Overkill Model Rocket Launch Pad !: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

For et stykke tid siden udgav jeg et Instructables -indlæg om min 'Overkill Model Rocket Launch Controller' sammen med en YouTube -video. Jeg lavede det som en del af et stort model raketprojekt, hvor jeg gør alt så overkill som muligt i et forsøg på at lære så meget som muligt om elektronik, programmering, 3D -print og andre former for at lave. Instructables -indlægget var meget populært, og folk syntes at kunne lide det, så jeg besluttede, at det var værd at lave en om min nye overkill -affyringsrampe!

En typisk model raketaffyringsrampe består af en skinne, der styrer raketten og en grundlæggende struktur til at holde den. Men da jeg prøver at gøre tingene så overdrevne som muligt, vidste jeg, at jeg ikke bare kunne have en skinne. Efter en masse research fandt jeg et par model raketaffyringspuder, der ligner ægte affyringspuder, selvom de var lavet af træ og så ret rodede ud.

Så jeg begyndte at brainstorme, hvordan jeg kunne gøre min til den mest avancerede og for komplicerede i verden. Jeg besluttede, at ingen idé var 'for skør' eller 'umulig for en 16-årig at opnå', så enhver idé, der var overkommelig, blev skrevet ned og skabt. Jeg besluttede lige fra starten, at jeg ville fortsætte det badass -tema, der ses på min raket og controller, så en stålramme og aluminiumsplader var bestemt vejen at gå.

Men Eddy, hvad har affyringsrampen, og hvad gør den, der gør den så anderledes?

Min modelraket er ikke ligefrem en typisk raket med finner. I stedet er raketten fyldt med brugerdefineret elektronik og skyvevektorstyringsudstyr. Stødvektorstyring eller TVC involverer at flytte motoren inde i raketten for at rette dens tryk og derfor styre raketten til dens passende bane. Dette indebærer imidlertid GPS -vejledning, hvilket er ulovligt! Så min raket bruger TVC til at holde raketten superstabil ved at stå oprejst med et gyroskop på flycomputeren, intet GPS -udstyr. Aktiv stabilisering er lovlig, vejledning er ikke!

Efter denne lange introduktion har jeg stadig ikke forklaret, hvad puden rent faktisk gør, og hvad dens funktioner er! Lanseringspladen er ikke en simpel skinne, men derimod et meget komplekst system fyldt med mekaniske dele, elektronik og pneumatik. Målet var at få det til at ligne en rigtig startpude, som forklarer mange af funktionerne. Puden har et pneumatisk stempel til at trække backbacken tilbage, 3D -trykte øvre klemmer og bundklemmer, trådløs kommunikation med controlleren, masser af RGB -belysning (selvfølgelig!), En stålramme, aluminiumsplade, der dækker basen, børstede aluminiumssider, en flammegrav og flere brugerdefinerede computere til at styre alt.

Jeg vil snart frigive en YouTube -video om lanceringspladen, samt masser af andre videoer af ting, jeg har lavet før den første lancering i cirka 2 måneder. En anden vigtig ting at bemærke, at dette Instructables-indlæg vil være mindre af en vejledning og mere af min proces og lidt stof til eftertanke.

Forbrugsvarer

Da jeg bor i Australien, vil mine dele og links sandsynligvis være forskellige fra dine, anbefaler jeg at lave din egen research for at finde ud af, hvad der er det rigtige for dit projekt.

Det grundlæggende:

Materiale til opbygning af rammen (træ, metal, akryl osv.)

Knapper og kontakter

PLA filament

Masser af M3 skruer

Elektronik

Du kan bruge de værktøjer, du har, men her er hvad jeg hovedsageligt brugte:

Loddekolbe

Bore

Cigarettænder (til varmekrympeslange)

Dropsav

MIG svejser

Tang

Skruetrækkere

Multimeter (dette var en livredder for mig!)

Trin 1: Kom godt i gang

Hvad skal startpladen gøre? Hvordan skal det se ud? Hvordan kan jeg få det til at gøre dette? Hvad er budgettet? Disse er alle super vigtige spørgsmål at stille dig selv, før du begynder at tackle denne opgave. Så start med at få noget papir, tegne nogle skitser og skrive ideer ned. At lave masser af research vil også hjælpe dig meget, det kan bare give dig den gyldne idé, der gør det så meget bedre!

Når du har tænkt på alt, hvad du vil have det til at gøre, skal du dele det op i sektioner, så det ikke er så overvældende. Mine 6 vigtigste sektioner var metalarbejde, bundklemmer, pneumatik, software, elektronik og belysning. Ved at opdele det i sektioner kunne jeg gøre tingene i en rækkefølge og prioritere det, der skulle gøres hurtigst.

