Overkill Model Rocket Launch Pad: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Fa un temps vaig publicar una publicació d’Instruccions sobre el meu ‘Controlador de llançament de coets Overkill Model’ juntament amb un vídeo de YouTube. Vaig fer-ho com a part d’un enorme model de coet model on estic fent que tot sigui el més exagerat possible, en un intent d’aprendre tot el que puc sobre electrònica, programació, impressió 3D i altres formes de fabricació. La publicació d’Instructables era molt popular i la gent semblava que els agradava, així que vaig decidir que valia la pena fer-ne una sobre la meva nova plataforma de llançament d’excés.

Un model de llançament de coets típic consisteix en un carril que guia el coet i una estructura bàsica per aguantar-lo. Però, com que intento que les coses siguin el més exagerades possibles, sabia que no podia tenir només un ferrocarril. Després de moltes investigacions, vaig trobar un parell de models de llançament de coets que són similars als de llançament reals, tot i que eren de fusta i semblaven bastant desordenats.

Així que vaig començar a fer una pluja d’idees sobre com podria fer que el meu fos el més avançat i complicat del món. Vaig decidir que cap idea era «massa boja» o «impossible per a un nen de 16 anys d’aconseguir-la», de manera que es va redactar i crear qualsevol idea que fos assequible. Des del principi vaig decidir que volia continuar amb el tema badass que es veu al meu coet i controlador, de manera que un marc d’acer i plaques d’alumini eren sens dubte el camí a seguir.

Però Eddy, què té la plataforma de llançament i què fa que la faci tan diferent?

Bé, el meu model de coet no és exactament un coet típic amb aleta. En canvi, el coet s’omple d’electrònica personalitzada i equips de control de vectors d’empenta. El control del vector d’impulsió, o TVC, consisteix a moure el motor a l’interior del coet per dirigir-ne l’empenta i, per tant, dirigir el coet cap a la seva trajectòria adequada. Tanmateix, això implica una guia GPS, que és ILEGAL. Per tant, el meu coet utilitza TVC per mantenir el coet molt estable en posició vertical amb un giroscopi a l’ordinador de vol, sense equip GPS. L’estabilització activa és legal, la guia no.

Després d’aquesta llarga introducció, encara no he explicat què fa realment el coixinet i quines són les seves característiques. La plataforma de llançament no és un simple carril, sinó un sistema molt complex ple de peces mecàniques, electrònica i pneumàtica. L’objectiu era fer-ho similar a una plataforma de llançament real, cosa que explica moltes de les funcions. El coixinet compta amb un pistó pneumàtic per retreure la part posterior, pinces superiors i pinces impreses en 3D, comunicació sense fils amb el controlador, molta il·luminació RGB (per descomptat!), Un marc d’acer, placa de corretja d’alumini que cobreix la base, laterals d’alumini raspallat, una trinxera de flama i diversos ordinadors personalitzats per controlar-ho tot.

Ben aviat publicaré un vídeo de YouTube sobre la plataforma de llançament, així com molts altres vídeos de coses que he realitzat abans del primer llançament d’aquí a uns 2 mesos. Una altra cosa important és assenyalar que aquest post d’Instructables serà menys una manera de fer i més del meu procés i una mica de reflexió.

Subministraments

Com que visc a Austràlia, és probable que les meves parts i enllaços siguin diferents de les vostres. Us recomano fer la vostra pròpia investigació per trobar el que és adequat per al vostre projecte.

Els bàsics:

Material per construir el marc (fusta, metall, acrílic, etc.)

Botons i interruptors

Filament PLA

Molts cargols M3

Electrònica

Podeu utilitzar les eines que tingueu, però això és el que he utilitzat principalment:

Soldador

Trepant

Encenedor de cigarrets (per a tubs termorretractables)

Gota de serra

Soldador MIG

Alicates

Tornavisos

Multímetre (això va salvar la meva vida!)

Pas 1: Introducció

Què ha de fer la plataforma de llançament? Com ha de ser? Com puc fer que faci això? Quin és el pressupost? Totes aquestes són preguntes molt importants que us heu de fer abans de començar a fer aquesta tasca. Comenceu, doncs, per aconseguir paper, dibuixar esbossos i escriure idees. Fer moltes investigacions també us ajudarà molt, només us pot donar aquesta idea daurada que ho fa molt millor.

Un cop hagueu pensat tot el que voleu que faci, desgloseu-lo per seccions perquè no sigui tan aclaparador. Les meves 6 seccions principals eren treballs metàl·lics, pinces base, pneumàtica, programari, electrònica i il·luminació. En dividir-lo en seccions, vaig poder fer les coses en ordre i donar prioritat al que calia fer abans.

