Overkill Model Rocket Launch Pad !: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

För ett tag sedan släppte jag ett Instructables -inlägg om min ‘Overkill Model Rocket Launch Controller’ tillsammans med en YouTube -video. Jag gjorde det som en del av ett stort modellraketprojekt där jag gör allt så överdrivet som möjligt, i ett försök att lära mig så mycket jag kan om elektronik, programmering, 3D -utskrift och andra former av tillverkning. Instructables -inlägget var mycket populärt och folk tycktes gilla det, så jag bestämde mig för att det var värt att göra en om min nya överkill -startplatta!

En typisk modell raketuppskjutningsplatta består av en skena som styr raketen och en grundläggande struktur för att hålla den. Men när jag försöker göra saker så överdrivna som möjligt, visste jag att jag inte bara kunde ha en skena. Efter en hel del undersökningar hittade jag ett par modellraketer som liknar riktiga startkuddar, även om de var gjorda av trä och såg ganska röriga ut.

Så jag började brainstorma hur jag skulle kunna göra min till den mest avancerade och överkomplicerade i världen. Jag bestämde att ingen idé var "för galen" eller "omöjlig för en 16-åring att uppnå", så alla idéer som var överkomliga skrevs ner och skapades. Jag bestämde mig redan från början att jag ville fortsätta badass -temat som syns på min raket och styrenhet, så en stålram och aluminiumplattor var verkligen vägen att gå.

Men Eddy, vad har startplattan och vad gör den som gör den så annorlunda?

Min modellraket är inte precis en typisk raket med fenor. Istället är raketen fylld med anpassad elektronik och tryckstyrningsstyrutrustning. Skjutvektorstyrning, eller TVC, innebär att motorn flyttas inuti raketen för att rikta dess dragkraft och därför styra raketen till dess lämpliga bana. Detta innebär dock GPS -vägledning som är olagligt! Så min raket använder TVC för att hålla raketten superstabil igång med ett gyroskop på flygdatorn, ingen GPS -utrustning. Aktiv stabilisering är laglig, vägledning inte!

Efter detta långa intro har jag fortfarande inte förklarat vad plattan faktiskt gör och vad dess funktioner är! Uppskjutningsplattan är inte en enkel skena, utan istället ett mycket komplext system fyllt med mekaniska delar, elektronik och pneumatik. Målet var att göra den lik en riktig startplatta, vilket förklarar många funktioner. Kudden har en pneumatisk kolv för att dra tillbaka starbacken, 3D -tryckta övre klämmor och basklämmor, trådlös kommunikation med styrenheten, massor av RGB -belysning (naturligtvis!), En stålram, aluminiumbricka som täcker basen, borstade aluminiumsidor, en flamgrav och flera anpassade datorer för att styra allt.

Jag kommer snart att släppa en YouTube -video om lanseringsplattan, liksom massor av andra videor med saker jag har gjort inför den första lanseringen på cirka 2 månader. En annan viktig sak att notera är att detta Instructables-inlägg kommer att vara mindre av en instruktion och mer av min process och lite funderingar.

Tillbehör

Eftersom jag bor i Australien kommer mina delar och länkar sannolikt att skilja sig från dina, jag rekommenderar att du gör din egen forskning för att hitta vad som är rätt för ditt projekt.

Det grundläggande:

Material för att bygga ramen (trä, metall, akryl etc)

Knappar och omkopplare

PLA -filament

Massor av M3 -skruvar

Elektronik

Du kan använda oavsett verktyg du har, men här är vad jag främst använde:

Lödkolv

Borra

Cigarettändare (för krympslang)

Släppsåg

MIG -svetsare

Tång

Skruvmejslar

Multimeter (detta var en livräddare för mig!)

Steg 1: Komma igång

Vad behöver startplattan göra? Hur behöver den se ut? Hur kan jag få det att göra det här? Vad är budgeten? Det här är alla superviktiga frågor att ställa dig själv innan du börjar ta dig an den här uppgiften. Så börja med att skaffa lite papper, rita några skisser och skriva ner idéer. Att göra mycket forskning kommer också att hjälpa dig mycket, det kan bara ge dig den där gyllene idén som gör det så mycket bättre!

När du har tänkt på allt du vill att det ska göra, dela upp det i sektioner så att det inte är lika överväldigande. Mina 6 huvudsakliga sektioner var metallarbeten, basklämmor, pneumatik, mjukvara, elektronik och belysning. Genom att dela upp det i sektioner kunde jag göra saker i en ordning och prioritera det som behövde göras snarast.

