Pad Peluncur Roket Model Berat !: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Beberapa ketika yang lalu, saya telah mengeluarkan siaran Instructables mengenai ‘Overkill Model Rocket Launch Controller’ saya bersama dengan video YouTube. Saya menjadikannya sebagai sebahagian daripada projek roket model besar di mana saya membuat segalanya sebanyak mungkin, dalam usaha untuk belajar sebanyak mungkin mengenai elektronik, pengaturcaraan, percetakan 3D dan bentuk pembuatan lain. Catatan Instructables sangat popular dan orang-orang sepertinya menyukainya, jadi saya memutuskan bahawa ia layak untuk dibuat mengenai pad pelancaran berlebihan baru saya!

Pad pelancaran roket model khas terdiri daripada rel yang memandu roket dan struktur asas untuk menahannya. Tetapi semasa saya berusaha membuat sesuatu yang berlebihan mungkin, saya tahu saya tidak boleh mempunyai kereta api sahaja. Setelah banyak membuat kajian, saya menemui beberapa peluncur roket model yang serupa dengan peluncur peluncur sebenar, walaupun terbuat dari kayu dan kelihatan agak tidak kemas.

Oleh itu, saya mula mencetuskan idea bagaimana saya dapat menjadikan milik saya yang paling maju dan rumit di dunia. Saya memutuskan bahawa tidak ada idea yang "terlalu gila" atau "mustahil untuk dicapai oleh seorang lelaki berusia 16 tahun", jadi idea yang berpatutan ditulis dan diciptakan. Sejak awal saya memutuskan bahawa saya mahu meneruskan tema badass yang terdapat pada roket dan alat kawalan saya, jadi rangka keluli dan plat aluminium pastinya merupakan jalan yang sesuai.

Tetapi Eddy, apa yang dilancarkan pad pelancaran dan apa yang dilakukannya sehingga menjadikannya berbeza?

Roket model saya bukan roket khas dengan sirip. Sebaliknya roket tersebut diisi dengan peralatan elektronik dan alat kawalan vektor tersuai. Kawalan vektor tuju, atau TVC, melibatkan penggerak motor ke dalam roket untuk mengarahkan tujunya dan oleh itu mengarahkan roket ke lintasan yang sesuai. Walau bagaimanapun, ini melibatkan panduan GPS yang tidak sah! Oleh itu roket saya menggunakan TVC untuk memastikan roket tetap stabil tegak dengan giroskop di komputer penerbangan, tanpa peralatan GPS. Penstabilan aktif adalah sah, panduan tidak!

Setelah pengenalan yang panjang ini, saya masih belum menjelaskan apa yang sebenarnya dilakukan oleh pad dan apa ciri-cirinya! Pad pelancaran bukan rel sederhana, tetapi sistem yang sangat kompleks yang dipenuhi dengan bahagian mekanikal, elektronik dan pneumatik. Tujuannya adalah membuatnya serupa dengan pad pelancaran sebenar, yang menerangkan banyak ciri. Pad ini mempunyai piston pneumatik untuk menarik kuat, penjepit atas yang dicetak 3D dan penjepit asas, komunikasi tanpa wayar dengan pengawal, banyak pencahayaan RGB (tentu saja!), Bingkai keluli, plat pemeriksa aluminium yang menutup pangkal, sisi aluminium yang disikat, parit api dan pelbagai komputer tersuai untuk mengawal semuanya.

Saya akan segera melancarkan video YouTube mengenai peluncur, serta banyak lagi video lain yang telah saya buat sebelum pelancaran pertama sekitar 2 bulan. Perkara penting lain yang perlu diperhatikan bahawa catatan Instructables ini akan menjadi kurang dari cara dan lebih banyak proses saya dan beberapa makanan untuk difikirkan.

Bekalan

Oleh kerana saya tinggal di Australia, bahagian dan pautan saya mungkin berbeza dengan milik anda, saya cadangkan anda membuat kajian anda sendiri untuk mengetahui apa yang sesuai untuk projek anda.

Asas-asas:

Bahan untuk membina bingkai (kayu, logam, akrilik dll)

Butang dan suis

Filamen PLA

Banyak skru M3

Elektronik

Anda boleh menggunakan apa sahaja alat yang anda ada, tetapi inilah yang saya gunakan terutamanya:

Besi pematerian

Gerudi

Pemantik rokok (untuk tiub penyusutan panas)

Jatuhkan gergaji

Pengimpal MIG

Tang

Pemacu skru

Multimeter (ini adalah penyelamat bagi saya!)

