Coilgun utan massiva kondensatorer. Avslutad: 11 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

För ungefär sex månader sedan byggde jag en enkel coilgun som hade brödbräda tejpad på en bräda (originalprojekt). Det var roligt och funktionellt men jag ville avsluta det. Så gjorde jag äntligen. Den här gången använder jag sex spolar istället för två och jag har designat 3D -tryckt fodral för att ge det ett futuristiskt utseende.

Jag har också gjort en video om du vill se den i aktion:)

Video

Steg 1: Verktyg och material

Låt oss börja med verktygen.

• 3d skrivare
• borra
• Dremel
• handsåg
• lim pistol
• M3 -kran
• lödkolv

Material:

• glödtråd för 3D -skrivare (jag använde vanlig PLA)
• mina STL -filer här
• 40 x 10 x 2 mm L -formad aluminiumprofil
• M3 hårdvara
• magnetskivor 8x1,5 mm länk

elektronik:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11.1V 3S 65C Lipo batterilänk
• 1200mAh 1s Lipo batteri Detta skulle göra
• 2x stegomvandlare (jag använder XL6009)
• OLED -skärm.96 '' 128x64 i2c SSD1306 -länk
• AA -ficklampa (tillval)
• laserdiod (tillval)
• mikrobrytare för trigger V-102-1C4-länk
• 3x omkopplare MTS-102 SPDT
• XT-60-kontakter (5x hona, 3x hane)

Styrelser:

• 6x MIC4422YN
• 6x IRF3205 + hästlänkar (min är RAD-DY-GF/3)
• 24x 1n4007
• 6x 10k motstånd
• 6x 100nF kondensatorer
• 6x 100uf kondensatorer

Jag föreslår att du tar fler av dessa eftersom du kan bryta några i utvecklingen. Speciellt MOSFET: erna. Jag slutade använda cirka 20 av dem.

Du behöver också saker för att skapa spolarna men jag använder samma spolar som i föregående handledning så gå dit och för det behöver du bara 0,8 mm emaljerad koppartråd, infraröd LED och fototransistor + några motstånd som allt förklaras i den andra handledningen.

Steg 2: Ram

Hela pistolen är byggd runt aluminiumram. Jag bestämde mig för att gå med aluminiumram eftersom det är lätt, robust, aluminiumprofiler är lätta att få och är ganska billiga. Dessutom kan du använda vanliga handverktyg när du arbetar med dem. Profilen jag använder är 40 x 10 x 2 mm och 1 meter lång. Det måste skäras i två olika bitar. Den ena 320 mm lång och den andra 110 mm. Jag har använt handsåg för att klippa dem.

Den längre delen kommer att rymma i stort sett allt och den mindre har bara handtaget. Nu är det dags att borra massor av hål och göra några utskärningar. Jag har inkluderat två bilder som visar vad som behöver klippas och hur. Bilden utan mått har röda prickar är några av hålen. De ska borras med 4 mm borr. Brotthålen utan de röda prickarna måste borras med 2,5 mm borr och knackas med M3 -kran.

Den kortare delen är mycket lättare. Det finns också en bild på den. Jag vill bara förtydliga bilderna visar det 40 mm bredaste planet. 10 mm väggen skulle ligga på ovansidan under det visade planet så att den inte syns. Det är sant för alla tre av dessa diagram. Som sagt, den här har inte nästan lika många hål men aluminiumprofilen är alldeles för bred. Så det måste begränsas hela vägen som visas på diagrammet.

Huvudramen behöver fortfarande ett par hål för kabeldragning. De kan läggas till senare, men om du vill kan du borra dem nu, men det kan vara svårt att veta var de ska placeras. Mer om det i kabeldelen.

Steg 3: Spolar

Det skulle inte vara coilgun utan spolar, eller hur? Spolarna jag använder är lindade för hand på en 3D -tryckt bas. De är identiska med dem jag har skapat i min första coilgun. Jag föreslår att du följer dessa instruktioner. Du hittar den här.

Den enda skillnaden är det faktum att den sista spolen har olika 3D -tryckta baser eftersom den har infraröda sensorer på båda sidor. Sensorerna är också identiska men det finns lite snyggare ledningar. Vid denna tidpunkt kan du sätta IR -sensorerna på plats men oroa dig inte för ström- och signalkablar.

När du har alla 6 spolarna färdiga måste de monteras på huvudramen. Det gäller egentligen bara att skruva fast dem. Jag har också ett rör som går genom spolarna just nu men jag tar bort det senare eftersom det är där bara för att se till att allt är i linje. Beroende på hur exakt dina hål är kanske du bara vill skruva i två eller tre skruvar för varje spole för att se till att de är så raka som möjligt.

