Overkill Model Rocket Launch Pad !: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

For en stund siden ga jeg ut et Instructables -innlegg om min 'Overkill Model Rocket Launch Controller' sammen med en YouTube -video. Jeg gjorde det som en del av et stort modellrakettprosjekt der jeg gjør alt så overkill som mulig, i et forsøk på å lære så mye jeg kan om elektronikk, programmering, 3D -utskrift og andre former for å lage. Instructables -innlegget var veldig populært, og folk syntes å like det, så jeg bestemte meg for at det var verdt å lage en om min nye overkill -startpute!

En typisk modell rakettoppskytingsrampe består av en skinne som styrer raketten og en grunnleggende struktur for å holde den. Men da jeg prøver å gjøre ting så overkill som mulig, visste jeg at jeg ikke bare kunne ha en skinne. Etter mye undersøkelser fant jeg et par modellrakettramper som ligner på ekte lanseringsputer, selv om de var laget av tre og så ganske rotete ut.

Så jeg begynte å tenke ut hvordan jeg kunne gjøre min til den mest avanserte og over kompliserte i verden. Jeg bestemte meg for at ingen ide var "for gal" eller "umulig for en 16-åring å oppnå", så enhver ide som var rimelig ble skrevet ned og laget. Jeg bestemte meg helt fra starten at jeg ønsket å fortsette badass -temaet som er sett på raketten min og kontrolleren, så en stålramme og aluminiumsplater var absolutt veien å gå.

Men Eddy, hva har lanseringsplaten og hva gjør den som gjør den så annerledes?

Min modellrakett er ikke akkurat en typisk rakett med finne. I stedet er raketten fylt med tilpasset elektronikk og skyvevektorkontrollutstyr. Skyvvektorkontroll, eller TVC, innebærer å flytte motoren inne i raketten for å rette skyvekraften og derfor styre raketten til den riktige banen. Dette innebærer imidlertid GPS -veiledning som er ulovlig! Så raketten min bruker TVC for å holde raketten superstabil oppreist med et gyroskop på flycomputeren, uten GPS -utstyr. Aktiv stabilisering er lovlig, veiledning er ikke det!

Etter denne lange introen har jeg fortsatt ikke forklart hva puten faktisk gjør og hva den har av funksjoner! Lanseringsplaten er ikke en enkel skinne, men i stedet et veldig komplekst system fylt med mekaniske deler, elektronikk og pneumatikk. Målet var å gjøre den lik en ekte startpute, som forklarer mange av funksjonene. Puten har et pneumatisk stempel for å trekke tilbake sterkbacken, 3D -trykte øvre klemmer og baseklemmer, trådløs kommunikasjon med kontrolleren, mye RGB -belysning (selvfølgelig!), En stålramme, aluminiumsbrikke som dekker basen, børstede aluminiumssider, en flammegrav og flere tilpassede datamaskiner for å kontrollere alt.

Jeg kommer snart til å slippe en YouTube -video om lanseringsplaten, i tillegg til mange andre videoer av ting jeg har laget før den første lanseringen på omtrent 2 måneder. En annen viktig ting å merke seg at dette Instructables-innlegget vil være mindre av en fremgangsmåte og mer av prosessen min og litt stoff til ettertanke.

Rekvisita

Siden jeg bor i Australia, vil delene og koblingene sannsynligvis være forskjellige fra dine, jeg anbefaler å gjøre din egen forskning for å finne det som er riktig for prosjektet ditt.

Det grunnleggende:

Materiale for å bygge rammen (tre, metall, akryl osv.)

Knapper og brytere

PLA -filament

Mange M3 skruer

Elektronikk

Du kan bruke uansett verktøy du har, men her er det jeg hovedsakelig brukte:

Loddejern

Bore

Sigarettenner (for varmekrympeslanger)

Slippsag

MIG sveiser

Tang

Skrutrekkere

Multimeter (dette var en livredder for meg!)

Trinn 1: Komme i gang

Hva må lanseringsplaten gjøre? Hvordan trenger den å se ut? Hvordan kan jeg få det til å gjøre dette? Hva er budsjettet? Dette er alle super viktige spørsmål å stille deg selv før du begynner å løse denne oppgaven. Så begynn med å skaffe litt papir, tegne noen skisser og skrive ned ideer. Å gjøre mye forskning vil også hjelpe deg mye, det kan bare gi deg den gyldne ideen som gjør det så mye bedre!

Når du har tenkt på alt du vil at den skal gjøre, kan du dele den opp i seksjoner slik at det ikke er like overveldende. Mine seks viktigste seksjoner var metallarbeid, baseklemmer, pneumatikk, programvare, elektronikk og belysning. Ved å dele det opp i seksjoner, klarte jeg å gjøre ting i en rekkefølge og prioritere det som måtte gjøres snarest.

