Leopard 2A6, upgrade HengLong

Hallo allemaal,

Een aantal jaren geleden heb ik een HengLong Tiger I tank gehad. Paar upgrades op toegepast en geweathered, en toen na een tijdje toch maar verkocht omdat ik er niet veel meer mee deed.



Maar het begon weer te kriebelen, en dan richting een moderne tank. Dit door de techniek en moderne mogelijkheden van het stabiliseren van de loop. De keuze is toen op een Leopard 2A6 gevallen. Weer een HengLong, omdat het mij meer om die techniek ging dan om het bouwen. De bedoeling zou zijn om deze te strippen, en dan met 'echte' RC componenten en de nodige andere spullen weer op te bouwen. Bij mijn laatste verjaardag heb ik dus zo'n Leopard kado gehad ... heel toevallig! De doos is even blijven liggen tot het weerbeeld aangaf dat het tijd werd voor het winter project '22-'23.



Deze in de basis uitvoering, maar wel de 7.0 versie met stalen tandwielen en metalen draagarmen. Strippen is de bedoeling, maar ik moet eerlijk zijn, die 7.0 HL elektronica doet het eigenlijk best goed! Het rijd prima, in ieder geval stukken beter als de oude Tiger met nog het op z'n Chinees gesoldeerde enkele plaatje besturings elektronica. Maar toch wordt er gestipt, de verdere functies die ik toe wil voegen zijn lastig op de 7.0 module aan te sluiten. Dit zijn onder andere:

- loop stabilisatie met een gyro, op koepel rotatie en loop elevatie.
- terugslag op de loop met flits en rook functie
- realistische rokende motor uitlaten
- goede tracks
- realistischer rijden, denk aan vertraagde reactie door de 60 ton massatraagheid
- NL versie, of althans daar dicht in de buurt
.... en vast gaandeweg nog wat dingetjes.

Een aantal zaken van dit wensenlijstje zijn te koop, andere zullen zelf bedacht en gebouwd moeten worden. Gekocht zijn een set Tamiya Leopard tracks met de rubber looppads, 2 rookgeneratoren met blowers, 2 servo's voor elevatie en terugslag, een stepper motor voor de rotatie, en een 360 graden rotatie set voor de koepel.

Bedacht en gebouwd zullen moet worden; de aansturing van eea met een Arduino, kogellager als draaipunt voor de koepel, verstevigingen, terugslag mechaniek in de koepel, en waarschijnlijk meer waar ik nu nog niet aan gedacht heb... Daarmee verder in de volgende posts.

 

Vervolgens heeft de 2A6 wat rondjes in de woonkamer gedraaid in originele staat. En dat rijdt best al wel leuk. Al glijden de plastic tracks het op het PVC laminaat, en snelheid en kracht zijn wat onder de maat. Dus heb ik eerst twee rode upgrade motoren er in gezet, en Tamiya tracks er om gelegd. Dat rijdt al veel beter, vooral doordat de tracks nu niet meer glijden. Alleen blijken die sterkere motoren binnen 5 minuten al dermate heet te worden dat je je vingers er aan brandt! Niet goed…. dus komt het idee om er 540 motoren in te zetten. Die hebben veel koppel waardoor de belasting en daarmee temperatuur en stroomverbruik een stuk lager zouden blijven. Alleen dat formaat, dat zou problemen gaan geven. Dan maar meteen nog een stap verder: brushless! Een 28mm outrunnertje heeft net zoveel, zo niet meer kracht als een 540 motor. Daarbij is hij kleiner als een origineel 380 motortje, en past daarmee makkelijk aan de originele vertragingskasten. Heel langzaam draaien os voor BL motoren een probleem, maar met goede regelaars is dat tegenwoordig al stukken beter. En ook de borstel motortjes hebben een minimale hoeveelhied 'gas' nodig voordat ze gaan draaien, dus eigenlijk hetzelfde probleem. Daarmee kwam dan ook de definitieve beslissing de 7.0 elektronica er uit te halen, die kan immers niet met BL motoren overweg.

