Cievka bez masívnych kondenzátorov. Dokončené: 11 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Asi pred šiestimi mesiacmi som postavil jednoduchú cievku, na ktorej bol na doske prilepený nepájivý plech (pôvodný projekt). Bolo to zábavné a funkčné, ale chcel som to dokončiť. Tak som to nakoniec urobil. Tentokrát používam šesť cievok namiesto dvoch a navrhol som 3D tlačené puzdro, aby to malo futuristický vzhľad.

Natočil som aj video, ak ho chcete vidieť v akcii:)

Video

Krok 1: Nástroje a materiály

Začnime s nástrojmi.

• 3D tlačiareň
• vŕtať
• Dremel
• ručná píla
• horúca lepiaca pištoľ
• Kohútik M3
• spájkovačka

Materiály:

• vlákno pre 3D tlačiareň (použil som obyčajný PLA)
• moje súbory STL tu
• 40 x 10 x 2 mm hliníkový profil v tvare L.
• Hardvér M3
• magnetické kotúče 8x1,5 mm odkaz

elektronika:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11,1V 3S 65C Lipo prepojenie na batériu
• 1200mAh 1s batéria Lipo Toto by stačilo
• 2x zosilňovače (používam XL6009)
• Obrazovka OLED.96 "128x64 i2c SSD1306 odkaz
• Baterka AA (voliteľné)
• laserová dióda (voliteľné)
• mikrospínač pre prepojenie spúšte V-102-1C4
• 3x prepínač MTS-102 SPDT
• Konektory XT-60 (5x zásuvka, 3x zásuvka)

Dosky:

• 6x MIC4422YN
• 6x chladič IRF3205 + (môj je RAD-DY-GF/3)
• 24x 1n4007
• 6x 10k odpory
• 6 x 100nF kondenzátory
• 6 x 100 uff kondenzátory

Navrhoval by som ich chytiť viac, pretože by ste mohli niektoré pokaziť. Najmä MOSFETy. Nakoniec som ich použil asi 20.

Budete tiež potrebovať veci na vytváranie cievok, ale používam rovnaké cievky ako v predchádzajúcom návode, takže choďte tam a na to potrebujete iba 0,8 mm smaltovaný medený drôt, infračervenú LED a fototranzistor + niektoré odpory, čo je všetko vysvetlené v inom návode.

Krok 2: Rám

Celá pištoľ je postavená na hliníkovom ráme. Rozhodol som sa pre hliníkový rám, pretože je ľahký, robustný a hliníkové profily sa dajú ľahko získať a sú dosť lacné. Pri práci na nich navyše môžete používať bežné ručné nástroje. Profil, ktorý používam, je 40 x 10 x 2 mm a dlhý 1 meter. Je potrebné ho rozrezať na dva rôzne kusy. Jeden dlhý 320 mm a druhý 110 mm. Na ich rezanie som použil ručnú pílu.

Dlhší kus pojme takmer všetko a menší bude mať iba držadlo. Teraz je čas vyvŕtať tonu dier a urobiť niekoľko výrezov. Zahrnul som dva obrázky, ktoré ukazujú, čo je potrebné rezať a ako. Na obrázku bez rozmerov sú červené bodky a niektoré z dierok. Predpokladá sa, že budú vŕtané 4 mm vrtákom. Vystružovacie otvory bez červených bodiek je potrebné vyvŕtať vrtákom s priemerom 2,5 mm a odpichnúť závitníkom M3.

Kratší kúsok je oveľa jednoduchší. Je tam aj obrázok toho. Len chcem objasniť obrázky, ktoré ukazujú najširšiu rovinu 40 mm. 10 mm stena by bola na hornej strane pod zobrazenou rovinou, aby ju nebolo vidieť. To platí pre všetky 3 z týchto diagramov. Ako som povedal, tento nemá takmer toľko otvorov, ale hliníkový profil je príliš široký. Preto je potrebné ho úplne zúžiť, ako je znázornené na diagrame.

Hlavný rám bude stále potrebovať niekoľko otvorov na zapojenie. Môžu byť pridané neskôr, ale ak chcete, môžete ich vŕtať teraz, ale môže byť náročné vedieť, kam ich presne umiestniť. Viac o tom v sekcii elektroinštalácie.

