پد پرتاب مدل Overkill Rocket !: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

چندی پیش من یک پست Instructables در مورد "Overkill Model Rocket Launch Controller" خود به همراه یک فیلم YouTube منتشر کردم. من آن را به عنوان بخشی از یک پروژه بزرگ موشک ساختم که در آن همه چیز را تا آنجا که ممکن است مبالغه آمیز می کنم ، در تلاش برای یادگیری بیشتر در مورد الکترونیک ، برنامه نویسی ، چاپ سه بعدی و سایر اشکال ساخت. پست Instructables بسیار محبوب بود و به نظر می رسید که مردم آن را دوست دارند ، بنابراین من تصمیم گرفتم که در مورد سکوی پرتاب جدید اضافه وزن خود چیزی بنویسم!

یک سکوی پرتاب موشک معمولی شامل یک ریل است که موشک را هدایت می کند و یک ساختار اساسی برای نگه داشتن آن. اما از آنجا که من سعی می کنم همه چیز را تا حد ممکن زیاده روی کنم ، می دانستم که نمی توانم فقط یک راه آهن داشته باشم. پس از تحقیقات زیاد ، من چند سکوی پرتاب موشک پیدا کردم که شبیه به سکوهای پرتاب واقعی هستند ، اگرچه از چوب ساخته شده بودند و کاملاً کثیف به نظر می رسیدند.

بنابراین من شروع به طوفان مغزی کردم که چگونه می توانم معدن خود را پیشرفته ترین و پیچیده ترین در جهان کنم. من تصمیم گرفتم که هیچ ایده ای "برای یک نوجوان 16 ساله بسیار دیوانه کننده" یا "غیرممکن نیست" ، بنابراین هر ایده ای که مقرون به صرفه باشد نوشته و ایجاد شد. من از همان ابتدا تصمیم گرفتم که می خواهم تم بدی را که در موشک و کنترلر من دیده می شود ، ادامه دهم ، بنابراین مطمئناً یک قاب فولادی و صفحات آلومینیومی راهی برای پیشرفت بود.

اما ادی ، سکوی پرتاب چه چیزی دارد و چه کاری انجام می دهد که آن را بسیار متفاوت می کند؟

خوب ، موشک مدل من دقیقاً یک موشک معمولی با باله نیست. در عوض این موشک پر از تجهیزات الکترونیکی سفارشی و تجهیزات کنترل بردار رانش است. کنترل بردار رانش یا TVC شامل حرکت دادن موتور به داخل موشک برای هدایت نیروی محرکه آن و بنابراین هدایت موشک به مسیر مناسب آن است. با این حال ، این شامل راهنمای GPS است که غیرقانونی است! بنابراین راکت من از TVC استفاده می کند تا موشک فوق العاده پایدار باشد و با یک ژیروسکوپ در رایانه پرواز ، بدون تجهیزات GPS ، قائم بماند. تثبیت فعال قانونی است ، راهنمایی نیست!

بعد از این مقدمه طولانی ، من هنوز توضیح نداده ام که این پد در واقع چه کار می کند و چه ویژگی هایی دارد! سکوی پرتاب یک ریل ساده نیست ، بلکه یک سیستم بسیار پیچیده است که پر از قطعات مکانیکی ، لوازم الکترونیکی و پنوماتیک است. هدف این بود که آن را شبیه به یک سکوی پرتاب واقعی کنیم ، که بسیاری از ویژگی ها را توضیح می دهد. این پد دارای یک پیستون پنوماتیک برای عقب کشیدن گیره ، گیره های بالا و گیره های پایه چاپ سه بعدی ، ارتباط بی سیم با کنترلر ، روشنایی RGB زیاد (البته!) ، یک قاب فولادی ، صفحه چک کننده آلومینیومی که پایه را می پوشاند ، کناره های آلومینیومی برس دار ، ترانشه شعله و چندین رایانه سفارشی برای کنترل همه چیز.

من به زودی یک ویدیوی YouTube در مورد سکوی پرتاب و همچنین بسیاری از فیلم های دیگر از مواردی را که در راه اندازی تا اولین راه اندازی در حدود 2 ماه تهیه کرده ام ، منتشر خواهم کرد. نکته مهم دیگری که باید به آن توجه شود این است که این پست دستورالعمل کمتر از چگونگی انجام کار من و بیشتر از آن برای تأمل و اندیشه خواهد بود.

