Coilgun bez masivnih kondenzatora. Završeno: 11 koraka

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

Prije otprilike šest mjeseci sagradio sam jednostavnu pušku sa zalijepljenom pločom na ploču (originalni projekt). Bilo je zabavno i funkcionalno, ali htjela sam to završiti. Tako sam konačno i uspio. Ovaj put koristim šest zavojnica umjesto dva i dizajnirao sam 3D štampano kućište kako bih mu dao futuristički izgled.

Napravio sam i video ako ga želite vidjeti na djelu:)

Video

Korak 1: Alati i materijali

Počnimo s alatima.

• 3D štampač
• bušilica
• Dremel
• ručna pila
• pištolj za vruće ljepilo
• M3 slavina
• lemilica

Materijali:

• filament za 3D štampač (koristio sam običan PLA)
• moje STL datoteke ovdje
• 40 x 10 x 2 mm A -profil u obliku slova L
• M3 hardver
• magnetni diskovi 8x1.5mm link

elektronika:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11.1V 3S 65C Lipo baterija
• 1200mAh 1s Lipo baterija Ovo bi bilo dovoljno
• 2x pojačani pretvarači (koristim XL6009)
• OLED ekran.96 '' 128x64 i2c SSD1306 veza
• AA baterijska lampa (opcionalno)
• laserska dioda (opcionalno)
• mikroprekidač za okidač V-102-1C4 link
• 3x prekidači MTS-102 SPDT
• XT-60 konektori (5x ženski, 3x muški)

Ploče:

• 6x MIC4422YN
• 6x hladnjaka IRF3205 + (moj je RAD-DY-GF/3)
• 24x 1n4007
• 6x 10k otpornici
• 6x 100nF kondenzatori
• 6x 100uf kondenzatora

Predlažem da zgrabite još ovih jer biste mogli slomiti neke u toku. Posebno MOSFET -ovi. Na kraju sam ih koristio 20 -ak.

Trebat će vam i stvari za stvaranje zavojnica, ali ja koristim iste zavojnice kao u prethodnom vodiču pa idite tamo, a za to vam je potrebna samo emajlirana bakrena žica od 0,8 mm, infracrvena LED dioda i fototranzistor + neki otpornici što je sve objašnjeno u drugom vodiču.

Korak 2: Okvir

Cijeli pištolj izgrađen je oko aluminijskog okvira. Odlučio sam se za aluminijski okvir jer je lagan, čvrst, aluminijski profili se lako dobivaju i prilično su jeftini. Povrh toga, možete koristiti uobičajene ručne alate pri radu na njima. Profil koji koristim je 40 x 10 x 2 mm i dugačak 1 metar. Potrebno ga je iseći na dva različita dela. Jedan dugačak 320 mm, a drugi 110 mm. Za rezanje sam upotrijebio ručnu pilu.

Duži komad će držati gotovo sve, a manji će imati samo ručku. Sada je vrijeme da izbušite tonu rupa i napravite nekoliko izreza. Uključio sam dvije slike koje pokazuju šta treba rezati i kako. Slika bez dimenzija ima crvene tačke, neke su rupe. Treba ih izbušiti bušilicom od 4 mm. Rupe za razvrtanje bez crvenih točkica potrebno je izbušiti bušilicom od 2,5 mm i lupiti slavinom M3.

Kraći komad je mnogo lakši. Postoji i slika o tome. Samo želim pojasniti slike prikazuju najširu ravninu od 40 mm. Zid od 10 mm bio bi na gornjoj strani ispod prikazane ravnine tako da se ne može vidjeti. To vrijedi za sva tri dijagrama. Kao što sam rekao, ovaj nema ni približno toliko rupa, ali aluminijski profil je preširok. Stoga ga je potrebno suziti do kraja kako je prikazano na dijagramu.

Glavnom okviru će i dalje trebati nekoliko rupa za ožičenje. Mogu se dodati kasnije, ali ako želite, možete ih sada izbušiti, međutim može biti izazov znati gdje ih točno staviti. Više o tome u odjeljku ožičenja.

