Thermomètre Nixie Steampunk

Fan de ce style depuis pas mal de temps déjà, c’est ma première réalisation concrète. L’idée était de réaliser un (joli) thermomètre d’ambiance, histoire de savoir quelle température il fait dans la pièce. J’avais déjà réalisé un thermomètre à tubes Nixies, mais ce dernier avait deux défauts : les tubes n’étaient pas centrés sur le pcb, et il consommait un peu trop pour avoir envie de le laisser allumé en permanence (et en plus, il n’était pas « habillé »…).

Du coups, la première étape de cette réalisation a été de refaire un pcb complet. Pas simplement déplacer les tubes, j’en ai profité pour alléger le tout, histoire de supprimer les composants qui n’étaient pas nécessaires. En effet, sur la version précédente, j’utilisais un NE555 pour générer les impulsions nécessaires à la haute tension. Désormais cette tâche est réalisée par le microcontrolleur lui-même.

Schéma thermomètre Nixie

Schéma thermomètre Nixie

Quitte a devoir reprogrammer le microcontrolleur pour rajouter la génération de la haute tension, j’en ai profité pour tout ré-écrire en avrc. Ca me permet d’avoir un timing très précis, autant sur la génération du signal HT que sur le multiplexage des tubes. (La fréquence est importante pour la génération de la haute tension car elle joue pour beaucoup dans le rendement). Mon code aurais pu être grandement optimisé si j’avais un peu mieux réfléchi à mes branchements, mais sur ma version, je m’étais trompé sur certaines liaisons (ce qui expliquera les fils visibles sur les photos). Le schéma proposé corrige ces erreurs.

tarthermomètre nixie (AVRC)

 

Thermomètre à tube Nixie Steampunk

Thermomètre à tube Nixie Steampunk

Pour l’habillage, je me suis fait un peu plaisir. Les deux « chapeaux » sont en laiton, que j’ai tourné, moitié façon meca, c’est à dire en utilisant le tour de manière traditionnelle, moitié à main levée à l’aide d’une lime (pour les arrondis notamment). Le reste de l’accastillage est composé de différents tubes de laitons, diamètre 5 et 3mm, que l’on trouve facilement en magasin de modélisme.
Le tube est quand a lui un tube de plexyglass acheté pour l’occasion.

Socle vu de dessous

Socle vu de dessous

Le socle a été tourné dans un beau morceau de chêne, par un ami car je ne disposais pas de tour à bois, et le tour à metal n’est vraiment pas adapté à ce genre d’opérations. Le plot du milieu est assez profond pour que le tube laiton soit bien maintenu, mais ne va pas jusqu’en bas pour pouvoir laisser passer les fils. J’ai repris ensuite le socle tourné pour le fraiser afin de fixer le connecteur d’alimentation, et fait les 4 perçages nécessaires (2 pour les tubes verticaux, un pour le capteur de température, et un pour le connecteur d’alim).

Détail du capteur de température

Détail du capteur de température

Le capteur de température utilisé est un LM35. Pas particulièrement esthétique donc. Pour le masquer, je l’ai donc glissé à l’intérieur d’une douille de 22lr qu’un ami tireur m’a gentiment fourni. Le capteur est fixé à l’intérieur à la colle à chaud.

En fonctionnement

En fonctionnement

Moteur Stirling, deuxième prototype 3/…

Bon, ce mois-ci aura été assez chargé, côté pro. Ca ne m’aura pas empêché d’avancer certains projets, mais un peu moins vite qu’espéré, et surtout peu de temps pour poster ici. Voici donc l’état d’avancement de mon moteur à fin février. Les choses se présentent plutôt bien, mais il reste encore pas mal de travail…

27/01 : 4 heures d’usinages sur centre. Ca a bien avancé aujourd’hui ! J’ai terminé les pinces de serrages pour les cylindres (4 pièces assez complexes finalement), et ai bien avancé les supports d’arbre. Il me reste un montage à faire pour terminer le détourrage, et je pourrais terminer ça. Je met de côté tous les petits usinages (arbres, soudures et autres) pour plus tard car je risque de ne plus avoir accès au centre pendant quelques temps, donc j’optimise !

