Coilgun fără condensatori masivi. Finalizat: 11 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În urmă cu aproximativ șase luni am construit o armă simplă cu bobină care avea panoul de lipit pe o placă (proiect original). A fost distractiv și funcțional, dar am vrut să-l termin. Așa că am făcut-o în cele din urmă. De data aceasta folosesc șase bobine în loc de două și am proiectat o carcasă imprimată 3D pentru a-i oferi un aspect futurist.

Am făcut și un videoclip dacă vreți să-l vedeți în acțiune:)

Video

Pasul 1: Instrumente și materiale

Să începem cu instrumentele.

• imprimantă 3d
• burghiu
• Dremel
• fierastrau
• pistol de lipit fierbinte
• M3 atingeți
• ciocan de lipit

Materiale:

• filament pentru imprimanta 3D (am folosit PLA obișnuit)
• fișierele mele STL aici
• Profil din aluminiu în formă de L de 40 x 10 x 2 mm
• Hardware M3
• magnet discuri 8x1.5mm link

Electronică:

• arduino nano
• 2x 1400mAh 11.1V 3S 65C Lipo baterie link
• 1200mAh 1s Lipo baterie Aceasta ar face
• 2x convertoare step up (folosesc XL6009)
• Ecran OLED.96 "128x64 i2c SSD1306 link
• Lanterna AA (optional)
• diodă laser (opțional)
• microîntrerupător pentru declanșare V-102-1C4 link
• 3x comutatoare de comutare MTS-102 SPDT
• Conectori XT-60 (5x mamă, 3x tată)

Panouri:

• 6x MIC4422YN
• 6x IRF3205 + drojdie (a mea este RAD-DY-GF / 3)
• 24x 1n4007
• 6x rezistențe 10k
• Condensatori 6x 100nF
• Condensatori 6x 100uf

Aș sugera să luați mai multe dintre acestea, deoarece ați putea rupe unele în progres. Mai ales MOSFET-urile. Am ajuns să folosesc aproximativ 20 dintre acestea.

De asemenea, veți avea nevoie de lucruri pentru a crea bobinele, dar eu folosesc aceleași bobine ca în tutorialul anterior, așa că mergeți acolo și pentru asta aveți nevoie doar de sârmă de cupru emailată de 0,8 mm, LED cu infraroșu și fototranzistor + niște rezistențe, care este totul explicat în celălalt tutorial.

Pasul 2: Cadru

Întreaga armă este construită în jurul cadrului de aluminiu. Am decis să merg cu un cadru din aluminiu, deoarece este ușor, robust, profilele din aluminiu sunt ușor de obținut și sunt destul de ieftine. În plus, puteți utiliza instrumente manuale obișnuite atunci când lucrați la ele. Profilul pe care îl folosesc are 40 x 10 x 2 mm și 1 metru lungime. Trebuie tăiat în două bucăți diferite. Una de 320 mm lungime și cealaltă 110 mm. Am folosit ferăstrăul de mână pentru a le tăia.

Piesa mai lungă va ține aproape totul, iar cea mai mică va avea doar mânerul. Acum este timpul să găuriți o tonă de găuri și să faceți câteva decupaje. Am inclus două imagini care arată ce trebuie tăiat și cum. Imaginea fără dimensiuni are puncte roșii este unele dintre găuri. Acestea ar trebui să fie găurite cu burghiu de 4 mm. Găurile de alezare fără punctele roșii trebuie să fie găurite cu burghiu de 2,5 mm și bătute cu robinet M3.

Piesa mai scurtă este mult mai ușoară. Există, de asemenea, o imagine a aceleia. Vreau doar să clarific că imaginile arată cel mai lat plan de 40 mm. Peretele de 10 mm ar fi în partea superioară sub planul arătat, astfel încât să nu poată fi văzut. Acest lucru este valabil pentru toate cele 3 diagrame. După cum am spus, acesta nu are aproape atât de multe găuri, dar profilul din aluminiu este mult prea larg. Deci, trebuie să fie restrâns până la capăt, așa cum se arată pe diagramă.

Cadrul principal va avea în continuare nevoie de câteva găuri pentru cablare. Acestea pot fi adăugate mai târziu, dar dacă doriți, le puteți găuri acum, dar ar putea fi dificil să știți unde să le puneți exact. Mai multe despre asta în secțiunea de cablare.