Sørg for at du planlegger alt ekstremt godt og lager diagrammer over hvert system slik at du kan forstå hvordan alt vil fungere. Når du vet hva den trenger å gjøre og hvordan du skal gjøre det, er det på tide å begynne å bygge den!

Trinn 2: Metallarbeid

Jeg bestemte meg for at denne lanseringsplaten ville være en flott mulighet til å lære litt om metallarbeid, så det var det jeg gjorde. Jeg begynte med å designe stålkonstruksjonen og inkludere alle dimensjonene. Jeg gikk for en ganske grunnleggende ramme, selv om jeg bestemte meg for å kutte endene til 45 grader uansett hvor det var en 90-graders bøyning, bare for å lære litt mer og få mer erfaring. Min siste design var den grunnleggende rammen, med strongback montert på den på et hengsel. Det ville da ha aluminium som dekker det og kantlister for å gjøre det litt penere. Det vil også inkludere en flammegrav laget av stålrør som hadde noen 45-graders kutt på enden, slik at flammen kommer ut i en liten vinkel.

Jeg begynte med å kutte alle biter av rammen og deretter sveise dem sammen. Jeg sørget for at det ikke var noen sveiser på utsiden, ellers ville ikke aluminiumsplatene sitte i flukt mot rammen. Etter mye klemming og magneter klarte jeg å få rammen sveiset rett. Jeg klippet deretter alle aluminiumsplatene i størrelse med noen store metallsaks og klippet kantlistene med noen tinnklipper. Når det var gjort, ble alt skrudd på plass, noe som viste seg å være vanskeligere enn jeg forventet.

Kanten av stål og aluminium ble deretter malt svart og strongbacken ble installert på hengslet. Til slutt ble det laget noen enkle stålbraketter for stempelet, som tillot det å trekke tilbake sterkbacken og rotere ved dreiepunktet.

Trinn 3: Baseklemmer

Med hovedrammen ferdig og puten begynte å ligne noe, bestemte jeg meg for at jeg ville få den til å holde raketten så snart som mulig. Så baseklemmer og øvre klemmer var neste på listen.

Baseklemmene måtte være i stand til å holde raketten mens den var under skyvekraft, og deretter slippe den på et nøyaktig tidspunkt. Med omtrent 4,5 kg skyvekraft ville raketten ødelegge sg90 servomotorer som brukes på baseklemmene. Dette betydde at jeg måtte lage en mekanisk design som ville fjerne alt stresset fra servoen og i stedet sette den gjennom en strukturell del. Servoen måtte da enkelt kunne trekke klemmen tilbake slik at raketten kan løfte av. Jeg bestemte meg for å hente litt inspirasjon fra en ubrukelig eske til dette designet.

Servoene og de mekaniske delene måtte også dekkes helt for at de ikke skulle være i direkte kontakt med rakettens eksos, så side- og toppdeksler ble laget. Toppdekselet måtte bevege seg for å lukke ‘boksen’ da klemmen trakk seg inn, jeg brukte bare noen gummibånd for å trekke den ned. Selv om du også kan bruke fjærer eller en annen mekanisk del for å trekke den. Baseklemmene måtte deretter monteres på oppskytingsplaten på en justerbar skinne, slik at posisjonen deres kunne finjusteres, og de kunne potensielt holde andre raketter. Tilpasningsevne var viktig for baseklemmene.

Baseklemmene var veldig utfordrende for meg ettersom jeg ikke har erfaring med mekaniske deler, og alt som trengs for å ha 0,1 mm toleranser for å fungere jevnt. Det tok meg fire strake dager fra jeg begynte klemmene til jeg hadde den første fullt fungerende klemmen, da det var mye CAD og prototyping involvert for å få dem til å fungere jevnt. Det var en ny uke med 3D -utskrift, siden hver klemme har åtte deler å jobbe med.

Senere da jeg hadde putemaskinen installert, innså jeg at jeg bare hadde planlagt å bruke en Arduino -pinne for å kontrollere de fire servoene. Dette endte ikke med å fungere, og jeg hadde også problemer med spenningsregulatorer, så jeg lagde en 'servomaskin' som er under utskytingsplaten og styrer klemmene. Regulatorene ble deretter montert på putene aluminiumsplater for å brukes som en stor kjøleribbe. Servomaskinen slår også på og av strømmen til servoene med MOSFET -er, slik at de ikke er på under konstant stress.

Trinn 4: Øvre klemmer

Etter ukes arbeid med baseklemmer og tilhørende elektronikk var det på tide å lage flere klemmer! De øvre klemmene er en veldig enkel design, selv om de er veldig svake og sikkert vil bli oppgradert i fremtiden. De er bare en enkel brakett som skrus på fastbacken og holder servomotorene. Montert på disse servomotorene er armene som har et servohorn limt inn i dem med epoxy. Mellom disse armene og raketten er det noen små, buede stykker som roterer og former seg etter rakettformen.