Het wordt dus een traditionele zender met ontvanger, die via een Arduino (voor mixen en de gewenste effecten) de rijregelaars aanstuurt. Die Arduino is sowieso nodig om de stepper motor van de koepel te laten draaien. Daar wil ik een stepper gebruiken omdat dan de Arduino door het aantal stappen dat de motor draait ‘weet’ waar de toren staat. Dat is dan weer nodig om de loop over het achterdek iets meer te heffen, en om de juiste correctie op de elevatie toe te passen als de gyro-stabilisering is ingeschakeld. Als de loop bijvoorbeeld dwars uit staat moet er over de lengte-as gestabiliseerd worden, en niet de dwars-as.

Dusss … dan eerst maar verbouwen! Dan komen er tenminste ook foto’s ..



Ik heb 2 outrunners van 1300KV besteld, dat komt straks nagenoeg overeen met het toerental dat de rode motoren leverden. De kortere outrunners passen naast elkaar tussen de vertragingen, dus heb ik de hoog gemonteerde motor naar beneden getransplanteerd. Ook is voor het eerste tandwiel het nylon exemplaar gebruikt uit de goedkopere vertragingskasten. Daarmee slijt het aluminium rondsel niet, en het bespaard wat geluid.



Dan hou je boven ruimte over voor de verstevigingen aan het bovendek, en het staat gewoon netter ook. Wat wel opvalt is het niet rond lopen van de aandrijfassen naar de aandrijfwielen. Ze zijn niet alleen krom, maar ook excentrisch. Ook hiervoor besluit ik upgrade’s te kopen in de vorm van gedraaide stalen assen met kogellagers. Maar ook de plastic aandrijfwielen zijn niet rond, daarvoor komen metalen exemplaren in de plaats. Samen met kogel gelagerde vrijloopwielen vooraan, zodat ook daar de track straks mooi loopt.





Aan de voorkant heb ik een alunimium 'torsiestang' aangebracht om het daar wat steviger te maken. Die verbind de bevestigingspunten van de vrijloopwielen met elkaar zodat die de trekkracht op de tracks beter aankunnen.

 

Geweldig Lex!
Geen amfibische tank? Toch ga ik dit volgen
Heb filmpjes gezien van zo'n Amerikaanse slee op schaal (v8 road-boat a la Chevrolet Impala) waarbij de vering werd gestuurd via servo's door electronica die werkelijk alles nabootst! Zoals optrekken waarbij de voorkant omhoog komt, in bochten overhellen en bij remmen duiken en echt Amerikaans na deinen! Zo realistisch!

Zo'n Leopard met gestabiliseerde loop is ook zo'n geweldig gezicht rijdend met hoge snelheid over terrein!

 

voor het draaien van de koepel ( mits het past) zou ik het trs (turret rotation system) van de tamiya leopard 2 gebruiken. heb je meteen een aandrijfkrans en dit is ook gelagerd dmv een aantal stalen kogeltjes. ik heb ze in mijn gepards ook zitten.

 

Heb je nu nog iets om je tracks op te spannen na de inbouw van die steun ? Dat is niet onbelangrijk en zeker niet na al de upgrades die je gaat doen . Henntec is heel goed maar die zijn atelier heeft waterschade gehad dit voorjaar en ik weet niet of die al terug iets kan leveren. Ik had wel voor kogelgelagerde gears gekozen en ook met stalen tandwielen.
Die Heng Long gears hebben zamac tandwielen en zijn inderdaad niet perfect rond , op de Duitse fora spreken ze van eierende getriebe . Vooral het kleinste tandwiel heeft daar last van , op de duur slijten de tanden aan 1 kant zoveel af ,dat het niet meer meegenomen wordt door het vorige tandwiel. Misschien ook voor gears kiezen die volledig toe zijn , anders wordt alle vet en olie vrolijk rondgeslingerd in je tank en dat geeft een rotzooi .

