Overkill Model Rocket Launch Pad !: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Một thời gian trước, tôi đã phát hành một bài đăng có thể hướng dẫn về ‘Bộ điều khiển phóng tên lửa mô hình quá mức cần thiết’ cùng với một video trên YouTube. Tôi đã thực hiện nó như một phần của dự án tên lửa mô hình khổng lồ, nơi tôi đang làm mọi thứ ở mức quá mức cần thiết có thể, với nỗ lực tìm hiểu càng nhiều càng tốt về điện tử, lập trình, in 3D và các hình thức chế tạo khác. Bài đăng về Huấn luyện viên rất phổ biến và mọi người có vẻ thích nó, vì vậy tôi quyết định nên làm một bài về bệ phóng vượt mức cần thiết mới của mình!

Một bệ phóng tên lửa mô hình điển hình bao gồm một đường ray dẫn hướng tên lửa và một cấu trúc cơ bản để giữ nó. Nhưng vì tôi đang cố gắng làm mọi thứ quá mức cần thiết có thể, tôi biết rằng tôi không thể chỉ có một đường ray. Sau rất nhiều nghiên cứu, tôi đã tìm thấy một vài bệ phóng tên lửa mô hình tương tự như bệ phóng thật, mặc dù chúng được làm bằng gỗ và trông khá lộn xộn.

Vì vậy, tôi bắt đầu suy nghĩ về cách tôi có thể làm cho công cụ khai thác của tôi trở nên tiên tiến nhất và quá phức tạp trên thế giới. Tôi quyết định rằng không có ý tưởng nào là "quá điên rồ" hoặc "không thể đạt được đối với một đứa trẻ 16 tuổi", vì vậy bất kỳ ý tưởng nào phù hợp với túi tiền đều được viết ra và tạo ra. Tôi đã quyết định ngay từ đầu rằng tôi muốn tiếp tục chủ đề badass được thấy trên tên lửa và bộ điều khiển của tôi, vì vậy khung thép và các tấm nhôm chắc chắn là cách để đi.

Nhưng Eddy, bệ phóng có gì và nó có tác dụng gì khiến nó trở nên khác biệt như vậy?

Chà, tên lửa mô hình của tôi không hẳn là một tên lửa điển hình có vây. Thay vào đó, tên lửa được lắp đầy thiết bị điện tử tùy chỉnh và thiết bị điều khiển vector lực đẩy. Điều khiển vectơ lực đẩy, hoặc TVC, liên quan đến việc di chuyển động cơ bên trong tên lửa để hướng lực đẩy của nó và do đó điều khiển tên lửa theo quỹ đạo thích hợp của nó. Tuy nhiên, điều này liên quan đến hướng dẫn GPS là BẤT HỢP PHÁP! Vì vậy, tên lửa của tôi sử dụng TVC để giữ cho tên lửa siêu ổn định đi thẳng đứng với một con quay hồi chuyển trên máy tính bay, không có thiết bị GPS. Hoạt động ổn định là hợp pháp, hướng dẫn thì không!

Sau phần giới thiệu dài này, tôi vẫn chưa giải thích tác dụng của miếng đệm thực sự và các tính năng của nó! Bệ phóng không phải là một đường ray đơn giản mà thay vào đó là một hệ thống rất phức tạp chứa đầy các bộ phận cơ khí, điện tử và khí nén. Mục đích là làm cho nó tương tự như một bệ phóng thực sự, điều này giải thích rất nhiều tính năng. Tấm đệm có một pít-tông khí nén để thu lại chân đế, kẹp trên được in 3D và kẹp đế, giao tiếp không dây với bộ điều khiển, rất nhiều đèn RGB (tất nhiên!), Khung thép, tấm kiểm tra bằng nhôm bao phủ đế, các mặt bằng nhôm chải, một rãnh lửa và nhiều máy tính tùy chỉnh để kiểm soát mọi thứ.

Tôi sẽ sớm phát hành video trên YouTube về bệ phóng cũng như rất nhiều video khác về nội dung mà tôi đã thực hiện trước khi ra mắt lần đầu tiên sau khoảng 2 tháng. Một điều quan trọng khác cần lưu ý là bài đăng này sẽ ít hướng dẫn hơn và nhiều hơn về quy trình của tôi và một số thực phẩm để suy nghĩ.

