Coilgun Tanpa Kapasitor Besar. Selesai: 11 Langkah

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

Kira-kira enam bulan yang lalu saya membina coilgun sederhana yang mempunyai papan roti yang dilekatkan pada papan (projek asal). Ia menyeronokkan dan berfungsi tetapi saya mahu menyelesaikannya. Jadi akhirnya saya berjaya. Kali ini saya menggunakan enam gegelung dan bukannya dua dan saya telah merancang cetakan 3D di sekitarnya untuk memberikan penampilan futuristik.

Saya juga telah membuat video jika anda mahu melihatnya beraksi:)

Video

Langkah 1: Alat dan Bahan

Mari mulakan dengan alat.

• Pencetak 3D
• latih tubi
• Dremel
• gergaji tangan
• pistol gam panas
• Ketik M3
• besi pematerian

Bahan:

• filamen untuk pencetak 3D (saya menggunakan PLA biasa)
• fail STL saya di sini
• Profil aluminium berbentuk 40 x 10 x 2mm L
• Perkakasan M3
• pautan magnet 8x1.5mm pautan

elektronik:

• arduino nano
• Pautan bateri 2x 1400mAh 11.1V 3S 65C Lipo
• Bateri Lipo 1200mAh 1s Yang ini akan dilakukan
• Penukar tahap 2x (saya menggunakan XL6009)
• Skrin OLED.96 "128x64 i2c SSD1306 pautan
• Lampu suluh AA (pilihan)
• diod laser (pilihan)
• microswitch untuk pautan pencetus V-102-1C4
• Tukar togol 3x MTS-102 SPDT
• Penyambung XT-60 (5x wanita, 3x lelaki)

Papan:

• 6x MIC4422YN
• Heastink 6x IRF3205 + (milik saya adalah RAD-DY-GF / 3)
• 24x 1n4007
• Perintang 6x 10k
• Kapasitor 6x 100nF
• Kapasitor 6x 100uf

Saya cadangkan merebut lebih banyak kerana anda mungkin memecahkan sebahagian daripada proses ini. Terutama MOSFET. Saya akhirnya menggunakan sekitar 20 daripadanya.

Anda juga memerlukan banyak perkara untuk membuat gegelung tetapi saya menggunakan gegelung yang sama seperti pada tutorial sebelumnya jadi pergi ke sana dan untuk itu anda hanya memerlukan wayar tembaga enamel 0.8mm, LED inframerah dan phototransistor + beberapa perintang yang semuanya dijelaskan dalam tutorial yang lain.

Langkah 2: Bingkai

Keseluruhan senapang dibina di sekitar bingkai aluminium. Saya memutuskan untuk menggunakan bingkai aluminium kerana profil aluminiumnya ringan, kukuh dan senang didapati dan agak murah. Selain itu, anda boleh menggunakan alat tangan biasa semasa mengerjakannya. Profil yang saya gunakan panjangnya 40 x 10 x 2 mm dan 1 meter. Ia perlu dipotong menjadi dua kepingan yang berbeza. Satu panjang 320 mm dan 110 mm yang lain. Saya telah menggunakan tangan untuk memotongnya.

Bahagian yang lebih panjang akan memegang hampir semua barang dan yang lebih kecil hanya akan mempunyai pegangan. Kini tiba masanya untuk mengebor banyak lubang dan membuat beberapa potongan. Saya telah memasukkan dua gambar yang menunjukkan apa yang perlu dipotong dan bagaimana. Gambar tanpa dimensi mempunyai titik merah adalah beberapa lubang. Mereka sepatutnya digerudi dengan gerudi 4 mm. Lubang reaming tanpa titik merah perlu digerudi dengan gerudi 2.5 mm dan diketuk dengan paip M3.

