko modela raketnih lansirnih rampi koje su slične pravim lansirnim rampama, iako su bile napravljene od drveta i izgledale su prilično neuredno.

Tako sam počeo s brainstormingom kako bih svoj mogao učiniti najnaprednijim i najsloženijim na svijetu. Odlučio sam da nijedna ideja nije "previše luda" ili "nemoguća za 16-godišnjaka", pa je svaka pristupačna ideja zapisana i stvorena. Odmah sam odlučio da želim nastaviti s lošom temom koja se vidi na mojoj raketi i kontroleru, pa je čelični okvir i aluminijske ploče zasigurno bio pravi put.

Ali, Eddy, šta lansirna rampa ima i šta je to što je čini toliko različitom?

Pa moj model rakete nije baš tipična raketa s perajama. Umjesto toga, raketa je ispunjena prilagođenom elektronikom i opremom za kontrolu vektora potiska. Kontrola vektora potiska, ili TVC, uključuje pomicanje motora unutar rakete radi usmjeravanja potiska i stoga usmjeravanje rakete na odgovarajuću putanju. Međutim, ovo uključuje GPS navođenje koje je PROTIVZAKONITO! Tako da moja raketa koristi TVC za održavanje stabilne rakete u uspravnom položaju sa žiroskopom na računaru za letenje, bez GPS opreme. Aktivna stabilizacija je legalna, smjernice nisu!

Nakon ovog dugog uvoda, još uvijek nisam objasnio šta jastučić zapravo radi i koje su njegove karakteristike! Lansirna rampa nije jednostavna šina, već je to vrlo složen sistem ispunjen mehaničkim dijelovima, elektronikom i pneumatikom. Cilj je bio učiniti ga sličnim pravoj lansirnoj rampi, što objašnjava mnoge mogućnosti. Jastučić ima pneumatski klip za uvlačenje snažnog oslonca, 3D štampane gornje stezaljke i stezaljke osnove, bežičnu komunikaciju s kontrolerom, puno RGB rasvjete (naravno!), Čelični okvir, aluminijsku ploču za provjeru koja prekriva bazu, stranice od brušenog aluminija, plameni rov i više prilagođenih računara za kontrolu svega.

Uskoro ću objaviti YouTube video o lansirnoj platformi, kao i mnoge druge video zapise o stvarima koje sam napravio do prvog lansiranja za otprilike 2 mjeseca. Još jedna važna stvar koju treba napomenuti je da će ovaj post o Instructables-u biti manje uputstva za rad, a više moj proces i nešto za razmišljanje.

Supplies

Budući da živim u Australiji, moji dijelovi i veze vjerojatno će se razlikovati od vaših, preporučujem da sami napravite istraživanje kako biste pronašli ono što odgovara vašem projektu.

Osnove:

Materijal za izradu okvira (drvo, metal, akril itd.)

Dugmad i prekidači

PLA filament

Mnogo vijaka M3

Elektronika

Možete koristiti bilo koji alat koji imate, ali evo što sam ja uglavnom koristio:

Lemilica

Drill

Upaljač za cigarete (za termoskupljajuće cijevi)

Pila za ispuštanje

MIG zavarivač

Kliješta

Odvijači

Multimetar (ovo mi je spasio život!)

Korak 1: Početak

Šta lansirna rampa mora učiniti? Kako treba izgledati? Kako to mogu učiniti? Koliki je budžet? Ovo su sve super važna pitanja koja si morate postaviti prije nego što počnete rješavati ovaj zadatak. Zato počnite tako što ćete nabaviti papir, nacrtati skice i zapisati ideje. Puno istraživanja će vam također puno pomoći, možda će vam samo dati tu zlatnu ideju koja ga čini toliko boljim!

Nakon što razmislite o svemu što želite da učinite, podijelite ga na dijelove kako ne bi bilo tako snažno. Mojih 6 glavnih sekcija bilo je obrada metala, stezaljke osnove, pneumatika, softver, elektronika i rasvjeta. Podijelivši ga na dijelove, mogao sam raditi stvari po redoslijedu i dati prioritet onome što je potrebno učiniti što prije.

Pobrinite se da sve izuzetno dobro isplanirate i napravite dijagrame svakog sistema kako biste mogli razumjeti kako će sve funkcionirati. Kad znate što treba učiniti i kako ćete to učiniti, vrijeme je da to počnete graditi!