Krok 3: cievky

Bez cievok by to nebola cievka, však? Cievky, ktoré používam, sú ručne navinuté na 3D tlačenú základňu. Sú identické s tými, ktoré som vytvoril vo svojej prvej cievke. Odporúčam postupovať podľa týchto pokynov. Nájdete ho tu.

Jediným rozdielom je skutočnosť, že posledná cievka má inú 3D tlačenú základňu, pretože má infračervené senzory na oboch stranách. Senzory sú tiež identické, ale existuje trochu upravenejšie zapojenie. V tomto mieste môžete umiestniť infračervené senzory na miesto, ale nebojte sa o napájacie a signálne vodiče.

Akonáhle máte všetkých 6 cievok hotových, je potrebné ich namontovať na hlavný rám. Ide skutočne len o to ich priskrutkovať na miesto. V tejto chvíli mám tiež cievku vedenú cez cievky, ale neskôr ju odstránim, aby som sa uistil, že je všetko zarovnané. V závislosti od toho, aké presné sú vaše otvory, možno budete chcieť naskrutkovať iba dve alebo tri skrutky pre každú cievku, aby ste sa uistili, že sú čo najrovnejšie.

Krok 4: Obvody vodiča

Ďalším krokom je vytvorenie elektroniky, ktorá prepína cievky. Teraz je vhodný čas na jeho vytvorenie, pretože bude sedieť na cievkach a je ich neoddeliteľnou súčasťou. Dizajn je úplne odlišný od môjho predchádzajúceho, pretože mal svoje nedostatky. Prepínajúci MOSFET je stále IRF3205, ale tentokrát poháňame bránu s MIC4422YN, ktorý je vyhradeným ovládačom brány. Na schéme je tiež niekoľko pasívnych komponentov.

Poskytujem tiež súbory Eagle vrátane súboru dosky, ktorý som použil. PCB si samozrejme nemusíte vyrábať sami. Môžete ho poslať profesionálnemu výrobcovi alebo by som odporučil urobiť ho iba na základnej doske. Je to skutočne len šesť komponentov. Najväčšiu časť tvorí chladič, ktorý bol v mojom prípade úplne zbytočný. Zistil som, že MOSFETy sa vôbec neohrievajú. Niekoľko sekúnd som nechal bežať cievku a už to bolo v plameňoch a MOSFET bol na dotyk teplý, ale ani zďaleka nebol horúci. Navrhoval by som skutočne malý chladič, alebo by ste to pravdepodobne mohli urobiť aj bez neho. Bez ohľadu na to, ktorý chladič použijete, nepoužívajte rám ako jeden, pretože prepojíte odtoky všetkých MOSFETov dohromady.

Akonáhle máte ovládače hotové, pripojte ich k svojim cievkam a pridajte diódy flyback !! Nezabudnite na to, pretože by ste si mohli zapáliť aj svoje cievky: D. Flyback dióda obmedzuje vysoké napätie, ktoré sa vytvára vnútri cievky, keď je vypnuté. Flybackova dióda musí byť pripojená na svorky cievok v opačnom smere, čo znamená, že v mieste, kde je cievka pripojená k kladnému pólu batérie, bude mať dióda zapojený jej katódový (záporný) pól a naopak. Používam 1N4007, ale nie iba jeden, pretože by nezvládal prúd, takže ich mám štyri zapojené paralelne. Tieto štyri diódy sú potom pripojené k cievke priamo na drôte cievky. Na spájkovanie tohto drôtu budete musieť zoškrabať časť povlaku.

Majte na pamäti, že v niektorých fotografiách môžu chýbať odpory s rôznymi komponentmi atď. Pri aktualizácii postupujte podľa schémy. Niektoré zo záberov boli urobené v ranej fáze prototypovania.

Krok 5: Zapojenie

Toto je časť, v ktorej sa zo zbrane stane neporiadok. Môžete to skúsiť upratať tak ako ja, ale aj tak to bude špinavé: D. Existuje schéma, ktorá ukazuje, čo je potrebné kde pripojiť. Cievka0 je považovaná za prvú cievku, do ktorej sa dostane strela. To isté platí pre senzory.

Používam plochý kábel a navrhujem, aby ste urobili to isté. Začal som pripojením arduina k ovládačom brány. Arduino je umiestnené na samej prednej strane pištole s USB portom smerom von pre jednoduché programovanie. Ďalej už len záležalo na tom, aby bolo všetko spojené a aby bola pre každý vodič stanovená správna dĺžka.