Quân nhu

Vì tôi sống ở Úc, các phần và liên kết của tôi có thể sẽ khác với phần của bạn, tôi khuyên bạn nên thực hiện nghiên cứu của riêng mình để tìm những gì phù hợp cho dự án của bạn.

Những thứ cơ bản:

Vật liệu để xây dựng khung (gỗ, kim loại, acrylic, v.v.)

Các nút và công tắc

PLA filament

Rất nhiều vít M3

Thiết bị điện tử

Bạn có thể sử dụng bất kỳ công cụ nào bạn có, nhưng đây là những gì tôi chủ yếu sử dụng:

Hàn sắt

Máy khoan

Bật lửa thuốc lá (dùng cho ống co nhiệt)

Thả cưa

máy hàn mig

Kìm

Tua vít

Đồng hồ vạn năng (đây là một vật cứu mạng đối với tôi!)

Bước 1: Bắt đầu

Bệ phóng cần làm gì? Nó cần phải trông như thế nào? Làm thế nào tôi có thể làm cho nó làm điều này? Ngân sách là gì? Đây là tất cả những câu hỏi siêu quan trọng để tự hỏi bản thân trước khi bạn bắt đầu giải quyết nhiệm vụ này. Vì vậy, hãy bắt đầu bằng cách lấy một số giấy, vẽ một số phác thảo và viết ra các ý tưởng. Thực hiện nhiều nghiên cứu cũng sẽ giúp bạn rất nhiều, nó có thể cung cấp cho bạn ý tưởng vàng khiến nó trở nên tốt hơn nhiều!

Khi bạn đã nghĩ về mọi thứ bạn muốn, hãy chia nhỏ thành nhiều phần để không quá tải. 6 phần chính của tôi là gia công kim loại, đế kẹp, khí nén, phần mềm, điện tử và ánh sáng. Bằng cách chia nhỏ nó thành các phần, tôi có thể làm mọi việc theo thứ tự và ưu tiên những việc cần làm trong thời gian sớm nhất.

Đảm bảo rằng bạn lập kế hoạch mọi thứ cực kỳ tốt và lập sơ đồ của mọi hệ thống để bạn có thể hiểu mọi thứ sẽ hoạt động như thế nào. Một khi bạn biết nó cần phải làm gì và bạn sẽ làm như thế nào, đã đến lúc bắt đầu xây dựng nó!

Bước 2: Gia công kim loại

Tôi quyết định bệ phóng này sẽ là một cơ hội tuyệt vời để tìm hiểu một chút về công việc kim loại, vì vậy đó là những gì tôi đã làm. Tôi bắt đầu bằng việc thiết kế kết cấu thép và bao gồm tất cả các kích thước. Tôi đã chọn một khung hình khá cơ bản, mặc dù tôi đã quyết định cắt các đầu đến 45 độ ở bất cứ nơi nào có khúc cua 90 độ, chỉ để học hỏi thêm một chút và có thêm một số kinh nghiệm. Thiết kế cuối cùng của tôi là khung cơ bản, với phần lưng vững chắc được gắn vào nó trên một bản lề. Sau đó, nó sẽ có nhôm bao phủ nó và các dải viền để làm cho nó gọn gàng hơn một chút. Nó cũng sẽ bao gồm một rãnh lửa làm từ ống thép có một số vết cắt 45 độ ở đầu để ngọn lửa phát ra theo một góc nhỏ.

Tôi bắt đầu bằng cách cắt tất cả các mảnh của khung và sau đó hàn chúng lại với nhau. Tôi đảm bảo rằng không có mối hàn bên ngoài, nếu không các tấm nhôm sẽ không nằm thẳng vào khung. Sau rất nhiều kẹp và nam châm, tôi đã có thể hàn thẳng khung. Sau đó, tôi cắt tất cả các tấm nhôm theo kích thước bằng một số kéo kim loại lớn và cắt các dải viền bằng một số miếng thiếc. Một khi điều đó được hoàn thành, mọi thứ đã được cố định vào đúng vị trí, điều này tỏ ra khó hơn tôi mong đợi.