Korak 2: Obrada metala

Odlučio sam da će ova lansirna rampa biti izvrsna prilika da naučim nešto o obradi metala, pa sam to i učinio. Počeo sam s projektiranjem čelične konstrukcije i uključivanjem svih dimenzija. Krenuo sam prema prilično osnovnom okviru, iako sam odlučio rezati krajeve na 45 stupnjeva gdje god je bilo zavoja od 90 stupnjeva, samo da naučim nešto više i steknem još iskustva. Moj konačni dizajn bio je osnovni okvir, s čvrstom leđom montiranom na šarke. Tada bi imao aluminij koji ga prekriva i ivice za ivice kako bi bio malo uredniji. Također bi uključivao plameni rov napravljen od čeličnih cijevi koje su imale nekih 45 stupnjeva na kraju, tako da plamen izlazi pod blagim kutom.

Počeo sam tako što sam izrezao sve dijelove okvira, a zatim ih zavario. Uvjerio sam se da nema spojeva sa vanjske strane, inače aluminijske ploče neće sjediti u ravnini s okvirom. Nakon mnogo stezanja i magneta, uspio sam okvir zavariti ravno. Zatim sam izrezao sve aluminijske ploče prema veličini nekim velikim škarama za metal i izrezao rubne trake nekim kositrenim šnalama. Kad je to učinjeno, sve je sjebano, što se pokazalo težim nego što sam očekivao.

Čvrsti čelični i aluminijski rub tada su obojeni u crnu boju, a čvrsta naslona ugrađena je na šarke. Konačno, napravljeni su neki jednostavni čelični nosači za klip, koji su mu omogućili da povuče snažni oslonac i rotira na svom mjestu okretanja.

Korak 3: Osnove stezaljki

Sa završenim glavnim okvirom i podlogom koja je počela da liči na nešto, odlučio sam da želim da je nateram da drži raketu što je pre moguće. Dakle, osnovne stezaljke i gornje stezaljke bile su sljedeće na listi.

Osnovne stezaljke trebale su moći držati raketu dok je pod potiskom, a zatim je otpustiti u točno određeno vrijeme. S potiskom od oko 4,5 kg, raketa bi uništila servo motore sg90 koji se koriste na osnovnim stezaljkama. To je značilo da sam morao stvoriti mehanički dizajn koji bi uklonio sav stres sa servo -ja i umjesto toga ga stavio kroz strukturalni dio. Servo je tada morao moći lako povući stezaljku kako bi se raketa mogla podignuti. Odlučio sam uzeti inspiraciju iz beskorisne kutije za ovaj dizajn.

Servo i mehanički dijelovi također su morali biti potpuno prekriveni kako ne bi bili u direktnom dodiru s ispuhom rakete, pa su napravljeni bočni i gornji poklopci. Gornji poklopac morao se pomaknuti kako bi zatvorio „kutiju“kad se stezaljka povukla, jednostavno sam je upotrijebio nekim gumicama da je povučem prema dolje. Iako biste mogli povući i opruge ili neki drugi mehanički dio. Osnovne stezaljke tada su morale biti montirane na lansirnu rampu na podesivoj šini kako bi se njihov položaj mogao fino podesiti i potencijalno držati druge rakete. Prilagodljivost je bila važna za stezaljke osnove.

Osnovne stezaljke bile su mi veliki izazov jer nemam iskustva s mehaničkim dijelovima, a sve je potrebno za tolerancije od 0,1 mm za nesmetan rad. Trebalo mi je 4 dana uzastopno od kada sam započeo sa stezaljkama do prve potpuno ispravne stezaljke jer je bilo uključeno mnogo CAD -a i izrade prototipa kako bi mogli nesmetano raditi. To je bila još jedna sedmica 3D štampanja, jer svaka stezaljka ima 8 dijelova za rad.

Kasnije, kada sam instalirao pad računar, shvatio sam da sam planirao koristiti samo jedan Arduino pin za kontrolu četiri serva. Ovo na kraju nije uspjelo, a imao sam i problema s regulatorom napona, pa sam napravio "servo računar" koji se nalazi ispod lansirne rampe i kontroliše stezaljke. Regulatori su zatim montirani na aluminijske ploče s ulošcima koji će se koristiti kao veliki hladnjak. Servo računar takođe uključuje i isključuje napajanje servo -a sa MOSFET -ovima, tako da nisu uključeni pod stalnim stresom.

Korak 4: Gornje stezaljke

Nakon tjedana rada na osnovnim stezaljkama i srodnoj elektronici došlo je vrijeme za izradu novih stezaljki! Gornje stezaljke su vrlo jednostavnog dizajna, iako su vrlo slabe i sigurno će se nadograditi u budućnosti. Oni su samo jednostavni držač koji se pričvršćuje za snažnu naslon i drži servo motore. Na ove servo motore ugrađene su ruke koje imaju servo trubu zalijepljenu epoksidom. Između ovih krakova i rakete nalazi se nekoliko malih, zakrivljenih komada koji se okreću i oblikuju u oblik rakete.

