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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Prije nekog vremena objavio sam post Instructables o svom 'Overkill Model Rocket Launch Controller' zajedno s videom na YouTubeu. 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 ispisu i drugim oblicima izrade. Post Instructables bio je vrlo popularan i činilo se da se ljudima svidio pa sam zaključio da je vrijedno napraviti jedan o mojoj novoj pretjeranoj lansirnoj platformi!

Tipičan model raketne lansirne rampe sastoji se od tračnice koja vodi raketu i osnovne konstrukcije za njeno držanje. No, dok pokušavam stvari učiniti što pretjeranijima, znao sam da ne mogu samo imati ogradu. Nakon mnogo istraživanja pronašao sam nekoliko modela raketnih lansirnih rampi koje su slične pravim lansirnim rampama, iako su bile izrađene 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 upravljaču, pa je čelični okvir i aluminijske ploče zasigurno bio pravi put.

Ali Eddy, što lansirna rampa ima i po čemu se to čini toliko drugačijom?

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 s žiroskopom na računaru za letenje, bez GPS opreme. Aktivna stabilizacija je legalna, smjernice nisu!

Nakon ovog dugog uvoda još uvijek nisam objasnio što jastučić zapravo radi i koje su njegove značajke! Lansirna rampa nije jednostavna tračnica, već vrlo složen sustav ispunjen mehaničkim dijelovima, elektronikom i pneumatikom. Cilj je bio učiniti ga sličnim pravoj lansirnoj platformi, što objašnjava mnoge značajke. Podloga sadrži pneumatski klip za uvlačenje snažne naslone, 3D ispisane gornje stezaljke i stezaljke za podnožje, 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 računala za kontrolu svega.

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

Pribor

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

Osnove:

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

Gumbi i prekidači

PLA filament

Puno vijaka M3

Elektronika

Možete koristiti sve alate koje imate, ali evo što sam ja uglavnom koristio:

Lemilica

Bušilica

Upaljač za cigarete (za termoskupljajuće cijevi)

Pila za ispuštanje

MIG zavarivač

Kliješta

Odvijači

Multimetar (ovo mi je spasio život!)

Korak 1: Početak

Što lansirna rampa treba učiniti? Kako treba izgledati? Kako to mogu učiniti? Koliki je proračun? To su sve super važna pitanja koja si morate postaviti prije nego što se počnete baviti ovim zadatkom. Zato počnite tako što ćete nabaviti papir, nacrtati skice i zapisati ideje. Puno istraživanja također će vam puno pomoći, moglo bi vam samo dati tu zlatnu ideju koja ga čini toliko boljim!

Nakon što razmislite o svemu što želite da učinite, podijelite ga na odjeljke kako ne bi bilo tako snažno. Mojih 6 glavnih odjeljaka bili su obrada metala, stezaljke za podlogu, pneumatika, softver, elektronika i rasvjeta. Podijelivši ga na odjeljke, 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 sustava 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. Išao sam na prilično osnovni okvir, iako sam odlučio rezati krajeve na 45 stupnjeva gdje god je bilo zavoja od 90 stupnjeva, samo da naučim još malo 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 rubne trake kako bi bio malo uredniji. Također bi uključivao plameni rov izrađen 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 varova s vanjske strane, inače aluminijske ploče neće sjediti u ravnini s okvirom. Nakon puno 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 obojani u crnu boju, a snažna naslona ugrađena je na šarke. Naposljetku, za klip su napravljeni neki jednostavni čelični nosači koji su mu omogućili da povuče snažan oslonac i rotira na svom mjestu zakretanja.

Korak 3: Osnovne stezaljke

S dovršenim glavnim okvirom i podlogom koja je počela nalikovati, odlučio sam da ga želim natjerati da drži raketu što je prije moguće. Dakle, osnovne stezaljke i gornje stezaljke bile su sljedeće na popisu.

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 oduzeo sav stres od serva i umjesto toga ga stavio kroz strukturni 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 izravnom dodiru s ispuhom raketa, 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 za povlačenje mogli koristiti i opruge ili neki drugi mehanički dio. Temeljne 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 osnovne stezaljke.

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 četiri dana zaredom od početka pokretanja stezaljki do prve potpuno ispravne stezaljke jer je bilo potrebno puno CAD -a i izrade prototipa kako bi mogli nesmetano raditi. Bio je to još jedan tjedan 3D ispisa, jer svaka stezaljka ima 8 dijelova za rad.

Kasnije, kad sam instalirao pad računalo, shvatio sam da sam planirao upotrijebiti samo jedan Arduino pin za upravljanje sa četiri serva. Ovo na kraju nije uspjelo, a imao sam i problema s regulatorom napona, pa sam napravio 'servo računalo' koje se nalazi ispod lansirne rampe i kontrolira stezaljke. Regulatori su zatim montirani na aluminijske ploče s ulošcima koji će se koristiti kao veliki hladnjak. Servo računalo također uključuje i isključuje napajanje servo -a s 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 vrlo su jednostavnog dizajna, iako su vrlo slabe i zasigurno 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 nalaze se mali, zakrivljeni komadići koji se okreću i oblikuju u oblik rakete.

Ove stezaljke imaju kablove koji se spuštaju kroz uporište u glavno računalo koje ih kontrolira. 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 čvrsto držati raketu.

Da bih dizajnirao stezaljke, nacrtao sam 2D pogled na vrh rakete i oslonac, s točnim dimenzijama između njih. Tada sam uspio dizajnirati ruke odgovarajuće duljine, a servo upravljači odgovarajuće širine za držanje rakete.