 

De tracs kunnen nog gespannen worden op de HengLong manier: draagarm van de vrijloopwielen een tandje verzetten en weer vast draaien. Ik ga daar echter nog iets anders op verzinnen met een aanslagboutje of zo. Nu is het ene tandje net te strak en het andere net te slap.

Gears zijn al de stalen uitvoering, inderdaad speciaal daarop besteld. Die zamac tandwielen heb ik in de Tiger gehad, kon je na elke run gruis onderin de bak wegscheppen ...

De toren wordt ook nog in een groot kogellager gelagerd. Dan is het spelingvrij, wel belangrijk bij de gyro-aansturing. 360 graden draaikrans en sleepcontact heb ik al.

 

Wat beelden als aanvulling op de vorige post:

Voor het kogellager van de toren heb ik een 3D geprinte ring gemaakt. Dit zit aan de bodemplaat van de toren gelijmd, en daarin klem het kogellager.



In het lager dan weer een 2e ring, deze een boven en onder deel zodat met het lossen van die twee de toren losgehaald kan worden van de romp. In deze ring ook meteen de houder voor de sleepring voor de stroomverbindingen naar boven.



Onder het dek zit de binnenste ring vast aan een setje aluminium profielen. Die dragen dan de toren, en zorgen ook voor wat torsiestijfheid in het dek. Een deel aan de linker kant is makkelijk demotabel gemaakt, daar wordt de stepper motor aan bevestigd die voor het draaien van de toren gaat zorgen.



Als laatste even een plaatje van het loopwerk. De metalen wielen zijn gespoten, al klopt de kleur niet helemaal. Of ik spuit ze nog een keer over, en anders zal de weathering straks nog voor een heel ander gezicht zorgen. Hoop ik althans ...

 

En als laatste post voor dit jaar .. .. wat over de voortgang met de elektronica. Oftewel, de Arduino programmaring. Eén van de hoofddoelen bij deze tank is het stabiliseren van de loop op rotatie én elevatie. Ik wil dit doen door een MPU6050 Gyro-module aan een Arduino Nano te koppelen, en die dan het signaal voor het draaien van de toren te laten beïnvloedden zodat de loop altijd dezelfde richting uit blijft staan, ongeacht de draaien van de romp. En ook de elevatie dient gecorrigeerd te worden op veranderingen in hoek van de romp als er over oneffenheden gereden wordt.

Eerlijk gezegd ben ik met dit deel van dit project al enkele maanden bezig. Tussendoor telkens even weer even een stukje proberen, maar het is wel een hele puzzel gebleken inmiddels! Eerst ben ik begonnen met het aansturen van de stepper vanuit de Arduino. Waarom geen simpel elektromotortje met een regelaar? Als de stabilisering goed wil werken moet de Arduino weten waar de toren staat. Dit om de elevatie goed te kunnen corrigeren, en ook om de loop te kunnen heffen over het achterdek heen. Een stepper stuur je met pulsen aan, bij het motortje dat ik gebruik is 200 pulsen één omwenteling. Met de tandwielverhouding doorgerekend weet je dan hoeveel steps er nodig zijn voor één omwenteling van de toren. En dan kun je berekenen waar de toren staat na een x-aantal steps, om zo de elevatie juist te kunnen aansturen.

Al snel bleek het rechtstreeks aansturen van de stepper motor door de Arduino niet zo'n goed idee. Dan zouden er 4 uitgangen voor nodig zijn, en de stepper bleek nioet zo heel snel te kunnen draaien. Ik heb toen een dedicated stepperdriver module toegevoegd, een TMC2208 zoals die ook in 3D printers gebruikt worden. Daarmee zijn maar 2 draden nodig om de data over te brengen, en dat scheelt uitgangen en belangrijker ; rekenkracht van de Nano. Daarnaast is deze driver van het nieuwste type met een speciale aansturing, waardoor het bekende steppergeluid (het 'fluitende' geluid) maar minimaal is. Hieronder een testopstelling om eea te testen.