Assegureu-vos de planificar-ho tot molt bé i de fer diagrames de tots els sistemes perquè pugueu entendre com funcionarà tot. Un cop hàgiu sabut què ha de fer i com ho fareu, és hora de començar a construir-lo.

Pas 2: treball del metall

Vaig decidir que aquesta plataforma de llançament seria una gran oportunitat per aprendre una mica sobre el treball del metall, així que és el que vaig fer. Vaig començar dissenyant l’estructura d’acer i incloent totes les dimensions. Vaig buscar un marc bastant bàsic, tot i que vaig decidir tallar els extrems a 45 graus allà on hi hagués un revolt de 90 graus, només per aprendre una mica més i obtenir una mica més d’experiència. El meu disseny final era el marc bàsic, amb la part posterior forta muntada en una frontissa. Aleshores tindria tapa d’alumini i tires de vora per fer-lo una mica més net. També inclouria una trinxera de flama feta amb tubs d’acer que tenia uns talls de 45 graus a l’extrem, de manera que la flama surt amb un angle lleuger.

Vaig començar tallant totes les peces del marc i després soldant-les. Em vaig assegurar que no hi havia soldadures a l’exterior, en cas contrari les plaques d’alumini no quedarien a ras del marc. Després de fer molts pinces i imants, vaig poder soldar el marc recte. Després vaig tallar totes les plaques d’alumini a mida amb unes grans tisores metàl·liques i vaig tallar les tires de vora amb uns retalls de llauna. Un cop fet això, tot es va ficar al seu lloc, cosa que va resultar més difícil del que esperava.

Aleshores, el cantó d’acer i alumini del darrere fort es va pintar de negre i el darrere fort es va instal·lar a la seva frontissa. Finalment, es van fabricar uns simples suports d’acer per al pistó, cosa que li va permetre estirar la part posterior forta i girar en el seu punt de gir.

Pas 3: pinces base

Amb el marc principal fet i el coixinet començant a semblar alguna cosa, vaig decidir que volia aconseguir que agafés el coet el més aviat possible. Així doncs, les pinces base i les pinces superiors eren les següents a la llista.

Les pinces de la base necessitaven per poder aguantar el coet mentre estava sota empenta i, després, deixar-lo anar en un moment exacte. Amb uns 4,5 kg d’empenta, el coet destruiria els servomotors sg90 que s’utilitzen a les pinces base. Això significava que he hagut de crear un disseny mecànic que eliminés tota la tensió del servo i, en canvi, passés per una part estructural. El servo va haver de ser capaç de retreure fàcilment la pinça perquè el coet es pugui aixecar. Vaig decidir inspirar-me en una caixa inútil per a aquest disseny.

Els servos i les parts mecàniques també s’havien de cobrir completament perquè no estiguessin en contacte directe amb l’escapament dels coets, de manera que es van fer tapes laterals i superiors. La tapa superior es va haver de moure per tancar la "caixa" quan la pinça es va retirar, simplement vaig utilitzar unes gomes per tirar-la cap avall. Tot i que també podeu utilitzar molles o una altra part mecànica per estirar-la. Les pinces de la base es van haver de muntar a la plataforma de llançament sobre un carril ajustable perquè la seva posició es pogués afinar bé i poguessin subjectar altres coets. L’adaptabilitat era important per a les pinces de la base.

Les pinces base eren molt difícils per a mi, ja que no tinc experiència amb les peces mecàniques i tot el necessari per tenir toleràncies de 0,1 mm per funcionar sense problemes. Vaig trigar 4 dies seguits des que vaig començar les pinçes fins que vaig tenir la primera pinça totalment activa, ja que hi havia un munt de CAD i prototips per aconseguir que funcionessin sense problemes. Va ser llavors una setmana més d’impressió 3D, ja que cada pinça té 8 parts per treballar.

Més endavant, quan vaig tenir instal·lat l’ordinador de pad, em vaig adonar que només havia planejat utilitzar un pin Arduino per controlar els quatre servos. Això va acabar sense funcionar i també vaig tenir problemes amb el regulador de tensió, així que vaig fer un "servoordinador" que es troba sota la plataforma de llançament i que controla les pinces. Els reguladors es van muntar a les plaques d'alumini dels coixinets per utilitzar-los com a gran dissipador de calor. El servoordinador també encén i apaga l’alimentació dels servos amb MOSFET, de manera que no s’encén sota tensions constants.

Pas 4: pinces superiors

Després de setmanes de treball a les pinces base i electrònica relacionada, era hora de fer més pinces. Les pinces superiors són de disseny molt senzill, tot i que són molt febles i segur que s’actualitzaran en el futur. Només són un senzill suport que es cargola a la part posterior i subjecta els servomotors. Muntats en aquests servomotors hi ha els braços que tenen un servocorn enganxat amb epoxi. Entre aquests braços i el coet hi ha algunes peces petites i corbes que giren i es modelen a la forma dels coets.