Korak 3: Zavojnice

Ne bi bilo puške bez zavojnica, zar ne? Zavojnice koje koristim ručno su namotane na 3D štampanu podlogu. Identični su onima koje sam stvorio u svojoj prvoj puški. Predlažem da se pridržavate ovih uputstava. Možete ga pronaći ovdje.

Jedina razlika je u činjenici da posljednja zavojnica ima različitu 3D printanu bazu jer ima infracrvene senzore na obje strane. Senzori su također identični, ali ožičenje je malo urednije. U ovom trenutku možete postaviti IC senzore na mjesto, ali ne brinite o napajanju i signalnim žicama.

Nakon što završite svih 6 zavojnica, morate ih montirati na glavni okvir. Stvar je samo u tome da ih zašrafite. Također, cijev u ovom trenutku prolazi kroz zavojnice, ali kasnije ću je ukloniti jer se tamo nalazi samo da se uvjerim da je sve poravnano. Ovisno o tome koliko su vam rupe precizne, možda ćete htjeti uvrnuti samo dva ili tri vijka za svaku zavojnicu kako biste bili sigurni da su što je moguće ravniji.

Korak 4: Krugovi upravljačkog programa

Sljedeći korak je stvaranje elektronike koja prebacuje zavojnice. Pravo je vrijeme da ga sada stvorite jer će sjediti na zavojnicama i bitan je dio njih. Dizajn se prilično razlikuje od mog prethodnog jer je s njim bilo nekih nedostataka. Preklopni MOSFET je još uvijek IRF3205, ali ovaj put upravljamo vratima s MIC4422YN koji je namjenski upravljački program vrata. Na shemi se nalazi i nekoliko pasivnih komponenti.

Takođe nudim Eagle datoteke uključujući datoteku ploče koju sam koristio. Naravno, ne morate sami stvarati PCB. Možete ga poslati profesionalnom proizvođaču ili ja predlažem da ga napravite samo na montažnoj ploči. To je zapravo samo šest komponenti. Najveći dio je hladnjak koji je u mom slučaju bio potpuno pretjeran. Otkrio sam da se MOSFET -ovi uopće ne zagrijavaju. Imao sam zavojnicu koja je radila nekoliko sekundi i već je gorjela, a MOSFET je bio samo topao na dodir, ali ni blizu vrućine. Predlažem zaista mali hladnjak ili biste to mogli učiniti čak i bez njega. Koji god hladnjak ćete koristiti nemojte koristiti okvir kao jedan jer ćete zajedno spojiti odvode svih MOSFET -ova.

Kad završite s upravljačkim programima, spojite ih na zavojnice i dodajte flyback diode !! Ne zaboravite ovo jer bi se i vama mogle zapaliti zavojnice: D. Povratna dioda steže visoki napon koji se stvara unutar zavojnice kada se isključi. Zaštitna dioda mora biti spojena na stezaljke zavojnica u suprotnom smjeru, što znači na mjestu gdje je zavojnica spojena na pozitivni terminal baterije, dioda će imati priključen katodni (negativni) terminal i obrnuto. Koristim 1N4007, ali ne samo jedan jer ne može podnijeti struju pa ih imam četiri spojena paralelno. Ove četiri diode su zatim spojene na zavojnicu izravno na žici zavojnice. Morat ćete ostrugati dio premaza za lemljenje na ovoj žici.

Imajte na umu da nekim fotografijama možda nedostaju otpornici imaju različite komponente itd. Pazite da slijedite sheme dok se one ažuriraju. Neki od snimaka su urađeni u ranoj fazi izrade prototipa.

Korak 5: Ožičenje

Ovo je dio gdje pištolj postaje nered. Možeš pokušati to urediti kao ja, ali svejedno će postati neuredno: D. Postoji shema koja prikazuje šta treba spojiti gdje. Zavojnica 0 smatra se prvom zavojnicom u koju uđe projektil. Isto vrijedi i za senzore.

Koristim ravni kabel i predlažem da učinite isto. Počeo sam povezivanjem arduina na upravljačke programe vrata. Arduino je postavljen na prednjoj strani pištolja s USB priključkom prema van za lakše programiranje. Sljedeće je bilo samo pitanje povezivanja svega zajedno i promatranja odgovarajuće dužine za svaku žicu.