Pre infračervené senzory som v skutočnosti vyvŕtal otvory v ráme, kam by som viedol drôty. Začal som pripojením signálnych vodičov ku každému senzoru. Opäť som použil plochý kábel a v skutočnosti to vyzeralo naozaj úhľadne. Až keď som z kopca raz začal spájať elektrické vedenia. Cez všetky otvory som previedol dva pevné jadrové drôty. Jeden pre 5V a druhý pre 0V. Ďalej som z týchto vodičov pripojil každý jednotlivý snímač. V tomto mieste to začína vyzerať naozaj elegantne, najmä po prilepení celého odhaleného vodiča elektrickou páskou.

Všetky pripojenia, ktoré sme doteraz urobili, budú pracovať s nízkym prúdom, ale teraz je čas pripojiť elektrické vedenia pre cievky a MOSFETy. Používam silikónový drôt 14 AWG, ktorý je dosť flexibilný. Tiež sa uistite, že dostanete hrubšiu spájku, pretože ju budete potrebovať dosť. Práve prepojíme všetky kladné svorky a urobíme to isté so zápornými svorkami. Ak používate rovnakú dosku plošných spojov ako ja, podložky by mali byť odhalené priamo na vrchu cievok. Navrhoval by som tiež dať veľkorysé množstvo spájky na dráhy obvodových dosiek, ktoré budú manipulovať s vysokým prúdom.

Krok 6: Napájacie zdroje

Vezmite si posilňovače a pustite toto šteňa do prevádzky. Používam XL6009, ale skutočne akékoľvek zosilňovače. Nechystáme sa potiahnuť viac ako 500mA, a to vrátane baterky a laseru. Jeden menič je potrebné nastaviť na 12V a druhý na 5V. Umiestňujem ich tak, ako je to znázornené na obrázku, pričom medzi arduino a prevodníky zostáva určitý priestor pre batériu. Vstupy oboch meničov je potrebné pripojiť k batérii.

Ďalej musíme spojiť všetky pozemky dohromady. Oba meniče sú už prepojené, takže ich prepojte s uzemnením hlavnej 6 -článkovej batérie, ktorým je hrubý čierny drôt vedený na doske plošných spojov vodiča.

Teraz je potrebné 5V z výstupu jedného prevodníka pripojiť k 5V, ktoré sme už spustili na arduino, senzory a všetko ostatné. Výstup 12V druhého meniča musí byť pripojený k ovládačom MOSFET. Pripojil som to k prvému a potom ich všetky prepojil.

Keď teraz zapojíte jednobunkovú batériu, vaše arduino by malo začať blikať a zbraň by mala byť pripravená, ale pred zapojením batérie dvakrát skontrolujte všetky pripojenia, pretože v mojom prípade častejšie niečo vybuchne na prvý pokus.

Krok 7: Projektily a časopis

Ako projektily som kúpil meter dlhý 8 mm oceľový prút. Pred nákupom sa uistite, že je magnetický. Potom som ho nakrájal na kusy dlhé 38 mm. Tieto sa už dali použiť ako projektily, ale chcel som ostrý hrot.

Najjednoduchším spôsobom by bolo použiť sústruh a ak ho máte, určite ho použite. Nemám však prístup k sústruhu. Namiesto toho som sa rozhodol vyrobiť sústruh z vŕtačky: D. Upevnil som vŕtačku k svojmu pracovnému stolu a do skľučovadla som vložil projektil. Potom som vzal dremel nástroj s odrezaným kolesom. Roztočením projektilu a jeho rozomletím pomocou dremelu som mohol vytvoriť akýkoľvek tip, ktorý som chcel. Skončil som s výrobou 8 z nich, pretože môžem strieľať jeden za druhým.

Pre časopis som vytlačil časopis a časopis_slider súbory STL, čo bola jednoduchá časť, pretože potrebujeme aj pružinu. Experimentoval som s 3D tlačenými pružinami, ale naozaj to nevyšlo. Nakoniec som dostal pružinový drôt 0,8 mm (hudobný drôt). Potom som tento drôt navinul na drevenú palicu s rozmermi 5,5 mm x 25 mm (bude stačiť akákoľvek podobná veľkosť). Začal som tým, že som jeden koniec zaistil skrutkou a omotal. Vyžaduje si to dosť veľkú silu. Nakoniec som vyrobil asi 7-8 slučiek. Akonáhle uvoľníte tlak, vyskočí a bude vyzerať naozaj zle. Stačí vziať kliešte a ohnúť ich do konečného tvaru. Pružinu je potom možné vložiť do zásobníka.