Potongan yang lebih pendek jauh lebih mudah. Terdapat juga gambar yang satu itu. Saya hanya ingin menjelaskan gambar yang menunjukkan pesawat selebar 40 mm. Dinding 10 mm akan berada di sisi atas di bawah satah yang ditunjukkan sehingga tidak dapat dilihat. Itu benar untuk ketiga-tiga gambar rajah tersebut. Seperti yang saya katakan, yang satu ini tidak mempunyai banyak lubang tetapi profil aluminium terlalu lebar. Oleh itu, ia perlu disempitkan sepanjang gambarajah.

Kerangka utama masih memerlukan beberapa lubang untuk pendawaian. Mereka boleh ditambahkan kemudian tetapi jika anda mahu, anda boleh menggerakkannya sekarang tetapi mungkin sukar untuk mengetahui di mana tepatnya meletakkannya. Lebih banyak lagi di bahagian pendawaian.

Langkah 3: Gegelung

Itu bukan coilgun tanpa gegelung, bukan? Gegelung yang saya gunakan dililitkan dengan tangan ke pangkalan bercetak 3D. Mereka serupa dengan yang saya buat pada coilgun pertama saya. Saya cadangkan untuk mengikuti arahan tersebut. Anda boleh menemuinya di sini.

Satu-satunya perbezaan adalah kenyataan bahawa gegelung terakhir mempunyai asas bercetak 3D yang berbeza kerana ia mempunyai sensor inframerah di kedua sisi. Sensor juga serupa tetapi terdapat sedikit pendawaian yang lebih kemas. Pada ketika ini anda boleh memasang sensor IR tetapi jangan bimbang tentang kabel kuasa dan isyarat.

Sebaik sahaja anda menyelesaikan semua 6 gegelung, ia perlu dipasang pada bingkai utama. Ini benar-benar hanya masalah mengacaukannya. Saya juga mempunyai tabung yang mengalir melalui gegelung pada masa ini tetapi saya akan membuangnya kemudian kerana ia hanya untuk memastikan semuanya selaras. Bergantung pada seberapa tepat lubang anda, anda mungkin hanya ingin memasukkan dua atau tiga skru untuk setiap gegelung untuk memastikannya selurus mungkin.

Langkah 4: Litar Pemandu

Langkah seterusnya adalah membuat elektronik yang menukar gegelung. Ini adalah masa yang tepat untuk membuatnya sekarang kerana ia akan berada di atas gegelung dan ia adalah bahagian penting dari mereka. Reka bentuknya agak berbeza dari yang sebelumnya kerana terdapat beberapa kekurangan dengannya. MOSFET beralih masih IRF3205 tetapi kami mengemudi pintu gerbang kali ini dengan MIC4422YN yang merupakan pemandu gerbang khusus. Terdapat beberapa komponen pasif juga yang terdapat dalam skema.

Saya juga menyediakan fail Eagle termasuk fail papan yang telah saya gunakan. Sudah tentu anda tidak perlu membuat PCB anda sendiri. Anda boleh menghantarnya ke pengeluar profesional atau saya mencadangkan untuk membuatnya di papan pemuka. Ini sebenarnya hanya enam komponen. Bahagian terbesar adalah heatsink yang telah banyak berlaku dalam kes saya. Saya mendapati bahawa MOSFET sama sekali tidak menjadi panas. Saya bergelung selama beberapa saat dan sudah terbakar dan MOSFET hanya hangat untuk disentuh tetapi tidak juga panas. Saya akan mencadangkan sinki kecil atau anda mungkin boleh melakukannya walaupun tanpa satu. Apa sahaja heatsink yang anda gunakan jangan gunakan bingkai sebagai satu kerana anda akan menyambungkan longkang semua MOSFET bersama-sama.

