Cívka bez masivních kondenzátorů. Dokončeno: 11 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Asi před šesti měsíci jsem postavil jednoduchou cívku, která měla prkénko nalepené na desce (původní projekt). Bylo to zábavné a funkční, ale chtěl jsem to dokončit. Tak jsem to nakonec udělal. Tentokrát používám šest cívek místo dvou a navrhl jsem 3D potištěné pouzdro, aby to mělo futuristický vzhled.

Natočil jsem také video, pokud ho chcete vidět v akci:)

Video

Krok 1: Nástroje a materiály

Začněme nástroji.

• 3D tiskárna
• vrtat
• Dremel
• ruční pila
• horká lepicí pistole
• Kohoutek M3
• páječka

Materiály:

• filament pro 3D tiskárnu (použil jsem běžný PLA)
• moje soubory STL zde
• 40 x 10 x 2 mm hliníkový profil ve tvaru L.
• Hardware M3
• magnetické kotouče 8x1,5 mm odkaz

elektronika:

• arduino nano
• 2x baterie 1400mAh 11,1V 3S 65C Lipo
• 1200mAh 1s Lipo baterie To by stačilo
• 2x vyšší převodníky (používám XL6009)
• Obrazovka OLED.96 '' 128x64 i2c SSD1306 odkaz
• Baterka AA (volitelně)
• laserová dioda (volitelně)
• mikrospínač pro spoušť V-102-1C4 odkaz
• 3x přepínače MTS-102 SPDT
• Konektory XT-60 (5x zásuvka, 3x zásuvka)

Desky:

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

Navrhoval bych popadnout více z nich, protože byste mohli některé v průběhu pokazit. Zvláště MOSFETy. Nakonec jsem jich použil asi 20.

Budete také potřebovat věci k vytvoření cívek, ale já používám stejné cívky jako v předchozím tutoriálu, takže jděte tam a k tomu potřebujete pouze 0,8 mm smaltovaný měděný drát, infračervenou LED a fototranzistor + nějaké odpory, což je vše vysvětleno v dalším tutoriálu.

Krok 2: Rámeček

Celá zbraň je postavena na hliníkovém rámu. Rozhodl jsem se pro hliníkový rám, protože je lehký, robustní, hliníkové profily se dají snadno sehnat a jsou poměrně levné. Při práci na nich navíc můžete používat běžné ruční nástroje. Profil, který používám, je 40 x 10 x 2 mm a dlouhý 1 metr. Je třeba jej rozřezat na dva různé kusy. Jeden dlouhý 320 mm a druhý 110 mm. K jejich řezání jsem použil ruční pilu.

Delší kus pojme téměř vše a menší bude mít pouze držadlo. Nyní je čas vyvrtat spoustu děr a udělat několik výřezů. Zahrnul jsem dva obrázky, které ukazují, co a jak je třeba řezat. Na obrázku bez rozměrů jsou červené tečky a některé z děr. Ty by měly být vyvrtány vrtákem 4 mm. Vystružovací otvory bez červených teček je třeba vyvrtat 2,5 mm vrtákem a poklepat závitníkem M3.

Kratší kousek je mnohem jednodušší. Je tam i obrázek toho. Chtěl bych jen upřesnit obrázky, které ukazují 40 mm nejširší rovinu. 10 mm stěna by byla na horní straně pod zobrazenou rovinou, aby ji nebylo vidět. To platí pro všechny 3 z těchto diagramů. Jak jsem řekl, tento nemá téměř tolik otvorů, ale hliníkový profil je příliš široký. Je tedy třeba ji zúžit úplně napříč, jak ukazuje diagram.

Hlavní rám bude stále potřebovat několik otvorů pro zapojení. Mohou být přidány později, ale pokud chcete, můžete je nyní vrtat, nicméně může být náročné vědět, kam je přesně umístit. Více o tom v sekci elektroinstalace.

Krok 3: Cívky

Nebyla by to cívka bez cívek, že? Cívky, které používám, jsou ručně navinuty na 3D tištěnou základnu. Jsou totožné s těmi, které jsem vytvořil ve své první cívce. Doporučil bych postupovat podle těchto pokynů. Najdete ho zde.