Potom urobte magnet, ktorý som spomenul v materiáloch, a prilepte ho na časopis. Existuje na to špeciálne miesto. Ak máte držiak časopisu vytlačený, nájdete zodpovedajúce miesto pre ďalší magnet. Môžete to tiež prilepiť, len sa uistite, že máte správnu polaritu. Oba magnety by sa mali navzájom prilepiť, keď sú zlepené.

Krok 8: Zostavenie vnútorných strán

Pred vyskúšaním pištole budete potrebovať spúšť a nabíjací mechanizmus. Poďme to teda postaviť. Budete musieť vytlačiť niekoľko dielov. Všetky sú uvedené na prvom obrázku. V tomto mieste by ste ich mali mať možnosť jednoducho priskrutkovať. Spúšť je potrebné držať pomocou tyče 2 mm, aby sa mohla voľne otáčať. Pri prepínaní používam mikrospínač V-102-1C4. Zapojenie je v skutočnosti uvedené v kroku zapojenia a spínač sa zmestí priamo do držiaka spínača. Pri tlači úchytného držiaka používajte najmenej päť obvodov, pretože tieto diely budú musieť udržať dosť veľkú váhu.

Keď máte všetko pripojené, skontrolujte, či časopis správne sedí. Možno budete musieť upraviť niektoré otvory. V skutočnosti som nakoniec použil iba dve skrutky, pretože niektoré otvory boli vypnuté. Tiež skontrolujte, či spúšť stlačí mikrospínač a v prípade potreby ho upravte.

Ďalším nepotrebným krokom by bolo pridanie suda. Hovorím, že je to zbytočné, pretože pištoľ bude bez nej fungovať dobre. Aj tak som sa rozhodol jeden použiť. Existuje 3D model s názvom barel. Musí byť vytlačený vo vázovom režime, a pretože je to len skutočne vysoká trubica, kvalita sa môže pri vyššej tlači ešte zhoršiť, takže som v skutočnosti skončil s tlačou dvoch z nich na polovicu. Ani som nevyvŕtal otvory pre senzory, pretože som zistil, že fungujú, pretože je hrubý iba 0,4 mm, napriek tomu, že bol vytlačený čiernou farbou.

Krok 9: Softvér a kalibrácia

Pokračujte a stiahnite si súbory.ino. Používam arduino IDE 1.0.5, ale ani s novším by nemal byť problém. Budete tiež potrebovať niekoľko knižníc, ale sú potrebné iba pre obrazovku OLED. Knižnice sú Adafruit_SSD1306 a Adafruit_GFX.

So všetkými knižnicami by ste mali byť schopní zostaviť náčrt a nahrať ho. Predtým, ako sa pustím do procesu kalibrácie, dovoľte mi vysvetliť, ako presne kód funguje. Máme 6 cievok, keď stlačíte spúšť, prvá cievka sa zapne, kým jej senzor neuvidí projektil. Ak to trvá viac ako 100 ms, systém predpokladá, že neexistuje žiadny projektil, a prestane zanechávať správu na obrazovke. Týchto 100 ms je možné zmeniť zmenou premennej safeTime (používa nás namiesto ms) vo funkcii shoot (). V skutočnosti sa používa iba senzor na prvej cievke (vyskúšal som mnoho rôznych iterácií a niektoré z nich používajú všetky, ale toto funguje najlepšie). Nasledujúce cievky všetky nastavili čas, ako dlho sú na sebe.