Thép và viền nhôm sau đó được sơn màu đen và phần lưng được lắp vào bản lề của nó. Cuối cùng, một số giá đỡ bằng thép đơn giản đã được chế tạo cho piston, cho phép nó kéo ngược trở lại và quay tại điểm trục của nó.

Bước 3: Kẹp cơ sở

Với khung chính đã hoàn thành và miếng đệm bắt đầu trông giống như một thứ gì đó, tôi quyết định muốn có được nó để giữ tên lửa càng sớm càng tốt. Vì vậy, kẹp cơ sở và kẹp trên tiếp theo trong danh sách.

Đế kẹp cần thiết để có thể giữ tên lửa trong khi nó chịu lực đẩy, và sau đó thả nó ra vào một thời điểm chính xác. Với lực đẩy khoảng 4,5Kg, tên lửa sẽ phá hủy các động cơ servo sg90 được sử dụng trên các kẹp cơ sở. Điều này có nghĩa là tôi phải tạo ra một thiết kế cơ học giúp loại bỏ tất cả các áp lực từ servo và thay vào đó đưa nó qua một bộ phận cấu trúc. Khi đó, servo phải có thể dễ dàng rút kẹp để tên lửa có thể nhấc ra. Tôi quyết định lấy một số cảm hứng từ một chiếc hộp vô dụng cho thiết kế này.

Các servo và các bộ phận cơ khí cũng phải được che phủ hoàn toàn để chúng không tiếp xúc trực tiếp với ống xả tên lửa, do đó, các tấm che bên và trên cùng được thực hiện. Nắp trên phải di chuyển để đóng ‘hộp’ khi kẹp rút lại, tôi chỉ cần dùng một số dây cao su để kéo nó xuống. Mặc dù bạn cũng có thể sử dụng lò xo hoặc một bộ phận cơ học khác để kéo nó. Các kẹp cơ sở sau đó phải được gắn vào bệ phóng trên một thanh ray có thể điều chỉnh để có thể điều chỉnh vị trí của chúng và chúng có khả năng giữ các tên lửa khác. Khả năng thích ứng rất quan trọng đối với các kẹp cơ sở.

Kẹp đế rất khó đối với tôi vì tôi không có kinh nghiệm về các bộ phận cơ khí và mọi thứ cần có dung sai 0,1mm để hoạt động trơn tru. Tôi đã mất 4 ngày liên tục từ khi bắt đầu kẹp đến khi có chiếc kẹp đầu tiên hoạt động hoàn chỉnh vì có rất nhiều CAD và quá trình tạo mẫu để chúng hoạt động trơn tru. Sau đó là một tuần nữa của quá trình in 3D, vì mỗi chiếc kẹp có 8 phần để hoạt động.

Sau đó, khi tôi đã cài đặt máy tính pad, tôi nhận ra rằng tôi chỉ định sử dụng một chân Arduino để điều khiển bốn Servos. Điều này cuối cùng không hoạt động và tôi cũng gặp sự cố về bộ điều chỉnh điện áp, vì vậy tôi đã tạo một "máy tính servo" bên dưới bệ phóng và điều khiển các kẹp. Các bộ điều chỉnh sau đó được gắn vào các tấm nhôm tấm đệm để được sử dụng như một bộ tản nhiệt lớn. Máy tính servo cũng bật và tắt nguồn cho các servo bằng MOSFET, vì vậy chúng không bị căng thẳng liên tục.

Bước 4: Kẹp trên

Sau nhiều tuần làm việc trên đế kẹp và các thiết bị điện tử liên quan, đã đến lúc tạo ra nhiều kẹp hơn! Kẹp trên là một thiết kế rất đơn giản, tuy rất yếu và chắc chắn sẽ được nâng cấp trong tương lai. Chúng chỉ là một giá đỡ đơn giản bắt vít vào giá đỡ và giữ các động cơ servo. Được gắn trên các động cơ servo này là các cánh tay có sừng servo được dán vào chúng bằng epoxy. Giữa các cánh tay này và tên lửa là một số mảnh nhỏ, cong, tự xoay và tạo thành hình dạng tên lửa.