تدارکات

از آنجا که من در استرالیا زندگی می کنم ، قسمت ها و پیوندهای من احتمالاً با شما متفاوت خواهد بود ، توصیه می کنم تحقیقات خود را برای یافتن آنچه برای پروژه شما مناسب است انجام دهید.

اصول اولیه:

مواد برای ساخت قاب (چوب ، فلز ، اکریلیک و غیره)

دکمه ها و کلیدها

رشته PLA

تعداد زیادی پیچ M3

الکترونیک

شما می توانید از هر وسیله ای که دارید استفاده کنید ، اما در اینجا چیزی است که من عمدتا از آن استفاده کردم:

آهن لحیم کاری

مته

فندک سیگار (برای لوله های کوچک کننده حرارتی)

اره قطره

جوشکار MIG

انبر

پیچ گوشتی ها

مولتی متر (این برای من نجات دهنده بود!)

مرحله 1: شروع به کار

سکوی پرتاب باید چه کار کند؟ ظاهر آن به چه چیزی نیاز دارد؟ چگونه می توانم آن را مجبور به انجام این کار کنم؟ بودجه چقدر است؟ اینها همه سوالات بسیار مهمی هستند که قبل از شروع به انجام این کار باید از خود بپرسید. بنابراین با تهیه مقداری کاغذ ، ترسیم طرح و نوشتن ایده ها شروع کنید. انجام تحقیقات زیاد نیز به شما بسیار کمک می کند ، ممکن است این ایده طلایی را به شما ارائه دهد که آن را بسیار بهتر می کند!

هنگامی که به همه کارهایی که می خواهید انجام دهید فکر کردید ، آن را به چند بخش تقسیم کنید تا به اندازه کافی غافلگیر کننده نباشد. 6 بخش اصلی من فلزکاری ، گیره پایه ، پنوماتیک ، نرم افزار ، الکترونیک و روشنایی بود. با تقسیم بندی آن به بخش ها ، من قادر به انجام کارها به ترتیب و اولویت بندی کارهایی بودم که باید زودتر انجام شود.

اطمینان حاصل کنید که همه چیز را بسیار خوب برنامه ریزی کرده اید و نمودارهای هر سیستم را تهیه کرده اید تا بتوانید بفهمید همه چیز چگونه کار خواهد کرد. هنگامی که می دانید چه کاری باید انجام دهد و چگونه این کار را انجام می دهید ، زمان شروع ساخت آن است!

مرحله 2: کار با فلز

من تصمیم گرفتم که این سکوی پرتاب فرصتی عالی برای یادگیری کمی در مورد کارهای فلزی باشد ، بنابراین من این کار را کردم. من با طراحی سازه فولادی و شامل همه ابعاد شروع کردم. من سراغ یک فریم نسبتاً اولیه رفتم ، هرچند تصمیم گرفتم هر جایی که خمیدگی 90 درجه وجود داشت ، انتهای آن را به 45 درجه برسانم ، فقط برای یادگیری بیشتر و کسب تجربه بیشتر. طراحی نهایی من فریم اصلی بود ، در حالی که پایه محکم روی یک لولا نصب شده بود. سپس آلومینیوم آن را می پوشاند و نوارهای لبه ای دارد تا کمی تمیزتر شود. همچنین شامل یک ترانشه شعله ساخته شده از لوله های فولادی است که در قسمت انتهایی آن 45 درجه برش داشت ، به طوری که شعله با زاویه کمی بیرون می آید.

من با برش تمام قطعات قاب و سپس جوش دادن آنها به یکدیگر شروع کردم. من مطمئن شدم که هیچ جوش در خارج وجود ندارد ، در غیر این صورت صفحات آلومینیومی در برابر قاب قرار نمی گیرند. پس از بستن زیاد و آهن ربا ، توانستم قاب را مستقیماً جوش دهم. سپس تمام ورق های آلومینیومی را با قیچی های فلزی بزرگ به اندازه برش دادم و نوارهای لبه را با مقداری چوب قلع برش دادم. هنگامی که این کار انجام شد ، همه چیز سر جایش قرار گرفت ، که سخت تر از آنچه انتظار داشتم بود.