Ove stezaljke imaju kablove koji se spuštaju kroz uporište do glavnog računara koji ih kontroliše. Jednu stvar treba dodati da je trebalo dosta vremena za fino podešavanje njihovih otvorenih i zatvorenih pozicija u softveru jer sam pokušavao ne zaustaviti servomotore, ali i dalje sigurno držati raketu.

Da bih dizajnirao stezaljke, nacrtao sam 2D pogled na vrh rakete i oslonac, sa tačnim dimenzijama između njih. Tada sam uspio dizajnirati ruke odgovarajuće dužine i servo upravljače odgovarajuće širine za držanje rakete.

Korak 5: Osvjetljenje

Većina koraka odavde zapravo nisu ni u kakvom redoslijedu, u osnovi bih mogao učiniti sve što osjećam tog dana ili sedmice. Međutim, i dalje sam se fokusirao samo na jedan dio. Lansirna rampa ima 8 RGB LED dioda koje su povezane na tri Arduino pina, što znači da su sve iste boje i da se ne mogu pojedinačno adresirati. Napajanje i kontrola ovog velikog broja RGB LED dioda bio je veliki zadatak sam po sebi jer svakoj LED diodi treba vlastiti otpornik. Drugi problem je bio u tome što bi povukli previše struje ako su na jednom Arduino pinu po boji, pa im je trebao vanjski izvor napona, reguliran na ispravan napon.

Da bih sve ovo napravio, napravio sam drugi računar pod nazivom „LED ploča“. Može napajati do 10 RGB LED dioda koje sve imaju svoje otpornike. Da bih ih napajao, koristio sam tranzistore za napajanje iz reguliranog napona i uključivanje boja po želji. To mi je omogućilo da i dalje koristim samo tri Arduino igle, ali ne povlačim previše struje da bi ispržila ploču.

Sve LED diode su u prilagođenim 3D štampanim zagradama koje ih drže na mjestu. Takođe imaju i Dupont kablove po mjeri koji se priključuju na LED ploču i uredno se provlače kroz strukturu lansirne rampe.

Korak 6: Penumatika

Uvijek su me zanimali i pneumatika i hidraulika, iako nikada nisam u potpunosti razumio kako sistemi funkcioniraju. Kupovinom jeftinog klipa i jeftinih armatura, mogao sam naučiti o načinu rada pneumatike i primijeniti ih na svoj sistem. Cilj je bio glatko uvući snažan oslonac pneumatskim klipom.

Sistem bi zahtijevao zračni kompresor, ograničivače protoka, spremnik zraka, ventile, ventil za rasterećenje pritiska i niz armatura. Uz malo pametnog dizajna i gomilu prilagođenih 3D štampanih zagrada, jedva sam sve ovo smjestio unutar podloge.

Sistem koji sam dizajnirao bio je prilično jednostavan. Pumpa za vazdušni kompresor puni rezervoar za vazduh, a manometar se koristi za pregled pritiska (cilj od 30 PSI). Ventil za smanjenje pritiska bi se koristio za podešavanje pritiska u rezervoarima, sigurnost i ispuštanje vazduha kada se ne koristi. Kada je jaka strana spremna za uvlačenje, računar bi aktivirao magnetni ventil, puštajući zrak u klip i gurajući ga nazad. Ograničivači protoka bi se koristili kao način usporavanja ovog uvlačenja.

Rezervoar za vazduh se trenutno ne koristi, jer još nemam potrebne armature za njega. Spremnik je samo stari, mali aparat za gašenje požara i koristi vrlo jedinstvenu veličinu. I da, to je bučica od 2 kg, da je nema, jastučić bi se prevrnuo kad bi se jaki bek povukao.

Korak 7: Elektronika

Najvažniji dio, glavni dio i dio s beskrajnim problemima. Sve se kontrolira elektronički, ali neki jednostavni, ali glupi dizajn PCB -a i shematske greške uzrokovali su noćne more. Bežični sistem je i dalje nepouzdan, određeni ulazi su neispravni, postoji šum u PWM linijama, a gomila funkcija koje sam planirao ne rade. U budućnosti ću prepravljati svu elektroniku, ali ću zasad živjeti s tim jer sam željan prvog lansiranja. Kada ste potpuno samouki šesnaestogodišnjak bez kvalifikacija i iskustva, stvari će sigurno krenuti naopako i propasti. Ali neuspjeh je način na koji učite, a kao rezultat mojih mnogih grešaka uspio sam naučiti mnogo i unaprijediti svoje vještine i znanje. Očekivao sam da će elektronici trebati otprilike dvije sedmice, nakon 2,5 mjeseca još uvijek jedva radi, eto koliko mi je ova teško pala.

