Coilgun bez masivnih kondenzatora. Završeno: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Prije otprilike šest mjeseci sagradio sam jednostavnu pušku sa zalijepljenom pločom na ploču (izvorni projekt). Bilo je zabavno i funkcionalno, ali htio sam to završiti. Tako sam napokon i učinio. Ovaj put koristim šest zavojnica umjesto dva i dizajnirao sam 3D tiskano 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 pisač
• bušilica
• Dremel
• ručna pila
• pištolj za vruće ljepilo
• M3 slavina
• lemilica

Materijali:

• filament za 3D pisač (koristio sam obični PLA)
• moje STL datoteke ovdje
• 40 x 10 x 2 mm aluminijski profil u obliku slova L
• Hardver M3
• magnetski diskovi karika 8x1,5 mm

elektronika:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11,1V 3S 65C Lipo kabel za bateriju
• 1200mAh 1s Lipo baterija Ovo bi bilo dovoljno
• 2x pojačani pretvarači (koristim XL6009)
• OLED ekran.96 '' 128x64 i2c SSD1306 veza
• AA svjetiljka (izborno)
• laserska dioda (opcionalno)
• mikroprekidač za vezu okidača V-102-1C4
• 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 uzmete još ovih jer biste mogli slomiti neke u tijeku. Pogotovo 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 izrezati na dva različita komada. Jedan dugačak 320 mm, a drugi 110 mm. Za rezanje sam upotrijebio ručnu pilu.

Duži komad držat će gotovo sve, a manji će imati samo ručku. Vrijeme je da izbušite tonu rupa i napravite nekoliko izreza. Uključio sam dvije slike koje pokazuju što treba rezati i kako. Slika bez dimenzija ima crvene točkice, neke su rupe. Treba ih izbušiti svrdlom 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. Ima i slika toga. Samo želim pojasniti da slike prikazuju najširu ravninu od 40 mm. Zid od 10 mm bio bi na gornjoj strani ispod prikazane ravnine pa 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.

Glavni okvir će i dalje trebati nekoliko rupa za ožičenje. Mogu se dodati kasnije, ali ako želite, sada ih možete izbušiti, međutim moglo bi biti izazovno znati gdje ih točno staviti. Više o tome u odjeljku ožičenja.

Korak 3: Zavojnice

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

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

Nakon što završite svih 6 zavojnica, morate ih montirati na glavni okvir. Stvar je samo u tome da ih zašrafite. Također imam cijev koja prolazi kroz zavojnice u ovom trenutku, ali kasnije ću je ukloniti jer je tamo samo da provjerim je li sve poravnano. Ovisno o tome koliko su vam rupe precizne, samo biste mogli uvrnuti 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 za njegovu izradu sada jer će sjediti na zavojnicama i bitan je dio njih. Dizajn se dosta 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.

Također nudim Eagle datoteke uključujući datoteku ploče koju sam koristio. Naravno da ne morate sami izrađivati 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 vrućeg. Predlažem zaista mali hladnjak ili biste to mogli učiniti čak i bez njega. Bez obzira na hladnjak koji ćete koristiti, nemojte koristiti okvir kao jedan jer ćete zajedno spojiti odvode svih MOSFET -ova.

Kad dovršite upravljačke programe, 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 je isključena. Povratna 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 bi podnio struju pa imam četiri paralelno spojena. Ove četiri diode su zatim spojene na zavojnicu izravno na žici zavojnice. Morat ćete sastrugati dio premaza za lemljenje na ovoj žici.

Imajte na umu da nekim fotografijama možda nedostaju otpornici s različitim komponentama itd. Pazite da slijedite sheme kako se one ažuriraju. Neki od snimaka napravljeni su u ranoj fazi izrade prototipa.

Korak 5: Ožičenje

Ovo je dio gdje pištolj postaje nered. Možeš pokušati srediti kao ja, ali svejedno će postati neuredno: D. Postoji shema koja prikazuje što 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 spajanjem arduina na upravljačke programe vrata. Arduino je postavljen na prednjoj strani pištolja s USB priključkom prema van za lakše programiranje. Zatim je bilo samo važno spojiti sve zajedno i promatrati ispravnu duljinu za svaku žicu.

Za IR senzore sam zapravo izbušio rupe kroz okvir gdje bih usmjerio žice. Počeo sam spajanjem signalnih žica na svaki senzor. Još sam jednom upotrijebio ravni kabel i zapravo je izgledao jako uredno. Tek kad sam krenuo nizbrdo, počeo sam spajati vodove. Provukao sam dvije žice s čvrstom jezgrom preko svih otvora. Jedan za 5V, a drugi za 0V. Zatim sam povezao ove žice sa svakim senzorom. Ovo je mjesto na kojem 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 lemljenja na tragove pločica koje će rukovati velikom strujom.

Korak 6: Snabdijevanje strujom

Uzmite svoje pretvarače za pojačanje i pokrenimo ovo štene. Koristim XL6009, ali stvarno bilo koji pojačavač pretvarača. Nećemo povući više od 500 mA, 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 prolazi na upravljačkim pločicama.

