Coilgun Tanpa Kapasitor Massive. Selesai: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Sekitar enam bulan yang lalu saya membuat coilgun sederhana yang memiliki papan tempat memotong roti yang ditempel di papan (proyek asli). Itu menyenangkan dan fungsional tetapi saya ingin menyelesaikannya. Jadi saya akhirnya melakukannya. Kali ini saya menggunakan enam gulungan, bukan dua, dan saya telah merancang kotak cetak 3D untuk memberikan tampilan futuristik.

Saya juga telah membuat video jika Anda ingin melihatnya beraksi:)

Video

Langkah 1: Alat dan Bahan

Mari kita mulai dengan alatnya.

• pencetak 3D
• mengebor
• Dremel
• gergaji tangan
• pistol lem panas
• Ketuk M3
• besi solder

Bahan:

• filamen untuk printer 3D (saya menggunakan PLA biasa)
• file STL saya di sini
• 40 x 10 x 2mm L berbentuk profil aluminium
• perangkat keras M3
• cakram magnet tautan 8x1.5mm

elektronik:

• arduino nano
• Tautan baterai Lipo 2x 1400mAh 11.1V 3S 65C
• Baterai Lipo 1200mAh 1s Yang ini cocok
• 2x step up converter (saya menggunakan XL6009)
• Layar OLED.96 '' 128x64 i2c SSD1306 tautan
• Senter AA (opsional)
• dioda laser (opsional)
• microswitch untuk pemicu tautan V-102-1C4
• 3x sakelar sakelar MTS-102 SPDT
• Konektor XT-60 (5x wanita, 3x pria)

Papan:

• 6x MIC4422YN
• 6x IRF3205 + heatsink (milik saya RAD-DY-GF/3)
• 24x 1n4007
• 6x 10k resistor
• 6x 100nF kapasitor
• 6x 100 uf kapasitor

Saya sarankan untuk mengambil lebih banyak dari ini karena Anda mungkin merusak beberapa dalam prosesnya. Terutama MOSFET. Saya akhirnya menggunakan sekitar 20 dari mereka.

Anda juga memerlukan hal-hal untuk membuat kumparan tapi saya menggunakan kumparan yang sama seperti pada tutorial sebelumnya jadi pergi ke sana dan untuk itu Anda hanya perlu kawat tembaga berenamel 0.8mm, LED inframerah dan fototransistor + beberapa resistor yang semuanya dijelaskan di tutorial lainnya.

Langkah 2: Bingkai

Seluruh senjata dibangun di sekitar bingkai aluminium. Saya memutuskan untuk menggunakan bingkai aluminium karena ringan, kokoh, profil aluminium mudah didapat dan cukup murah. Selain itu, Anda dapat menggunakan perkakas tangan biasa saat mengerjakannya. Profil yang saya gunakan adalah 40 x 10 x 2 mm dan panjang 1 meter. Itu perlu dipotong menjadi dua bagian yang berbeda. Satu panjangnya 320 mm dan yang lainnya 110 mm. Saya telah menggunakan gergaji tangan untuk memotongnya.

Potongan yang lebih panjang akan menampung hampir semuanya dan yang lebih kecil hanya akan memiliki pegangan. Sekarang saatnya mengebor satu ton lubang dan membuat beberapa potongan. Saya telah menyertakan dua gambar yang menunjukkan apa yang perlu dipotong dan bagaimana caranya. Gambar tanpa dimensi memiliki titik-titik merah adalah beberapa lubang. Mereka seharusnya dibor dengan bor 4 mm. Lubang reaming tanpa titik merah perlu dibor dengan bor 2,5 mm dan diketuk dengan keran M3.

Bagian yang lebih pendek jauh lebih mudah. Ada juga gambar yang satu itu. Saya hanya ingin memperjelas gambar menunjukkan pesawat terlebar 40 mm. Dinding 10 mm akan berada di sisi atas di bawah bidang yang ditunjukkan sehingga tidak dapat dilihat. Itu benar untuk ketiga diagram tersebut. Seperti yang saya katakan, yang ini tidak memiliki banyak lubang tetapi profil aluminiumnya terlalu lebar. Jadi itu perlu dipersempit sepanjang jalan seperti yang ditunjukkan pada diagram.

Bingkai utama masih membutuhkan beberapa lubang untuk kabel. Mereka dapat ditambahkan nanti tetapi jika Anda mau, Anda dapat mengebornya sekarang, namun mungkin sulit untuk mengetahui di mana tepatnya meletakkannya. Lebih lanjut tentang itu di bagian kabel.