Langkah 1: Bermula

Apa yang perlu dilakukan oleh peluncur? Apa yang perlu dilihat? Bagaimana saya boleh melakukannya? Berapakah anggaran? Ini semua adalah soalan yang sangat penting untuk ditanyakan kepada diri sendiri sebelum anda memulakan tugas ini. Jadi mulakan dengan mendapatkan beberapa kertas, melukis lakaran dan menulis idea. Melakukan banyak kajian juga akan banyak membantu anda, mungkin hanya memberi anda idea keemasan yang menjadikannya lebih baik!

Setelah anda memikirkan semua perkara yang anda mahu lakukan, pecah menjadi beberapa bahagian agar tidak terlalu membebankan. 6 bahagian utama saya adalah kerja logam, penjepit asas, pneumatik, perisian, elektronik dan pencahayaan. Dengan memecahnya menjadi beberapa bahagian, saya dapat melakukan sesuatu mengikut urutan dan mengutamakan apa yang perlu dilakukan paling cepat.

Pastikan bahawa anda merancang semuanya dengan sangat baik dan membuat rajah setiap sistem supaya anda dapat memahami bagaimana semuanya akan berfungsi. Setelah anda mengetahui apa yang perlu dilakukan dan bagaimana anda akan melakukannya, inilah masanya untuk mula membinanya!

Langkah 2: Kerja Logam

Saya memutuskan bahawa peluncur ini akan menjadi peluang yang baik untuk belajar sedikit mengenai kerja logam, jadi itulah yang saya buat. Saya bermula dengan merancang struktur keluli dan merangkumi semua dimensi. Saya mencari kerangka yang cukup asas, walaupun saya memutuskan untuk memotong hujungnya hingga 45 darjah di mana sahaja terdapat selekoh 90 darjah, hanya untuk belajar lebih banyak dan mendapatkan lebih banyak pengalaman. Reka bentuk terakhir saya adalah bingkai asas, dengan kuat dipasang pada engsel. Ia kemudian mempunyai aluminium yang menutupinya dan jalur tepi untuk membuatnya sedikit lebih kemas. Ini juga termasuk parit api yang terbuat dari tiub keluli yang memiliki beberapa luka 45 derajat di ujungnya, sehingga api keluar pada sudut sedikit.

Saya mulakan dengan memotong semua kepingan bingkai dan kemudian menyatukannya. Saya memastikan tidak ada pengelasan di bahagian luar, jika tidak, plat aluminium tidak akan rata pada bingkai. Setelah banyak pengapit dan magnet, saya dapat membuat bingkai dikimpal dengan lurus. Saya kemudian memotong semua plat aluminium dengan ukuran dengan beberapa gunting logam besar dan memotong jalur tepi dengan beberapa potongan timah. Setelah itu selesai semuanya disekat, yang terbukti lebih sukar daripada yang saya harapkan.

Keluli kuat dan tepi aluminium kemudian dicat hitam dan bahagian belakang dipasang pada engselnya. Terakhir, beberapa pendakap keluli sederhana dibuat untuk piston, yang membolehkannya menarik kembali kuat dan berputar pada titik pangsi.

Langkah 3: Pengapit Pangkalan

Dengan kerangka utama selesai dan pad mula kelihatan seperti sesuatu, saya memutuskan bahawa saya mahu memegang roket secepat mungkin. Oleh itu, penjepit asas dan penjepit atas berada di sebelah dalam senarai.

Pengapit asas mesti dapat menahan roket ketika berada di bawah daya tuju, dan kemudian melepaskannya pada waktu yang tepat. Dengan daya tarikan sekitar 4.5Kg, roket itu akan menghancurkan motor servo sg90 yang digunakan pada penjepit dasar. Ini bermaksud saya harus membuat reka bentuk mekanikal yang akan menghilangkan semua tekanan daripada servo dan sebaliknya meletakkannya melalui bahagian struktur. Servo itu harus dapat menarik pengapit dengan mudah sehingga roket dapat terlepas. Saya memutuskan untuk mengambil inspirasi dari kotak yang tidak berguna untuk reka bentuk ini.