Pasul 3: bobine

Nu ar fi un pistol fără spirale, nu? Bobinele pe care le folosesc sunt înfășurate manual pe o bază imprimată 3D. Sunt identice cu cele pe care le-am creat în prima mea pistol. Aș sugera să urmați aceste instrucțiuni. O puteți găsi aici.

Singura diferență este faptul că ultima bobină are o bază imprimată 3D diferită, deoarece are senzori infraroșii pe ambele fețe. Senzorii sunt identici și ei, dar există un cablaj puțin mai ordonat. În acest moment puteți pune senzorii IR în poziție, dar nu vă faceți griji cu privire la cablurile de alimentare și semnal.

După ce ați terminat toate cele 6 bobine, acestea trebuie montate pe cadrul principal. Este doar o chestiune de a le înșuruba în loc. De asemenea, am un tub care trece prin bobine în acest moment, dar îl voi scoate mai târziu, deoarece este acolo doar pentru a mă asigura că totul este aliniat. În funcție de cât de precise sunt găurile, este posibil să doriți doar să înșurubați două sau trei șuruburi pentru fiecare bobină, pentru a vă asigura că sunt cât mai drepte posibil.

Pasul 4: Circuite șofer

Următorul pas este de a crea electronica care comută bobinele. Este momentul potrivit să-l creați acum, deoarece va sta pe bobine și este o parte esențială a acestora. Designul este destul de diferit de cel anterior, deoarece au existat unele defecte cu el. MOSFET-ul de comutare este încă IRF3205, dar de această dată conducem poarta cu MIC4422YN, care este un driver de poartă dedicat. Există și câteva componente pasive care sunt pe schemă.

De asemenea, furnizez fișiere Eagle, inclusiv fișierul de bord pe care l-am folosit. Desigur, nu trebuie să vă creați propriul PCB. Puteți să-l trimiteți producătorului profesionist sau vă sugerez să îl faceți doar la bordul prefabricat. Este într-adevăr doar șase componente. Cea mai mare parte este radiatorul care a fost complet suprasolicitat în cazul meu. Am constatat că MOSFET-urile nu se încălzesc deloc. Am avut bobina funcțională câteva secunde și era deja în flăcări, iar MOSFET-ul era cald la atingere, dar nici măcar aproape de a fi fierbinte. Aș sugera un radiator foarte mic sau probabil că ați putea face asta chiar și fără unul. Indiferent de radiatorul pe care îl veți folosi, nu utilizați cadrul ca unul pentru că veți conecta canalele de scurgere ale tuturor MOSFET-urilor împreună.

Odată ce ați terminat driverele, conectați-le la bobine și adăugați diode flyback !! Nu uitați acest lucru pentru că s-ar putea să vă ardeți și bobinele: D. Dioda Flyback blochează tensiunea înaltă care se formează în interiorul unei bobine atunci când este oprită. Dioda Flyback trebuie să fie conectată la bornele bobinelor în direcția opusă, adică în punctul în care bobina este conectată la borna pozitivă a unei baterii, dioda va avea borna sa catodică (negativă) conectată și invers. Folosesc 1N4007, dar nu doar unul, deoarece nu ar gestiona curentul, așa că am patru dintre ei conectați în paralel. Aceste patru diode sunt apoi conectate la bobină direct pe firul bobinei. Va trebui să zgâriați o parte din acoperire pentru a lipi pe acest fir.

Vă rog să păstrați că unele dintre fotografii ar putea să lipsească Rezistențele au componente diferite etc. Asigurați-vă că urmați schemele pe măsură ce acestea sunt actualizate. O parte din filmare a fost realizată în faza de prototipare timpurie.

Pasul 5: Cablare

Aceasta este partea în care arma devine mizerie. Puteți încerca să-l faceți așa cum am făcut-o, dar oricum va deveni dezordonat: D. Există o schemă care arată ce trebuie conectat unde. Coil0 este considerat prima bobină în care intră un proiectil. Același lucru este valabil și pentru senzori.