Steg 4: Förarkretsar

Nästa steg är att skapa elektroniken som byter spolar. Det är bra att skapa det nu eftersom det kommer att sitta på spolarna och det är en viktig del av dem. Designen skiljer sig ganska mycket från min förra eftersom det fanns några brister med den. Växlande MOSFET är fortfarande IRF3205 men vi kör grinden den här gången med MIC4422YN som är dedikerad gate driver. Det finns också ett par passiva komponenter i schemat.

Jag tillhandahåller också Eagle -filer inklusive den styrelsefil jag har använt. Naturligtvis behöver du inte göra ditt eget kretskort. Du kan skicka den till en professionell tillverkare eller jag föreslår att du bara gör den på prefabrikat. Det är egentligen bara sex komponenter. Den största delen är kylflänsen som var fullständig överkill i mitt fall. Jag har upptäckt att MOSFET inte alls blir varma. Jag hade spole igång i några sekunder och det brann redan och MOSFET var bara varm att röra men inte ens nära att vara varm. Jag skulle föreslå riktigt liten kylfläns eller så kan du förmodligen göra det även utan en. Oavsett vilken kylfläns du använder, använd inte ramen som en eftersom du ansluter avlopp för alla MOSFET -enheter tillsammans.

När du har gjort drivrutinerna, anslut dem till dina spolar och lägg till flyback -dioder !! Glöm inte detta eftersom du kan få eld på dina spolar också: D. Flyback -diod klämmer ner högspänning som bygger inuti en spole när den stängs av. Flyback -diod måste anslutas på spolarnas terminaler i motsatt riktning, vilket betyder vid den punkt där spolen är ansluten till den positiva terminalen på ett batteri. Dioden har sin katod (negativa) terminal ansluten och vice versa. Jag använder 1N4007 men inte bara en eftersom den inte skulle hantera strömmen så jag har fyra av dem anslutna parallellt. Dessa fyra dioder ansluts sedan till spolen direkt på spoltråden. Du måste skrapa bort en del av beläggningen för att löda på denna tråd.

Vänligen håll i min att några av bilderna kan saknas motstånd har olika komponenter osv. Se till att följa schemat när de uppdateras. Några av filmerna gjordes i ett tidigt prototypstadium.

Steg 5: Kabeldragning

Det här är den del där vapnet blir röra. Du kan försöka göra det snyggt som jag gjorde men det blir rörigt ändå: D. Det finns en schematisk bild som visar vad som måste anslutas var. Coil0 anses vara den första spolen som en projektil kommer in i. Detsamma gäller sensorer.

Jag använder en platt kabel och föreslår att du gör detsamma. Jag började med att ansluta en arduino till gate -drivrutinerna. Arduino är placerad längst fram på pistolen med USB -porten vänd utåt för enkel programmering. Därefter gällde det bara att koppla ihop allt och se till att ha rätt längd för varje tråd.

För IR -sensorerna har jag faktiskt borrat hål genom ramen där jag skulle dra ledningarna. Jag började med att ansluta signalkablarna till varje sensor. Jag använde platt kabel igen och det såg faktiskt riktigt snyggt ut. Det var bara när jag gick nedför när jag började ansluta kraftledningarna. Jag körde två massiva kärntrådar över alla öppningar. En för 5V och den andra för 0V. Därefter gjorde jag anslutning från dessa ledningar till varenda sensor. Det här är den punkt där det börjar se riktigt skrämmande ut, särskilt efter att du har tejpat all exponerad tråd med eltejp.

Alla anslutningar som vi har gjort hittills kommer att hantera låg ström men nu är det dags att ansluta kraftledningarna för spolarna och MOSFET. Jag använder 14 AWG silikontråd som är ganska flexibel. Se också till att du får ett tjockare löd, eftersom du kommer att behöva lite av det. Vi ska bara ansluta alla positiva terminaler tillsammans och göra samma sak med negativa terminaler. Om du använder samma kretskort som jag gjorde, bör kuddarna utsättas precis ovanpå spolarna. Jag föreslår också att du lägger generös mängd löd på spåren på kretskorten som kommer att hantera högströmmen.

Steg 6: Strömförsörjning

Ta tag i dina boost -omvandlare och låt oss få den här valpen att springa. Jag använder XL6009 men egentligen alla steg omvandlare. Vi kommer inte att dra mer än 500mA och det inkluderar ficklampan och lasern. En omvandlare måste ställas in på 12V och den andra till 5V. Jag placerar dem som visas på bilden och lämnar lite utrymme för batteriet mellan arduino och omvandlare. Ingångarna för båda omvandlarna måste anslutas till batteriet.

Därefter måste vi ansluta alla grunder tillsammans. De två omvandlarna har redan ansluten jord så det är bara att ansluta dem till den huvudsakliga 6 -cellbatteriet som är den tjocka svarta ledningen som körs på drivrutinens kretskort.