Se till att du planerar allt extremt bra och gör diagram över varje system så att du kan förstå hur allt kommer att fungera. När du väl vet vad det behöver göra och hur du ska göra det är det dags att börja bygga det!

Steg 2: Metallarbete

Jag bestämde mig för att denna startplatta skulle vara ett utmärkt tillfälle att lära mig lite om metallarbete, så det var vad jag gjorde. Jag började med att designa stålkonstruktionen och inkludera alla dimensioner. Jag gick för en ganska grundläggande ram, även om jag bestämde mig för att klippa ändarna till 45 grader varhelst det fanns en 90-graders böjning, bara för att lära mig lite mer och få lite mer erfarenhet. Min sista design var grundramen, med starkbacken monterad på den på ett gångjärn. Det skulle då ha aluminium som täcker det och kantband för att göra det lite snyggare. Det skulle också inkludera en flamgrav gjord av stålrör som hade några 45-graders snitt på änden, så att lågan kommer ut i en liten vinkel.

Jag började med att klippa alla bitar av ramen och sedan svetsa ihop dem. Jag såg till att det inte fanns några svetsar på utsidan, annars skulle aluminiumplattorna inte sitta tätt mot ramen. Efter mycket klämning och magneter kunde jag få ramen svetsad rak. Jag klippte sedan alla aluminiumplattor i storlek med några stora metallskär och klippte kantlisten med några tennskär. När det var klart skruvades allt på plats, vilket visade sig svårare än jag förväntade mig att det skulle vara.

Kanten av stål och aluminium målades sedan svart och starkbacken installerades på dess gångjärn. Slutligen gjordes några enkla stålfästen för kolven, vilket gjorde att den kunde dra tillbaka backen och rotera vid dess vridpunkt.

Steg 3: Basklämmor

Med huvudramen klar och plattan började likna något bestämde jag mig för att jag ville få den att hålla raketen så snart som möjligt. Så basklämmorna och de övre klämmorna var nästa på listan.

Basklämmorna behövde kunna hålla raketen medan den var under tryck och sedan släppa den vid en exakt tidpunkt. Med cirka 4,5 kg dragkraft skulle raketen förstöra servomotorerna sg90 som används på basklämmorna. Detta innebar att jag var tvungen att skapa en mekanisk design som skulle ta bort all stress från servon och istället lägga den genom en strukturell del. Servon måste sedan enkelt kunna dra tillbaka klämman så att raketen kan lyfta av. Jag bestämde mig för att ta lite inspiration från en värdelös låda för denna design.

Servon och de mekaniska delarna måste också täckas helt för att de inte skulle komma i direkt kontakt med rakets avgaser, så sido- och topplock gjordes. Det övre locket måste flyttas för att stänga "lådan" när klämman drogs tillbaka, jag använde helt enkelt några gummiband för att dra ner den. Även om du också kan använda fjädrar eller annan mekanisk del för att dra den. Basklämmorna måste sedan monteras på startskivan på en justerbar skena så att deras position kan finjusteras och de kan eventuellt hålla andra raketer. Anpassningsförmågan var viktig för basklämmorna.

Basklämmorna var mycket utmanande för mig eftersom jag inte har någon erfarenhet av mekaniska delar och allt som behövdes för att ha 0,1 mm toleranser för att fungera smidigt. Det tog mig fyra raka dagar från att jag började klämmorna till när jag hade den första fullt fungerande klämman eftersom det var mycket CAD och prototyper involverade för att få dem att fungera smidigt. Det var sedan ytterligare en vecka med 3D -utskrift, eftersom varje klämma har 8 delar att arbeta.

Senare när jag fick plattdatorn installerad insåg jag att jag bara hade planerat att använda en Arduino -pin för att styra de fyra servona. Detta slutade inte fungera och jag hade också problem med spänningsregulatorer, så jag gjorde en 'servodator' som är under startplattan och styr klämmorna. Regulatorerna monterades sedan på plattorna aluminiumplattor för att användas som en stor kylfläns. Servodatorn slår också på och av strömmen till servona med MOSFET, så att de inte är på under konstant spänning.

Steg 4: Övre klämmor

Efter veckors arbete med basklämmorna och tillhörande elektronik var det dags att göra fler klämmor! De övre klämmorna är en mycket enkel design, även om de är mycket svaga och kommer säkert att uppgraderas i framtiden. De är bara en enkel konsol som skruvas fast på backen och håller servomotorerna. Monterade på dessa servomotorer är armarna som har ett servohorn limmat i dem med epoxi. Mellan dessa armar och raketen finns några små, krökta bitar som roterar och formar sig till rakets form.