Bahagian servo dan mekanikal juga harus ditutup sepenuhnya sehingga tidak bersentuhan langsung dengan ekzos roket, sehingga penutup sisi dan atas dibuat. Penutup atas terpaksa bergerak untuk menutup 'kotak' ketika pengapit ditarik, saya hanya menggunakan beberapa gelang getah untuk menariknya ke bawah. Walaupun anda juga boleh menggunakan mata air atau bahagian mekanikal lain untuk menariknya. Pengapit dasar kemudian harus dipasang ke peluncur pada rel yang dapat disesuaikan sehingga posisi mereka dapat disetel dengan baik, dan mereka berpotensi memegang roket lain. Kebolehsuaian penting untuk pengapit asas.

Pengapit asas sangat mencabar bagi saya kerana saya tidak mempunyai pengalaman dengan bahagian mekanikal, dan semua yang diperlukan mempunyai toleransi 0.1mm untuk berfungsi dengan lancar. Saya mengambil masa 4 hari berturut-turut sejak saya memulakan pengapit hingga saya mempunyai penjepit pertama yang berfungsi sepenuhnya kerana terdapat banyak CAD dan prototaip yang terlibat untuk menjadikannya berfungsi dengan lancar. Pada masa itu adalah minggu percetakan 3D lagi, kerana setiap penjepit mempunyai 8 bahagian untuk berfungsi.

Kemudian ketika saya memasang komputer pad, saya menyedari bahawa saya hanya merancang untuk menggunakan satu pin Arduino untuk mengawal empat servo. Ini akhirnya tidak berfungsi dan saya juga menghadapi masalah pengatur voltan, jadi saya membuat ‘servo computer’ yang berada di bawah peluncur dan mengawal pengapit. Pengatur kemudian dipasang ke pelat aluminium untuk digunakan sebagai pendingin besar. Komputer servo juga menghidupkan dan mematikan kuasa ke servo dengan MOSFET, jadi mereka tidak hidup dalam tekanan berterusan.

Langkah 4: Pengapit Atas

Setelah berminggu-minggu bekerja pada penjepit asas dan elektronik yang berkaitan, inilah masanya untuk membuat lebih banyak pengapit! Pengapit atas adalah reka bentuk yang sangat sederhana, walaupun sangat lemah dan pasti akan ditingkatkan pada masa akan datang. Mereka hanyalah pendakap sederhana yang melekap pada bahagian belakang dan menahan motor servo. Dipasang pada motor servo ini adalah lengan yang mempunyai tanduk servo yang terpaku pada mereka dengan epoksi. Di antara lengan dan roket ini terdapat beberapa kepingan kecil yang melengkung yang berputar dan membentuk bentuk roket.

Pengapit ini mempunyai kabel yang mengalir melalui kuat dan masuk ke komputer pad utama yang mengendalikannya. Satu perkara yang perlu ditambahkan adalah bahawa memerlukan masa yang lama untuk menyesuaikan kedudukan terbuka dan tertutup mereka dalam perisian kerana saya berusaha untuk tidak menghentikan servo, tetapi masih memegang roket dengan selamat.

Untuk merancang pengapit, saya menarik pandangan 2D dari bahagian atas roket dan kubu kuat, dengan dimensi yang tepat di antara mereka. Saya kemudian dapat merancang lengan dengan panjang yang betul dan servo selebar yang tepat untuk memegang roket.

Langkah 5: Pencahayaan

Sebilangan besar langkah dari sini tidak betul-betul mengikut urutan, pada dasarnya saya dapat melakukan apa sahaja yang saya rasa pada hari atau minggu itu. Namun saya masih hanya memfokuskan pada satu bahagian pada satu masa. Pad pelancaran mempunyai 8 LED RGB yang disambungkan ke tiga pin Arduino, yang bermaksud semuanya berwarna sama dan tidak boleh dihubungi secara individu. Menghidupkan dan mengawal banyak LED RGB ini adalah tugas besar sendiri kerana setiap LED memerlukan perintangnya sendiri. Masalah lain ialah mereka akan menarik arus terlalu banyak jika menggunakan satu pin Arduino per warna, jadi mereka memerlukan sumber voltan luaran, yang diatur ke voltan yang betul.

Untuk melakukan semua ini, saya membuat komputer lain yang disebut ‘LED Board’. Ia mampu menghidupkan 10 LED RGB yang semuanya mempunyai perintang mereka sendiri. Untuk mengaktifkan semua itu, saya menggunakan transistor untuk mengambil kuasa dari voltan terkawal dan menghidupkan warna seperti yang saya mahukan. Ini membolehkan saya masih menggunakan hanya tiga pin Arduino, tetapi tidak terlalu banyak arus sehingga menggoreng papan.