Setelah pemandu selesai, sambungkannya ke gegelung anda dan tambahkan dioda flyback !! Jangan lupa ini kerana anda juga boleh menggulung gegelung: D. Flyback diod menjepit voltan tinggi yang membina bahagian dalam gegelung apabila dimatikan. Flyback diod perlu disambungkan pada terminal gegelung dalam arah yang berlawanan yang bermaksud pada titik di mana gegelung disambungkan ke terminal positif bateri, dioda akan mempunyai terminal katod (negatif) bersambung dan sebaliknya. Saya menggunakan 1N4007 tetapi bukan hanya satu kerana ia tidak dapat menangani arus jadi saya mempunyai empat daripadanya bersambung secara selari. Keempat-empat diod ini kemudian disambungkan ke gegelung secara langsung pada wayar gegelung. Anda perlu mengikis sebahagian salutan untuk menyolder wayar ini.

Perlu diingat bahawa beberapa gambar mungkin ada perintang yang mempunyai komponen yang berbeza dan lain-lain. Pastikan untuk mengikuti skema kerana gambar tersebut telah dikemas kini. Sebilangan rakaman dilakukan pada peringkat prototaip awal.

Langkah 5: Pendawaian

Ini adalah bahagian di mana pistol menjadi kacau. Anda boleh mencubanya rapi seperti yang saya lakukan tetapi tetap menjadi tidak kemas: D. Terdapat skema yang menunjukkan apa yang perlu dihubungkan di mana. Coil0 dianggap gegelung pertama yang memasuki projektil. Perkara yang sama berlaku untuk sensor.

Saya menggunakan kabel rata dan saya cadangkan anda melakukan perkara yang sama. Saya mulakan dengan menyambungkan arduino ke pemandu gerbang. Arduino diposisikan di bahagian paling depan pistol dengan port USB menghadap ke luar untuk pengaturcaraan yang mudah. Seterusnya hanya masalah menghubungkan semuanya dan menatap panjang yang betul untuk setiap wayar.

Untuk sensor IR, saya sebenarnya telah menggerudi lubang melalui bingkai tempat saya mengarahkan wayar. Saya mulakan dengan menyambungkan wayar isyarat ke setiap sensor. Saya menggunakan kabel rata sekali lagi dan ia kelihatan sangat kemas. Ia hanya ketika menurun ketika saya mula menyambungkan talian kuasa. Saya memasang dua wayar teras pepejal di semua bukaan. Satu untuk 5V dan satu lagi untuk 0V. Seterusnya saya membuat sambungan dari wayar ini ke setiap sensor. Ini adalah titik di mana ia mula kelihatan sangat jelek terutama setelah mengetuk semua wayar yang terdedah dengan pita elektrik.

Semua sambungan yang kami buat setakat ini akan mengendalikan arus rendah tetapi kini tiba masanya untuk menyambungkan talian kuasa untuk gegelung dan MOSFET. Saya menggunakan wayar silikon 14 AWG yang cukup fleksibel. Juga pastikan anda mendapat solder yang lebih tebal kerana anda memerlukannya. Kami hanya akan menghubungkan semua terminal positif bersama-sama dan melakukan perkara yang sama dengan terminal negatif. Sekiranya anda menggunakan PCB yang sama seperti yang saya lakukan, pad mesti terkena tepat di atas gegelung. Saya cadangkan juga meletakkan banyak solder di trek papan litar yang akan mengendalikan arus tinggi.

Langkah 6: Power Supllies

Raih penukar rangsangan anda dan mari anak anjing ini berjalan. Saya menggunakan XL6009 tetapi benar-benar ada penukar yang meningkat. Kami tidak akan menarik lebih dari 500mA dan itu termasuk lampu suluh dan laser. Satu penukar perlu diatur ke 12V dan yang lain ke 5V. Saya meletakkannya seperti yang ditunjukkan pada gambar meninggalkan ruang untuk bateri antara arduino dan penukar. Input kedua-dua penukar perlu disambungkan ke bateri.

Seterusnya kita perlu menghubungkan semua landasan bersama. Kedua-dua penukar sudah mempunyai landasan yang terhubung, jadi sambungkan mereka dengan tanah bateri 6 sel utama yang merupakan wayar hitam tebal yang berjalan pada PCB pemandu.