Jediným rozdílem je skutečnost, že poslední cívka má odlišnou 3D tištěnou základnu, protože má infračervené senzory na obou stranách. Senzory jsou také identické, ale existuje trochu upravenější kabeláž. V tuto chvíli můžete umístit infračervené senzory na místo, ale nemusíte si dělat starosti s napájecími a signálními vodiči.

Jakmile máte všech 6 cívek hotových, je třeba je namontovat na hlavní rám. Je to opravdu jen otázka jejich zašroubování na místo. V tuto chvíli také mám trubku protékající cívkami, ale později ji odstraním, abych se ujistil, že je vše zarovnáno. V závislosti na tom, jak přesné jsou vaše otvory, možná budete chtít zašroubovat pouze dva nebo tři šrouby pro každou cívku, abyste se ujistili, že jsou co nejrovnější.

Krok 4: Obvody řidiče

Dalším krokem je vytvoření elektroniky, která spíná cívky. Je načase jej nyní vytvořit, protože bude sedět na cívkách a je jejich nezbytnou součástí. Design je zcela odlišný od mého předchozího, protože v něm byly nějaké nedostatky. Přepínací MOSFET je stále IRF3205, ale tentokrát řídíme bránu pomocí MIC4422YN, což je vyhrazený ovladač brány. Existuje také několik pasivních komponent, které jsou na schématu.

Poskytuji také soubory Eagle včetně souboru desky, který jsem použil. Samozřejmě si nemusíte vyrábět vlastní desku plošných spojů. Můžete jej poslat profesionálnímu výrobci, nebo bych doporučil, aby byl vyroben pouze na základní desce. Je to opravdu jen šest komponent. Největší část je chladič, který byl v mém případě úplný. Zjistil jsem, že MOSFETy se vůbec neohřívají. Několik sekund jsem nechal běžet cívku a už to bylo v plamenech a MOSFET byl na dotek teplý, ale ani zdaleka nebyl horký. Navrhoval bych opravdu malý chladič, nebo byste to pravděpodobně mohli udělat i bez něj. Ať už použijete jakýkoli chladič, rámeček nepoužívejte jako jeden, protože propojíte drény všech MOSFETů dohromady.

Jakmile budete mít ovladače hotové, připojte je ke svým cívkám a přidejte diody flyback !! Nezapomeňte na to, protože by se vám mohly zapálit i cívky: D. Flyback dioda upíná vysoké napětí, které se vytváří uvnitř cívky, když je vypnuto. Flybackova dioda musí být připojena na svorky cívek v opačném směru, což znamená, že v místě, kde je cívka připojena ke kladnému pólu baterie, bude mít dioda připojenou její katodovou (zápornou) svorku a naopak. Používám 1N4007, ale ne jen jeden, protože by nezvládal proud, takže mám čtyři z nich zapojené paralelně. Tyto čtyři diody jsou poté připojeny k cívce přímo na vodiči cívky. Budete muset oškrábat část povlaku, který chcete pájet na tento vodič.

Mějte na paměti, že na některých fotografiích mohou chybět odpory s různými součástmi atd. Při aktualizaci se řiďte schématy. Některé záběry byly pořízeny v rané fázi prototypování.

Krok 5: Zapojení

Toto je část, kde se zbraň stává nepořádkem. Můžete to zkusit udělat uklizené jako já, ale stejně to bude špinavé: D. Schéma ukazuje, co je třeba kam připojit. Cívka0 je považována za první cívku, do které střela vstoupí. Totéž platí pro senzory.

Používám plochý kabel a doporučil bych vám udělat to samé. Začal jsem připojením arduina k ovladačům brány. Arduino je umístěno na samé přední straně zbraně s USB portem směřujícím ven pro snadné programování. Dále už jen záleželo na tom, aby bylo vše spojeno dohromady a aby u každého drátu byla zajištěna správná délka.