Aquestes pinces tenen cables que corren cap avall per la part posterior forta i cap a l'ordinador principal que els controla. Una cosa a afegir és que va trigar molt a ajustar les posicions obertes i tancades del programari, ja que intentava no aturar els servos, però mantenia el coet amb seguretat.

Per dissenyar les pinces, vaig dibuixar una vista en 2D de la part superior del coet i del darrere fort, amb les dimensions exactes entre elles. Aleshores vaig poder dissenyar els braços a la longitud correcta i els servos a l’amplada adequada per subjectar el coet.

Pas 5: il·luminació

La majoria dels passos d’aquí no estan realment en cap ordre, bàsicament podria fer el que em vingués de gust aquell dia o setmana. Tot i això, encara em vaig centrar en una secció cada vegada. La plataforma de llançament té 8 LED RGB connectats a tres pins Arduino, és a dir, tots tenen el mateix color i no són adreçables individualment. L’alimentació i control d’aquests LEDs RGB va ser una gran tasca, ja que cada LED necessita la seva pròpia resistència. L'altre problema era que estirarien massa corrent si estiguessin en un pin Arduino per color, de manera que necessitaven una font de tensió externa, regulada al voltatge correcte.

Per fer tot això vaig fabricar un altre ordinador anomenat 'LED Board'. És capaç d’alimentar fins a 10 LED RGB que tenen tots els seus propis resistors. Per alimentar-los tots, vaig utilitzar transistors per prendre energia del voltatge regulat i encendre els colors com volia. Això em va permetre utilitzar només tres pins Arduino, però no treure massa corrent que fregiria la placa.

Tots els LED es mostren entre claudàtors impresos en 3D que els mantenen al seu lloc. També tenen cables Dupont personalitzats que es connecten a la placa LED i s’encaminen perfectament per l’estructura de la plataforma de llançament.

Pas 6: Penumàtics

Sempre m’ha interessat tant la pneumàtica com la hidràulica, tot i que mai no he entès del tot el funcionament dels sistemes. En comprar un pistó i accessoris barats, vaig poder conèixer el funcionament de la pneumàtica i aplicar-los al meu propi sistema. L'objectiu era retreure sense problemes la part posterior amb el pistó pneumàtic.

El sistema requeriria un compressor d’aire, restriccions de cabal, un dipòsit d’aire, vàlvules, una vàlvula de descàrrega de pressió i una sèrie d’accessoris. Amb un disseny intel·ligent i un munt de suports impresos en 3D personalitzats, amb prou feines vaig poder encabir tot això dins del coixinet.

El sistema que vaig dissenyar era bastant bàsic. Una bomba de compressor d’aire omple un tanc d’aire i s’utilitza un manòmetre per veure la pressió (objectiu de 30 PSI). S’utilitzaria una vàlvula d’alleujament de la pressió per ajustar la pressió dels tancs, la seguretat i alliberar l’aire quan no s’utilitza. Quan la part posterior forta estigui llesta per retirar-se, l'ordinador activaria una electrovàlvula que deixaria entrar l'aire al pistó i el tornaria a empènyer. Els limitadors de cabal s’utilitzarien com una forma d’alentir aquest moviment de retracció.

Actualment no s’utilitza el dipòsit d’aire, ja que encara no disposo dels accessoris necessaris. El tanc és només un extintor petit i antic i utilitza una mida d’adaptació molt única. I sí, es tracta d’una manuella de 2 Kg, si no hi fos, el coixinet s’inclinaria quan la part posterior es retractés.

Pas 7: electrònica

La part més important, la part principal i la part amb problemes interminables. Tot es controla electrònicament, però alguns dissenys senzills però estúpids de PCB i errors esquemàtics van causar malsons. El sistema sense fils encara no és fiable, hi ha algunes entrades defectuoses, hi ha soroll a les línies PWM i un munt de funcions que tenia previstes no funcionen. Tornaré a refer tota l'electrònica en el futur, però vaig a viure amb ell ara per ara, ja que estic desitjant el primer llançament. Quan ets un jove de 16 anys totalment autodidacta, sense qualificacions ni experiència, les coses no funcionaran correctament. Però el fracàs és com aprens i, a causa dels meus molts errors, vaig poder aprendre molt i afavorir les meves habilitats i coneixements. Esperava que l’electrònica trigaria unes dues setmanes, al cap de 2,5 mesos, tot i que tot just funciona, és tan greu que he fallat.

