Катушка без массивных конденсаторов. Готово: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Около шести месяцев назад я построил простой койлган, на котором макетная плата была приклеена к плате (оригинальный проект). Это было весело и функционально, но я хотел закончить его. В конце концов я так и сделал. На этот раз я использую шесть катушек вместо двух, и я разработал корпус, напечатанный на 3D-принтере, чтобы придать ему футуристический вид.

Я также снял видео, если вы хотите увидеть его в действии:)

видео

Шаг 1. Инструменты и материалы

Начнем с инструментов.

• 3д принтер
• дрель
• Дремель
• ручная пила
• пистолет для горячего клея
• M3 кран
• паяльник

Материалы:

• нить для 3D-принтера (я использовал обычный PLA)
• мои файлы STL здесь
• Г-образный алюминиевый профиль 40 x 10 x 2 мм
• Оборудование M3
• магнитные диски 8x1,5 мм ссылка

электроника:

• arduino nano
• 2x 1400 мАч, 11,1 В, 3S 65C Lipo, ссылка на батарею
• Аккумулятор Lipo емкостью 1200 мАч, 1 сек.
• 2 повышающих преобразователя (я использую XL6009)
• OLED-экран.96 '' 128x64 i2c SSD1306 ссылка
• Фонарик AA (опционально)
• лазерный диод (опционально)
• микровыключатель курка В-102-1С4 звено
• 3х тумблеры МТС-102 СПДТ
• Разъемы XT-60 (5 шт., 3 шт.)

Доски:

• 6x MIC4422YN
• 6x IRF3205 + радиаторы (у меня RAD-DY-GF / 3)
• 24x 1n4007
• 6 резисторов по 10 кОм
• 6 конденсаторов по 100 нФ
• 6x 100 мкФ конденсаторы

Я бы посоветовал взять больше из них, так как вы можете сломать некоторые в процессе. Особенно полевые МОП-транзисторы. В итоге я использовал около 20 из них.

Вам также понадобятся вещи для создания катушек, но я использую те же катушки, что и в предыдущем уроке, так что перейдите туда, и для этого вам просто понадобится 0,8-миллиметровый эмалированный медный провод, инфракрасный светодиод и фототранзистор + несколько резисторов, которые все объяснены в другом руководстве.

Шаг 2: рамка

Все ружье построено на алюминиевой раме. Я решил выбрать алюминиевую раму, потому что это легкие, прочные, алюминиевые профили легко достать и стоят довольно дешево. Кроме того, при работе с ними можно использовать обычные ручные инструменты. Я использую профиль 40 x 10 x 2 мм и длиной 1 метр. Его нужно разрезать на две разные части. Один длиной 320 мм, другой 110 мм. Я разрезал их ножовкой.

Более длинная часть будет удерживать почти все, а меньшая будет иметь только ручку. Пришло время просверлить кучу отверстий и сделать несколько вырезов. Я включил две картинки, показывающие, что и как нужно вырезать. На картинке без габаритов красные точки - некоторые дырочки. Их предполагается просверлить сверлом на 4 мм. Отверстия без красных точек необходимо просверлить сверлом 2,5 мм и нарезать метчиком M3.

Более короткий кусок намного проще. Есть также фотография этого. Я просто хочу уточнить, на фотографиях показана самая широкая плоскость 40 мм. Стена толщиной 10 мм должна находиться на верхней стороне под показанной плоскостью, поэтому ее нельзя будет увидеть. Это верно для всех трех диаграмм. Как я уже сказал, у этого не так много отверстий, но алюминиевый профиль слишком широкий. Поэтому его нужно сузить до упора, как показано на схеме.

В основной раме по-прежнему потребуется пара отверстий для проводки. Их можно добавить позже, но если вы хотите, вы можете просверлить их сейчас, однако может быть сложно понять, где именно их разместить. Подробнее об этом в разделе «Электропроводка».

Шаг 3: Катушки

Без катушек не было бы койлгана, верно? Катушки, которые я использую, наматываются вручную на основу, напечатанную на 3D-принтере. Они идентичны тем, которые я создал для своего первого койлгана. Я предлагаю следовать этим инструкциям. Вы можете найти это здесь.

Единственная разница заключается в том, что последняя катушка имеет другую основу, напечатанную на 3D-принтере, поскольку с обеих сторон у нее есть инфракрасные датчики. Датчики тоже идентичны, но есть немного более аккуратная проводка. На этом этапе вы можете установить ИК-датчики, но не беспокойтесь о проводах питания и сигналах.

После того, как вы закончите все 6 катушек, их нужно установить на основную раму. На самом деле нужно просто прикрутить их на место. Также у меня сейчас есть трубка, проходящая через катушки, но я сниму ее позже, так как она есть, просто чтобы убедиться, что все выровнено. В зависимости от того, насколько точны ваши отверстия, вам может потребоваться вкрутить только два или три винта для каждой катушки, чтобы убедиться, что они как можно более прямые.