U infračervených senzorů jsem ve skutečnosti vyvrtal otvory skrz rám, kam bych vedl dráty. Začal jsem připojením signálních vodičů ke každému senzoru. Znovu jsem použil plochý kabel a ve skutečnosti to vypadalo opravdu úhledně. Až když jsem jednou z kopce začal připojovat elektrické vedení. Přes všechny otvory jsem protáhl dva pevné jádrové dráty. Jeden pro 5V a druhý pro 0V. Dále jsem provedl připojení z těchto vodičů ke každému jednotlivému senzoru. To je místo, kde to začíná vypadat opravdu jankovitě, zvláště poté, co celý obnažený vodič přelepíte elektrickou páskou.

Všechna připojení, která jsme dosud provedli, budou pracovat s nízkým proudem, ale nyní je čas připojit elektrické vedení pro cívky a MOSFETy. Používám silikonový drát 14 AWG, který je docela flexibilní. Také se ujistěte, že získáte silnější pájku, protože ji budete potřebovat docela dost. Právě spojíme všechny kladné svorky dohromady a u záporných svorek provedeme totéž. Pokud používáte stejnou desku plošných spojů jako já, podložky by měly být odhaleny přímo na cívkách. Navrhoval bych také dát velkorysé množství pájky na koleje obvodových desek, které budou zpracovávat vysoký proud.

Krok 6: Napájení

Popadněte své posilovače a pusťte toto štěně do chodu. Používám XL6009, ale opravdu jakékoli vyšší převodníky. Nechystáme se zatáhnout více než 500mA a to včetně baterky a laseru. Jeden měnič je třeba nastavit na 12V a druhý na 5V. Umístil jsem je, jak je znázorněno na obrázku, přičemž mezi arduino a převodníky zbylo místo pro baterii. Vstupy obou převodníků je třeba připojit k baterii.

Dále musíme spojit všechny pozemky dohromady. Tyto dva převodníky již mají připojené uzemnění, takže stačí propojit jejich s hlavním uzemněním 6článkové baterie, což je tlustý černý vodič vedený na deskách plošných spojů ovladače.

Nyní je třeba 5V z výstupu jednoho převodníku připojit k 5V, které jsme již spustili na arduino, senzory a vše ostatní. Výstup 12 V druhého převodníku musí být připojen k ovladačům MOSFET. Připojil jsem to k prvnímu a pak je sedmikráska spojila dohromady.

Když nyní připojíte jednobuněčnou baterii, vaše arduino by mělo začít blikat a pistole by měla být připravena, ale před zapojením baterie zkontrolujte všechna svá připojení, protože v mém případě častěji něco vybuchne na první pokus.

Krok 7: Projektily a časopis

Jako projektily jsem koupil metr dlouhý 8 mm ocelový prut. Před nákupem se ujistěte, že je magnetický. Poté jsem jej nařezal na kusy dlouhé 38 mm. Ty už mohly být použity jako projektily, ale chtěl jsem ostrou špičku.

Nejjednodušší by bylo použít soustruh a pokud ho máte, určitě jej použijte. K soustruhu však nemám přístup. Místo toho jsem se rozhodl vyrobit soustruh z elektrické vrtačky: D. Upnul jsem vrtačku na svůj pracovní stůl a do sklíčidel jsem vložil projektil. Potom jsem vzal nástroj dremel s odříznutým kolem. Otáčením projektilu a jeho broušením dremelem jsem dokázal vytvořit jakýkoli tip, který jsem chtěl. Ukončil jsem výrobu 8 z nich, protože mohu střílet jeden po druhém.

Pro časopis jsem vytiskl soubory STL magazine a magazine_slider, což byla snadná část, protože také potřebujeme pružinu. Experimentoval jsem s 3D tištěnými pružinami, ale ve skutečnosti to nevyšlo. Nakonec jsem dostal pružinový drát 0,8 mm (hudební drát). Poté jsem tento drát omotal kolem dřevěné tyče o rozměrech 5,5 mm x 25 mm (bude stačit jakákoli podobná velikost). Začal jsem tím, že jsem jeden konec zajistil šroubem a omotal. Chce to docela velkou sílu. Nakonec jsem udělal asi 7-8 smyček. Jakmile uvolníte tlak, vyskočí a bude vypadat opravdu špatně. Stačí vzít kleště a ohnout je do konečného tvaru. Pružinu lze poté zasunout do zásobníku.