Sørg for, at du planlægger alt ekstremt godt og lav diagrammer over hvert system, så du kan forstå, hvordan alt vil fungere. Når du ved, hvad det skal gøre, og hvordan du skal gøre det, er det tid til at begynde at bygge det!

Trin 2: Metalarbejde

Jeg besluttede, at denne affyringsrampe ville være en fantastisk mulighed for at lære lidt om metalarbejde, så det var det, jeg gjorde. Jeg startede med at designe stålkonstruktionen og inkludere alle dimensioner. Jeg gik efter en temmelig grundlæggende ramme, selvom jeg besluttede at skære enderne til 45 grader, uanset hvor der var en 90-graders bøjning, bare for at lære lidt mere og få lidt mere erfaring. Mit endelige design var den grundlæggende ramme med den stærke ryg monteret på den på et hængsel. Det ville derefter have aluminium, der dækker det og kantstrimler for at gøre det lidt pænere. Det ville også omfatte en flammegrave lavet af stålrør, der havde nogle 45-graders snit i enden, så flammen kommer ud i en lille vinkel.

Jeg begyndte med at skære alle stykker af rammen og derefter svejse dem sammen. Jeg sørgede for, at der ikke var svejsninger på ydersiden, ellers ville aluminiumspladerne ikke sidde fladt mod rammen. Efter meget spænding og magneter kunne jeg få rammen svejset lige. Jeg skar derefter alle aluminiumspladerne i størrelse med nogle store metalsaks og skar kantstrimlerne med nogle blikskår. Når det var gjort, blev alt skruet på plads, hvilket viste sig at være sværere end jeg havde forventet.

Kanten af stål og aluminium blev derefter malet sort, og stærkryggen blev installeret på dens hængsel. Endelig blev der lavet nogle enkle stålbeslag til stemplet, som gjorde det muligt at trække backbacken tilbage og rotere ved dens drejepunkt.

Trin 3: Base klemmer

Da hovedrammen var færdig og puden begyndte at ligne noget, besluttede jeg, at jeg ville få den til at holde raketten hurtigst muligt. Så bundklemmerne og de øvre klemmer var næste på listen.

Baseklemmerne var nødvendige for at kunne holde raketten, mens den var under tryk, og derefter slippe den på et nøjagtigt tidspunkt. Med omkring 4,5 kg tryk ville raketten ødelægge sg90 servomotorer, der bruges på baseklemmerne. Dette betød, at jeg var nødt til at oprette et mekanisk design, som ville tage al stress væk fra servoen og i stedet sætte det igennem en strukturel del. Servoen skulle derefter let kunne trække klemmen tilbage, så raketten kan løfte af. Jeg besluttede at tage lidt inspiration fra en ubrugelig æske til dette design.

Servoerne og de mekaniske dele skulle også dækkes helt, så de ikke ville være i direkte kontakt med raketudstødningen, så der blev lavet side- og topdæksler. Topdækslet skulle flytte sig for at lukke ‘boksen’, da klemmen trak sig tilbage, jeg brugte simpelthen nogle gummibånd til at trække det ned. Selvom du også kunne bruge fjedre eller en anden mekanisk del til at trække den. Bundklemmerne skulle derefter monteres på affyringsrampen på en justerbar skinne, så deres position kunne finjusteres, og de potentielt kunne holde andre raketter. Tilpasningsevne var vigtig for bundklemmerne.

Bundklemmerne var meget udfordrende for mig, da jeg ikke har erfaring med mekaniske dele, og alt hvad der var nødvendigt for at have 0,1 mm tolerancer for at fungere gnidningsløst. Det tog mig 4 lige dage fra jeg startede klemmerne til jeg havde den første fuldt fungerende klemme, da der var meget CAD og prototyper involveret for at få dem til at fungere problemfrit. Det var derefter endnu en uge med 3D -print, da hver klemme har 8 dele at arbejde.

Senere, da jeg havde pad -computeren installeret, indså jeg, at jeg kun havde planlagt at bruge en Arduino -pin til at styre de fire servoer. Dette endte ikke med at fungere, og jeg havde også problemer med spændingsregulatoren, så jeg lavede en 'servo -computer', som er under startpladen og styrer klemmerne. Regulatorerne blev derefter monteret på puderne af aluminiumsplader, der skulle bruges som en stor køleplade. Servo -computeren tænder og slukker også for strømmen til servoerne med MOSFET'er, så de ikke er tændt under konstant stress.

Trin 4: Øvre klemmer

Efter ugers arbejde med bundklemmerne og tilhørende elektronik var det tid til at lave flere klemmer! De øvre klemmer er et meget enkelt design, selvom de er meget svage og helt sikkert vil blive opgraderet i fremtiden. De er bare et simpelt beslag, der skrues fast på strongbacken og holder servomotorer. Monteret på disse servomotorer er armene, som har et servohorn limet ind i dem med epoxy. Mellem disse arme og raketten er der nogle små, buede stykker, der roterer og former sig efter rakettens form.