Semua LED berada dalam kurungan cetak 3D khas yang menahannya di tempat. Mereka juga mempunyai kabel Dupont yang dibuat khas yang dipasang ke Papan LED dan disalurkan dengan rapi melalui struktur peluncur.

Langkah 6: Penumatik

Saya selalu berminat dengan pneumatik dan hidraulik, walaupun tidak pernah memahami sepenuhnya bagaimana sistem ini berfungsi. Dengan membeli piston dan alat kelengkapan yang murah, saya dapat mengetahui bagaimana pneumatik berfungsi dan menggunakannya pada sistem saya sendiri. Tujuannya adalah untuk menarik balik kuat dengan piston pneumatik.

Sistem ini memerlukan pemampat udara, pengatur aliran, tangki udara, injap, injap pelepasan tekanan dan pelbagai kelengkapan. Dengan beberapa reka bentuk pintar dan sekumpulan pendakap 3D yang disesuaikan, saya hampir tidak dapat memuatkan semua ini di dalam pad.

Sistem yang saya reka cukup asas. Pam pemampat udara mengisi tangki udara dan alat pengukur tekanan digunakan untuk melihat tekanan (sasaran 30PSI). Injap pelepas tekanan akan digunakan untuk mengatur tekanan tangki, keselamatan dan melepaskan udara ketika tidak digunakan. Apabila kuat kembali siap ditarik, injap solenoid akan diaktifkan oleh komputer, membiarkan udara masuk ke omboh dan mendorongnya kembali. Pengawal aliran akan digunakan sebagai cara untuk melambatkan pergerakan penarikan ini.

Tangki udara saat ini tidak digunakan, kerana saya belum mempunyai kelengkapan yang diperlukan untuknya. Tangki itu hanyalah alat pemadam api kecil yang lama, dan menggunakan ukuran pemasangan yang sangat unik. Dan ya, itu adalah dumbbell 2Kg, jika tidak ada pad akan menunduk ketika kuat kembali.

Langkah 7: Elektronik

Bahagian yang paling penting, bahagian utama dan bahagian dengan masalah yang tidak berkesudahan. Semuanya dikendalikan secara elektronik, tetapi beberapa kesilapan reka bentuk dan skema PCB yang mudah tetapi bodoh menyebabkan mimpi buruk. Sistem wayarles masih tidak boleh dipercayai, input tertentu rosak, ada bunyi di saluran PWM, dan sebilangan besar ciri yang telah saya rancangkan tidak berfungsi. Saya akan membuat ulang semua elektronik pada masa akan datang, tetapi saya akan menggunakannya dengannya sekarang kerana saya berminat untuk pelancaran pertama. Apabila anda seorang pelajar berusia 16 tahun yang belajar sendiri tanpa kelayakan dan tidak mempunyai pengalaman, perkara pasti akan salah dan gagal. Tetapi kegagalan adalah bagaimana anda belajar, dan sebagai hasil daripada banyak kesilapan saya, saya dapat belajar banyak dan meningkatkan kemahiran dan pengetahuan saya. Saya menjangkakan elektronik memerlukan masa sekitar dua minggu, setelah 2.5 bulan ia masih berfungsi, begitulah teruknya saya gagal.

Jauh dari semua masalah, mari kita bincangkan tentang apa yang berfungsi dan apa yang hendak / hendak dilakukan. Komputer pada asalnya direka untuk melayani banyak tujuan. Ini termasuk kawalan LED, kawalan servo, kawalan injap, kawalan pencucuhan, komunikasi tanpa wayar, pertukaran mod dengan input luaran dan keupayaan untuk beralih antara kuasa bateri dan kuasa luaran. Sebilangan besar ini tidak berfungsi atau rosak, walaupun versi Thrust PCB masa depan akan memperbaiki keadaan ini. Saya juga 3D mencetak penutup untuk komputer untuk menghentikan hubungan langsung dengan ekzos.

Terdapat banyak pematerian yang terlibat sepanjang proses ini kerana saya membuat dua komputer utama, sebuah komputer servo, dua Papan LED, banyak pendawaian dan kabel Dupont tersuai. Segala-galanya juga diisolasi dengan betul dengan tiub penyusutan panas dan pita elektrik, walaupun seluar pendek tidak berhenti!

Langkah 8: Perisian

Perisian! Bahagian yang saya bicarakan sepanjang masa tetapi enggan melepaskan pada tahap ini. Semua perisian projek akan dikeluarkan akhirnya, tetapi saya terus menggunakannya untuk masa ini.