Když to bude hotové, vezměte magnet, který jsem zmínil v materiálech, a nalepte jej na časopis. Existuje pro to speciální místo. Pokud máte vytištěný držák zásobníku, najdete odpovídající místo pro další magnet. Můžete to také přilepit, jen se ujistěte, že máte odpovídající polaritu. Oba magnety by se měly navzájem přitahovat, když jsou slepeny.

Krok 8: Sestavení vnitřků

Než budete moci zbraň vyzkoušet, budete potřebovat spoušť a nakládací mechanismus. Pojďme to tedy vybudovat. Budete muset nechat vytisknout několik dílů. Všechny jsou uvedeny na prvním obrázku. V tomto okamžiku byste měli být schopni je přišroubovat na místo. Spoušť je třeba držet pomocí 2 mm tyče, aby se mohla volně otáčet. Při přepínání používám mikrospínač V-102-1C4. Zapojení je ve skutečnosti uvedeno v kroku zapojení a spínač se vejde přímo do držáku spínače. Při tisku držáku rukojeti použijte alespoň pět obvodů, protože tyto části budou muset držet velkou váhu.

Jakmile budete mít vše připojeno, zkontrolujte, zda se časopis hodí správně. Možná budete muset upravit některé otvory. Vlastně jsem nakonec použil jen dva šrouby, protože některé otvory byly pryč. Zkontrolujte také, zda spoušť tlačí mikrospínač, a v případě potřeby jej upravte.

Dalším zbytečným krokem by bylo přidání sudu. Říkám to zbytečně, protože bez toho zbraň dobře funguje. I tak jsem se rozhodl použít jeden. Existuje 3D model zvaný barel. Musí být vytištěn v vázovém režimu, a protože je to jen opravdu vysoká trubice, kvalita se může zhoršit, když budete tisknout výše, takže jsem vlastně skončil tiskem dvou z nich do poloviny. Dokonce jsem ani nevyvrtal otvory pro senzory, protože jsem zjistil, že stejně fungují, protože má tloušťku pouhých 0,4 mm, přestože byl vytištěn černou barvou.

Krok 9: Software a kalibrace

Pokračujte a stáhněte si soubory.ino. Používám arduino IDE 1.0.5, ale ani s novějším by neměl být problém. Budete také potřebovat několik knihoven, ale jsou nutné pouze pro obrazovku OLED. Knihovny jsou Adafruit_SSD1306 a Adafruit_GFX.

Se všemi knihovnami byste měli být schopni sestavit skicu a nahrát ji. Než se pustím do procesu kalibrace, vysvětlím vám, jak přesně kód funguje. Máme 6 cívek, když stisknete spoušť, první cívka se zapne, dokud její senzor neuvidí projektil. Pokud to trvá déle než 100 ms, systém předpokládá, že není žádný projektil, a přestane zanechávat zprávu na obrazovce. Těchto 100 ms lze změnit změnou proměnné safeTime (používá nás místo ms) ve funkci shoot (). Ve skutečnosti se používá pouze snímač na první cívce (vyzkoušel jsem mnoho různých iterací a některé z nich používají všechny, ale toto funguje nejlépe). Následující cívky mají nastavený čas na to, jak dlouho jsou na sobě.