Folosesc cablu plat și v-aș sugera să faceți același lucru. Am început prin conectarea unui arduino la driverele de poartă. Arduino este poziționat chiar în fața pistolului cu portul USB orientat spre exterior pentru o programare ușoară. Apoi a fost vorba doar de a conecta totul împreună și de a privi cu ochi lungimea corectă pentru fiecare fir.

Pentru senzorii IR am făcut găuri prin cadrul în care aș direcționa firele. Am început prin conectarea firelor de semnal la fiecare senzor. Am folosit încă o dată cablul plat și de fapt părea foarte îngrijit. Doar când coborâm, odată ce am început să conectez liniile electrice. Am rulat două fire solide pe toate deschiderile. Una pentru 5V și cealaltă pentru 0V. Apoi am făcut conexiunea de la aceste fire la fiecare senzor. Acesta este punctul în care începe să arate foarte ciudat, mai ales după ce ați lipit tot firul expus cu bandă electrică.

Toate conexiunile pe care le-am făcut până acum vor gestiona curent redus, dar acum este timpul să conectați liniile de alimentare pentru bobine și MOSFET-uri. Folosesc fir de silicon de 14 AWG, care este destul de flexibil. Asigurați-vă, de asemenea, că obțineți o lipire mai groasă, deoarece veți avea nevoie de puțin. Vom conecta toate terminalele pozitive împreună și vom face același lucru cu terminalele negative. Dacă utilizați același PCB ca și mine, tampoanele ar trebui să fie expuse chiar deasupra bobinelor. Aș sugera, de asemenea, să puneți o cantitate generoasă de lipire pe pistele circuitelor care vor gestiona curentul mare.

Pasul 6: Power Supllies

Luați-vă convertorii de boost și haideți să alergăm acest cățeluș. Folosesc XL6009, dar într-adevăr orice convertoare step up. Nu vom trage mai mult de 500mA și asta include lanterna și laserul. Un convertor trebuie setat la 12V, iar celălalt la 5V. Le așez așa cum se arată pe imagine, lăsând spațiu pentru baterie între arduino și convertoare. Intrările ambelor convertoare trebuie conectate la baterie.

În continuare, trebuie să conectăm toate motivele împreună. Cele două convertoare au deja conectate la sol, așa că conectați-le doar la masa principală a bateriei cu 6 celule, care este firul negru gros care rulează pe PCB-urile driverului.

Acum, 5V de la ieșirea unui convertor trebuie să fie conectat la 5V pe care îl rulăm deja către arduino, senzori și orice altceva. Ieșirea de 12V a celuilalt convertor trebuie să fie conectată la driverele MOSFET. L-am conectat la primul și apoi Daisy le-a înlănțuit pe toate.

Acum, când conectați bateria cu o singură celulă, arduino ar trebui să înceapă să clipească, iar arma ar trebui să fie gata, dar verificați din nou toate conexiunile înainte de a conecta bateria, deoarece, în cazul meu, cel mai adesea aruncă ceva la prima încercare.

Pasul 7: Proiectile și revista

Ca proiectile, am cumpărat tijă de oțel de 8 mm lungime. Asigurați-vă că este magnetic înainte de a cumpăra. Am tăiat-o apoi la bucăți de 38 mm lungime. Acestea ar putea fi deja folosite ca proiectile, dar am vrut un vârf ascuțit.

Cea mai ușoară cale ar fi să folosiți strung și dacă aveți unul cu siguranță, folosiți-l. Cu toate acestea, nu am acces la strung. În schimb, am decis să fac strung dintr-un burghiu electric: D. Am prins burghiul de bancul meu de lucru și am introdus un proiectil în mandrine. Apoi am luat instrumentul dremel cu roata tăiată. Învârtind proiectilul și măcinându-l cu dremelul, am reușit să creez orice sfat dorit. Am terminat să fac 8 dintre acestea, pentru că pot trage unul după altul.

Pentru revistă am tipărit fișiere STL ale revistei și magazine_slider, ceea ce a fost partea ușoară, deoarece avem nevoie și de un arc. Experimentam cu arcuri tipărite 3D, dar nu prea mi-a ieșit. Am terminat să primesc fir de arc de 0,8 mm (fir de muzică). Am înfășurat apoi acest fir în jurul unui băț de lemn care avea 5,5 mm x 25 mm (orice dimensiune similară va face). Am început prin a asigura un capăt cu un șurub și înfășurați-l în jur. Este nevoie de multă forță. Am ajuns să fac în jur de 7-8 bucle. Odată ce eliberați presiunea, aceasta va ieși și va arăta foarte rău. Luați doar cleștele și îndoiți-l până la forma finală. Arcul poate fi apoi introdus în magazie.