Daar zie je dus twee Nano's ipv één. Naast het verwerken van de gyro data moeten er ook 6 ontvanger kanalen ingelezen worden, en daarmee werd de sketch te traag om de stepper nog snel genoeg te kunnen laten reageren. Daarom zijn het er nu twee, één als Master die de ontvanger inleest, de regelaars van de motoren mixed, de loop stabilisering doet plus nog wat schakelfuncties, en een Slave die dienst doet als stepper driver. Deze twee communiceren over een I2C bus verbinding waarover de aanpassingen van de torenstand doorgegeven wordt. Vervolgens fungeert die slave met de driver module als een soort servo-elektronica en stuurt de toren naar de gewenste positie. Als test draait het dan zo:



Toen dat dus eenmaal goed en snel genoeg liep is het gyro-signaal van de MPU aan de Arduino gekoppeld. Bij een ander project ben ik al even bezig geweest met zo'n MPU-Nano combinatie, om vleugels van een hydrofoil te stabiliseren, en het programma daarvan kon in de basis zo overgenomen worden. Allereerst heb ik gekeken naar de draaiing. Daarvoor wordt het signaal van de Z-as uit de gyro gebruikt, en daarmee worden het aantal benodigde steps berekend. Op zich ging dit deel redelijk pijnloos, hier een filmpje van de eerste tests:



Voor nu een goede jaarwisseling, en in 2023 weer verder!

 

Naast de elektronica is ook al wat in de koepel gedaan. Om de gewenste terugslag te kunnen realiseren, en ook de elevatie met een servo te kunnen doen, heb ik een nieuwe steun voor de loop gemaakt. Daarin is deze met kogellagertjes gelagert. Ook dit moet spelingvrij zijn. Een klein maar snel en krachtig digitaal servo zit aan de zijkant van die steun gemonteerd en draait de loop op en neer met een tandwiel overbrenging.



De servo bleek alleen door het gewicht van de loop continu kracht te moeten leveren. Dat gaat niet goed op termijn, en de loop bleef zo steeds iets trillen. Een veer neemt nu het gewicht van de loop op, zodat het servo alleen de beweging moet doen.

Aan de andere kant zit het terugslag servo. Ook hier een tandwiel dat een slede naar achter kan trekken waar de loop in vast zit. Die moet straks snel naar achter, en wat rustiger weer terug naar voren bewogen worden.



Daar achter de rook module met blower. Hiermee gaat straks op het moment van vuren een korte stoot rook door de loop naar buiten geblazen worden. In de monding van de loop zit uiteraard een LED die de lichtflits van het vuren voor zijn rekening neemt. Nu dat allemaal nog in de Arduino programmeren zodat het een soepele 'afvuur sequence' wordt.

 

Ehhh... Lex: jouw "vrijloopwielen" heten in het echt "spanwielen". Verklaart meteen de functie: ze je kunt er (ook 1:1) je tracks mee spannen.

Enne... Ik krijg ernstig medelijden met de commandant, de schutter en met name de lader.
Zelfs de koepel van een Gepard/PRTL/Cheetah (oftewel de Pantserrups tegen Lichtdoelen) gaat niet zo snel rond.
En die arme lader staat in die toren, pakt nét een granaat uit de munitiebunker achter 'm en op dat moment vindt de schutter het leuk om z'n richtgrepen maximaal naar links te bewegen... Gevolg: granaat onder in de toren rollend, lader van z'n sokken en over de jank, ruzie in de toren... Ga je niet willen! Ik zou de torendraai-inrichting wat temperen. (Ook beter voor de tandwielen, geloof in)

Stabilisatie: mooi!