Nu måste 5V från utgången från en omvandlare anslutas till 5V som vi redan har kört till arduino, sensorer och allt annat. 12V -utgången från den andra omvandlaren måste anslutas till MOSFET -drivrutinerna. Jag har kopplat den till den första och sedan kedjade dem ihop alla.

Nu när du ansluter ettcellsbatteriet bör din arduino börja blinka och pistolen ska vara klar men dubbelkolla alla dina anslutningar innan du kopplar in batteriet eftersom det i mitt fall oftare blåser något vid första försöket.

Steg 7: Projektiler och magasin

Som projektiler har jag köpt meterlång 8 mm stålstav. Se till att det är magnetiskt innan du köper. Jag har sedan klippt den till 38 mm långa bitar. Dessa kunde redan användas som projektiler men jag ville ha en skarp spets.

Det enklaste sättet skulle vara att använda svarv och om du har en definitivt använda den. Jag har dock inte tillgång till svarv. Istället har jag bestämt mig för att göra svarv av en borrmaskin: D. Jag har klämt fast borren på min arbetsbänk och satt in en projektil i chuckarna. Sedan tog jag dremel -verktyg med avskuret hjul. Genom att snurra projektilen och slipa den med dremel kunde jag skapa alla tips jag ville ha. Jag slutade göra 8 av dessa eftersom jag kan skjuta efter varandra.

För tidningen skrev jag ut STL -filer från magazine och magazine_slider, vilket var den enkla delen eftersom vi också behöver en fjäder. Jag experimenterade med 3D -tryckta fjädrar men det gick inte riktigt. Jag slutade få 0,8 mm fjäderkabel (musiktråd). Jag lindade sedan den här tråden runt en träpinne som var 5,5 mm x 25 mm (vilken storlek som helst kommer att göra). Jag började med att säkra ena änden med en skruv och linda den runt. Det tar ganska mycket kraft. Jag slutade med att göra runt 7-8 slingor. När du släpper trycket kommer det att springa ut och se riktigt dåligt ut. Ta bara tång och böj den till dess slutliga form. Fjädern kan sedan sättas in i magasinet.

Med det gjort ta en magnet som jag nämnde i materialen och superlimma den på tidningen. Det finns en speciell plats för det. Om du har tryckt ut tidningshållaren hittar du matchande plats för en annan magnet. Du kan också limma in den, se bara till att du har matchande polaritet. De två magneterna ska locka varandra när de limmas in.

Steg 8: Montering av insidan

Innan du kan prova pistolen måste du ha en avtryckare och laddningsmekanism. Så låt oss bygga det. Du måste ha några delar utskrivna. De är alla listade på den första bilden. Vid denna tidpunkt borde du kunna skruva fast dem på plats. Avtryckaren måste hållas med 2 mm stång så att den kan snurra fritt. När jag byter använder jag V-102-1C4 mikrofon. Kablarna för den nämns faktiskt vid ledningssteget och omkopplaren passar precis i omkopplarhållaren. När du skriver ut greppfästet, använd minst fem perimeter eftersom dessa delar kommer att behöva hålla ganska mycket vikt.

När du har allt anslutet kontrollera om tidningen passar rätt. Du kan behöva justera några av hålen. Jag slutade faktiskt med bara två skruvar eftersom några av hålen var av. Kontrollera också om avtryckaren trycker på mikrobrytaren och justera den vid behov.

Ett annat onödigt steg skulle vara att lägga till fat. Jag säger onödigt eftersom pistolen fungerar bra utan den. Jag bestämde mig för att använda en ändå. Det finns en 3D -modell som heter fat. Det måste skrivas ut med vasläge och eftersom det bara är riktigt högt kan kvaliteten bli sämre när du skriver ut högre så jag slutade skriva ut två av dem halvvägs. Jag borrade inte ens hål för sensorerna eftersom jag fick reda på att de fungerar ändå eftersom det bara är 0,4 mm tjockt trots att det var tryckt i svart färg.

Steg 9: Programvara och kalibrering

Fortsätt och ladda ner.ino -filerna. Jag använder arduino IDE 1.0.5 men det borde inte vara problem med den nyare heller. Du behöver också ett par bibliotek men de är bara nödvändiga för OLED -skärmen. Biblioteken är Adafruit_SSD1306 och Adafruit_GFX.