Những chiếc kẹp này có các dây cáp chạy xuống phần sau và vào máy tính pad chính để điều khiển chúng. Một điều cần nói thêm là đã mất nhiều thời gian để tinh chỉnh các vị trí mở và đóng của chúng trong phần mềm vì tôi đã cố gắng không làm ngưng trệ các servo, nhưng vẫn giữ tên lửa một cách an toàn.

Để thiết kế các kẹp, tôi đã vẽ một hình chiếu 2D của phần trên của tên lửa và phần lưng, với kích thước chính xác giữa chúng. Sau đó, tôi đã có thể thiết kế các cánh tay có chiều dài phù hợp và các servo có chiều rộng phù hợp để giữ tên lửa.

Bước 5: Chiếu sáng

Hầu hết các bước từ đây không thực sự theo bất kỳ thứ tự nào, về cơ bản tôi có thể làm bất cứ điều gì tôi cảm thấy thích vào ngày hoặc tuần đó. Tuy nhiên tôi vẫn chỉ tập trung vào một phần tại một thời điểm. Bệ phóng có 8 đèn LED RGB được kết nối với ba chân Arduino, có nghĩa là chúng đều có cùng màu và không thể định địa chỉ riêng lẻ. Việc cấp nguồn và điều khiển nhiều đèn LED RGB này là một nhiệm vụ lớn của riêng nó vì mỗi đèn LED cần có điện trở riêng. Vấn đề khác là chúng sẽ kéo quá nhiều dòng điện nếu chúng ở trên một chân Arduino cho mỗi màu, vì vậy chúng cần một nguồn điện áp bên ngoài, được điều chỉnh theo đúng điện áp.

Để thực hiện tất cả những điều này, tôi đã tạo ra một máy tính khác có tên là ‘Bảng LED’. Nó có khả năng cấp nguồn cho tối đa 10 đèn LED RGB, tất cả đều có điện trở riêng. Để cung cấp năng lượng cho tất cả chúng, tôi đã sử dụng các bóng bán dẫn để lấy điện từ điện áp quy định và bật màu theo ý muốn. Điều này cho phép tôi vẫn chỉ sử dụng ba chân Arduino, nhưng không kéo quá nhiều dòng điện đến mức nó sẽ làm cháy bo mạch.

Tất cả các đèn LED đều nằm trong giá đỡ được in 3D tùy chỉnh giúp giữ chúng ở vị trí. Họ cũng có cáp Dupont được chế tạo tùy chỉnh cắm vào Bảng LED và được định tuyến gọn gàng qua cấu trúc bệ phóng.

Bước 6: Penumatics

Tôi luôn quan tâm đến cả khí nén và thủy lực, mặc dù chưa bao giờ hiểu đầy đủ về cách thức hoạt động của các hệ thống. Bằng cách mua một piston rẻ tiền và các phụ kiện rẻ tiền, tôi đã có thể tìm hiểu về cách hoạt động của khí nén và áp dụng chúng vào hệ thống của riêng tôi. Mục đích là để rút lại yên sau bằng pít-tông khí nén.

Hệ thống sẽ yêu cầu một máy nén khí, bộ hạn chế lưu lượng, bình chứa khí, van, van giảm áp và một loạt các phụ kiện. Với một số thiết kế thông minh và một loạt các giá đỡ in 3D tùy chỉnh, tôi hầu như không thể lắp vừa tất cả những thứ này vào bên trong tấm lót.

Hệ thống tôi thiết kế khá cơ bản. Một máy bơm máy nén khí làm đầy một bình chứa khí và một đồng hồ đo áp suất được sử dụng để xem áp suất (mục tiêu 30PSI). Một van giảm áp sẽ được sử dụng để điều chỉnh áp suất, độ an toàn của bồn chứa và xả khí khi nó không được sử dụng. Khi mặt sau sẵn sàng rút lại, một van điện từ sẽ được máy tính kích hoạt, cho không khí vào piston và đẩy nó trở lại. Bộ hạn chế dòng chảy sẽ được sử dụng như một cách để làm chậm chuyển động rút lại này.