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. Spojio sam ga s prvim, a zatim ih je tratinčica sve povezala.

Sada, kada priključite jednoćelijsku bateriju, vaš bi arduino trebao početi treptati, a pištolj bi trebao biti spreman, ali prije uključivanja baterije provjerite sve svoje veze 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 kupnje provjerite je li magnetski. Zatim sam ga izrezao na komade duge 38 mm. Oni su se već mogli koristiti kao projektili, ali želio sam oštar vrh.

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

Za časopis sam ispisao STL datoteke časopisa i magazine_slider, što je bio lakši 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 (glazbena žica). Zatim sam ovu žicu namotao oko drvenog štapa dimenzija 5,5 mm x 25 mm (bilo koja slična veličina je 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. Kad 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.

Nakon toga uzmite magnet koji sam spomenuo u materijalima i super ga zalijepite na časopis. Za to postoji posebno mjesto. 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 privući kada su zalijepljena.

Korak 8: Sastavljanje unutrašnjosti

Prije nego što isprobate pištolj, morate imati okidač i mehanizam za punjenje. Pa hajde da to izgradimo. Morat ćete morati ispisati nekoliko dijelova. Svi su navedeni na prvoj slici. U ovom trenutku trebali biste ih moći samo pričvrstiti. Okidač je potrebno držati štapom od 2 mm kako bi se mogao slobodno vrtjeti. Prilikom prebacivanja koristim mikroprekidač V-102-1C4. Ožičenje za njega zapravo se 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 veliku težinu.

Kad sve povežete, provjerite odgovara li časopis. Možda ćete morati prilagoditi neke rupe. Zapravo sam završio s samo dva vijka jer su neke rupe bile isključene. Također provjerite pritiska li okidač mikroprekidač i po potrebi ga podesite.

Još jedan nepotreban korak bio bi dodavanje bačve. Kažem nepotrebno jer će pištolj bez njega dobro raditi. Odlučio sam ipak koristiti jedan. Postoji 3D model koji se zove bačva. Treba ga ispisati s načinom vaze, a budući da je riječ o jako 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 otkrio da ionako rade jer je debeo samo 0,4 mm unatoč činjenici da je tiskan 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 knjižnica, ali one su potrebne samo za OLED zaslon. Knjižnice 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, sustav pretpostavlja da nema projektila i prestat će ostavljati poruku na ekranu. Tih 100 ms se može promijeniti promjenom varijable safeTime (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 posljednje dvije zavojnice u mom slučaju su također 0 i to je zato što ih ne koristim jer ne rade i nije mi se dalo popraviti: D. Želite započeti nuliranjem svih njih osim drugog (ovako: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Zatim ga možete prenijeti i pokušati aktivirati. Posljednja dva senzora izračunat će vrijeme potrebno za prolazak projektila kroz njih pa možete izračunati brzinu. Predlažem spremanje vrijednosti u proračunsku tablicu zajedno s vrijednošću baseTime. Ponovite to najmanje 5 puta i procijenite za preciznije rezultate. Zatim možete dodati 500us i pokušati ponovo dok ne postignete najbolju moguću brzinu. Nakon što ste zadovoljni s jednom zavojnicom, ostavite najbolje vrijeme postavljeno i prijeđite na sljedeću zavojnicu te ponovite cijeli postupak. Prilikom kalibriranja upotrijebite kod coilgun2_calibration.ino i nakon dovršetka vrijednosti morate kopirati u coilgun2.ino i učitati.

Korak 10: 3D ispis

Postoji mnogo datoteka koje je potrebno 3D ispisati, a neke su prilično velike. Tiskao sam sve na CR-10 3D pisaču koji ima veliku količinu izrade pa ako imate manji pisač neke će dijelove možda trebati 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 neke druge posebne postavke. Prema zadanim postavkama koristio sam 3 oboda, 3 donja i 4 gornja sloja na 205 ° C s grijanim 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 ovu. Ukratko, brusila sam sve površine nanesene temeljnim premazom i ponovno brusila. Ponovio sam to 2-3 puta i premazao bojom te završio čistim premazom.

Korak 11: Završna montaža

Prije nego što sve sastavite, malo stvari nedostaje. 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 1 -ćelijske baterije i pretvarača za pojačavanje. Zapravo lemim zaglavlje igle 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.

Također imam baterijsku svjetiljku na prednjoj strani pištolja, ali je možda nemate jer je dizajnirana za samo neku svjetiljku koju sam ležao 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 točno na 5V liniju sa prekidačem u seriji.

Za ukrasna svjetla spojio sam ih izravno na priključak za dodavanje 5V linije kako bi se pištolj mogao rastaviti. Dvije plave LED diode od 5 mm imaju mjesto za montažu u STL datotekama trigger_cover. Koristio sam 12k otpornik za svaki od njih kako bi svijetlile vrlo slabo. 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 nikakav 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 točno objašnjava kako to treba biti povezano umjesto objašnjenja. Upotrijebite žicu od najmanje 14 AWG. 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.