 

Hi Roel, dank voor de correctie! Misschien komen er nog meer van dit soort verkeerde benamingen, feel free to correct.

Het draaien van de toren is inmiddels al wat minder snel. Bij die test was het voor mij meer om te kijken hoe snel het kon, en of ik daarmee voldoende reserve had en dus de stepper bij normale snelheden betrouwbaar zou lopen. Doel is straks inderdaad de originele draaisnelheid, ik zou niet verantwoordelijk willen zijn voor de gekneusde tenen van de lader als die granaat daar op valt!

 

Van het origineel is de draai van de koepel in 9 seconde volbracht.
Was technicien in militairedienst.

Groetjes Ebro

 

Dank Ebro, dat helpt!

 

... Ook met de stabilisatie ingeschakeld?

 

Nee dacht het niet volgens mij was dat in handbedrijf en niet automaat.
Maar of dat wat uitmaakt weet ik niet.
Met een Hydrauliek motor voor de torendraaien, weet ik wel dat de acceleratie en deceleratie best flink was.
Was overigens een 2A1 type.
Ik dacht, maar dat weet ik niet zeker dat er nog een derde giro was maar weet niet meer waarvoor.

Groetjes Ebro.

 

Inmiddels ben ik weer wat verder met de programmering. Wel een paar hobbels op de weg gehad ...

Zoals gezegd lukte het niet met één Arduino, maar zijn het er twee geworden, een master en een slave voor de stepper aansturing. Althans, dat dacht ik .... het zijn er nu drie! Om de schietfunctie goed te krijgen, en deze onafhankelijk van het draaien van de toren en/of de elevatie te krijgen komt er een derde Arduino in de toren. Anders zou het draaien stoppen als er een schot gelost wordt, en ook de elevatie zou haperen. De toren arduino neemt nu het vuren (flits, rook, terugslag en heffen naar laad stand van de loop en terug) voor z'n rekening. Daarmee wordt de torenrotatie onafhankelijk en draait deze op de stabilisering netjes door als er een schot gelost wordt. Ook de elevatie komt dan na een schot terug op de dan geldende waarde, ook als die inmiddels is veranderd doordat de tank over een hobbel rijdt.



Dit is de basis configuratie nu. Master en Slave, met Gyro en stepper driver op de hoofd print in de romp, en de toren arduino via een sleepring daaraan gekoppeld.

De 3e toren Arduino wou ik eerst met aan / uit pulsen uit de master en slave aansturen. Dat bleek echter lastig om hem dan echt onafhankelijk te laten werken, dus ook hier heb ik een I2C verbinding genomen uiteindelijk. Het was een wat lastigere klus om eea juist te laten werken zo, maar is uiteindelijk gelukt. Ik wou een filmpje maken over hoe de stabilisering werkt, en vuren laten zien. Dus alles ingebouwd en aangesloten, en het systeem werkte eerst goed. Na een minuut of 5 echter begon het te haperen, waarna de toren arduino geheel uitviel. Geen stroom meer .... aahhrggg!

Die stroom gaat via de sleepring. Ik heb een 12kanaals x 1 ampere exemplaar gebruikt, en de plus en min elk over 3 polen laten lopen. Theoretisch 3 ampere dus, wat theoretisch genoeg zou moeten zijn. Mis!! Alle 6 contacten van de voeding hadden geen contact meer. Nu is er een nieuwe sleepring onderweg met 6 contacten van 5 ampere. Daarvan knoop ik er weer 2 om 2 aan elkaar voor plus en min, zou dus 10 amp moeten kunnen hebben, en 2 zijn voor de I2C connecties. Even wachten tot die er is, en dan kijken of dat genoeg is... Maar nog genoeg te doen ondertussen!