Langkah 3: Kumparan

Itu tidak akan menjadi coilgun tanpa coil, kan? Kumparan yang saya gunakan dililitkan dengan tangan ke dasar cetakan 3D. Mereka identik dengan yang saya buat di coilgun pertama saya. Saya sarankan mengikuti instruksi itu. Anda dapat menemukannya di sini.

Satu-satunya perbedaan adalah fakta bahwa kumparan terakhir memiliki dasar cetak 3D yang berbeda karena memiliki sensor inframerah di kedua sisi. Sensornya juga identik tetapi ada kabel yang sedikit lebih rapi. Pada titik ini Anda dapat menempatkan sensor IR di tempatnya tetapi jangan khawatir tentang kabel daya dan sinyal.

Setelah Anda menyelesaikan semua 6 gulungan, mereka harus dipasang pada rangka utama. Ini benar-benar hanya masalah mengacaukan mereka di tempat. Saya juga memiliki tabung yang mengalir melalui gulungan saat ini, tetapi saya akan melepasnya nanti karena di sana hanya untuk memastikan semuanya selaras. Bergantung pada seberapa tepat lubang Anda, Anda mungkin hanya ingin memasang dua atau tiga sekrup untuk setiap kumparan untuk memastikannya selurus mungkin.

Langkah 4: Sirkuit Pengemudi

Langkah selanjutnya adalah membuat elektronik yang mengganti kumparan. Saat yang tepat untuk membuatnya sekarang karena akan duduk di gulungan dan itu adalah bagian penting dari mereka. Desainnya sangat berbeda dari yang saya sebelumnya karena ada beberapa kekurangan dengannya. MOSFET switching masih IRF3205 tetapi kami mengemudikan gerbang kali ini dengan MIC4422YN yang merupakan driver gerbang khusus. Ada beberapa komponen pasif juga yang ada di skema.

Saya juga menyediakan file Eagle termasuk file papan yang saya gunakan. Tentu saja Anda tidak perlu membuat PCB sendiri. Anda dapat mengirimkannya ke produsen profesional atau saya sarankan hanya membuatnya di papan pref. Ini benar-benar hanya enam komponen. Bagian terbesar adalah heatsink yang benar-benar berlebihan dalam kasus saya. Saya telah menemukan bahwa MOSFET tidak menjadi hangat sama sekali. Saya memiliki koil yang berjalan selama beberapa detik dan sudah menyala dan MOSFET hanya hangat untuk disentuh tetapi bahkan tidak mendekati panas. Saya akan menyarankan heatsink yang sangat kecil atau Anda mungkin bisa melakukannya bahkan tanpanya. Heatsink apa pun yang akan Anda gunakan, jangan gunakan bingkai sebagai satu karena Anda akan menghubungkan saluran air semua MOSFET bersama-sama.

Setelah driver selesai, hubungkan ke kumparan Anda dan tambahkan dioda flyback!! Jangan lupa ini karena Anda mungkin mendapatkan koil Anda juga terbakar:D. Dioda flyback menjepit tegangan tinggi yang terbentuk di dalam koil saat dimatikan. Dioda flyback perlu dihubungkan pada terminal kumparan dalam arah yang berlawanan yang berarti pada titik di mana kumparan terhubung ke terminal positif baterai, dioda akan memiliki terminal katoda (negatif) yang terhubung dan sebaliknya. Saya menggunakan 1N4007 tetapi tidak hanya satu karena tidak akan menangani arus jadi saya memiliki empat dari mereka yang terhubung secara paralel. Keempat dioda ini kemudian dihubungkan ke kumparan langsung pada kawat kumparan. Anda harus mengikis beberapa lapisan untuk menyolder pada kawat ini.

Harap diingat bahwa beberapa foto mungkin hilang resistor memiliki komponen yang berbeda dll. Pastikan untuk mengikuti skema yang diperbarui. Beberapa rekaman dilakukan pada tahap pembuatan prototipe awal.

Langkah 5: Pengkabelan

Ini adalah bagian di mana pistol menjadi berantakan. Anda dapat mencoba membuatnya rapi seperti yang saya lakukan tetapi tetap akan menjadi berantakan:D. Ada skema yang menunjukkan apa yang perlu dihubungkan di mana. Coil0 dianggap sebagai kumparan pertama yang dimasuki proyektil. Hal yang sama berlaku untuk sensor.

Saya menggunakan kabel datar dan saya sarankan Anda melakukan hal yang sama. Saya mulai dengan menghubungkan arduino ke driver gerbang. Arduino diposisikan di bagian paling depan pistol dengan port USB menghadap ke luar untuk memudahkan pemrograman. Selanjutnya hanya masalah menghubungkan semuanya bersama-sama dan mengamati panjang yang benar untuk setiap kabel.