Шаг 4: схемы драйвера

Следующим шагом будет создание электроники, которая переключает катушки. Пришло время создать его сейчас, поскольку он будет сидеть на катушках и является их неотъемлемой частью. Дизайн сильно отличается от моего предыдущего, поскольку в нем были некоторые недостатки. Переключающий полевой МОП-транзистор по-прежнему IRF3205, но на этот раз мы управляем воротами с помощью специального драйвера затвора MIC4422YN. Также есть пара пассивных компонентов, которые показаны на схеме.

Я также предоставляю файлы Eagle, включая файл платы, который я использовал. Конечно, вам не нужно делать свою собственную печатную плату. Вы можете отправить его профессиональному производителю или я бы посоветовал просто сделать его на сборной плате. На самом деле всего шесть компонентов. Самая большая часть - это радиатор, который в моем случае был полным излишеством. Я обнаружил, что полевые МОП-транзисторы вообще не нагреваются. Катушка работала в течение нескольких секунд, и она уже была в огне, а полевой МОП-транзистор был просто теплым на ощупь, но даже близко не был горячим. Я бы предложил действительно крошечный радиатор, или вы могли бы обойтись и без него. Какой бы радиатор вы ни использовали, не используйте рамку как единое целое, потому что вы соедините стоки всех полевых МОП-транзисторов вместе.

Как только драйверы будут готовы, подключите их к катушкам и добавьте обратноходовые диоды !! Не забывайте об этом, потому что вы тоже можете загореться катушками: D. Обратный диод ограничивает высокое напряжение, которое накапливается внутри катушки при выключении. Обратный диод должен быть подключен к клеммам катушек в противоположном направлении, то есть в точке, где катушка подключена к положительной клемме батареи, диод будет иметь катодную (отрицательную) клемму, и наоборот. Я использую 1N4007, но не только один, поскольку он не справляется с током, поэтому у меня четыре из них подключены параллельно. Эти четыре диода затем подключаются к катушке непосредственно на проводе катушки. Вам нужно будет соскрести часть покрытия, чтобы припаять этот провод.

Пожалуйста, имейте в виду, что на некоторых фотографиях могут отсутствовать резисторы, разные компоненты и т. Д. Обязательно следуйте схемам по мере их обновления. Некоторые кадры были сделаны на ранней стадии прототипирования.

Шаг 5: Подключение

Это та часть, где оружие превращается в беспорядок. Вы можете попробовать сделать его аккуратным, как я, но все равно будет грязно: D. Есть схема, показывающая, что и где нужно подключать. Coil0 считается первой катушкой, в которую попадает снаряд. То же самое и с датчиками.

Я использую плоский кабель и предлагаю вам сделать то же самое. Я начал с подключения ардуино к драйверам ворот. Arduino расположен на самой передней части пистолета с USB-портом наружу для облегчения программирования. Затем нужно было просто соединить все вместе и подобрать правильную длину каждого провода.

Для ИК-датчиков я просверлил отверстия в раме, куда я проложу провода. Я начал с подключения сигнальных проводов к каждому датчику. Я снова использовал плоский кабель, и он действительно выглядел очень аккуратно. Только на спуске я сразу начал подключать ЛЭП. Я пропустил два одножильных провода через все отверстия. Один для 5В, а другой для 0В. Затем я подключил эти провода к каждому датчику. Это тот момент, когда он начинает выглядеть по-настоящему дряблым, особенно после того, как весь оголенный провод обмотан изолентой.

Все соединения, которые мы сделали до сих пор, будут обрабатывать слабый ток, но теперь пришло время подключить силовые линии для катушек и полевых МОП-транзисторов. Я использую силиконовый провод 14 AWG, который довольно гибкий. Также убедитесь, что у вас более толстый припой, так как он вам понадобится совсем немного. Мы просто собираемся соединить все положительные клеммы вместе и сделать то же самое с отрицательными клеммами. Если вы используете ту же печатную плату, что и я, контактные площадки должны быть открыты прямо поверх катушек. Я бы посоветовал также нанести большое количество припоя на дорожки схемных плат, которые будут обрабатывать большой ток.

Шаг 6: Источники питания

Хватай свои буст-конвертеры и давай запусти этого щенка. Я использую XL6009, но на самом деле любые повышающие преобразователи. Мы не собираемся потреблять больше 500 мА, включая фонарик и лазер. Один преобразователь должен быть установлен на 12 В, а другой на 5 В. Я размещаю их, как показано на рисунке, оставляя место для батареи между Arduino и конвертерами. Входы обоих преобразователей необходимо подключить к аккумуляторной батарее.