Disse klemmene har kabler som løper ned gjennom strongbacken og inn i hovedputemaskinen som styrer dem. En ting å legge til er at det tok lang tid å finjustere deres åpne og lukkede posisjoner i programvaren da jeg prøvde å ikke stoppe servoene, men fortsatt holde raketten sikkert.

For å designe klemmene, tegnet jeg en 2D -visning av toppen av raketten og strongback, med de eksakte dimensjonene mellom dem. Jeg klarte da å designe armene i riktig lengde og servoene i riktig bredde fra hverandre for å holde raketten.

Trinn 5: Belysning

De fleste trinnene herfra er egentlig ikke i noen rekkefølge, jeg kunne i utgangspunktet gjøre hva jeg hadde lyst til den dagen eller uken. Imidlertid fokuserte jeg fortsatt bare på en seksjon om gangen. Lanseringsplaten har 8 RGB LED -er som er koblet til tre Arduino -pinner, noe som betyr at de alle har samme farge og ikke er individuelt adresserbare. Å drive og kontrollere disse mange RGB -lysdiodene var en stor oppgave alene da hver LED trenger sin egen motstand. Det andre problemet var at de ville trekke for mye strøm hvis de var på en Arduino -pinne per farge, så de trengte en ekstern spenningskilde, regulert til riktig spenning.

For å gjøre alt dette lagde jeg en annen datamaskin som ble kalt ‘LED -kortet’. Den er i stand til å drive opptil 10 RGB LED -er som alle har sine egne motstander. For å drive dem alle brukte jeg transistorer til å ta strøm fra den regulerte spenningen og slå på farger som jeg ønsket. Dette tillot meg å fortsatt bruke bare tre Arduino -pinner, men ikke trekke for mye strøm til at det ville steke brettet.

Alle lysdiodene er i tilpassede 3D -trykte parenteser som holder dem på plass. De har også skreddersydde Dupont -kabler som kobles til LED -kortet og blir pent rettet gjennom oppskytningsplatestrukturen.

Trinn 6: Penumatikk

Jeg har alltid vært interessert i både pneumatikk og hydraulikk, men har aldri helt forstått hvordan systemene fungerte. Ved å kjøpe et billig stempel og billige beslag, kunne jeg lære om hvordan pneumatikk fungerte og bruke dem på mitt eget system. Målet var å trekke sterkbacken jevnt tilbake med det pneumatiske stempelet.

Systemet vil kreve en luftkompressor, strømningsbegrensere, en lufttank, ventiler, en trykkavlastningsventil og en rekke beslag. Med litt smart design og en mengde tilpassede 3D -trykte braketter, klarte jeg knapt å passe alt dette inne i puten.

Systemet jeg designet var ganske grunnleggende. En luftkompressorpumpe fyller en lufttank, og en manometer brukes til å se trykket (30PSI -mål). En trykkavlastningsventil vil bli brukt for å justere tankens trykk, sikkerhet og slippe ut luften når den ikke brukes. Når strongback er klar til å trekke seg tilbake, vil en magnetventil bli aktivert av datamaskinen, slik at luft slippes inn i stempelet og skyves tilbake. Strømbegrensere vil bli brukt som en måte å bremse denne tilbaketrekkingsbevegelsen.

Lufttanken brukes for øyeblikket ikke, siden jeg ikke har de nødvendige beslagene til den ennå. Tanken er bare en gammel, liten brannslukningsapparat, og den bruker en veldig unik passende størrelse. Og ja, det er en 2 kg hantel, hvis den ikke var der, ville puten tippe når sterkbacken trekker seg tilbake.

Trinn 7: Elektronikk

Den viktigste delen, hoveddelen og delen med endeløse problemer. Alt styres elektronisk, men noen enkle, men dumme PCB -design og skjematiske feil forårsaket mareritt. Det trådløse systemet er fortsatt upålitelig, visse innganger er defekte, det er støy i PWM -linjene, og en rekke funksjoner jeg hadde planlagt for fungerer ikke. Jeg kommer til å lage alt elektronikken på nytt i fremtiden, men jeg kommer til å leve med det nå, for jeg er ivrig etter den første lanseringen. Når du er en helt selvlært 16-åring uten kvalifikasjoner og uten erfaring, vil ting sikkert gå galt og mislykkes. Men fiasko er hvordan du lærer, og som et resultat av mine mange feil klarte jeg å lære mye og videreføre mine ferdigheter og kunnskaper. Jeg forventet at elektronikken skulle ta omtrent to uker, etter 2,5 måneder fungerer det fortsatt knapt, så dårlig jeg mislyktes med denne.