Časy pre cievky sa nastavujú pomocou poľa s názvom baseTime [6]. Prvá hodnota je vždy nulová, pretože prvá cievka funguje inak a je potrebné kalibrovať iba zvyšok. Ako vidíte, posledné dve cievky v mojom prípade sú tiež 0, a to preto, že ich nepoužívam, pretože nefungujú, a nemohol som sa namáhať s ich opravou: D. Začnite tým, že vynulujete všetky okrem druhého (takto: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Potom ho môžete nahrať a pokúsiť sa spustiť. Posledné dva senzory vypočítajú čas, ktorý potreboval projektil na to, aby ním prešiel, takže môžete vypočítať rýchlosť. Navrhoval by som uložiť hodnotu do tabuľky spolu s hodnotou baseTime. Opakujte to najmenej 5 krát a spriemerujte to, aby ste dosiahli presnejšie výsledky. Potom môžete pridať 500us a skúsiť to znova, kým nedosiahnete najlepšiu možnú rýchlosť. Akonáhle ste s jednou cievkou spokojní, nechajte nastavený najlepší čas, prejdite na ďalšiu cievku a celý postup zopakujte. Pri kalibrácii použite kód coilgun2_calibration.ino a po dokončení je potrebné hodnoty skopírovať do súboru coilgun2.ino a nahrať.

Krok 10: 3D tlač

Existuje veľa súborov, ktoré je potrebné vytlačiť 3D, a niektoré z nich sú dosť veľké. Tlačil som všetko na 3D tlačiarni CR-10, ktorá má obrovský stavebný objem, takže ak máte menšiu tlačiareň, niektoré časti bude možno potrebné rozdeliť. Na všetky diely som používal bežné PLA a nastavenia tlače musia byť optimalizované pre každú časť, takže som zostavil zoznam, či časť potrebuje podporu alebo akékoľvek iné špeciálne nastavenia. Štandardne som používal 3 obvody, 3 spodné vrstvy a 4 vrchné vrstvy pri 205 ° C s vyhrievaným lôžkom pri 60 ° C.

Okrem častí vo vnútri som tiež všetko dokončil a namaľoval. Nechcem ísť príliš do hĺbky, pretože o tom už existuje dostatok návodov. Ja by som navrhol tento. Stručne povedané, všetky povrchy som brúsil naneseným základným náterom a znova som brúsil. Zopakoval som to 2-3 krát a postriekal farbou a skončil s čírym lakom.

Krok 11: Konečné zhromaždenie

Predtým, ako dáme všetko dohromady, chýba niečo málo. Vypínače, baterka, laser, zapojenie hlavnej batérie a diódy LED, ktoré rozsvietia vnútro pištole. Začnime vypínačom, ktorý je potrebné zapojiť do série medzi malou 1 článkovou batériou a zosilňovačom. V skutočnosti spájkujem kolíkový konektor na prepínači a vediem kábel s krimpovaným kolíkovým konektorom z batérie, aby som ho mohol odpojiť pre jednoduchú montáž. To isté urobím pre každý prepínač.

Mám tiež baterku na prednej strane pištole, ale možno nie, pretože bola navrhnutá len pre nejakú baterku, ktorú som mal položenú okolo. Pre schému som práve pridal odpor pre LED a pripojil som ho k batérii v sérii s iným spínačom. To isté som zopakoval aj pre laserovú diódu. V skutočnosti to bolo laserové ukazovátko, ktoré bežalo na 4,5 V, takže som ho zapojil priamo na 5V linku s prepínačom v sérii.

Pri dekoratívnych svetlách som ich pripojil priamo k 5V konektoru na pridanie vedenia, aby bolo možné zbraň rozobrať. Dve modré 5 mm diódy LED majú montážne miesto v súboroch trigger_cover STL. Na každý som použil 12k odpor, aby veľmi slabo žiarili. Na kryt cievky som pridal 6 modrých 3mm diód LED na rozsvietenie cievok. Pripojil som paralelne a pred pripojením k 5V linke pridal odpor 22R.

Teraz stále nemáme žiadny trvalý spôsob pripojenia hlavných batérií. Pretože jedna batéria je uložená v pažbe, druhá je v prednej rukoväti a je potrebné ich pripojiť k spínaču rýchleho uvoľnenia, musíme vykonať niekoľko pripojení. Namiesto vysvetlenia som poskytol diagram, ktorý presne vysvetľuje, ako musí byť pripojený. Použite najmenej 14 AWG drôt, taktiež sa uistite, že najskôr zatlačíte drôt cez držadlo a pažbu pred spájkovaním, pretože potom to už nebude možné.

Keď bude všetko hotové, zbraň by mala byť plne funkčná a je načase, aby vyzerala pekne. Nebudem vysvetľovať montáž krok za krokom, ako je znázornené na videu, alebo sa môžete pozrieť na 3D model.