لبه های فولادی و آلومینیومی قوی با رنگ مشکی رنگ آمیزی شده و بر روی لولا آن نصب شده است. در نهایت ، چند براکت فولادی ساده برای پیستون ساخته شد ، که به آن اجازه می داد تا پایه محکم را عقب بکشد و در نقطه محوری خود بچرخد.

مرحله 3: بست های پایه

با انجام قاب اصلی و ظاهر شدن پد شبیه چیزی ، تصمیم گرفتم که بخواهم آن را در اسرع وقت نگه دارم. بنابراین گیره های پایه و گیره های بالایی در لیست بعدی قرار داشتند.

گیره های پایه باید بتوانند موشک را در حالی که تحت فشار قرار دارد نگه داشته و سپس آن را در زمان دقیق رها کنند. این موشک با حدود 4.5 کیلوگرم رانش ، سرو موتورهای sg90 را که در گیره های پایه استفاده می شود ، از بین می برد. این بدان معناست که من باید یک طراحی مکانیکی ایجاد کنم که تمام استرس را از سرو دور کند و در عوض آن را در یک قسمت ساختاری قرار دهد. سپس سروو باید بتواند گیره را به راحتی عقب بکشد تا موشک بتواند بلند شود. تصمیم گرفتم از یک جعبه بی فایده برای این طرح الهام بگیرم.

سرویس ها و قطعات مکانیکی نیز باید کاملاً پوشانده شوند تا با اگزوز موشک ها در تماس مستقیم نباشند ، بنابراین روکش های جانبی و بالایی ساخته می شود. هنگام بستن گیره ، جلوی بالایی مجبور شد حرکت کند تا "جعبه" بسته شود ، من فقط از چند نوار لاستیکی برای پایین کشیدن آن استفاده کردم. اگرچه می توانید از فنر یا قسمت مکانیکی دیگری نیز برای کشیدن آن استفاده کنید. سپس گیره های پایه باید روی سکوی پرتاب در ریل قابل تنظیم نصب شوند تا موقعیت آنها به خوبی تنظیم شود و به طور بالقوه بتوانند موشک های دیگر را نگه دارند. سازگاری برای گیره های پایه مهم بود.

گیره های پایه برای من بسیار چالش برانگیز بودند زیرا من هیچ تجربه ای در مورد قطعات مکانیکی ندارم و همه چیز برای داشتن یکنواخت کار برای تحمل 0.1 میلی متر نیاز داشت. از زمان شروع گیره ها تا زمانی که اولین گیره را به طور کامل کار کردم ، 4 روز طول کشید ، زیرا CAD و نمونه سازی اولیه زیادی در کار بود تا آنها به راحتی کار کنند. سپس یک هفته دیگر از چاپ سه بعدی گذشت ، زیرا هر گیره 8 قسمت برای کار دارد.

بعداً که کامپیوتر پد را نصب کردم ، متوجه شدم که فقط برای کنترل چهار سروو از یک پین آردوینو استفاده کرده بودم. این به پایان رسید و من همچنین مشکلات تنظیم کننده ولتاژ داشتم ، بنابراین یک "سروو کامپیوتر" ساختم که در زیر سکوی پرتاب قرار دارد و گیره ها را کنترل می کند. سپس تنظیم کننده ها روی صفحات آلومینیومی بالشتک ها نصب شدند تا به عنوان یک هیت سینک بزرگ مورد استفاده قرار گیرند. سروو کامپیوتر همچنین با MOSFET سرویس ها را خاموش و روشن می کند ، بنابراین آنها تحت فشار مداوم نیستند.

مرحله 4: گیره های بالا

پس از هفته ها کار بر روی گیره های پایه و وسایل الکترونیکی مرتبط ، زمان ساخت گیره های بیشتر فرا رسیده بود! گیره های بالایی یک طراحی بسیار ساده هستند ، اگرچه بسیار ضعیف هستند و مطمئناً در آینده ارتقا می یابند. آنها فقط یک براکت ساده هستند که روی پایه محکم پیچ می شوند و سرو موتورها را نگه می دارند. بر روی این موتورهای سروو ، بازوهایی نصب شده است که دارای یک شاخ سروو با اپوکسی در آنها چسبانده شده است. بین این بازوها و موشک قطعات کوچک و خمیده ای وجود دارد که می چرخند و خود را به شکل موشک در می آورند.