Untuk sensor IR saya sebenarnya telah mengebor lubang melalui bingkai tempat saya merutekan kabel. Saya mulai dengan menghubungkan kabel sinyal ke setiap sensor. Saya menggunakan kabel datar sekali lagi dan itu benar-benar terlihat sangat rapi. Hanya ketika menurun setelah saya mulai menghubungkan kabel listrik. Saya menjalankan dua kabel inti padat di semua bukaan. Satu untuk 5V dan yang lainnya untuk 0V. Selanjutnya saya membuat koneksi dari kabel ini ke setiap sensor. Ini adalah titik di mana ia mulai terlihat benar-benar tersendat terutama setelah merekatkan semua kabel yang terbuka dengan pita listrik.

Semua koneksi yang kami buat sejauh ini akan menangani arus rendah tetapi sekarang saatnya untuk menghubungkan saluran listrik untuk koil dan MOSFET. Saya menggunakan kawat silikon 14 AWG yang cukup fleksibel. Juga pastikan Anda mendapatkan solder yang lebih tebal karena Anda akan membutuhkannya sedikit. Kami hanya akan menghubungkan semua terminal positif bersama-sama dan melakukan hal yang sama dengan terminal negatif. Jika Anda menggunakan PCB yang sama seperti yang saya lakukan, bantalan harus terbuka tepat di atas gulungan. Saya sarankan juga menempatkan sejumlah besar solder di trek papan sirkuit yang akan menangani arus tinggi.

Langkah 6: Catu Daya

Raih konverter penambah Anda dan biarkan anak anjing ini berlari. Saya menggunakan XL6009 tetapi benar-benar ada konverter langkah. Kami tidak akan menarik lebih dari 500mA dan itu termasuk senter dan laser. Satu konverter perlu diatur ke 12V dan yang lainnya ke 5V. Saya menempatkan mereka seperti yang ditunjukkan pada gambar meninggalkan beberapa ruang untuk baterai antara arduino dan konverter. Input dari kedua konverter harus terhubung ke baterai.

Selanjutnya kita perlu menghubungkan semua ground bersama-sama. Kedua konverter sudah memiliki arde yang terhubung, jadi hubungkan saja dengan arde baterai 6 sel utama yang merupakan kabel hitam tebal yang berjalan pada PCB driver.

Sekarang 5V dari output satu konverter perlu dihubungkan ke 5V yang telah kita jalankan ke arduino, sensor, dan yang lainnya. Output 12V dari konverter lain harus terhubung ke driver MOSFET. Saya telah menghubungkannya ke yang pertama dan kemudian daisy merantai semuanya bersama-sama.

Sekarang ketika Anda mencolokkan baterai sel tunggal Arduino Anda harus mulai berkedip dan pistol harus siap tetapi periksa kembali semua koneksi Anda sebelum mencolokkan baterai karena dalam kasus saya lebih sering daripada tidak sesuatu meledak pada percobaan pertama.

Langkah 7: Proyektil dan Majalah

Sebagai proyektil saya telah membeli batang baja 8 mm sepanjang meter. Pastikan magnetnya sebelum membeli. Saya kemudian memotongnya menjadi potongan-potongan sepanjang 38 mm. Ini sudah bisa digunakan sebagai proyektil tapi saya ingin ujung yang tajam.

Cara termudah adalah dengan menggunakan mesin bubut dan jika Anda memilikinya pasti menggunakannya. Namun saya tidak memiliki akses ke mesin bubut. Sebagai gantinya saya memutuskan untuk membuat bubut dari bor listrik:D. Saya telah menjepit bor ke meja kerja saya dan memasukkan proyektil ke dalam chuck. Kemudian saya mengambil alat dremel dengan cut off wheel. Dengan memutar proyektil dan menggilingnya dengan dremel, saya dapat membuat tip apa pun yang saya inginkan. Saya akhirnya membuat 8 dari ini karena saya bisa menembak satu demi satu.

Untuk majalah saya mencetak file majalah dan majalah_slider STL yang merupakan bagian yang mudah karena kami juga membutuhkan pegas. Saya bereksperimen dengan pegas cetak 3D tetapi tidak berhasil. Saya akhirnya mendapatkan kawat pegas 0,8 mm (kawat musik). Saya kemudian melilitkan kawat ini di sekitar tongkat kayu berukuran 5.5mm x 25mm (ukuran yang sama bisa digunakan). Saya mulai dengan mengamankan salah satu ujungnya dengan sekrup dan melilitkannya. Itu memang membutuhkan kekuatan yang cukup besar. Saya akhirnya membuat sekitar 7-8 loop. Setelah Anda melepaskan tekanan itu akan muncul dan terlihat sangat buruk. Ambil saja tang dan tekuk ke bentuk akhirnya. Pegas kemudian dapat dimasukkan ke dalam majalah.