Disse klemmer har kabler, der løber ned gennem strongback'en og ind i hovedpudecomputeren, som styrer dem. En ting at tilføje er, at det tog lang tid at finjustere deres åbne og lukkede positioner i softwaren, da jeg forsøgte ikke at standse servoerne, men stadig holde raketten sikkert.

For at designe klemmerne tegnede jeg et 2D -billede af toppen af raketten og strongback med de nøjagtige dimensioner mellem dem. Jeg var derefter i stand til at designe armene i den rigtige længde og servoerne den rigtige bredde fra hinanden for at holde raketten.

Trin 5: Belysning

De fleste trin herfra er egentlig ikke i nogen rækkefølge, jeg kunne dybest set gøre hvad jeg havde lyst til den dag eller uge. Jeg fokuserede dog stadig kun på et afsnit ad gangen. Startpladen har 8 RGB LED’er, der er forbundet til tre Arduino -ben, hvilket betyder, at de alle har samme farve og ikke er individuelt adresserbare. At drive og styre disse mange RGB -lysdioder var en stor opgave alene, da hver LED har brug for sin egen modstand. Det andet problem var, at de ville trække for meget strøm, hvis de var på en Arduino -stift pr. Farve, så de havde brug for en ekstern spændingskilde, reguleret til den korrekte spænding.

For at gøre alt dette lavede jeg en anden computer kaldet 'LED Board'. Det er i stand til at drive op til 10 RGB LED’er, som alle har deres egne modstande. For at drive dem alle brugte jeg transistorer til at tage strøm fra den regulerede spænding og tænde farver, som jeg ville. Dette tillod mig stadig at bruge kun tre Arduino -stifter, men ikke trække for meget strøm til, at det ville stege brættet.

Alle LED’erne er i tilpassede 3D -trykte parenteser, der holder dem på plads. De har også specialfremstillede Dupont -kabler, der tilsluttes LED -kortet og pænt føres gennem affyringsrampen.

Trin 6: Penumatik

Jeg har altid været interesseret i både pneumatik og hydraulik, men har aldrig helt forstået, hvordan systemerne fungerede. Ved at købe et billigt stempel og billige beslag kunne jeg lære om hvordan pneumatik fungerede og anvende dem på mit eget system. Målet var at glide stærkt tilbage med det pneumatiske stempel.

Systemet ville kræve en luftkompressor, flowbegrænsere, en lufttank, ventiler, en trykaflastningsventil og en række fittings. Med noget smart design og en masse brugerdefinerede 3D -trykte beslag kunne jeg næsten ikke passe alt dette inde i puden.

Systemet jeg designede var temmelig grundlæggende. En luftkompressorpumpe fylder en lufttank, og en manometer bruges til at se trykket (30PSI -mål). En trykaflastningsventil ville blive brugt til at justere tankens tryk, sikkerhed og frigive luften, når den ikke bruges. Når strongback er klar til at trække sig tilbage, aktiveres en magnetventil af computeren, der lader luft komme ind i stemplet og skubber den tilbage. Flowbegrænsere ville blive brugt som en måde at bremse denne tilbagetrækningsbevægelse.

Lufttanken bruges i øjeblikket ikke, da jeg ikke har de nødvendige beslag til den endnu. Tanken er bare en gammel, lille ildslukker, og den bruger en meget unik passende størrelse. Og ja, det er en 2 kg håndvægt, hvis den ikke var der, ville puden vippe, når strongbacken trækkes tilbage.

Trin 7: Elektronik

Den vigtigste del, hoveddelen og delen med uendelige problemer. Alt styres elektronisk, men nogle enkle, men dumme PCB -design og skematiske fejl forårsagede mareridt. Det trådløse system er stadig upålideligt, visse indgange er defekte, der er støj i PWM -linjer og en masse af de funktioner, jeg havde planlagt til, virker ikke. Jeg vil lave alt elektronik om i fremtiden, men jeg kommer til at leve med det nu, da jeg er ivrig efter den første lancering. Når du er en fuldt autodidakt 16-årig uden kvalifikationer og uden erfaring, vil ting sikkert gå galt og mislykkes. Men fiasko er, hvordan du lærer, og som et resultat af mine mange fejl kunne jeg lære meget og videreføre mine færdigheder og viden. Jeg forventede, at elektronikken ville tage cirka to uger, efter 2,5 måneder virker det stadig knap, så meget mislykkedes jeg denne.