این گیره ها دارای کابل هایی هستند که از طریق دکمه قوی عبور کرده و وارد رایانه اصلی می شوند که آنها را کنترل می کند. نکته ای که باید اضافه شود این است که زمان زیادی طول کشید تا موقعیت های باز و بسته آنها در نرم افزار تنظیم شود ، زیرا من سعی می کردم سرویس ها را متوقف نکنم ، اما هنوز موشک را محکم نگه می دارم.

برای طراحی گیره ها ، نمای دوبعدی بالای راکت و پشت محکم ، با ابعاد دقیق بین آنها را ترسیم کردم. سپس من توانستم بازوها را در طول مناسب و سروها را در عرض مناسب برای نگه داشتن موشک طراحی کنم.

مرحله 5: روشنایی

اکثر مراحل از اینجا واقعاً به هیچ ترتیب نیستند ، من اساساً می توانم هر کاری را که در آن روز یا هفته احساس کردم انجام دهم. با این حال من هنوز فقط بر روی یک بخش در یک زمان تمرکز می کنم. سکوی پرتاب دارای 8 LED RGB است که به سه پین آردوینو متصل شده اند ، به این معنی که همه آنها یک رنگ هستند و به صورت جداگانه قابل آدرس دهی نیستند. تغذیه و کنترل این تعداد زیادی LED RGB به تنهایی کار بزرگی بود زیرا هر LED به مقاومت خود نیاز دارد. مشکل دیگر این بود که اگر روی یک پین آردوینو در هر رنگ قرار بگیرند ، جریان زیادی را می کشند ، بنابراین به منبع ولتاژ خارجی ، تنظیم شده با ولتاژ صحیح نیاز دارند.

برای انجام همه اینها ، من یک کامپیوتر دیگر به نام "برد LED" ساختم. این دستگاه می تواند تا 10 LED RGB را تغذیه کند که همه دارای مقاومت مخصوص به خود هستند. برای تغذیه همه آنها از ترانزیستورها استفاده کردم تا از ولتاژ تنظیم شده نیرو بگیرم و رنگها را همانطور که می خواستم روشن کنم. این به من این امکان را داد که هنوز فقط از سه پین آردوینو استفاده کنم ، اما جریان زیادی را که باعث تخته شدن تخته می شود ، نکشید.

همه LED ها در براکت های چاپ سه بعدی سفارشی هستند که آنها را در جای خود نگه می دارد. آنها همچنین کابل های Dupont سفارشی ساخته اند که به صفحه LED متصل می شوند و به طور منظم از طریق ساختار سکوی پرتاب هدایت می شوند.

مرحله ششم: افراد مبتلا به بیماریهای روانی

من همیشه به پنوماتیک و هیدرولیک علاقه داشتم ، اگرچه هرگز نحوه عملکرد سیستم ها را کاملاً درک نکرده بودم. با خرید پیستون ارزان و یراق آلات ارزان قیمت ، من توانستم نحوه عملکرد پنوماتیک را بیاموزم و آنها را در سیستم خودم اعمال کنم. هدف این بود که هموار را با پیستون پنوماتیک به آرامی عقب بکشیم.

این سیستم به یک کمپرسور هوا ، محدود کننده جریان ، یک مخزن هوا ، سوپاپ ها ، یک شیر کاهش فشار و مجموعه ای از اتصالات نیاز دارد. با طراحی هوشمند و مجموعه ای از براکت های چاپی سه بعدی سفارشی ، من به سختی توانستم همه اینها را در داخل پد جا دهم.

سیستمی که طراحی کردم نسبتاً اساسی بود. یک پمپ کمپرسور هوا یک مخزن هوا را پر می کند و از یک فشار سنج برای مشاهده فشار (هدف 30PSI) استفاده می شود. یک شیر تخلیه فشار برای تنظیم فشار ، ایمنی و آزادسازی هوا در صورت عدم استفاده از آن استفاده می شود. هنگامی که دنده محکم آماده عقب نشینی است ، یک شیر برقی توسط کامپیوتر فعال می شود و هوا را به داخل پیستون می گذارد و آن را به عقب هل می دهد. محدود کننده های جریان به عنوان راهی برای کند کردن این حرکت عقب نشینی استفاده می شود.