Za IC senzore sam zapravo izbušio rupe kroz okvir gdje bih usmjerio žice. Počeo sam spajanjem signalnih žica na svaki senzor. Još jednom sam upotrijebio ravni kabel i izgledao je zaista uredno. Tek kad sam krenuo nizbrdo, počeo sam spajati dalekovode. Provukao sam dvije žice s čvrstim jezgrom preko svih otvora. Jedan za 5V, a drugi za 0V. Zatim sam povezao ove žice sa svakim senzorom. Ovo je točka na kojoj počinje izgledati jako ljutito, posebno nakon što je svu izloženu žicu zalijepio električnom trakom.

Sve veze koje smo do sada ostvarili bit će rukovanje slabom strujom, ali sada je vrijeme za spajanje dalekovoda za zavojnice i MOSFET -ove. Koristim 14 AWG silikonsku žicu koja je prilično fleksibilna. Također pazite da dobijete deblji lem jer će vam trebati prilično malo. Samo ćemo spojiti sve pozitivne terminale zajedno i učiniti isto s negativnim priključcima. Ako koristite isti PCB kao i ja, jastučići bi trebali biti izloženi na vrhu zavojnica. Predlažem i stavljanje velike količine lema na tragove štampanih ploča koji će nositi visoku struju.

Korak 6: Napajanje strujom

Uzmite svoje pretvarače za pojačavanje i pokrenimo ovo štene. Koristim XL6009, ali zaista bilo koji pojačavač pretvarača. Nećemo povući više od 500mA, uključujući svjetiljku i laser. Jedan pretvarač treba postaviti na 12V, a drugi na 5V. Postavljam ih kao što je prikazano na slici ostavljajući malo prostora za bateriju između arduina i pretvarača. Ulazi oba pretvarača moraju biti spojeni na bateriju.

Zatim moramo povezati sve osnove zajedno. Dva pretvarača već imaju spojene uzemljenje pa ih samo spojite s masom glavne 6 -ćelijske baterije, koja je debela crna žica koja vodi na upravljačkim pločama.

Sada 5V s izlaza jednog pretvarača treba spojiti na 5V koje smo već pokrenuli na arduino, senzore i sve ostalo. Izlaz od 12 V drugog pretvarača mora biti spojen na MOSFET upravljačke programe. Povezao sam ga s prvim, a zatim ih je tratinčica sve povezala.

Sada, kada priključite jednoćelijsku bateriju, vaš arduino bi trebao početi treptati i pištolj bi trebao biti spreman, ali provjerite sve vaše veze prije nego što priključite bateriju, jer u mom slučaju češće nešto eksplodira pri prvom pokušaju.

Korak 7: Projektili i magazin

Kao projektile kupio sam čeličnu šipku dugačku 8 mm. Prije kupovine provjerite da li je magnetski. Zatim sam ga izrezao na komade duge 38 mm. Oni su se već mogli koristiti kao projektili, ali želio sam oštar vrh.

Najlakši način bi bio korištenje tokarilice, a ako je imate, svakako je upotrijebite. Međutim, nemam pristup tokarilici. Umjesto toga, odlučio sam napraviti tokarski stroj od električne bušilice: D. Usječio sam bušilicu za radnu površinu i umetnuo projektil u stezne glave. Zatim sam uzeo dremel alat s odsječenim kotačem. Okretanjem projektila i mljevenjem dremela uspio sam stvoriti bilo koji vrh koji sam želio. Završio sam s pravljenjem 8 komada jer mogu pucati jedan za drugim.

Za časopis sam odštampao STL datoteke časopisa i magazine_slider, što je bio lak dio jer nam je potrebno i opruga. Eksperimentirao sam s oprugama s 3D printom, ali nije uspjelo. Dobio sam opružnu žicu od 0,8 mm (muzička žica). Zatim sam ovu žicu namotao oko drvenog štapa dimenzija 5,5 mm x 25 mm (bilo koja druga veličina bi bila dovoljna). Počeo sam tako što sam jedan kraj pričvrstio vijkom i namotao okolo. Za to je potrebno dosta snage. Na kraju sam napravio oko 7-8 petlji. Kada otpustite pritisak, on će izroniti i izgledati jako loše. Samo uzmite kliješta i savijte ih do konačnog oblika. Opruga se tada može umetnuti u spremnik.