Setelah itu, ambil magnet yang saya sebutkan di bahan dan rekatkan di majalah. Ada tempat khusus untuk itu. Jika Anda memiliki tempat majalah yang dicetak, Anda akan menemukan tempat yang cocok untuk magnet lain. Anda dapat merekatkannya juga, pastikan Anda memiliki polaritas yang cocok. Kedua magnet harus saling tarik menarik saat direkatkan.

Langkah 8: Merakit Bagian Dalam

Sebelum Anda dapat mencoba senjatanya, Anda harus memiliki mekanisme pemicu dan pemuatan. Jadi mari kita membangun itu. Anda harus mencetak beberapa bagian. Mereka semua tercantum pada gambar pertama. Pada titik ini Anda harus bisa memasangnya di tempatnya. Pemicu perlu dipegang dengan batang 2 mm agar bisa berputar bebas. Saat saya beralih, saya menggunakan microwitch V-102-1C4. Pengkabelan untuk itu sebenarnya disebutkan pada langkah pengkabelan dan sakelar akan pas di dudukan sakelar. Saat mencetak grip mount, gunakan setidaknya lima perimeter karena bagian-bagian ini perlu menahan beban yang cukup banyak.

Setelah semuanya terhubung, periksa apakah majalahnya pas. Anda mungkin perlu menyesuaikan beberapa lubang. Saya akhirnya hanya menggunakan dua sekrup karena beberapa lubang terlepas. Periksa juga apakah pelatuk mendorong microswitch dan sesuaikan jika perlu.

Langkah lain yang tidak perlu adalah menambahkan barel. Saya katakan tidak perlu karena pistol akan bekerja dengan baik tanpanya. Saya memutuskan untuk tetap menggunakan satu. Ada model 3D yang disebut barel. Itu perlu dicetak dengan mode vas dan karena itu hanya tabung yang sangat tinggi, kualitasnya mungkin menjadi lebih buruk saat Anda mencetak lebih tinggi, jadi saya akhirnya mencetak dua di antaranya. Saya bahkan tidak mengebor lubang untuk sensor karena saya tahu mereka tetap berfungsi karena tebalnya hanya 0,4 mm meskipun faktanya dicetak dalam warna hitam.

Langkah 9: Perangkat Lunak dan Kalibrasi

Silakan dan unduh file.ino. Saya menggunakan arduino IDE 1.0.5 tetapi seharusnya tidak ada masalah dengan yang lebih baru. Anda juga memerlukan beberapa pustaka tetapi hanya diperlukan untuk layar OLED. Pustakanya adalah Adafruit_SSD1306 dan Adafruit_GFX.

Dengan semua perpustakaan Anda harus dapat mengkompilasi sketsa dan mengunggahnya. Sebelum saya masuk ke proses kalibrasi, izinkan saya menjelaskan bagaimana tepatnya kode tersebut bekerja. Kami memiliki 6 kumparan, ketika Anda menarik pelatuk, kumparan pertama akan menyala sampai sensornya melihat proyektil. Jika dibutuhkan lebih dari 100 ms, sistem menganggap tidak ada proyektil dan akan berhenti meninggalkan pesan di layar. 100 ms ini dapat diubah dengan mengubah variabel safeTime (menggunakan kami sebagai ganti ms) dalam fungsi shoot(). Hanya sensor pada koil pertama yang benar-benar digunakan (saya telah mencoba banyak iterasi yang berbeda dan beberapa dari mereka menggunakan semua tetapi ini berfungsi paling baik). Kumparan berikut semuanya telah mengatur waktu untuk berapa lama mereka berada satu demi satu.