După ce ați luat un magnet pe care l-am menționat în materiale și super-lipiți-l în revistă. Există un loc special pentru asta. Dacă aveți tipărit suportul revistei, veți găsi un loc potrivit pentru un alt magnet. Puteți să lipiți acest lucru și să vă asigurați că aveți polaritatea potrivită. Cei doi magneți ar trebui să se atragă reciproc atunci când sunt lipiți.

Pasul 8: Asamblarea interiorului

Înainte de a putea încerca arma, va trebui să aveți un declanșator și un mecanism de încărcare. Deci, să construim asta. Va trebui să aveți câteva părți tipărite. Toate sunt listate pe prima poză. În acest moment ar trebui să le puteți înșuruba în poziție. Declanșatorul trebuie ținut cu o tijă de 2 mm, astfel încât să se poată roti liber. În timp ce trec, folosesc microwitch V-102-1C4. Cablajul pentru acesta este de fapt menționat la etapa de cablare și comutatorul se va potrivi chiar în suportul comutatorului. La imprimarea suportului de prindere utilizați cel puțin cinci perimetre, deoarece aceste piese vor trebui să țină destul de multă greutate.

După ce aveți totul conectat, verificați dacă revista se potrivește corect. S-ar putea să fie nevoie să reglați unele dintre găuri. De fapt, am ajuns să folosesc doar două șuruburi, deoarece unele găuri erau oprite. De asemenea, verificați dacă declanșatorul împinge microcomutatorul și reglați-l dacă este necesar.

Un alt pas inutil ar fi adăugarea butoiului. Spun că nu este necesar, deoarece arma va funcționa bine fără ea. Am decis să folosesc una oricum. Există un model 3D numit butoi. Trebuie să fie tipărit cu modul vază și, deoarece este un tub foarte ridicat, calitatea s-ar putea înrăutăți pe măsură ce tipăriți mai sus, așa că am ajuns să tipăresc două dintre ele la jumătatea drumului. Nici măcar nu am făcut găuri pentru senzori, deoarece am aflat că funcționează oricum, deoarece are o grosime de doar 0,4 mm, în ciuda faptului că a fost imprimat în culoare neagră.

Pasul 9: Software și calibrare

Mergeți mai departe și descărcați fișierele.ino. Folosesc arduino IDE 1.0.5, dar nici cu cel mai nou nu ar trebui să existe probleme. De asemenea, veți avea nevoie de câteva biblioteci, dar acestea sunt necesare numai pentru ecranul OLED. Bibliotecile sunt Adafruit_SSD1306 și Adafruit_GFX.

Cu toate bibliotecile ar trebui să puteți compila schița și să o încărcați. Înainte de a intra în procesul de calibrare, permiteți-mi să explic cum funcționează exact codul. Avem 6 bobine, când apeși pe trăgaci prima bobină se va porni până când senzorul său vede proiectilul. Dacă durează mai mult de 100 ms, sistemul presupune că nu există niciun proiectil și va înceta să lase un mesaj pe ecran. Aceste 100 ms pot fi modificate prin modificarea variabilei safeTime (ne folosește în loc de ms) în funcția shoot (). Se folosește de fapt doar senzorul de pe prima bobină (am încercat multe iterații diferite și unele dintre ele le folosesc pe toate, dar acest lucru funcționează cel mai bine). Următoarele bobine au setat timpul pentru cât timp sunt una după alta.