Uz to, uzmite magnet koji sam spomenuo u materijalima i super ga zalijepite na časopis. Za to postoji posebno mesto. Ako ste odštampali držač časopisa, pronaći ćete odgovarajuće mjesto za drugi magnet. To možete zalijepiti i samo pazite da imate odgovarajući polaritet. Dva magneta bi se trebala međusobno privlačiti kada su zalijepljena.

Korak 8: Sastavljanje unutrašnjosti

Prije nego što isprobate pištolj, morate imati okidač i mehanizam za punjenje. Pa hajde da to izgradimo. Moraćete da odštampate nekoliko delova. Svi su navedeni na prvoj slici. U ovom trenutku trebali biste ih moći samo zašrafiti. Okidač je potrebno držati štapom od 2 mm kako bi se mogao slobodno okretati. Prilikom prebacivanja koristim mikroprekidač V-102-1C4. Ožičenje za njega se zapravo spominje u koraku ožičenja, a prekidač će stati točno u držač prekidača. Prilikom ispisa držača koristite najmanje pet oboda jer će ti dijelovi morati držati prilično veliku težinu.

Kad sve povežete, provjerite odgovara li časopis. Možda ćete morati prilagoditi neke rupe. Zapravo sam završio sa samo dva vijka jer su neke rupe bile otpale. Takođe proverite da li okidač pritiska mikro prekidač i podesite ga ako je potrebno.

Još jedan nepotreban korak bio bi dodavanje cijevi. Kažem nepotrebno jer će pištolj bez njega dobro funkcionirati. Odlučio sam ipak koristiti jedan. Postoji 3D model koji se zove bačva. Treba ga ispisati s načinom vaze, a budući da je riječ o zaista visokoj cijevi, kvaliteta bi se mogla pogoršati što više ispisujete pa sam na kraju ispisao dvije od njih. Nisam čak ni izbušio rupe za senzore jer sam ipak otkrio da rade jer je debeo samo 0,4 mm uprkos činjenici da je štampan u crnoj boji.

Korak 9: Softver i kalibracija

Samo naprijed i preuzmite.ino datoteke. Koristim arduino IDE 1.0.5, ali ni s novijim ne bi trebalo biti problema. Trebat će vam i nekoliko biblioteka, ali one su potrebne samo za OLED ekran. Biblioteke su Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX.

Sa svim bibliotekama trebali biste moći sastaviti skicu i učitati je. Prije nego što krenem u postupak kalibracije, dopustite mi samo da objasnim kako točno kod funkcionira. Imamo 6 zavojnica, kada povučete okidač, prva zavojnica će se uključiti sve dok senzor ne vidi projektil. Ako je potrebno više od 100 ms, sistem pretpostavlja da nema projektila i prestat će ostavljati poruku na ekranu. Ovih 100 ms se može promijeniti promjenom safeTime varijable (koristi nas umjesto ms) u funkciji shoot (). Zapravo se koristi samo senzor na prvoj zavojnici (probao sam mnogo različitih iteracija, a neke od njih koriste sve, ali ovo najbolje funkcionira). Sljedeće zavojnice su postavile vrijeme koliko dugo su jedna za drugom.