Daleko od svih problema, razgovarajmo o tome šta radi i šta je to/trebalo da uradi. Računar je prvobitno dizajniran za mnoge svrhe. To uključuje LED kontrolu, servo kontrolu, kontrolu ventila, kontrolu paljenja, bežičnu komunikaciju, prebacivanje načina rada s vanjskim ulazima i mogućnost prebacivanja između napajanja iz baterije i vanjskog napajanja. Mnogo toga ne radi ili je neispravno, iako će buduće verzije Thrust PCB -a poboljšati ovu situaciju. Takođe sam 3D štampao omot za računar kako bih zaustavio direktan kontakt sa izduvnim gasovima.

Tijekom cijelog procesa bila je uključena velika količina lemljenja jer sam napravio dva glavna računara, servo računar, dvije LED ploče, puno ožičenja i prilagođene Dupont kabele. Sve je također na odgovarajući način izolirano termoskupljajućom cijevi i električnom trakom, iako to nije spriječilo da se kratke hlače i dalje događaju!

Korak 8: Softver

Softver! Dio o kojem govorim cijelo vrijeme, ali nerado objavljujem u ovoj fazi. Sav softver za projekte će na kraju biti objavljen, ali ja se toga zasad držim.

Dizajnirao sam i proizveo vrlo kompliciran i dugotrajan softver za savršeno povezivanje s kontrolerom. Mada su me problemi sa bežičnim hardverom naterali da prepravim softver krajnje osnovno. Sada se jastučić uključuje, postavlja i steže za držanje rakete i čeka jedan signal iz kontrolera koji mu govori da započne odbrojavanje. Zatim automatski prolazi kroz odbrojavanje i pokreće se bez prijema i praćenja signala. Ovo čini dugme E-stop na kontroleru beskorisnim! Možete ga pritisnuti, ali kad odbrojavanje započne, nema ga zaustavljanja!

Moj najveći prioritet je popraviti bežični sistem odmah nakon prvog pokretanja. Iako će za to biti potrebno oko mjesec i pol rada (u teoriji) i stotine dolara, zbog čega to trenutno ne popravljam. Skoro je prošlo godinu dana od početka projekta i pokušavam da podignem raketu na nebo na ili prije jednogodišnje godišnjice (4. oktobra). To će me natjerati na lansiranje s djelomično nedovršenim kopnenim sistemima, iako je prvo lansiranje ionako više fokusirano na performanse raketa.

Ubuduće ću ažurirati ovaj odjeljak kako bih uključio konačni softver i potpuno objašnjenje.

Korak 9: Testiranje

Testiranje, testiranje, testiranje. NIŠTA što činim da savršeno funkcionira prvi pokušaj, tako učim! U ovoj fazi počinjete vidjeti dim, sve prestaje raditi ili stvari puknu. Samo je potrebno biti strpljiv, pronaći problem i smisliti kako ga riješiti. Stvari će potrajati duže nego što očekujete i biti skuplje nego što ste mislili, ali ako želite izgraditi pretjeranu raketu bez iskustva, morate to prihvatiti.

Kad sve funkcionira savršeno i glatko (za razliku od mog), spremni ste za upotrebu! U mom slučaju lansirat ću svoju vrlo pretjeranu model raketu na kojoj se cijeli projekt temelji …

Korak 10: Pokrenite

Svi koji se sjećaju moje zadnje objave o Instructables -u znat će da sam vas ovo iznevjerio. Raketa još uvijek nije lansirana, jer je to ogroman projekt! Trenutno ciljam na 4. oktobar, mada ćemo vidjeti da li ću ispoštovati taj rok. Prije toga imam još mnogo toga za napraviti i obaviti mnogo testiranja, što znači da će u naredna dva mjeseca na putu biti još postova o Instructables -u i YouTube videozapisa!

Ali dok čekate taj slatki snimak lansiranja, zašto ne biste pratili napredak i sa svim tim vidjeli gdje sam ja:

YouTube:

Twitter (dnevna ažuriranja):

Instagram:

Instrukcije za kontroler:

Moja lukava web stranica:

Naljepnice:

Trenutno radim na videu lansirne rampe koji će biti na YouTube -u za nekoliko sedmica (nadam se)!

Korak 11: Još jedan korak dalje !?

Očigledno je da imam još dug put do toga da sve funkcionira kako želim, iako već imam popis budućih ideja kako bih to mogao učiniti boljim i pretjeranim! Kao i neke važne nadogradnje.

- Jače gornje stezaljke

- Snažno prigušivanje

- Žičana sigurnosna kopija (za vrijeme kada bežična veza predstavlja bol)

- Opcija vanjskog napajanja

- Način prikaza

- Pokreni pupčanu

- I naravno, riješite sve trenutne probleme

Govoreći o trenutnim problemima:

- Neispravan bežični sistem

- Problemi s MOSFET -om

- PWM buka

- jednosmjerno snažno aktiviranje

Hvala što ste pročitali moj post, nadam se da ćete iz njega izvući sjajnu inspiraciju!