Časy pro cívky se nastavují pomocí pole s názvem baseTime [6]. První hodnota je vždy nula, protože první cívka funguje odlišně a je nutné kalibrovat pouze zbytek. Jak vidíte, poslední dvě cívky v mém případě jsou také 0, a to proto, že je nepoužívám, protože nefungují, a nemohl jsem se obtěžovat s jejich opravou: D. Chcete začít vynulováním všech kromě druhého (takto: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Poté jej můžete nahrát a zkusit vypálit. Poslední dva senzory vypočítají čas, který projektil potřeboval k průletu skrz ně, takže můžete vypočítat rychlost. Navrhoval bych uložit hodnotu do tabulky společně s hodnotou baseTime. Opakujte to alespoň 5krát a proveďte průměr, abyste získali přesnější výsledky. Poté můžete přidat 500us a zkusit to znovu, dokud nedosáhnete nejlepší možné rychlosti. Jakmile jste s jednou cívkou spokojeni, ponechte nastavený nejlepší čas, přejděte k další cívce a celý proces opakujte. Při kalibraci použijte kód coilgun2_calibration.ino a po dokončení je třeba hodnoty zkopírovat do coilgun2.ino a nahrát.

Krok 10: 3D tisk

Existuje spousta souborů, které je třeba vytisknout 3D, a některé z nich jsou poměrně velké. Tiskl jsem vše na 3D tiskárně CR-10, která má obrovský objem sestavení, takže pokud máte menší tiskárnu, může být nutné některé části rozdělit. Pro všechny součásti jsem používal běžné PLA a nastavení tisku musí být optimalizováno pro každý díl, takže jsem sestavil seznam, zda díl potřebuje podporu nebo jiné speciální nastavení. Standardně jsem používal 3 obvody, 3 spodní vrstvy a 4 vrchní vrstvy při 205 ° C s vyhřívaným ložem při 60 ° C.

Kromě částí uvnitř jsem také všechno dokončil a namaloval. Nechci do toho jít příliš hluboko, protože o tom už je dost návodů. Navrhoval bych tento. Stručně řečeno, všechny povrchy jsem obrousil naneseným základním nátěrem a znovu zbrousil. Opakoval jsem to 2-3krát a potřísnil to barvou a skončil s čirým lakem.

Krok 11: Konečná montáž

Než vše dáte dohromady, chybí jen málo věcí. Spínače, svítilna, laser, kabeláž hlavní baterie a LED diody, které rozsvítí vnitřek zbraně. Začněme vypínačem, který musí být zapojen do série mezi malou 1článkovou baterií a zesilovači. Ve skutečnosti pájím záhlaví kolíku na přepínači a vedu kabel s krimpovaným kolíkovým konektorem z baterie, abych ji mohl odpojit pro snadnou montáž. To samé udělám pro každý přepínač.

Mám také svítilnu na přední straně zbraně, ale možná nemáte, protože byla navržena jen pro nějakou baterku, kterou jsem měl kolem. Pro schéma jsem právě přidal odpor pro LED a připojil jej k baterii v sérii s dalším spínačem. Totéž jsem opakoval pro laserovou diodu. Ve skutečnosti to bylo laserové ukazovátko, které běželo na 4,5 V, takže jsem ho připojil přímo na 5V linku s přepínačem v sérii.

U dekorativních světel jsem je připojil přímo k 5V konektoru pro přidání linky, aby bylo možné zbraň rozebrat. Dvě modré 5 mm LED diody mají montážní místo v souborech STL trigger_cover. Pro každou z nich jsem použil 12k odpor, aby svítily velmi matně. Na kryt cívky jsem přidal 6 modrých 3mm LED diod pro rozsvícení cívek. Připojil jsem paralelně a přidal odpor 22R před připojením k 5V vedení.

Nyní stále nemáme žádný trvalý způsob připojení hlavních baterií. Vzhledem k tomu, že jedna baterie je umístěna v pažbě, druhá je v přední rukojeti a musí být připojeny k rychloupínacímu spínači, budeme muset provést několik připojení. Místo vysvětlení jsem poskytl diagram, který přesně vysvětluje, jak musí být připojen. Použijte alespoň 14 AWG drát, také se ujistěte, že nejprve zatlačíte drát skrz držadlo a pažbu před pájením, protože později to nebude možné.

Se vším, co bylo hotové, by zbraň měla být plně funkční a je na čase, aby vypadala hezky. Nebudu vysvětlovat montáž krok za krokem, jak je ukázáno na videu, nebo se můžete podívat na 3D model.