Vremena zavojnica postavljaju se nizom koji se naziva baseTime [6]. Prva vrijednost je uvijek nula jer prva zavojnica radi drugačije i samo je ostalo potrebno kalibrirati. Kao što vidite zadnje dvije zavojnice u mom slučaju su također 0 i to je zato što ih ne koristim jer ne rade i nije mi smetalo da ih popravim: D. Želite započeti nultovanjem svih njih osim drugog (ovako: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Zatim ga možete prenijeti i pokušati aktivirati. Posljednja dva senzora će izračunati vrijeme potrebno projektilu da prođe kroz njih, pa možete izračunati brzinu. Predlažem spremanje vrijednosti u proračunsku tablicu zajedno s vrijednošću baseTime. Ponovite to najmanje 5 puta i izračunajte prosjek za preciznije rezultate. Zatim možete dodati 500us i pokušati ponovo dok ne postignete najbolju moguću brzinu. Kad budete zadovoljni s jednom zavojnicom, ostavite najbolje vrijeme i prijeđite na sljedeću zavojnicu te ponovite cijeli postupak. Prilikom kalibracije upotrijebite kod coilgun2_calibration.ino, a nakon dovršetka vrijednosti morate kopirati u coilgun2.ino i učitati.

Korak 10: 3D štampanje

Postoji mnogo datoteka koje je potrebno 3D ispisati, a neke su prilično velike. Štampao sam sve na CR-10 3D štampaču koji ima ogromnu količinu izrade, pa ako imate manji štampač, neke dijelove ćete možda morati podijeliti. Koristio sam obični PLA za sve dijelove i postavke ispisa moraju biti optimizirane za svaki dio pa sam sastavio popis treba li nekom dijelu podrška ili neka druga posebna podešavanja. Podrazumevano sam koristio 3 oboda, 3 donja i 4 gornja sloja na 205 ° C sa zagrejanim slojem na 60 ° C.

Osim unutrašnjih dijelova, sve sam doradio i ofarbao. Ne želim ulaziti previše u ovo jer već postoji dovoljno vodiča o tome. Predložio bih ovo. Ukratko, brusio sam sve površine nanešenim prajmerom i ponovo brusio. Ponovio sam ovo 2-3 puta i premazao ga bojom i završio čistim premazom.

Korak 11: Završna montaža

Prije nego što sve spojite, nedostaje nekoliko stvari. Prekidači, svjetiljka, laser, ožičenje za glavnu bateriju i LED diode koje osvjetljavaju unutrašnjost pištolja. Počnimo s prekidačem za uključivanje/isključivanje koji treba biti spojen serijski između male jednoćelijske baterije i pretvarača za pojačavanje. Zapravo lemim zaglavlje pinova na prekidaču i kabel za pokretanje sa presavijenim iglom iz baterije samo da ga mogu odspojiti radi lakše montaže. Učinit ću isto za svaki prekidač.

Takođe imam baterijsku lampu na prednjoj strani pištolja, ali je možda nemate jer je dizajnirana za samo neku baterijsku lampu koju sam nosio okolo. Za shemu sam upravo dodao otpornik za LED i spojio ga na bateriju serijski s drugim prekidačem. Isto sam ponovio i za lasersku diodu. To je zapravo bio laserski pokazivač koji je radio na 4.5V pa sam ga spojio na liniju od 5V serijskim prekidačem.

Za ukrasna svjetla spojio sam ih izravno na priključak za dodavanje napona 5V kako bi se pištolj mogao rastaviti. Dvije plave LED diode od 5 mm imaju mjesto za montažu u STL datotekama trigger_cover. Koristio sam otpornik od 12 k za svaki kako bih ih jako zablistao. Na poklopac zavojnice dodao sam 6 plavih LED dioda od 3 mm za osvjetljavanje zavojnica. Spojio sam paralelno i dodao otpornik 22R prije nego što sam ih spojio na liniju 5V.

Sada još uvijek nemamo stalni način povezivanja glavnih baterija. Budući da je jedna baterija smještena u skladištu, druga je u prednjoj ručki i potrebno ih je spojiti na prekidač za brzo otpuštanje. Morat ćemo uspostaviti nekoliko veza. Dao sam dijagram koji tačno objašnjava kako to treba biti povezano umjesto objašnjenja. Upotrijebite najmanje 14 AWG žice. Prije lemljenja također najprije gurnite žicu kroz ručku i kundak jer kasnije to neće biti moguće.

Uz sve to pištolj bi trebao biti potpuno operativan i vrijeme je da izgleda lijepo. Neću objašnjavati montažu korak po korak kako je prikazano u videu ili možete pogledati 3D model.