مخزن هوا در حال حاضر استفاده نمی شود ، زیرا هنوز اتصالات مورد نیاز آن را ندارم. مخزن فقط یک کپسول آتش نشانی قدیمی و کوچک است و از اندازه اتصالات بسیار منحصر به فردی استفاده می کند. و بله ، این یک دمبل 2 کیلوگرمی است ، اگر در آنجا نبود ، هنگام عقب کشیدن قفسه سینه ، پد نوک می خورد.

مرحله 7: الکترونیک

مهمترین قسمت ، قسمت اصلی و بخشی با مشکلات بی پایان. همه چیز به صورت الکترونیکی کنترل می شود ، اما برخی از طراحی ساده اما احمقانه PCB و اشتباهات شماتیک باعث کابوس می شود. سیستم بی سیم هنوز قابل اعتماد نیست ، ورودی های معیوب معیوب است ، سر و صدا در خطوط PWM وجود دارد و تعدادی از ویژگی هایی که برای آنها برنامه ریزی کرده بودم کار نمی کنند. من در آینده تمام قطعات الکترونیکی را بازسازی خواهم کرد ، اما فعلاً با آن زندگی می کنم زیرا مشتاق اولین پرتاب هستم. وقتی شما یک نوجوان 16 ساله کاملاً خودآموخته و بدون صلاحیت و تجربه هستید ، همه چیز به اشتباه پیش می رود و شکست می خورد. اما نحوه یادگیری شکست است ، و در نتیجه اشتباهات زیادم ، من توانستم چیزهای زیادی یاد بگیرم و مهارت ها و دانش خود را بیشتر کنم. من انتظار داشتم که وسایل الکترونیکی حدود دو هفته طول بکشد ، پس از 2.5 ماه هنوز به سختی کار می کند ، این بد است که من این یکی را به سختی شکست دادم.

به دور از همه مشکلات ، بیایید در مورد کارکرد و کارهایی که قرار بود انجام شود صحبت کنیم. رایانه در ابتدا برای اهداف بسیاری طراحی شده بود. اینها شامل کنترل LED ، کنترل سروو ، کنترل سوپاپ ، کنترل احتراق ، ارتباط بی سیم ، تغییر حالت با ورودی های خارجی و قابلیت سوئیچ بین قدرت باتری و توان خارجی است. بسیاری از این موارد کار نمی کند یا معیوب است ، اگرچه نسخه های بعدی PCB Thrust این وضعیت را بهبود می بخشد. همچنین یک جلد برای کامپیوتر چاپ کردم تا تماس مستقیم با اگزوز را قطع کند.

هنگام ساخت دو کامپیوتر اصلی ، یک کامپیوتر سروو ، دو برد LED ، تعداد زیادی سیم کشی و کابل های سفارشی Dupont ، مقدار زیادی لحیم کاری در طول فرآیند انجام شد. همه چیز نیز به طور مناسب با لوله های کوچک کننده و نوار برقی عایق بندی شده است ، اگرچه این امر مانع از وقوع شورت نمی شود!

مرحله 8: نرم افزار

نرم افزار! قسمتی که من مدام در مورد آن صحبت می کنم اما تمایلی به انتشار آن در این مرحله ندارم. همه نرم افزارهای پروژه در نهایت منتشر خواهند شد ، اما من فعلاً آن را حفظ کرده ام.

من نرم افزار بسیار پیچیده و طولانی را طراحی و تولید کرده بودم تا بتوانم آن را کاملاً با کنترلر ارتباط دهم. اگرچه مشکلات سخت افزاری بی سیم مرا مجبور کرد که نرم افزار را بسیار اساسی بازسازی کنم. اکنون پد روشن می شود ، تنظیم می شود و گیره ها موشک را نگه می دارند و منتظر یک سیگنال از کنترلر است که به او می گوید شمارش معکوس را آغاز کند. سپس به طور خودکار شمارش معکوس را پشت سر می گذارد و بدون دریافت و پیگیری سیگنال ها راه اندازی می شود. این باعث می شود دکمه E-stop روی کنترلر بی فایده باشد! شما می توانید آن را فشار دهید اما هنگامی که شمارش معکوس شروع شد ، هیچ مانعی برای آن وجود ندارد!