Dessa klämmor har kablar som går ner genom starkbacken och in i huvudkudddatorn som styr dem. En sak att tillägga är att det tog lång tid att finjustera deras öppna och stängda positioner i programvaran när jag försökte inte stoppa servon, men ändå hålla raketen säkert.

För att designa klämmorna ritade jag en 2D -vy över toppen av raketen och starkbacken, med de exakta måtten mellan dem. Jag kunde sedan designa armarna till rätt längd och servon med rätt bredd isär för att hålla raketen.

Steg 5: Belysning

De flesta stegen härifrån är inte riktigt i någon ordning, jag kunde i princip göra vad jag kände för den dagen eller veckan. Men jag fokuserade fortfarande bara på ett avsnitt i taget. Startplattan har 8 RGB -lysdioder som är anslutna till tre Arduino -stift, vilket betyder att de alla har samma färg och inte är individuellt adresserbara. Att driva och styra dessa många RGB -lysdioder var en stor uppgift på egen hand eftersom varje LED behöver sitt eget motstånd. Det andra problemet var att de skulle dra för mycket ström om de var på en Arduino -stift per färg, så de behövde en extern spänningskälla, reglerad till rätt spänning.

För att göra allt detta gjorde jag en annan dator som kallades 'LED -kortet'. Den kan driva upp till 10 RGB -lysdioder som alla har sina egna motstånd. För att driva dem alla använde jag transistorer för att ta ström från den reglerade spänningen och slå på färger som jag ville. Detta tillät mig att fortfarande använda bara tre Arduino -stift, men inte dra för mycket ström för att det skulle steka brädet.

Alla lysdioder finns i anpassade 3D -tryckta parenteser som håller dem på plats. De har också skräddarsydda Dupont -kablar som ansluts till LED -kortet och snyggt dras genom startplattans struktur.

Steg 6: Penumatik

Jag har alltid varit intresserad av både pneumatik och hydraulik, men har aldrig riktigt förstått hur systemen fungerade. Genom att köpa en billig kolv och billiga beslag kunde jag lära mig om hur pneumatik fungerade och applicera dem på mitt eget system. Målet var att smidigt dra tillbaka starbacken med den pneumatiska kolven.

Systemet skulle kräva en luftkompressor, flödesbegränsare, en lufttank, ventiler, en tryckavlastningsventil och en rad kopplingar. Med lite smart design och en massa anpassade 3D -tryckta fästen kunde jag knappt passa allt detta inuti dynan.

Systemet jag designade var ganska grundläggande. En luftkompressorpump fyller en lufttank och en manometer används för att se trycket (30PSI -mål). En tryckavlastningsventil skulle användas för att justera tankens tryck, säkerhet och släppa ut luften när den inte används. När starbacken är redo att dra sig tillbaka skulle en magnetventil aktiveras av datorn, som släpper in luft i kolven och trycker tillbaka den. Flödesbegränsare skulle användas som ett sätt att bromsa denna indragningsrörelse.

Lufttanken används för närvarande inte, eftersom jag inte har de nödvändiga beslagen för den än. Tanken är bara en gammal, liten brandsläckare, och den använder en mycket unik passformsstorlek. Och ja, det är en 2 kg hantel, om den inte var där skulle plattan tippa när starbacken drar sig tillbaka.

Steg 7: Elektronik

Den viktigaste delen, huvuddelen och delen med oändliga problem. Allt styrs elektroniskt, men några enkla men dumma PCB -design och schematiska misstag orsakade mardrömmar. Det trådlösa systemet är fortfarande opålitligt, vissa ingångar är felaktiga, det finns brus i PWM -linjerna och en massa funktioner som jag hade planerat för fungerar inte. Jag kommer att göra om all elektronik i framtiden, men jag kommer att leva med det för närvarande eftersom jag är sugen på den första lanseringen. När du är en helt självlärd 16-åring utan kvalifikationer och utan erfarenhet kommer saker och ting att gå fel och misslyckas. Men misslyckande är hur du lär dig, och som ett resultat av mina många misstag kunde jag lära mig mycket och vidareutveckla mina färdigheter och kunskaper. Jag förväntade mig att elektroniken skulle ta ungefär två veckor, efter 2,5 månader fungerar det fortfarande knappt, så illa misslyckades jag med den här.