Далее нам нужно соединить все заземления вместе. У двух преобразователей уже есть заземление, поэтому просто подключите их к заземлению основной 6-элементной батареи, которое представляет собой толстый черный провод, идущий на печатных платах драйвера.

Теперь 5 В с выхода одного преобразователя необходимо подключить к 5 В, которые мы уже использовали для Arduino, датчиков и всего остального. Выход 12 В другого преобразователя должен быть подключен к драйверам MOSFET. Я подключил его к первому, а затем связал их все вместе.

Теперь, когда вы подключаете одноячеечную батарею, ваш Arduino должен начать мигать, и пистолет должен быть готов, но дважды проверьте все свои соединения перед подключением батареи, потому что в моем случае чаще всего что-то взрывается с первой попытки.

Шаг 7: снаряды и журнал

В качестве снарядов приобрел метровый стальной стержень длиной 8 мм. Перед покупкой убедитесь, что он магнитный. Затем я разрезал его на куски длиной 38 мм. Их уже можно было использовать как снаряды, но мне нужен был острый наконечник.

Самый простой способ - использовать токарный станок, а если он у вас есть, то используйте его. Однако у меня нет доступа к токарному станку. Вместо этого я решил сделать токарный станок из дрели: D. Я прижал дрель к своему верстаку и вставил снаряд в патроны. Потом взял дремель с отрезным кругом. Вращая снаряд и растирая его дремелем, я мог создать любую насадку, какую хотел. Я закончил делать 8 таких, так как могу снимать одну за другой.

Для журнала я распечатал файлы STL magazine и magazine_slider, что было несложно, так как нам также нужна пружина. Я экспериментировал с пружинами, напечатанными на 3D-принтере, но у меня ничего не вышло. Я закончил получать пружинный провод 0,8 мм (музыкальный провод). Затем я намотал эту проволоку на деревянную палку размером 5,5 x 25 мм (подойдет любой аналогичный размер). Я начал с того, что закрепил один конец винтом и намотал его. Это требует довольно много сил. В итоге у меня получилось около 7-8 петель. Как только вы сбросите давление, он выскочит и будет выглядеть очень плохо. Просто возьмите плоскогубцы и согните его до окончательной формы. Затем пружину можно вставить в магазин.

После этого возьмите магнит, о котором я упоминал в материалах, и приклейте его на журнал. Для этого есть особое место. Если у вас есть распечатанный держатель журнала, вы найдете подходящее место для другого магнита. Вы также можете приклеить его, просто убедитесь, что у вас соответствующая полярность. Два магнита должны притягиваться друг к другу, когда они склеены.

Шаг 8: Сборка внутренностей

Прежде чем вы сможете опробовать пистолет, вам понадобится спусковой крючок и механизм заряжания. Итак, давайте построим это. Вам нужно будет распечатать несколько деталей. Все они перечислены на первой картинке. На этом этапе вы сможете просто прикрутить их на место. Спусковой крючок необходимо удерживать стержнем диаметром 2 мм, чтобы он мог свободно вращаться. При переключении я использую микрович V-102-1C4. Проводка для него фактически упоминается на этапе подключения, и переключатель помещается прямо в держатель переключателя. При печати держателя ручки используйте не менее пяти периметров, так как эти детали должны выдерживать довольно большой вес.

Как только вы все подключите, проверьте, подходит ли магазин. Возможно, вам придется откорректировать некоторые отверстия. На самом деле я использовал всего два винта, так как некоторые отверстия были отключены. Также проверьте, нажимает ли курок на микровыключатель, и при необходимости отрегулируйте его.

Еще один ненужный шаг - добавить бочку. Я говорю «ненужное», потому что без него пистолет будет работать нормально. Я все равно решил воспользоваться одним. Есть 3D-модель под названием бочка. Его нужно напечатать в режиме вазы, и, поскольку это просто действительно высокая трубка, качество может ухудшиться по мере того, как вы печатаете выше, поэтому я фактически напечатал две из них на полпути. Я даже не сверлил отверстия для датчиков, так как обнаружил, что они все равно работают, так как его толщина всего 0,4 мм, несмотря на то, что он был напечатан черным цветом.

Шаг 9: Программное обеспечение и калибровка

Скачайте файлы.ino. Я использую arduino IDE 1.0.5, но и с более новой не должно быть проблем. Вам также понадобится пара библиотек, но они необходимы только для OLED-экрана. Это библиотеки Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

Со всеми библиотеками вы сможете скомпилировать скетч и загрузить его. Прежде чем я перейду к процессу калибровки, позвольте мне просто объяснить, как именно работает код. У нас 6 катушек, при нажатии на курок первая катушка включится, пока ее датчик не увидит снаряд. Если это займет более 100 мс, система предполагает, что снаряда нет, и перестанет оставлять сообщение на экране. Эти 100 мс можно изменить, изменив переменную safeTime (использует нас вместо мс) в функции Shoot (). Фактически используется только датчик на первой катушке (я пробовал много разных итераций, и некоторые из них используют все, но это работает лучше всего). Все следующие катушки установили время, как долго они будут находиться одна за другой.