Sekarang 5V dari output satu penukar perlu disambungkan ke 5V yang sudah kita jalankan ke arduino, sensor dan semua yang lain. Output 12V penukar lain mesti disambungkan ke pemacu MOSFET. Saya telah menghubungkannya dengan yang pertama dan kemudian daisy mengikat mereka semua bersama-sama.

Sekarang apabila anda memasang bateri sel tunggal, arduino anda akan mula berkelip dan pistol harus siap tetapi periksa semula semua sambungan anda sebelum memasang bateri kerana dalam kes saya lebih kerap daripada tidak ada sesuatu yang meletup pada percubaan pertama.

Langkah 7: Projektor dan Majalah

Sebagai projektil, saya telah membeli batang keluli sepanjang 8 mm. Pastikan ia magnet sebelum membeli. Saya kemudian memotongnya menjadi kepingan panjang 38 mm. Ini sudah boleh digunakan sebagai projektil tetapi saya mahukan hujung yang tajam.

Cara termudah adalah dengan menggunakan mesin bubut dan jika anda memilikinya pasti menggunakannya. Saya bagaimanapun tidak mempunyai akses ke mesin bubut. Sebagai gantinya, saya telah memutuskan untuk membuat mesin bubut dari latihan kuasa: D. Saya telah menggerudi gerudi ke meja kerja saya dan memasukkan peluru ke dalam mesin pemotong. Kemudian saya mengambil alat dremel dengan roda yang dipotong. Dengan memutar proyektil dan menggilingnya dengan dremel, saya dapat membuat tip yang saya mahukan. Saya akhirnya membuat 8 ini kerana saya dapat menembak satu demi satu.

Untuk majalah saya mencetak fail STL majalah dan majalah_slider yang merupakan bahagian yang mudah kerana kami juga memerlukan musim bunga. Saya bereksperimen dengan mata air bercetak 3D tetapi ia tidak berjaya. Saya akhirnya mendapat wayar spring 0.8 mm (wayar muzik). Saya kemudian melekatkan wayar ini di sekitar batang kayu yang berukuran 5.5mm x 25mm (ukuran yang serupa akan berlaku). Saya mulakan dengan mengikat satu hujung dengan skru dan melukainya. Ia memerlukan banyak kekuatan. Saya akhirnya membuat sekitar 7-8 gelung. Sebaik sahaja anda melepaskan tekanan, ia akan keluar dan kelihatan sangat teruk. Ambil tang dan bengkokkan ke bentuk akhir. Musim bunga kemudian boleh dimasukkan ke dalam majalah.

Dengan itu, ambil magnet yang saya sebutkan dalam bahan dan lekatkannya di majalah. Terdapat tempat khas untuknya. Sekiranya pemegang majalah dicetak, anda akan mendapat tempat yang sesuai untuk magnet lain. Anda boleh melekatkannya juga dan pastikan anda mempunyai kekutuban yang sepadan. Kedua-dua magnet harus menarik satu sama lain apabila terpaku.

Langkah 8: Menyusun Bahagian Dalam

Sebelum mencuba senjata, anda perlu mempunyai mekanisme pemicu dan pemuatan. Oleh itu mari kita bina itu. Anda perlu mencetak beberapa bahagian. Kesemuanya disenaraikan pada gambar pertama. Pada ketika ini anda seharusnya dapat meletakkannya di tempatnya. Pemicu perlu dipegang dengan batang 2 mm sehingga dapat berputar dengan bebas. Semasa beralih, saya menggunakan microwitch V-102-1C4. Pendawaian untuk itu sebenarnya disebutkan pada langkah pendawaian dan suis akan sesuai tepat di pemegang suis. Semasa mencetak pelekap pegangan gunakan sekurang-kurangnya lima perimeter kerana bahagian-bahagian ini perlu menahan berat yang cukup banyak.