Lluny de tots els problemes, parlem del que funciona i del que es volia fer. L'ordinador va ser dissenyat originalment per a molts propòsits. Aquests inclouen control de LED, control de servo, control de vàlvules, control d’encesa, comunicació sense fils, commutació de modes amb entrades externes i la possibilitat de canviar entre l’alimentació de la bateria i l’alimentació externa. Bona part d'això no funciona o és defectuós, tot i que les futures versions del Thrust PCB milloraran aquesta situació. També vaig imprimir en 3D una funda perquè l’ordinador aturés el contacte directe amb l’escapament.

Va haver-hi una gran quantitat de soldadura durant tot el procés, ja que vaig fabricar dos ordinadors principals, un servoordinador, dues plaques LED, molts cables i cables Dupont personalitzats. També es va aïllar tot de manera adequada amb tubs termorretractables i cinta elèctrica, tot i que això no va impedir que els pantalons curts continuessin succeint.

Pas 8: programari

Programari La part de la que parlo tot el temps però que em resisteixo a publicar en aquesta etapa. Tots els programes dels projectes es llançaran eventualment, però ara m’hi estic aferrant.

Havia dissenyat i produït un programari molt complicat i llarg per connectar-lo perfectament amb el controlador. Tot i que els problemes de maquinari sense fils em van obligar a refer el programari extremadament bàsic. Ara el coixinet s’encén, s’activa i posa les pinces per aguantar el coet i espera un senyal del controlador que li digui que comenci el compte enrere. Després passa automàticament pel compte enrere i es llança sense que es rebin senyals de seguiment. Això fa que el botó E-stop del controlador sigui inútil. Podeu prémer-lo, però un cop començat el compte enrere ja no es pot aturar.

La meva màxima prioritat és solucionar el sistema sense fils just després del primer llançament. Tot i que trigarà aproximadament un mes i mig de treball (en teoria) i centenars de dòlars, és per això que ara no ho soluciono. Fa gairebé un any que vaig començar el projecte i estic intentant que el coet al cel passi abans o abans de l’aniversari d’un any (4 d’octubre). Això m’obligarà a llançar amb sistemes de terra parcialment incomplets, tot i que el primer llançament està més centrat en el rendiment dels coets.

Actualitzaré aquesta secció en el futur per incloure el programari final i una explicació completa.

Pas 9: proves

Proves, proves, proves. RES que faig no funciona mai perfectament, primer intento, així és com aprenc. En aquesta etapa es comença a veure fum, tot deixa de funcionar o les coses es trenquen. Només es tracta de tenir paciència, trobar el problema i esbrinar com solucionar-lo. Les coses trigaran més del que esperàveu i seran més cares del que pensàveu, però si voleu construir un coet excessiu sense experiència, només heu d’acceptar-ho.

Un cop tot funcioni perfectament i sense problemes (a diferència del meu), ja esteu a punt per utilitzar-lo. En el meu cas llançaré el meu model de coet molt exagerat, que és el que basa tot el projecte …

Pas 10: llançament

Qualsevol persona que recordi el meu darrer post d’Instructables sabrà que aquest és el punt en què et decepciono. El coet encara no s’ha llançat, ja que és un projecte enorme. Actualment, tinc com a objectiu el 4 d’octubre, tot i que veurem si compleixo aquest termini. Abans, tinc moltes coses més per fer i moltes proves per fer, és a dir, hi ha més publicacions d’Instructables i vídeos de YouTube durant els propers dos mesos.

Però mentre espereu aquestes imatges de llançament dolç, per què no seguiu el progrés i veureu on estic amb tot això?

YouTube:

Twitter (actualitzacions diàries):

Instagram:

Instructibles del controlador:

El meu lloc web descarat:

Adhesius:

Actualment estic treballant en el vídeo de la plataforma de llançament que es mostrarà a YouTube d'aquí a un parell de setmanes (amb sort).

Pas 11: un pas més enllà !?

Viouslybviament, encara em queda un llarg camí per recórrer fins que tot funcioni tal com vull, tot i que ja tinc una llista d’idees futures sobre com podria fer-ho millor i més exagerat. Així com algunes actualitzacions importants.

- Pinces superiors més fortes

- amortiment de la part posterior forta

- Còpia de seguretat per cable (per a quan la connexió sense fils és un problema)

- Opció d'alimentació externa

- Mode de visualització

- Llançament umbilical

- I, per descomptat, solucioneu tots els problemes actuals

Parlant dels problemes actuals:

- Sistema sense fils defectuós

- Problemes de MOSFET

- Soroll PWM

- Accionament del darrere fort d'una via

Gràcies per llegir el meu missatge, espero que en tingueu una gran inspiració.