 

Met de rotatie en elevatie kan ik even niet verder, in afwachting van de sleepring, maar wel met de vuur sequence. Dit is dus de hoofdtaak van de arduino in de toren, en bestaat uit een aantal onderdelen, die dan met bepaalde timing intervallen aan elkaar geknoopt worden:

- Flits
- Terugslag
- Rook
- Heffen van de loop naar de laad stand, en weer terug (het tank saluut)

Bewegend beeld zegt meer dan 1000 woorden:



Het schot geluid heb ik er even onder geplakt voor het effect, de geluidsmodule zit nog in z'n doosje. Nog wat finetunen met de timing (in ieder geval moet de loot langer boven blijven bij het laden), maar ik ben behoorlijk tevreden! Leuk ook dat de rook die op het eerste moment uit de loop komt wordt aangelicht door de LED waardoor het een echte vuurmond lijkt.

Dat wil ik nog iets uitbreiden met een magneetklepje en mischien een rook reservoir in de slang. Dan zal de pomp kort voor het vuren al draaien en daarmee een rookvoorraad en een lichte overdruk maken. Een fractie voor de flits wil ik de klep dan open laten gaan waardoor er een stoot rook uit de loop komt. En het daarmee wat heftiger wordt. Dat is het plan althans ...

Voor de heren tankexperts; elke tip qua timing, snelheid e.d. is welkom!

 

Wat een knap vuureffect, mensen zullen spontaan uit de vuurzone gaan staan als ze dit zien. Die rook is zowat een 'vierde' dimensie .

 

Ondertussen ben ik wat aan het secundaire geschut aan het knutselen geweest; de coaxiale mitrailleur en een .50 die ik op de toren erbij wil zetten. Beide hebben een LED met plexiglas staaf om het licht naar het uiteinde van de loop te brengen. HengLong laat alleen de LED door de loop schijnen waarmee je eigenlijk alleen recht voor de loop iets van het flitsen ziet.



De verbinding is met Epoxy lijm gemaakt, die is doorzichtig maar op het beeld door lichtinval lijkt het wit.



De coax loop is aangepast in diameter, en de LED zit al in de .50 ingebouwd. Na schilderen kan dan het plexiglas staafje in de loop geschoven worden. Bij deze twee geen rook ... .. alleen flitsen en geluid.

Met de elektronica ben ik op een vreemd gedrag gestuit. De elevatie werkt in principe ook al op de gyro, alleen bij het ronddraaien van de loop gaat deze bij elke omwenteling een steeds grotere afwijking vertonen. Waarschijnlijk is er een nul-stelling ergens niet goed. Weer even puzzelen ...

 

Even een update. De stabilisering van de koepel rotatie werkt nu goed. Bij draaien van de romp en maken van bochten blijft de loop in de ingestelde richting staan. En dit nog behoorlijk zuiver ook nadat ik een 'voorloop' berekening heb toegevoegd die bij begin van een beweging de rotatie net iets feller laat corrigeren, en dit verminderd als de beweging meer constant wordt.

Stabilisering van te loop elevatie echter geeft problemen. Eerst ben ik geloof ik van het verkeerde uitgangspunt uitgegaan, en heb gedacht vanuit de bewegende gyro-sensor. Dat werk dan ook al aardig, zolang de toren niet handmatig verdraaid wordt en alleen de romp met de tracks rondgedraaid wordt. Zodra de koepel met de zender buiten de gryo om gedraaid wordt gaat het mis en ontstaat er een exponentieel groeiende afwijking.

Poging twee heb ik toen geprogrammeerd uitgaande van de draaiende koepel. Dat gaat al een stuk beter. De afwijking is minder, maar nog wel aanwezig. Waarschijnlijk maak ik ergens een denkfout bij het berekenen van de servo sturing op basis van veranderende roll en pitch waardes. Ik heb een idee waar het zit, maar daarvoor moet die loop elevatie gyro-routine weer opnieuw opgebouwd worden. Maar er is progressie, stapje voor stapje gaat het beter, en het houd je lekker bezig....