29/01 : 2h d’usinage sur centre, et Strato. J’ai commencé par réaliser le montage servant de support a mes pièces, de manière à pouvoir les serrer correctement, puis fait le détourrage des supports d’arbres au centre. Tout s’est passé comme sur des roulettes :)

Le support d'arbre sur son montage pour l'usinage

Le support d’arbre sur son montage pour l’usinage

Semaine du 3 au 9/02 : pas beaucoup de temps pour bosser sur ce projet cette semaine. En cause, du retard sur certains projets professionnels qui m’obligent à le passer au second plan. J’ai tout de même réussi à assembler les différents morceaux usinés jusque là, passer commande pour les morceaux manquants, et usiner les deux axes des articulations des bielles.

Les premiers éléments du moteur assemblés

Les premiers éléments du moteur assemblés

La pince permet de donner un ordre d'idée de l'échelle

La pince permet de donner un ordre d’idée de l’échelle

 

semaine du 10 au 29/02 : environ 6h d’usinage. Bon, j’ai un peu déconné sur le relevé des heures passées ces dernières semaines. Un planning très chargé y est pour beaucoup. Bon, vu que j’étais très occupé, je n’y ai pas non plus passé trop d’heures, mais j’ai quand même avancé un peu. J’ai terminé les bielles, assemblage compris. J’ai commencé à travailler le régénérateur : perçage du rond d’inox, et usinage des brides de serrage. J’ai 4 brides à réaliser, plus un montage, j’ai actuellement réalisé les premières faces de deux d’entre elles… Et passé 4 heures d’usinage à essayer de faire le montage, sans succès : les 3 tentatives ont abouties à un foret cassé et coincé dans la matière, rendant le tout inutilisable :(

Une bielle assemblée

Une bielle assemblée

L'articulation de la bielle

L’articulation de la bielle

 

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Moteur Stirling, deuxième prototype 2/…

9/12 : 4h d’usinage. Réalisation de la tête du cylindre froid. Rien à dire, ce fut beaucoup plus facile que dans l’inox, malgré le fait que le brut faisait la même taille. Avec le laiton, ça ne m’a pas posé de soucis de prise de pièce. Du coups, le résultat est bien mieux ajusté que son équivalent inox. Bon, c’était purement esthétique pour l’inox, mais quand même…J’ai également réalisé le piston froid. Cette fois, pour ne pas pourrir l’atelier, j’ai attaché le tuyau de l’aspirateur au plus près de mon outil. Résultat : nickel ! Les seuls fois où il y en a eu un peu à côté, c’est quand je faisait des passes trop importantes, ou trop vite. Sinon, ça me faisait une jolie poussière bien fine, qui partait directement dans l’aspirateur. J’ai à peine eu à nettoyer le tour, c’est dire !

L'aspirateur pour usiner le graphite

L’aspirateur pour usiner le graphite

Je suis soulagé, les deux cylindres, et les deux pistons sont maintenant terminés (aux perçages près pour les têtes). Les jeux sont très bons, on sent une forte compression lorsque l’on bouche une extrémité et que l’on force le déplacement du piston.
(edit : le propriétaire de l’aspirateur s’est montré un peu moins enthousiaste sur ma méthode ;). Mais ça reste tout de même plus simple de nettoyer un aspirateur qu’un atelier complet…)

13/12 : 3h de FAO. J’ai avancé pas mal de pièces en FAO, il ne reste plus qu’à trouver du temps machine pour les réaliser. J’ai profité d’un petit créneau le soir pour lancer les perçages des bouchons (pour les solidariser aux cylindres). Temps d’usinage environ une heure, mais essentiellement du temps machine, j’avais mis des avances très lentes pour le perçage inox, histoire de ne pas casser de foret dans la pièce.

Petite photo de famille des pièces déjà usinées. On y vois les cylindres, un piston et le socle.

Petite photo de famille des pièces déjà usinées. On y vois les cylindres, un piston et le socle.