Korak 5: Osvjetljenje

Većina koraka odavde zapravo nisu ni u kakvom redoslijedu, u osnovi bih mogao učiniti što god sam osjećao tog dana ili tjedna. Međutim, i dalje sam se fokusirao samo na jedan odjeljak odjednom. Lansirna rampa ima 8 RGB LED dioda koje su spojene na tri Arduino pina, što znači da su sve iste boje i da se ne mogu pojedinačno adresirati. Napajanje i upravljanje ovim mnogo RGB LED dioda bio je veliki zadatak sam po sebi jer svaka LED dioda treba vlastiti otpornik. Drugi je problem 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.

Kako bih sve to napravio, napravio sam drugo računalo pod nazivom ‘LED ploča’. Može napajati do 10 RGB LED dioda koje sve imaju svoje otpornike. Kako bih ih sve napajao, iskoristio sam tranzistore za napajanje iz reguliranog napona i uključivanje boja kako sam htio. To mi je omogućilo da i dalje koristim samo tri Arduino igle, ali ne povlačim previše struje da bi ispržila ploču.

Sve LED diode nalaze se u prilagođenim 3D tiskanim zagradama koje ih drže na mjestu. Također imaju prilagođene Dupont kabele 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 sustavi funkcioniraju. Kupnjom jeftinog klipa i jeftine armature uspio sam saznati o načinu rada pneumatike i primijeniti ih na svoj sustav. Cilj je bio glatko uvući snažan oslonac pneumatskim klipom.

Sustav bi zahtijevao zračni kompresor, ograničivače protoka, spremnik zraka, ventile, ventil za rasterećenje tlaka i niz armatura. Uz malo pametnog dizajna i hrpu prilagođenih 3D ispisanih zagrada, uspio sam sve ovo staviti jedva u uložak.

Sustav koji sam dizajnirao bio je prilično jednostavan. Pumpa zračnog kompresora puni spremnik zraka, a manometar se koristi za pregled tlaka (cilj od 30 PSI). Ventil za smanjenje tlaka bi se koristio za podešavanje tlaka u spremnicima, sigurnost i ispuštanje zraka kada se ne koristi. Kad je snažni oslonac spreman za uvlačenje, računalo bi aktiviralo elektromagnetni ventil, puštajući zrak u klip i gurajući ga natrag. Ograničivači protoka bi se koristili kao način usporavanja ovog uvlačenja.

Spremnik zraka trenutno se ne koristi jer za njega još nemam potrebnu opremu. Spremnik je samo stari, mali vatrogasni aparat i koristi vrlo jedinstvenu veličinu. I da, to je bučica od 2 kg, da je nema, jastučić bi se prevrnuo kad se jaki bek povuče.

Korak 7: Elektronika

Najvažniji dio, glavni dio i dio s beskrajnim problemima. Sve se kontrolira elektronički, no neki jednostavni, ali glupi dizajn PCB -a i shematske pogreške uzrokovali su noćne more. Bežični sustav je još uvijek nepouzdan, određeni ulazi su neispravni, postoji šum u PWM linijama, a hrpa značajki koje sam planirao ne rade. U budućnosti ću prepravljati svu elektroniku, ali zasad ću živjeti s tim jer sam željan prvog lansiranja. Kad 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 brojnih pogrešaka uspio sam naučiti mnogo i unaprijediti svoje vještine i znanje. Očekivao sam da će elektronici trajati otprilike dva tjedna, nakon 2,5 mjeseca još uvijek jedva radi, eto koliko mi je ovaj propao.

Daleko od svih problema, razgovarajmo o tome što radi i što je namjeravao/namjeravao učiniti. Računalo je izvorno dizajnirano 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. Također sam 3D ispisao omot za računalo kako bih zaustavio izravan kontakt s ispušnim plinovima.

Tijekom cijelog procesa bila je uključena velika količina lemljenja jer sam napravio dva glavna računala, servo računalo, dvije LED ploče, puno ožičenja i prilagođene Dupont kabele. Sve je također bilo prikladno 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 u ovoj fazi ga nerado objavljujem. 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. Iako su me problemi s bežičnim hardverom prisilili da prepravim softver iznimno 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 primanja i daljnjih signala. Ovo čini gumb E-stop na kontroleru beskorisnim! Možete ga pritisnuti, ali kad odbrojavanje započne, nema ga zaustavljanja!

Najveći mi je prioritet popraviti bežični sustav 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, a ja pokušavam raketu podići na nebo na ili prije jednogodišnje obljetnice (4. listopada). To će me natjerati na lansiranje s djelomično nedovršenim kopnenim sustavima, iako je prvo lansiranje ionako više usredotočeno na performanse raketa.

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

Korak 9: Testiranje

Testiranje, testiranje, testiranje. NIŠTA što učinim 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 dulje nego što očekujete i biti skuplje nego što ste mislili, ali ako želite izgraditi pretjeranu raketu bez iskustva, jednostavno to morate prihvatiti.

Nakon što sve radi 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

Svatko tko se sjeća mog zadnjeg posta na stranici Instructables znat će da sam vas ovo iznevjerio. Raketa još uvijek nije lansirana, jer je to ogroman projekt! Trenutno ciljam 4. listopada, no vidjet ćemo ispunjavam li 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 s Instructablesa i YouTube videozapisa!

No, dok čekate tu slatku lansiranu snimku, 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 YouTubeu za nekoliko tjedana (nadam se)!

Korak 11: Još jedan korak dalje !?

Očigledno je da me čeka još dug put dok sve ne 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

- Pokrenite pupčanu

- I naravno, riješite sve trenutne probleme

Govoreći o trenutnim problemima:

- Neispravan bežični sustav

- Problemi s MOSFET -om

- PWM šum

- jednosmjerno snažno aktiviranje

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