Время для катушек устанавливается с помощью массива baseTime [6]. Первое значение всегда равно нулю, поскольку первая катушка работает по-другому, и нужно откалибровать только остальные. Как вы можете видеть, последние две катушки в моем случае также равны 0, и это потому, что я не использую их, поскольку они не работают, и я не мог беспокоиться о том, чтобы их исправить: D. Вы хотите начать с обнуления всех из них, кроме второго (например: long baseTime [6] = {0, 1000, 0, 0, 0, 0};). Затем вы можете загрузить его и попробовать запустить. Последние два датчика будут рассчитывать время, необходимое снаряду, чтобы пройти через них, поэтому вы можете рассчитать скорость. Я бы предложил сохранить значение в электронной таблице вместе со значением baseTime. Повторите это как минимум 5 раз и усредните для более точных результатов. Затем вы можете добавить 500 мкс и попробовать еще раз, пока не получите максимально возможную скорость. Как только вы будете удовлетворены одной катушкой, оставьте лучшее время, переходите к следующей катушке и повторите весь процесс. При калибровке используйте код coilgun2_calibration.ino, после чего значения необходимо скопировать в coilgun2.ino и загрузить.

Шаг 10: 3D-печать

Есть много файлов, которые необходимо распечатать в 3D, и некоторые из них довольно большие. Я печатал все на 3D-принтере CR-10, который имеет огромный объем сборки, поэтому, если у вас есть принтер меньшего размера, некоторые части, возможно, придется разделить. Я использовал обычный PLA для всех частей, и настройки печати должны быть оптимизированы для каждой части, поэтому я составил список, нуждается ли часть в поддержке или какие-либо другие специальные настройки. По умолчанию я использовал 3 периметра, 3 нижних слоя и 4 верхних слоя при 205 ° C с нагретым слоем при 60 ° C.

Кроме деталей внутри я все закончил и покрасил. Я не хочу углубляться в это, так как по этому поводу уже достаточно руководств. Я бы предложил это. Вкратце я отшлифовал все поверхности нанесенной грунтовкой и снова отшлифовал. Я повторил это 2-3 раза, обработал краской и закончил прозрачным слоем.

Шаг 11: Окончательная сборка

Прежде чем собрать все воедино, кое-чего не хватает. Переключатели, фонарик, лазер, проводка для основного аккумулятора и светодиоды, которые загораются внутри пистолета. Начнем с переключателя включения / выключения, который необходимо последовательно подключить между небольшой одноячеечной батареей и повышающими преобразователями. Я на самом деле припаиваю контактный разъем к переключателю и беговой кабель с обжатым контактным разъемом от аккумулятора, чтобы я мог его отсоединить для легкой сборки. Я буду делать то же самое для каждого переключателя.

У меня также есть фонарик на передней части пистолета, но у вас его может не быть, поскольку он был разработан только для фонарика, который у меня лежал. Для схемы я только что добавил резистор для светодиода и подключил его к батарее последовательно с другим переключателем. Я повторил то же самое для лазерного диода. На самом деле это была лазерная указка, работающая от 4,5 В, поэтому я подключил ее прямо к линии 5 В с помощью переключателя последовательно.

Что касается декоративных фонарей, я подключил их непосредственно к соединителю добавления линии 5 В, чтобы пистолет можно было разобрать. Два синих светодиода диаметром 5 мм имеют место для установки в файлах trigger_cover STL. Я использовал резистор 12 кОм для каждого из них, чтобы они светились очень тускло. На крышке катушки я добавил 6 синих светодиодов диаметром 3 мм для подсветки катушек. Я подключил их параллельно и добавил резистор 22R, прежде чем подключать их к линии 5V.

Сейчас у нас все еще нет постоянного способа подключения основных батарей. Так как одна батарея находится на складе, другая - в передней рукоятке, и их нужно подключить к быстросъемному переключателю, нам нужно будет выполнить несколько подключений. Я предоставил диаграмму, которая объясняет, как именно это должно быть подключено, вместо того, чтобы объяснять это. Используйте провод не менее 14 AWG, также убедитесь, что вы сначала протолкнули провод через ручку и приклад перед пайкой, так как впоследствии это будет невозможно.

После всего этого орудие должно быть полностью готово к работе, и пора привести его в порядок. Я не буду объяснять сборку пошагово, как это показано на видео или вы можете посмотреть на 3D-модель.