Timpii pentru bobine sunt stabiliți cu matricea numită baseTime [6]. Prima valoare este întotdeauna zero, deoarece prima bobină funcționează diferit și numai restul trebuie calibrat. După cum puteți vedea, ultimele două bobine din cazul meu sunt de asemenea 0 și asta pentru că nu le folosesc, deoarece nu funcționează și nu aș putea fi deranjat să le repar: D. Doriți să începeți prin zero toate, cu excepția celui de-al doilea (astfel: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Apoi îl puteți încărca și încerca să declanșați. Ultimii doi senzori vor calcula timpul necesar proiectilului pentru a se deplasa prin ele, prin urmare puteți calcula viteza. Aș sugera salvarea valorii în foaia de calcul împreună cu valoarea baseTime. Repetați-l de cel puțin 5 ori și promovați-l pentru rezultate mai precise. Apoi puteți adăuga 500us și încercați din nou până când obțineți cea mai bună viteză posibilă. Odată ce sunteți mulțumit de o bobină, lăsați cel mai bun timp stabilit și treceți la bobina următoare și repetați întregul proces. La calibrare, utilizați codul coilgun2_calibration.ino și, odată ce ați terminat, valorile trebuie copiate în coilgun2.ino și încărcate.

Pasul 10: Imprimare 3D

Există o mulțime de fișiere care trebuie imprimate 3D, iar unele dintre ele sunt destul de mari. Imprimam totul pe imprimanta 3D CR-10, care are un volum mare de construcție, deci dacă aveți o imprimantă mai mică, este posibil ca unele părți să fie împărțite. Foloseam PLA obișnuit pentru toate piesele, iar setările de imprimare trebuie să fie optimizate pentru fiecare parte, așa că am compilat o listă dacă o piesă are nevoie de asistență sau orice alte setări speciale. În mod implicit, foloseam 3 perimetre, 3 straturi inferioare și 4 straturi superioare la 205 ° C cu pat încălzit la 60 ° C.

În afară de părțile din interior, am terminat și am pictat totul. Nu vreau să aprofundez acest lucru, deoarece există deja suficiente tutoriale despre acest lucru. Aș sugera-o pe aceasta. Pe scurt, am șlefuit toate suprafețele aplicate grund și am șlefuit din nou. Am repetat acest lucru de 2-3 ori și l-am sterilizat cu vopsea și am terminat cu un strat transparent.

Pasul 11: Adunarea finală

Înainte de a pune totul împreună, lipsesc puține lucruri. Comutatoarele, lanterna, laserul, cablajul pentru bateria principală și LED-urile care luminează interiorul pistolului. Să începem cu comutatorul de pornire / oprire care trebuie conectat în serie între bateria mică cu 1 celulă și convertoarele boost. De fapt, lipesc antetul pinului pe comutator și rulez cablul cu antetul pinului sertizat de la baterie doar pentru a-l putea deconecta pentru o asamblare ușoară. Voi face același lucru pentru fiecare schimbare.

Am și lanternă pe partea din față a pistolului, dar s-ar putea să nu aveți, deoarece a fost concepută doar pentru o lanternă pe care am avut-o așezată. Pentru schemă tocmai am adăugat rezistor pentru LED și l-am conectat la baterie în serie cu un alt comutator. Am repetat același lucru pentru dioda laser. De fapt, pointerul laser funcționa pe 4.5V, așa că l-am conectat chiar pe linia de 5V cu comutator în serie.

Pentru luminile decorative le-am conectat direct la conectorul de adăugare a liniei de 5V pentru a face ca arma să poată fi dezasamblată. Două LED-uri albastre de 5 mm au punct de montare în fișierele STL trigger_cover. Am folosit rezistență de 12 k pentru fiecare pentru a le face să strălucească foarte slab. Pe capacul bobinei am adăugat 6 LED-uri albastre de 3 mm pentru a aprinde bobinele. Am conectat în paralel și am adăugat rezistor 22R înainte de a le conecta la linia de 5V.

Acum încă nu avem nicio modalitate permanentă de a conecta bateriile principale. Deoarece o baterie este găzduită în stoc, cealaltă este în mânerul frontal și trebuie să fie conectate la comutatorul de eliberare rapidă, va trebui să facem mai multe conexiuni. Am furnizat o diagramă care explică exact cum trebuie conectat în loc să o explic. Folosiți cel puțin 14 fire AWG, de asemenea, asigurați-vă că împingeți mai întâi firul prin mâner și stoc înainte de lipire, deoarece nu va fi posibil după aceea.

Cu toate acestea, arma ar trebui să fie pe deplin operațională și este timpul să o facă să arate frumos. Nu voi explica asamblarea pas cu pas, așa cum este prezentat în videoclip sau puteți privi modelul 3D.