Saya telah merancang dan menghasilkan perisian yang sangat rumit dan panjang untuk menghubungkannya dengan alat kawalan dengan sempurna. Walaupun masalah perkakasan tanpa wayar memaksa saya untuk membuat semula perisian sangat asas. Sekarang pad dihidupkan, ia dipasang dan penjepit untuk menahan roket dan ia menunggu satu isyarat dari pengawal yang menyuruhnya memulakan undur. Ia kemudian secara automatik melalui undur dan dilancarkan tanpa dan tindak lanjut isyarat yang diterima. Ini menjadikan butang E-stop pada pengawal tidak berguna! Anda boleh menekannya tetapi setelah undur dimulakan, tidak akan berhenti!

Adalah menjadi keutamaan saya untuk memperbaiki sistem wayarles selepas pelancaran pertama. Walaupun memerlukan kira-kira satu setengah bulan kerja (secara teori) dan ratusan dolar, itulah sebabnya saya tidak memperbaikinya sekarang. Sudah hampir setahun saya memulakan projek ini dan saya berusaha untuk mendapatkan roket di langit pada atau sebelum ulang tahun satu tahun (4 Oktober). Ini akan memaksa saya untuk melancarkan dengan sistem darat yang tidak lengkap, walaupun pelancaran pertama lebih tertumpu pada prestasi roket.

Saya akan mengemas kini bahagian ini pada masa akan datang untuk memasukkan perisian terakhir dan penjelasan lengkap.

Langkah 9: Menguji

Menguji, menguji, menguji. TIDAK ADA yang saya buat berjaya dengan percubaan pertama, begitulah cara saya belajar! Pada tahap inilah anda mula melihat asap, semuanya berhenti berfungsi atau semuanya menjadi tidak stabil. Ini hanya masalah bersabar, mencari masalah dan mencari cara untuk memperbaikinya. Perkara akan memakan masa lebih lama daripada yang anda harapkan dan lebih mahal daripada yang anda fikirkan, tetapi jika anda ingin membina roket berlebihan tanpa pengalaman, maka anda harus menerimanya.

Setelah semuanya berfungsi dengan sempurna dan lancar (tidak seperti milik saya) anda sudah bersedia untuk menggunakannya! Dalam kes saya, saya akan melancarkan roket model saya yang sangat banyak yang menjadi asas keseluruhan projek…

Langkah 10: Lancarkan

Sesiapa yang mengingati posting Instructables terakhir saya akan tahu bahawa ini adalah titik di mana saya mengecewakan anda. Roket masih belum dilancarkan, kerana ia adalah projek besar! Pada masa ini saya menyasarkan tarikh 4 Oktober, walaupun kita akan melihat sama ada saya memenuhi tarikh akhir tersebut. Sebelum itu saya mempunyai lebih banyak perkara yang perlu dibuat dan banyak ujian yang perlu dilakukan, yang bermaksud terdapat lebih banyak catatan Instructables dan video YouTube dalam masa dua bulan akan datang!

Tetapi sementara anda menunggu rakaman pelancaran manis itu, mengapa tidak mengikuti perkembangannya dan melihat di mana saya berada dengan semuanya:

YouTube:

Twitter (kemas kini setiap hari):

Instagram:

Instructables Pengawal:

Laman web cerdik saya:

Pelekat:

Saya sedang mengerjakan video pelancaran yang akan berada di YouTube dalam beberapa minggu (semoga)!

Langkah 11: Selangkah Lebih Lanjut !?

Jelas saya masih mempunyai jalan yang panjang hingga semuanya berjalan seperti yang saya mahukan, walaupun saya sudah mempunyai senarai idea masa depan tentang bagaimana saya dapat menjadikannya lebih baik dan lebih banyak! Serta beberapa peningkatan penting.

- Pengapit atas yang lebih kuat

- Pelembapan kuat

- Sandaran berwayar (untuk ketika wayarles menyakitkan)

- Pilihan kuasa luaran

- Mod paparan

- Lancarkan pusat

- Dan tentu saja, atasi semua masalah semasa

Bercakap mengenai masalah semasa:

- Sistem wayarles yang rosak

- Masalah MOSFET

- Bunyi PWM

- Penggerak kuat 1 arah

Terima kasih kerana membaca catatan saya, saya harap anda mendapat inspirasi hebat daripadanya!