Bình khí hiện không được sử dụng vì tôi chưa có phụ kiện cần thiết cho nó. Chiếc bình này chỉ là một bình chữa cháy cũ, nhỏ, và nó có kích thước vừa vặn rất độc đáo. Và đúng vậy, đó là một quả tạ 2Kg, nếu không có nó, miếng đệm sẽ bị lật khi phần lưng tựa rút lại.

Bước 7: Điện tử

Phần quan trọng nhất, phần chính và phần có vô vàn vấn đề. Mọi thứ đều được điều khiển bằng điện tử, nhưng một số lỗi thiết kế PCB đơn giản nhưng ngu ngốc và sơ đồ đã gây ra ác mộng. Hệ thống không dây vẫn không đáng tin cậy, một số đầu vào bị lỗi, có tiếng ồn trong đường PWM và một loạt tính năng tôi đã lên kế hoạch không hoạt động. Tôi sẽ làm lại tất cả các thiết bị điện tử trong tương lai, nhưng tôi sẽ sống với nó ngay bây giờ vì tôi rất muốn ra mắt lần đầu tiên. Khi bạn là một thanh niên 16 tuổi hoàn toàn tự học, không có bằng cấp và không có kinh nghiệm, mọi thứ chắc chắn sẽ gặp trục trặc và thất bại. Nhưng thất bại là cách bạn học, và kết quả của nhiều sai lầm của tôi, tôi đã có thể học hỏi rất nhiều và nâng cao kỹ năng và kiến thức của mình. Tôi dự kiến thiết bị điện tử sẽ mất khoảng hai tuần, sau 2,5 tháng nó vẫn hầu như không hoạt động, đó là cách tôi đã làm hỏng thiết bị này.

Tránh xa tất cả các vấn đề, hãy nói về những gì hoạt động và những gì nó đã / có nghĩa là để làm. Máy tính ban đầu được thiết kế để phục vụ nhiều mục đích. Chúng bao gồm điều khiển đèn LED, điều khiển servo, điều khiển van, điều khiển đánh lửa, giao tiếp không dây, chuyển đổi chế độ với đầu vào bên ngoài và khả năng chuyển đổi giữa nguồn pin và nguồn điện bên ngoài. Rất nhiều điều này không hoạt động hoặc bị lỗi, mặc dù các phiên bản tương lai của Thrust PCB sẽ cải thiện tình trạng này. Tôi cũng đã in 3D một tấm bìa để máy tính ngừng tiếp xúc trực tiếp với ống xả.

Có rất nhiều mối hàn liên quan trong suốt quá trình khi tôi tạo ra hai máy tính chính, một máy tính servo, hai Bảng LED, rất nhiều dây và cáp Dupont tùy chỉnh. Mọi thứ cũng được cách nhiệt thích hợp với ống co nhiệt và băng dính điện, mặc dù điều đó không ngăn được tình trạng quần đùi vẫn xảy ra!

Bước 8: Phần mềm

Phần mềm! Phần mà tôi nói về mọi lúc nhưng không muốn phát hành vào giai đoạn này. Tất cả các phần mềm của dự án cuối cùng sẽ được phát hành, nhưng tôi đang giữ nó ngay bây giờ.

Tôi đã thiết kế và sản xuất phần mềm rất phức tạp và dài dòng để giao diện nó với bộ điều khiển một cách hoàn hảo. Mặc dù các vấn đề phần cứng không dây buộc tôi phải làm lại phần mềm cực kỳ cơ bản. Bây giờ miếng đệm bật lên, nó đặt và các kẹp để giữ tên lửa và nó chờ một tín hiệu từ bộ điều khiển để cho nó bắt đầu đếm ngược. Sau đó, nó sẽ tự động đếm ngược và khởi chạy mà không cần và theo dõi các tín hiệu nhận được. Điều này làm cho nút E-stop trên bộ điều khiển trở nên vô dụng! Bạn có thể nhấn nó nhưng một khi bắt đầu đếm ngược, nó sẽ không dừng lại!