Bort fra alle problemene, la oss snakke om hva som fungerer og hva det var/er ment å gjøre. Datamaskinen ble opprinnelig designet for å tjene mange formål. Disse inkluderer LED -kontroll, servostyring, ventilstyring, tenningskontroll, trådløs kommunikasjon, modusbytte med eksterne innganger og muligheten til å bytte mellom batteristrøm og ekstern strøm. Mye av dette fungerer ikke eller er feil, selv om fremtidige versjoner av Thrust PCB vil forbedre denne situasjonen. Jeg har også trykket 3D et deksel for datamaskinen for å stoppe direkte kontakt med eksosen.

Det var en enorm mengde lodding involvert gjennom prosessen da jeg lagde to hoveddatamaskiner, en servomaskin, to LED -kort, mange ledninger og tilpassede Dupont -kabler. Alt var også isolert på riktig måte med varmekrympeslanger og elektrisk tape, men det hindret ikke at shorts fortsatt skjedde!

Trinn 8: Programvare

Programvare! Den delen jeg snakker om hele tiden, men er motvillig til å gi ut på dette stadiet. All prosjektprogramvare vil til slutt bli utgitt, men jeg holder på den for nå.

Jeg hadde designet og produsert veldig komplisert og langvarig programvare for å koble den perfekt til kontrolleren. Selv om problemer med trådløs maskinvare tvang meg til å lage programvaren på nytt ekstremt grunnleggende. Nå puten slås på, den setter seg og klemmene for å holde raketten, og den venter på ett signal fra kontrolleren som ber den begynne nedtellingen. Den går deretter automatisk gjennom nedtellingen og starter uten at signalene blir mottatt og fulgt opp. Dette gjør E-stop-knappen på kontrolleren ubrukelig! Du kan trykke på den, men når nedtellingen er startet, er det ingen stopp for det!

Det er min høyeste prioritet å fikse det trådløse systemet rett etter den første lanseringen. Selv om det vil ta omtrent en og en halv måned med arbeid (i teorien) og hundrevis av dollar, og det er derfor jeg ikke fikser det akkurat nå. Det har nesten gått et år siden jeg startet prosjektet, og jeg prøver å få raketten på himmelen på eller før ettårsdagen (4. oktober). Dette vil tvinge meg til å starte med delvis ufullstendige bakkesystemer, selv om den første lanseringen uansett er mer fokusert på rakettytelsen.

Jeg vil oppdatere denne delen i fremtiden for å inkludere den endelige programvaren og en fullstendig forklaring.

Trinn 9: Testing

Testing, testing, testing. INGENTING jeg noensinne gjør fungerer perfekt første forsøk, det er slik jeg lærer! Det er på dette stadiet du begynner å se røyk, alt slutter å fungere eller ting klikker. Det er bare å være tålmodig, finne problemet og finne ut hvordan du kan fikse det. Ting vil ta lengre tid enn du forventer og bli dyrere enn du trodde, men hvis du vil bygge en overkill -rakett uten erfaring, må du bare godta det.

Når alt fungerer perfekt og jevnt (i motsetning til mitt) er du klar til å bruke det! I mitt tilfelle vil jeg lansere min veldig overkill modellrakett, som er hva hele prosjektet er basert på …

Trinn 10: Start

Alle som husker mitt siste Instructables -innlegg, vet at dette er punktet der jeg sviktet deg. Raketten har fortsatt ikke blitt lansert, da det er et stort prosjekt! Jeg er for tiden rettet mot 4. oktober, selv om vi får se om jeg holder den fristen. Før da har jeg mange flere ting å gjøre og mye testing å gjøre, noe som betyr at det er flere Instructables -innlegg og YouTube -videoer på vei de neste to månedene!

Men mens du venter på den søte lanseringen, hvorfor ikke følge utviklingen og se hvor jeg er med det hele:

YouTube:

Twitter (daglige oppdateringer):

Instagram:

Instrukser for kontroller:

Mitt risikable nettsted:

Klistremerker:

Jeg jobber for tiden med lanseringsplaten som kommer på YouTube i løpet av et par uker (forhåpentligvis)!

Trinn 11: Et skritt videre !?

Selvfølgelig har jeg fortsatt en lang vei å gå til alt fungerer som jeg vil, selv om jeg allerede har en liste over fremtidige ideer om hvordan jeg kan gjøre det bedre og mer overkill! Samt noen viktige oppgraderinger.

- Sterkere øvre klemmer

- Ryggdemping

- Kablet sikkerhetskopi (for når det trådløse er vondt)

- Eksternt strømalternativ

- Visningsmodus

- Start navlestrengen

- Og selvfølgelig, fikser alle de nåværende problemene

Apropos nåværende problemer:

- Defekt trådløst system

- MOSFET -problemer

- PWM -støy

- Enveis sterkbackaktivering

Takk for at du leste innlegget mitt, jeg håper du får mye inspirasjon av det!