Sebaik sahaja anda mempunyai semua yang berkaitan, periksa sama ada majalah itu sesuai. Anda mungkin perlu menyesuaikan beberapa lubang. Saya akhirnya menggunakan hanya dua skru kerana beberapa lubang ditutup. Periksa juga apakah pencetus mendorong penyaring mikro dan sesuaikan jika perlu.

Langkah lain yang tidak perlu ialah menambahkan tong. Saya katakan tidak perlu kerana pistol akan berfungsi dengan baik tanpa itu. Bagaimanapun, saya memutuskan untuk menggunakannya. Terdapat model 3D yang dipanggil tong. Ia perlu dicetak dengan mod pasu dan kerana ia hanya tiub yang sangat tinggi, kualitinya mungkin semakin teruk apabila anda mencetak lebih tinggi, jadi saya akhirnya mencetak dua daripadanya separuh. Saya bahkan tidak menggerudi lubang untuk sensor kerana saya tahu ia tetap berfungsi kerana tebalnya hanya 0.4 mm walaupun pada hakikatnya ia dicetak dengan warna hitam.

Langkah 9: Perisian dan Penentukuran

Teruskan dan muat turun fail.ino. Saya menggunakan arduino IDE 1.0.5 tetapi tidak ada masalah dengan yang baru. Anda juga memerlukan beberapa perpustakaan tetapi hanya diperlukan untuk skrin OLED. Perpustakaannya adalah Adafruit_SSD1306 dan Adafruit_GFX.

Dengan semua perpustakaan anda seharusnya dapat menyusun lakaran dan memuat naiknya. Sebelum saya memasuki proses penentukuran, izinkan saya menerangkan bagaimana sebenarnya kod tersebut berfungsi. Kami mempunyai 6 gegelung, apabila anda menarik pelatuk, gegelung pertama akan menyala sehingga sensornya melihat peluru. Sekiranya memerlukan lebih dari 100 ms sistem menganggap tidak ada proyektil dan akan berhenti meninggalkan mesej di skrin. 100 ms ini dapat diubah dengan mengubah pembolehubah safeTime (menggunakan kita bukan ms) dalam fungsi shoot (). Hanya sensor pada gegelung pertama yang sebenarnya digunakan (saya telah mencuba banyak lelaran yang berbeza dan beberapa di antaranya menggunakan semuanya tetapi ini berfungsi dengan baik). Gegelung berikut semuanya mempunyai masa untuk berapa lama mereka berada di satu demi satu.

Masa untuk gegelung ditetapkan dengan larik yang disebut baseTime [6]. Nilai pertama selalu sifar kerana gegelung pertama berfungsi berbeza dan hanya selebihnya yang perlu dikalibrasi. Seperti yang anda lihat, dua gegelung terakhir dalam kes saya juga 0 dan itu kerana saya tidak menggunakannya kerana ia tidak berfungsi dan saya tidak terganggu memperbaikinya: D. Anda mahu memulakan dengan memusatkan semua kecuali yang kedua (seperti ini: baseTime panjang [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Anda kemudian boleh memuat naiknya dan cuba menembak. Dua sensor terakhir akan mengira masa yang diperlukan untuk melancarkan peluru sehingga mereka dapat mengira kelajuannya. Saya cadangkan menyimpan nilai dalam spreadsheet bersama dengan nilai baseTime. Ulangi sekurang-kurangnya 5 kali dan rata-rata untuk hasil yang lebih tepat. Anda kemudian boleh menambah 500us dan mencuba lagi sehingga anda mendapat kelajuan yang terbaik. Setelah anda berpuas hati dengan satu gegelung, tinggalkan masa yang terbaik dan beralih ke gegelung seterusnya dan ulangi keseluruhan proses. Semasa menentukur gunakan kod coilgun2_calibration.ino dan setelah selesai nilai-nilai perlu disalin ke coilgun2.ino dan dimuat naik.