Bort från alla problem, låt oss prata om vad som fungerar och vad det var/är tänkt att göra. Datorn var ursprungligen utformad för att tjäna många syften. Dessa inkluderar LED -kontroll, servostyrning, ventilstyrning, tändningskontroll, trådlös kommunikation, lägesväxling med externa ingångar och möjligheten att växla mellan batteri och extern ström. Mycket av detta fungerar inte eller är felaktigt, även om framtida versioner av Thrust PCB kommer att förbättra denna situation. Jag har även skrivit ut ett omslag till datorn i 3D för att stoppa direktkontakt med avgaserna.

Det var en enorm mängd lödning involverad under hela processen när jag gjorde två huvuddatorer, en servodator, två LED -kort, massor av kablar och anpassade Dupont -kablar. Allt var också isolerat på lämpligt sätt med värmekrympslang och eltejp, men det hindrade inte att shorts fortfarande händer!

Steg 8: Programvara

Programvara! Den delen som jag pratar om hela tiden men är ovillig att släppa i detta skede. All projektmjukvara kommer att släppas så småningom, men jag håller fast vid det för tillfället.

Jag hade designat och producerat mycket komplicerad och långvarig programvara för att perfekt koppla den till styrenheten. Även om trådlösa hårdvaruproblem tvingade mig att göra om programvaran extremt grundläggande. Nu startar plattan, den sätter sig och klämmorna för att hålla raketen och den väntar på en signal från styrenheten som säger att den ska börja nedräkningen. Den går sedan automatiskt igenom nedräkningen och startar utan att signaler tas emot och följs upp. Detta gör E-stop-knappen på regulatorn värdelös! Du kan trycka på den, men när nedräkningen har börjat går det inte att stoppa!

Det är min högsta prioritet att fixa det trådlösa systemet direkt efter den första lanseringen. Även om det kommer att ta ungefär en och en halv månad av arbetet (i teorin) och hundratals dollar, varför jag inte fixar det just nu. Det har nästan gått ett år sedan jag startade projektet och jag försöker få raketen på himlen på eller före ettårsdagen (4 oktober). Detta kommer att tvinga mig att starta med delvis ofullständiga marksystem, även om den första lanseringen är mer fokuserad på rakets prestanda ändå.

Jag kommer att uppdatera detta avsnitt i framtiden för att inkludera den slutliga programvaran och en fullständig förklaring.

Steg 9: Testning

Testa, testa, testa. INGENTING jag någonsin gör fungerar perfekt första försöket, det är så jag lär mig! Det är i detta skede som du börjar se rök, allt slutar fungera eller saker knäpper. Det är bara att vara tålmodig, hitta problemet och ta reda på hur man åtgärdar det. Saker kommer att ta längre tid än du förväntar dig och bli dyrare än du trodde, men om du vill bygga en överkillraket utan erfarenhet måste du bara acceptera det.

När allt fungerar perfekt och smidigt (till skillnad från mitt) är du redo att använda det! I mitt fall kommer jag att lansera min mycket överkilliga modellraket vilket är vad hela projektet bygger på …

Steg 10: Starta

Alla som kommer ihåg mitt senaste Instructables -inlägg kommer att veta att det är här jag svikit dig. Raketen har fortfarande inte startat, eftersom det är ett stort projekt! Jag siktar just nu på den 4 oktober, men vi får se om jag når den tidsfristen. Innan dess har jag mycket mer att göra och mycket tester att göra, vilket betyder att det finns fler Instructables -inlägg och YouTube -videor på gång under de kommande två månaderna!

Men medan du väntar på den här ljuva lanseringen, varför inte följa utvecklingen och se var jag är med allt:

YouTube:

Twitter (dagliga uppdateringar):

Instagram:

Controller Instructables:

Min tvivelaktiga webbplats:

Klistermärken:

Jag arbetar för närvarande med lanseringsplattan som kommer att finnas på YouTube inom ett par veckor (förhoppningsvis)!

Steg 11: Ett steg längre !?

Uppenbarligen har jag fortfarande en lång väg kvar tills allt fungerar som jag vill, även om jag redan har en lista över framtida idéer om hur jag skulle kunna göra det bättre och mer överkill! Samt några viktiga uppgraderingar.

- Starkare övre klämmor

- Ryggdämpning

- Trådlös säkerhetskopia (för när det är ont i det trådlösa)

- Alternativ för extern ström

- Visningsläge

- Starta navelsträngen

- Och naturligtvis, åtgärda alla aktuella problem

På tal om aktuella problem:

- Felaktigt trådlöst system

- MOSFET -frågor

- PWM -brus

- 1 -vägs starkbackaktivering

Tack för att du läser mitt inlägg, jag hoppas att du får stor inspiration av det!