06/01 : 2h30 d’usinage sur centre. Réalisation des deux supports de cylindres verticaux. Pour réussi les deux supports, il aura fallu en faire 4 :( Une fraise cassé à la fin du contournage sur du second (alors que le premier s’était bien passé, mêmes paramètres), et casse d’un taraud dans le premier, lors du perçage des trous finaux (rageant à ce stade, merci à Alain pour sa patience, qui m’aura terminé la pièce en mon absence)

08/01 : 4h de FAO. les deux clamps auront demandé pas mal de réflexions et de galères pour arriver à un résultat utilisable. J’ai également terminé de découper mon brut d’alu à la scie sauteuse, promis, c’est la dernière fois que je fais ça comme ça, la prochaine fois, je prend les bruts à la bonne dimension. Au final, il va me manquer un peu de matière, dû aux deux pièces finalement assez importantes que j’aurais du refaire. Heureusement, c’est sur de l’alu, pas trop cher…

16/01 : 4h d’usinage plus retouches FAO. En fait, ça s’est fait en deux sessions, mais j’ai oublié de noter le jour précédent ;) Usinage des articulations des bielles. 4 pièces sur 6 sont terminées entièrement, les deux restantes en sont à 30%. Finalement, le plus difficile sur ces pièces reste de les tenir sans usiner les mors (on aura quand même un peu rayé la peinture…). En parallèle, je suis en train de regarder la faisabilité de faire le volant d’inertie en fonderie. Avantages : ça permet de faire une pièce plus jolie, et de faire ça en attendant que des créneaux sur le centre d’usinage se libèrent, inconvénients : pas sûr que le poids de la pièce finale soit suffisant, car je ne peux couler que de l’alu. Reste la possibilité de faire des inclusions pour lester tout ça, mais bonjour la galère à équilibrer. Bref, je regarde ce qui est faisable ou pas :)

Les bielles

Les bielles

22 et 24/01 : 5h d’usinage et FAO. Réalisation des pinces de serrages pour les culasses. Elles ne sont pas encore terminées mais déjà fonctionnelles (une dernière passe esthétique est encore nécessaire). 6 opérations d’usinages pour en venir à bout, et donc autant de travail FAO. Comme toujours, ce qui est long c’est de trouver le bon système pour caler la pièce, et l’ordre le plus logique pour les opérations. Petit à petit, je deviens autonome sur le centre d’usinage. Je fais les fichiers FAO, place les pièces correctement, fait les origines et relance les usinages. Alain est toujours là pour lancer le premier cycle histoire de vérifier qu’on ne va rien casser… Merci à lui!

DIY – Générateur de Marx

C’est pas encore l’heure des bonnes résolutions, mais je renoue ici avec une de mes passion premières, un peu délaissée ces derniers temps : la haute tension.
Le montage auquel je me suis attaqué aujourd’hui est assez simple dans son fonctionnement, il s’agit d’un générateur de Marx, qui permet de multiplier une tension. L’avantage de ce montage, est qu’outre sa simplicité, la tension de sortie est directement proportionnelle au nombre d’étages mis en jeux (aux pertes près).

Générateur de Marx

Générateur de Marx

Le concept consiste à charger X condensateurs en parallèles, et les décharger en série. Pour arriver à un pareil résultat, on va utiliser des éclateurs. En effet, tant que la tension  aux bornes du condensateur ne dépasse pas une certaine tension, rien ne se passe, les condensateurs se chargent tranquillement, et la tension à leurs bornes augmente peu à peu.

Charge

Charge

 

Mais lorsque cette tension est atteinte, un arc électrique se produit sur l’éclateur, qui deviens ainsi conducteur.