Med alla bibliotek bör du kunna sammanställa skissen och ladda upp den. Innan jag går in i kalibreringsprocessen, låt mig bara förklara hur koden fungerar. Vi har 6 spolar, när du trycker på avtryckaren startar den första spolen tills dess sensor ser projektilen. Om det tar mer än 100 ms antar systemet att det inte finns någon projektil och slutar lämna ett meddelande på skärmen. Dessa 100 ms kan ändras genom att ändra variabeln safeTime (använder oss istället för ms) i shoot () -funktionen. Endast sensorn på den första spolen används faktiskt (jag har provat många olika iterationer och några av dem använder allt men det här fungerar bäst). Följande spolar har alla satt tid för hur länge de är på varandra efter varandra.

Tiderna för spolarna ställs in med matrisen som kallas baseTime [6]. Det första värdet är alltid noll eftersom den första spolen fungerar annorlunda och bara resten behöver kalibreras. Som du kan se är de två sista spolarna i mitt fall också 0 och det är för att jag inte använder dem eftersom de inte fungerar och jag inte orkade fixa dem: D. Du vill börja med att nollställa dem alla utom den andra (så här: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Du kan sedan ladda upp den och försöka skjuta. De två sista sensorerna kommer att beräkna den tid det tog för projektilen att resa genom dem därför kan du beräkna hastigheten. Jag föreslår att du sparar värdet i kalkylbladet tillsammans med baseTime -värdet. Upprepa det minst 5 gånger och genomsnitt det för mer exakta resultat. Du kan sedan lägga till 500us och försöka igen tills du får bästa möjliga hastighet. När du är nöjd med en spole lämnar du den bästa tiden och går till nästa spole och upprepar hela processen. När du kalibrerar använder du coilgun2_calibration.ino -koden och när du är klar måste värdena kopieras till coilgun2.ino och laddas upp.

Steg 10: 3D -utskrift

Det finns många filer som måste 3D -skrivas ut och några av dem är ganska stora. Jag skrev ut allt på CR-10 3D-skrivare som har enorm byggvolym, så om du har mindre skrivare kan vissa delar behöva delas. Jag använde vanlig PLA för alla delar och utskriftsinställningarna måste optimeras för varje del så jag har sammanställt en lista om en del behöver stöd eller andra speciella inställningar. Som standard använde jag 3 omkretsar, 3 bottenlager och 4 toppskikt vid 205 ° C med uppvärmd säng vid 60 ° C.

Förutom delarna inuti har jag också gjort klart och målat allt. Jag vill inte gå för djupt in i detta eftersom det redan finns tillräckligt med självstudier om detta. Jag skulle föreslå denna. I ett nötskal slipade jag alla ytor applicerade primer och slipade igen. Jag upprepade detta 2-3 gånger och kastrerade det med färg och avslutade med klar beläggning.

Steg 11: Slutmontering

Innan allt sätts ihop är det få saker som saknas. Brytare, ficklampa, laser, ledningar för huvudbatteriet och lysdioder som lyser upp på insidan av pistolen. Låt oss börja med på/av -omkopplaren som måste anslutas i serie mellan det lilla encellsbatteriet och boostomvandlarna. Jag löd faktiskt stifthuvudet på strömbrytaren och kör kabeln med pressad stifthuvud från batteriet bara så att jag kan koppla bort det för enkel montering. Jag kommer att göra samma sak för varje switch.

Jag har också ficklampa på pistolens framsida, men du kanske inte har den eftersom den var designad för bara en ficklampa som jag har haft. För schemat har jag precis lagt till motstånd för lysdioden och anslutit det till batteriet i serie med en annan omkopplare. Jag upprepade samma sak för laserdioden. Det var faktiskt laserpekare som körde på 4,5V så jag kopplade den direkt på 5V -linjen med switch i serie.

För de dekorativa lamporna har jag anslutit dem direkt till 5V -linjen, vilket gör att pistolen kan demonteras. Två blå 5 mm lysdioder har monteringspunkt i trigger_cover STL -filer. Jag har använt 12k motstånd för var och en för att få dem att lysa väldigt svagt. På spolskyddet har jag lagt till 6 blå 3 mm lysdioder för att tända spolarna. Jag har anslutit parallellt och lagt till 22R -motståndet innan jag ansluter dem till 5V -ledningen.

Nu har vi fortfarande inget permanent sätt att ansluta huvudbatterierna. Eftersom ett batteri finns i lager finns det andra i främre handtaget och de måste anslutas till snabbkopplaren vi måste göra flera anslutningar. Jag har tillhandahållit diagram som förklarar exakt hur det måste anslutas istället för att förklara det. Använd minst 14 AWG -tråd och se till att du först trycker tråden genom handtaget och lager innan du löds, eftersom det inte kommer att vara möjligt efteråt.

Med allt som gjorts bör pistolen vara fullt operativ och det är dags att få det att se snyggt ut. Jag tänker inte förklara monteringen steg för steg som det visas i videon eller så kan du titta på 3D -modellen.