Væk fra alle problemerne, lad os tale om, hvad der virker, og hvad det var/er beregnet til at gøre. Computeren var oprindeligt designet til at tjene mange formål. Disse omfatter LED -kontrol, servostyring, ventilstyring, tændingskontrol, trådløs kommunikation, mode -switch med eksterne indgange og muligheden for at skifte mellem batteristrøm og ekstern strøm. Meget af dette virker ikke eller er defekt, selvom fremtidige versioner af Thrust PCB vil forbedre denne situation. Jeg har også 3D printet et cover til computeren for at stoppe direkte kontakt med udstødningen.

Der var en enorm mængde lodning involveret under hele processen, da jeg lavede to hovedcomputere, en servocomputer, to LED -tavler, masser af ledninger og tilpassede Dupont -kabler. Alt var også passende isoleret med krympeslanger og elektrisk tape, selvom det ikke forhindrede shorts i stadig at ske!

Trin 8: Software

Software! Den del, jeg taler om hele tiden, men er tilbageholdende med at frigive på dette tidspunkt. Al projektsoftwaren vil i sidste ende blive frigivet, men jeg holder fast i den for nu.

Jeg havde designet og produceret meget kompliceret og langvarig software til at interface det perfekt med controlleren. Selvom trådløse hardwareproblemer tvang mig til at lave softwaren ekstremt grundlæggende. Nu tændes puden, den sætter sig og klemmerne for at holde raketten, og den venter på et signal fra controlleren, der fortæller den at begynde nedtællingen. Det går derefter automatisk gennem nedtællingen og starter uden, at signaler modtages og følges op. Dette gør E-stop-knappen på controlleren ubrugelig! Du kan trykke på den, men når nedtællingen er startet, er der ingen stopper for det!

Det er min højeste prioritet at reparere det trådløse system lige efter den første lancering. Selvom det vil tage cirka halvanden måned arbejde (i teorien) og hundredvis af dollars, hvorfor jeg ikke retter det lige nu. Det er næsten et år siden, jeg startede projektet, og jeg prøver at få raketten på himlen på eller før et års jubilæum (4. oktober). Dette vil tvinge mig til at starte med delvis ufuldstændige jordsystemer, selvom den første lancering alligevel er mere fokuseret på rakets ydeevne.

Jeg opdaterer dette afsnit i fremtiden for at omfatte den endelige software og en fuld forklaring.

Trin 9: Test

Test, test, test. INTET jeg nogensinde får til at fungere perfekt første forsøg, sådan lærer jeg! Det er på dette stadie, at du begynder at se røg, alt holder op med at fungere eller tingene snapper. Det er bare et spørgsmål om at være tålmodig, finde problemet og finde ud af, hvordan det løses. Ting vil tage længere tid, end du forventer og være dyrere, end du troede, men hvis du vil bygge en overkill -raket uden erfaring, skal du bare acceptere det.

Når alt fungerer perfekt og problemfrit (i modsætning til mit) er du klar til at bruge det! I mit tilfælde lancerer jeg min meget overdrevne modelraket, som er hvad hele projektet er baseret på …

Trin 10: Start

Enhver, der husker mit sidste Instructables -indlæg, ved, at det er det punkt, hvor jeg svigtede dig. Raketten er stadig ikke lanceret, da det er et kæmpe projekt! Jeg er i øjeblikket målrettet den 4. oktober, selvom vi vil se, om jeg overholder denne deadline. Inden da har jeg mange flere ting at lave og en masse test, der skal gøres, hvilket betyder, at der er flere Instructables -indlæg og YouTube -videoer på vej i løbet af de næste to måneder!

Men mens du venter på de søde lanceringsoptagelser, hvorfor så ikke følge udviklingen og se, hvor jeg er med det hele:

YouTube:

Twitter (daglige opdateringer):

Instagram:

Controller-instruktioner:

Mit risikable websted:

Klistermærker:

Jeg arbejder i øjeblikket på startplade -videoen, som vil være på YouTube inden for et par uger (forhåbentlig)!

Trin 11: Et skridt videre !?

Selvfølgelig har jeg stadig en lang vej at gå, indtil alt fungerer, som jeg vil have det, selvom jeg allerede har en liste over fremtidige ideer til, hvordan jeg kan gøre det bedre og mere overkill! Samt nogle vigtige opgraderinger.

- Stærkere øvre klemmer

- Strongback dæmpning

- Kablet backup (til når det trådløse er ved at være smertefuldt)

- Ekstern strømindstilling

- Visningstilstand

- Start navlestrengen

- Og selvfølgelig, ordne alle de aktuelle problemer

Apropos aktuelle problemer:

- Defekt trådløst system

- MOSFET -spørgsmål

- PWM -støj

- 1 måde strongback aktivering

Tak fordi du læste mit indlæg, jeg håber du får god inspiration fra det!