Ưu tiên cao nhất của tôi là sửa chữa hệ thống không dây ngay sau lần khởi chạy đầu tiên. Mặc dù nó sẽ mất khoảng một tháng rưỡi công việc (trên lý thuyết) và hàng trăm đô la, đó là lý do tại sao tôi không sửa chữa nó ngay bây giờ. Đã gần một năm kể từ khi tôi bắt đầu dự án và tôi đang cố gắng đưa tên lửa bay lên bầu trời vào hoặc trước ngày kỷ niệm một năm (ngày 4 tháng 10). Điều này sẽ buộc tôi phải phóng với hệ thống mặt đất chưa hoàn thiện một phần, mặc dù dù sao thì lần phóng đầu tiên cũng tập trung hơn vào hiệu suất tên lửa.

Tôi sẽ cập nhật phần này trong tương lai để bao gồm phần mềm cuối cùng và giải thích đầy đủ.

Bước 9: Kiểm tra

Kiểm tra, thử nghiệm, thử nghiệm. KHÔNG CÓ GÌ tôi làm cho bao giờ hoạt động hoàn hảo trước tiên hãy thử, đó là cách tôi học! Đó là ở giai đoạn này, bạn bắt đầu thấy khói, mọi thứ ngừng hoạt động hoặc mọi thứ nhanh hỏng. Vấn đề chỉ là kiên nhẫn, tìm ra vấn đề và tìm ra cách khắc phục nó. Mọi thứ sẽ mất nhiều thời gian hơn bạn mong đợi và đắt hơn bạn nghĩ, nhưng nếu bạn muốn chế tạo một tên lửa quá mức cần thiết mà không có kinh nghiệm, thì bạn chỉ cần chấp nhận điều đó.

Một khi mọi thứ hoạt động hoàn hảo và trơn tru (không giống như của tôi), bạn đã sẵn sàng sử dụng nó! Trong trường hợp của tôi, tôi sẽ phóng tên lửa mô hình quá mức cần thiết của mình, đây là điều mà toàn bộ dự án dựa trên…

Bước 10: Khởi chạy

Bất kỳ ai còn nhớ bài đăng cuối cùng của Tôi sẽ biết rằng đây là điểm mà tôi khiến bạn thất vọng. Tên lửa vẫn chưa được phóng, vì đây là một dự án lớn! Tôi hiện đang nhắm mục tiêu vào ngày 4 tháng 10, mặc dù chúng tôi sẽ xem liệu tôi có đáp ứng được thời hạn đó hay không. Trước đó, tôi có rất nhiều thứ phải làm và nhiều thử nghiệm phải làm, nghĩa là sẽ có nhiều bài đăng trên Người hướng dẫn và video trên YouTube hơn trong vòng hai tháng tới!

Nhưng trong khi bạn chờ đợi cảnh quay khởi động ngọt ngào đó, tại sao không theo dõi tiến trình và xem tôi đang ở đâu với tất cả:

YouTube:

Twitter (cập nhật hàng ngày):

Instagram:

Hướng dẫn về Bộ điều khiển:

Trang web tinh ranh của tôi:

Hình dán:

Tôi hiện đang làm việc trên video bệ phóng sẽ có trên YouTube trong vòng vài tuần nữa (hy vọng là như vậy)!

Bước 11: Một bước nữa !?

Rõ ràng là tôi vẫn còn một chặng đường dài phía trước cho đến khi mọi thứ hoạt động như tôi muốn, mặc dù tôi đã có một danh sách các ý tưởng trong tương lai về cách tôi có thể làm cho nó tốt hơn và vượt mức cần thiết! Cũng như một số nâng cấp quan trọng.

- Kẹp trên chắc chắn hơn

- Giảm chấn mạnh mẽ

- Sao lưu có dây (khi không dây đang là vấn đề)

- Tùy chọn nguồn bên ngoài

- Chế độ hiển thị

- Khởi động rốn

- Và tất nhiên, khắc phục tất cả các vấn đề hiện tại

Nói về những vấn đề hiện tại:

- Hệ thống không dây bị lỗi

- Các vấn đề về MOSFET

- Tiếng ồn PWM

- Kích hoạt phản hồi mạnh mẽ 1 cách

Cảm ơn vì đã đọc bài viết của tôi, tôi hy vọng bạn sẽ có được nguồn cảm hứng tuyệt vời từ nó!