Langkah 10: Percetakan 3D

Terdapat banyak fail yang perlu dicetak 3D dan sebahagiannya cukup besar. Saya mencetak segala-galanya pada pencetak 3D CR-10 yang mempunyai jumlah binaan yang besar, jadi jika anda mempunyai pencetak yang lebih kecil, beberapa bahagian mungkin perlu dipecah. Saya menggunakan PLA biasa untuk semua bahagian dan tetapan cetak mesti dioptimumkan untuk setiap bahagian, jadi saya telah menyusun senarai sama ada bahagian memerlukan sokongan atau tetapan khas lain. Secara lalai saya menggunakan 3 perimeter, 3 lapisan bawah dan 4 lapisan atas pada 205 ° C dengan tempat tidur yang dipanaskan pada 60 ° C.

Selain dari bahagian-bahagian di dalamnya, saya juga telah menyelesaikan dan melukis semuanya. Saya tidak mahu mendalami perkara ini kerana sudah ada banyak tutorial mengenai perkara ini. Saya akan mencadangkan ini. Ringkasnya saya mencampurkan semua permukaan yang disapu primer dan pasir lagi. Saya mengulanginya 2-3 kali dan membubarkannya dengan cat dan selesai dengan lapisan jernih.

Langkah 11: Perhimpunan Akhir

Sebelum mengumpulkan semuanya ada beberapa perkara yang hilang. Suis, lampu suluh, laser, pendawaian untuk bateri utama dan LED yang menerangi bahagian dalam pistol. Mari kita mulakan dengan suis hidup / mati yang perlu disambung secara bersiri antara bateri 1 sel kecil dan penukar rangsangan. Saya sebenarnya menyolder header pin pada suis dan menjalankan kabel dengan header pin berkerut dari bateri supaya saya dapat melepaskannya agar mudah dipasang. Saya akan melakukan perkara yang sama untuk setiap suis.

Saya juga mempunyai lampu suluh di bahagian depan pistol tetapi anda mungkin tidak memilikinya kerana ia dirancang hanya untuk beberapa lampu suluh yang pernah saya letakkan. Untuk skematik, saya baru sahaja menambahkan perintang untuk LED dan menghubungkannya ke bateri secara bersiri dengan suis lain. Saya mengulang perkara yang sama untuk laser diod. Ia sebenarnya penunjuk laser yang berjalan pada 4.5V jadi saya menghubungkannya tepat pada baris 5V dengan suis dalam siri.

Untuk lampu hiasan, saya telah menyambungkannya terus ke garisan penambahan 5V untuk menjadikan pistol dapat dibongkar. Dua LED 5 mm biru mempunyai tempat pemasangan dalam fail STL trigger_cover. Saya telah menggunakan 12k perintang untuk masing-masing untuk menjadikannya bersinar sangat redup. Pada penutup gegelung saya telah menambah 6 LED 3mm biru untuk menyalakan gegelung. Saya telah menyambungkan perintang selari dan menambahkan 22R sebelum menyambungkannya ke talian 5V.

Sekarang kami masih tidak mempunyai cara tetap untuk menyambungkan bateri utama. Oleh kerana satu bateri dipasang di stok, yang lain berada di pemegang depan dan mereka perlu disambungkan ke suis pelepas cepat, kita perlu membuat beberapa sambungan. Saya telah memberikan gambarajah yang menerangkan dengan tepat bagaimana ia perlu dihubungkan dan bukannya menerangkannya. Gunakan sekurang-kurangnya 14 wayar AWG juga pastikan anda menekan wayar terlebih dahulu melalui pegangan dan stok sebelum menyolder kerana tidak mungkin selepas itu.

Dengan semua itu, senapang harus beroperasi sepenuhnya dan inilah masanya untuk menjadikannya kelihatan bagus. Saya tidak akan menerangkan pemasangannya selangkah demi selangkah seperti yang ditunjukkan dalam video atau anda boleh melihat model 3D.