Décharge. En bleu ciel, les arcs électriques

Décharge. En bleu ciel, les arcs électriques

(oui, désolé pour les couleurs un peu flashy, ça pique les yeux, je sais)
Pour que ça fonctionne (bien), il y a tout de même quelques paramètres importants à respecter. Déjà, il faut que la tension d’alimentation soit suffisamment élevée pour pouvoir produire un arc électrique, sinon les éclateurs ne fonctionneront pas. Ensuite, les résistances de charges. J’ai un peu galéré pour trouver des résistances correctes pour ce montage. Au début, j’étais partis avec des résistances couches carbone (les classiques), mais rapidement les arcs sont passés par le côté de la résistance, détruisant celles-ci. J’ai ensuite voulu utiliser des résistances de puissances en céramique. Mauvaise idée : elles ont été détruites en totalité sur un seul shoot. Je suspecte plus la déflagration d’avoir endommagé l’intérieur que la chauffe proprement dite car elles étaient sensées tenir plus que les couches carbone, ce qui n’aura pas été le cas ici. Finalement, j’ai utilisé des résistances bobinées de puissances, et après quelques dizaines de minutes de fonctionnement, tout à l’air en ordre de marche. Dernier point, la distance entre les éclateurs est relativement importante, c’est d’elle que dépendra la « tension de claquage »

Mon générateur de Marx

Mon générateur de Marx

Comme on peut le voir sur la photo, mon générateur est constitué de 6 étages, ce qui multiplie donc par 6 la tension d’entrée… En théorie. En effet, mes éclateurs étant difficiles à régler, ma tension de claquage est assez loin du maximum débité par mon alimentation. Au final, je dois arriver à une tension de 10Kv par condensateur, soit 60Kv en sortie.
Les éclateurs sont de simples fils de cuivre recourbés, passés au papier de verre pour enlever l’émail.

Le générateur en action

Le générateur en action. Le père Noël fait 12cm

Petit détail pour ceux qui serais tentés par l’expérience, et qu’il est difficile de rendre sur une photo : C’est extrêmement bruyant !! (genre mitraillette dans le salon)

Moteur stirling Alpha, deuxième prototype

Ayant relevé tout un tas de défaut qui empêchaient le fonctionnement de mon premier moteur stirling, j’ai donc décidé de partir sur une seconde version améliorant les problèmes. Au final j’ai complètement changé le design, et suis partis sur un modèle à pistons parallèles (mais toujours alpha), car ils permettent plus de réglages. Je me suis largement inspiré d’un design trouvé sur internet, en apportant des corrections sur les points qui avaient posé problème à ses auteurs. Cette nouvelle version présente également un changement d’échelle par rapport à ma V1, mais finalement plus importante que ce que je m’imaginais à partir de la CAO. Comme pour le modèle précédent, je publierais les plans dès que mon modèle sera fonctionnel (s’il l’est), en y apportant les différentes corrections/modifications faites en cours de route.

Comme il s’agit d’un projet d’assez longue haleine, je vous met ça sous la forme d’une sorte de journal de bord. Cela vous permettra d’y voir la chronologie des étapes, et à moi de garder une trace des temps passés pour faire un bilan final. Histoire de ne pas polluer le blog avec un post a chaque étape, j’essaierais de grouper ça dans un post mensuel, sauf éventuellement sur des points techniques intéressants.

Vendredi 8 /11: Ebauche du piston chaud. 5h d’usinage, pour réduite un rond d’inox, diamètre 60 sur 200 de long, à un tube d’inox de diamètre intérieur 45… Reste à l’emmener à 50mm de diamètre interne, et reprendre légèrement le diamètre extérieur (0.2mm). La plupart des matériaux ont été achetés ou commandés, à l’exception du laiton.

Cylindre chaud

usinage du cylindre chaud

Mardi 12/11: Finition du cylindre chaud. 2h d’usinage. Cote interne au début du cylindre 49,635, cote à la fin 49,64 ce qui n’est pas mal sur 160mm de long avec des outils moyennement adaptés. Le piston est terminé, à l’exception des perçages.

le cylindre chaud : un peu plus gros que la v1 ;)

le cylindre chaud : un peu plus gros que la v1 ;)

Mercredi 13/11 : 2h d’usinage. Travail sur la tête de la culasse chaude. J’ai été trop léger sur la longueur du rond d’inox acheté. Résultat des courses, l’usinage est compliqué. J’ai atteint 1/100eme de précision sur la partie rentrant dans la culasse, en revanche, sur l’extérieur, j’ai été obligé de descendre en dessous de la côte (problème de concentricité car pas assez de matière pour la prise). Du coups la tête fait 0,5mm de diamètre en moins que la culasse. Pas super esthétique, mais aucune influence sur le fonctionnel. J’essaierais de faire mieux sur le piston froid.