رفع مشکل سیستم بی سیم بلافاصله پس از اولین راه اندازی ، بالاترین اولویت من است. اگرچه حدود یک ماه و نیم کار (از لحاظ تئوری) و صدها دلار طول می کشد ، به همین دلیل من در حال حاضر آن را برطرف نمی کنم. تقریباً یک سال از آغاز پروژه می گذرد و من سعی می کنم موشک را در یا قبل از یک سالگی (4 اکتبر) در آسمان به دست آورم. این امر مرا مجبور به پرتاب با سیستم های تا حدی ناقص زمینی می کند ، اگرچه به هر حال اولین پرتاب بیشتر بر عملکرد موشک ها متمرکز است.

در آینده این بخش را به روز می کنم تا نرم افزار نهایی و توضیحات کامل را شامل شود.

مرحله 9: آزمایش

آزمایش ، آزمایش ، آزمایش. هیچ کاری که من انجام می دهم اولین بار کاملاً کار نمی کند ، اینگونه یاد می گیرم! در این مرحله است که شروع به مشاهده دود می کنید ، همه چیز از کار می افتد یا چیزها در حال خراب شدن هستند. فقط باید صبور باشید ، مشکل را بیابید و راه حل آن را بیابید. همه چیز آنطور که فکر می کردید زمان بیشتری طول می کشد و گرانتر خواهد شد ، اما اگر می خواهید یک موشک بیش از حد بدون تجربه بسازید ، فقط باید آن را بپذیرید.

هنگامی که همه چیز بی عیب و نقص کار می کند (برخلاف من) شما آماده استفاده از آن هستید! در مورد من ، من موشک مدل بسیار زیادم را پرتاب می کنم ، چیزی که کل پروژه بر اساس آن است…

مرحله 10: راه اندازی کنید

هرکسی که آخرین پست Instructables من را به خاطر آورد ، می داند که این نقطه ای است که شما را ناامید کرده است. موشک هنوز پرتاب نشده است ، زیرا یک پروژه بزرگ است! من در حال حاضر 4 اکتبر را هدف قرار می دهم ، اگرچه خواهیم دید که آیا این مهلت را رعایت می کنم یا خیر. قبل از آن ، کارهای زیادی برای انجام دادن و آزمایش های زیادی باید انجام دهم ، به این معنی که در دو ماه آینده پست های آموزشی و ویدیوهای YouTube بیشتری در راه است!

اما در حالی که شما منتظر فیلم پرتاب شیرین هستید ، چرا پیشرفت را دنبال نکنید و ببینید که من در آن همه جا کجا هستم:

YouTube:

توییتر (به روز رسانی روزانه):

اینستاگرام:

دستورالعمل های کنترل کننده:

وب سایت مبهم من:

برچسب ها:

در حال حاضر مشغول کار روی فیلم سکوی پرتاب هستم که ظرف چند هفته (امیدوارم) در YouTube قرار خواهد گرفت!

مرحله 11: یک قدم فراتر !؟

بدیهی است که من هنوز راه طولانی در پیش دارم تا همه چیز آنطور که می خواهم پیش برود ، اگرچه قبلاً لیستی از ایده های آینده در مورد اینکه چگونه می توانم آن را بهتر و بیش از حد افزایش دهم ، در اختیار دارم! و همچنین برخی از ارتقاء مهم.

- گیره بالایی قوی تر

- میرایی استرانگ بک

- پشتیبان گیری سیمی (برای زمانی که بی سیم درد می کند)

- گزینه قدرت خارجی

- حالت نمایش

- راه اندازی ناف

- و البته ، همه مشکلات فعلی را برطرف کنید

صحبت از مشکلات فعلی:

- خرابی سیستم بی سیم

- مسائل مربوط به MOSFET

- سر و صدای PWM

- 1 راه فعال کردن قوی

با تشکر از شما برای خواندن پست من ، امیدوارم که از آن الهام گرفته باشید!