Waktu untuk kumparan diatur dengan array yang disebut baseTime [6]. Nilai pertama selalu nol karena kumparan pertama bekerja secara berbeda dan hanya sisanya yang perlu dikalibrasi. Seperti yang Anda lihat, dua kumparan terakhir dalam kasus saya juga 0 dan itu karena saya tidak menggunakannya karena tidak berfungsi dan saya tidak mau repot memperbaikinya:D. Anda ingin memulai dengan memusatkan semuanya kecuali yang kedua (seperti ini: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Anda kemudian dapat mengunggahnya dan mencoba menembak. Dua sensor terakhir akan menghitung waktu yang dibutuhkan proyektil untuk melewatinya sehingga Anda dapat menghitung kecepatannya. Saya akan menyarankan menyimpan nilai dalam spreadsheet bersama dengan nilai baseTime. Ulangi setidaknya 5 kali dan ratakan untuk hasil yang lebih tepat. Anda kemudian dapat menambahkan 500us dan coba lagi sampai Anda mendapatkan kecepatan terbaik. Setelah Anda puas dengan satu kumparan, tinggalkan waktu terbaik yang ditetapkan dan pindah ke kumparan berikutnya dan ulangi seluruh proses. Saat mengkalibrasi gunakan kode coilgun2_calibration.ino dan setelah selesai nilainya perlu disalin ke coilgun2.ino dan diunggah.

Langkah 10: Pencetakan 3D

Ada banyak file yang perlu dicetak 3D dan beberapa di antaranya cukup besar. Saya mencetak semuanya pada printer CR-10 3D yang memiliki volume build yang besar, jadi jika Anda memiliki printer yang lebih kecil, beberapa bagian mungkin perlu dipisah. Saya menggunakan PLA biasa untuk semua bagian dan pengaturan cetak harus dioptimalkan untuk setiap bagian jadi saya telah menyusun daftar apakah suatu bagian memerlukan dukungan atau pengaturan khusus lainnya. Secara default saya menggunakan 3 perimeter, 3 lapisan bawah dan 4 lapisan atas pada 205°C dengan tempat tidur berpemanas pada 60°C.

Selain bagian-bagian di dalamnya, saya juga telah menyelesaikan dan mengecat semuanya. Saya tidak ingin membahas ini terlalu dalam karena sudah ada cukup banyak tutorial tentang ini. Saya akan menyarankan yang satu ini. Singkatnya saya mengampelas semua permukaan yang diaplikasikan primer dan diampelas lagi. Saya mengulangi ini 2-3 kali dan menyemprotnya dengan cat dan selesai dengan lapisan bening.

Langkah 11: Majelis Akhir

Sebelum menyatukan semuanya, ada beberapa hal yang hilang. Sakelar, senter, laser, kabel untuk baterai utama, dan LED yang menerangi bagian dalam pistol. Mari kita mulai dengan sakelar hidup/mati yang perlu dihubungkan secara seri antara baterai 1 sel kecil dan konverter penguat. Saya sebenarnya menyolder pin header pada sakelar dan menjalankan kabel dengan pin header berkerut dari baterai supaya saya dapat melepaskannya untuk perakitan yang mudah. Saya akan melakukan hal yang sama untuk setiap sakelar.

Saya juga memiliki senter di bagian depan pistol tetapi Anda mungkin tidak memilikinya karena dirancang hanya untuk beberapa senter yang saya miliki. Untuk skema saya baru saja menambahkan resistor untuk LED dan menghubungkannya ke baterai secara seri dengan sakelar lain. Saya mengulangi hal yang sama untuk dioda laser. Itu sebenarnya laser pointer yang berjalan pada 4.5V jadi saya menghubungkannya tepat di jalur 5V dengan sakelar secara seri.

Untuk lampu hias saya hubungkan langsung ke konektor 5V line add agar pistol bisa dibongkar pasang. Dua LED biru 5 mm memiliki tempat pemasangan di file STL trigger_cover. Saya telah menggunakan resistor 12k untuk masing-masing untuk membuatnya bersinar sangat redup. Pada penutup koil saya telah menambahkan 6 LED 3mm biru untuk menerangi koil. Saya telah menghubungkan secara paralel dan menambahkan resistor 22R sebelum menghubungkannya ke saluran 5V.

Sekarang kami masih belum memiliki cara permanen untuk menghubungkan baterai utama. Karena satu baterai disimpan di stok, yang lain ada di pegangan depan dan mereka harus terhubung ke sakelar pelepas cepat, kita perlu membuat beberapa koneksi. Saya telah menyediakan diagram yang menjelaskan dengan tepat bagaimana itu perlu dihubungkan alih-alih menjelaskannya. Gunakan setidaknya 14 kawat AWG juga pastikan Anda terlebih dahulu mendorong kawat melalui pegangan dan stok sebelum menyolder karena tidak akan mungkin setelahnya.

Dengan semua yang dilakukan pistol harus beroperasi penuh dan saatnya untuk membuatnya terlihat bagus. Saya tidak akan menjelaskan perakitan langkah demi langkah seperti yang ditunjukkan dalam video atau Anda dapat melihat model 3D.