Mercredi 20/11 : 1h d’usinage. Réalisation du piston chaud, en graphite. Alors le graphite à usiner, c’est du beurre, mais alors à nettoyer…. Donc, 1h pour réaliser la pièce, 3h pour nettoyer l’atelier ! Et dire qu’il m’en reste un autre a faire :’(

Lundi 25/11 : Ca y est, j’attaque le socle et les parties d’assemblages. L’usinage se fera au centre, j’ai donc du apprendre pas mal de choses sur la génération de code machine, et notamment la prise en main d’Esprit, qui n’est pas un modèle d’ergonomie ;) Merci encore à Alain pour ses précieux conseils.
Au total, il m’aura fallu 5 heures pour aboutir à une pièce à moitée usinée : les perçages et le surfaçage sont fait, mais il reste encore le contournage. Pour pouvoir le faire, je dois réaliser un support qui permettra de brider la pièce dans le centre d’usinage. Connaissant un peu mieux le logiciel maintenant, je pense gagner pas mal de temps sur les prochaines pièces !
Sinon, petite boulette en passant : à l’origine je pensais usiner mes pièces d’assemblage sur une fraiseuse « stratoconception ». Cette machine permet de disposer au mieux les différentes pièces, et de tout découper à partir d’une seule plaque de matière. (très pratique pour faire des meubles). Bien que pouvant théoriquement usiner de l’aluminium, j’avais négligé le problème de la lubrification, ce qui m’oblige à passer sur le centre d’usinage pour toutes les pièces d’assemblage, et pas seulement la base. Là où ça deviens moins drôle, c’est que le centre ne fonctionne pas de la même manière, et on travaille pièce par pièce avec des morceaux de taille adaptée… Me voilà donc avec ma scie sauteuse à redécouper ma plaque d’alu de 10mm…. J’en ai pour quelques heures !

Mercredi 27/11 : 3h d’usinage. Je viens de recevoir mon laiton. 15Kg de brut pour le cylindre froid (ouch !) J’ai passé deux heures sur le tour pour réaliser l’ébauche. Les ailettes de refroidissement sont terminées, et les diamètres extérieurs sont à +5mm pour pouvoir les reprendre aux mors doux quand j’aurais terminé l’intérieur.
Il me reste maintenant à creuser ça, quelques heures de travail en perspective.
Sinon j’ai profité d’un créneau machine ce matin pour usiner le support de bridage de ma base. Avec un peu de chance, je pourrais terminer cette partie vendredi.

L'ébauche du cylindre froid

L’ébauche du cylindre froid

Vendredi 29/11 : 5h d’usinage. Aujourd’hui, travail de finition du  cylindre froid. Objectif être le plus prêt de la cote internet du cylindre chaud. Résultat cylindre froid : 49.625mm, cylindre chaud 49,635. Plutôt pas mal :). Par contre, la fin de l’usinage s’est très mal passée : après avoir fait la passe de finition d’un côté du cylindre, j’ai voulu usiner les mors doux pour ne pas le marquer en usinant l’autre côté. Malheureusement, je n’avais pas assez de prise sur le mors doux, la pièce a été éjectée en cours d’usinage. Heureusement pas de blessure, mais la pièce a sérieusement reçu ! des entailles de 5mm apparaissent de chaque extrémités du cylindre. Après une heure de travail supplémentaire, au mors standard cette fois ci, temps pis pour les marques, j’ai réussi à rattraper le coups (heureusement, le côté le plus marqué était celui qui n’était pas terminé, et j’avais un surplus de matière suffisant). Au final, on voit une légère marque d’un côté, mais aucun impact sur le fonctionnement, et la marque est tout de même assez minime. J’ai eu chaud !!

Lundi  2/12 : 2h d’usinage. On continue le support du moteur au centre d’usinage. Le programme était fait, le support de bridage aussi, mais il aura fallu près de 2h pour en venir à bout. on a perdu pas mal de temps à trouver une bonne méthode pour brider la pièce. Les trous sur le côté, que je pensais faire à la perceuse à colonne ont finalement été réalisés au centre, taraudage compris : c’est assez impressionnant à voir faire !