Skrzynka kontroli misji V3.0: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Cześć wszystkim!

To jest zaktualizowana wersja mojej oryginalnej skrzynki kontrolnej misji. Ta wersja to ten sam podstawowy pomysł: światła, przełączniki, minutnik i zabawny wykres słupkowy LED „miernik mocy”, wszystko z motywem promu kosmicznego. Główną różnicą w tej wersji jest brak dźwięku, brak pokrywy pudełka i brak przezroczystego zdjęcia promu. Ale wciąż jest pełen ciekawych funkcji. Sprawdźmy to!

Oto, czego będziesz potrzebować, aby go zbudować.

Materiały:

• MDF na pudełko: kawałki 1/2" i 1/4"

  Użyłem tych arkuszy 9x12 do górnych i dolnych paneli 1/4":

• Farba w sprayu (kolor do wyboru na boki i dolne części)
• Metaliczna srebrna farba w sprayu (lub inny jasny kolor dla górnego panelu)
• Przezroczysty lakier akrylowy w sprayu
• Klej do drewna
• Pistolet na gorący klej
• #8 Śruby, 1/2" i 1"
• Śruby i nakrętki o rozmiarze M2.5 16mm
• Samoprzylepne arkusze folii do drukarek atramentowych (8,5x11)
• Lexan/pleksiglas

Elektronika:

• Zasilacz 9V DC
• Złącze jack do montażu na panelu

Różne przełączniki. Oto te, których użyłem:

• (1) Metalowy przełącznik dwustabilny

• (2) Podświetlane przełączniki kołyskowe

  Uwaga: użyłem ich, ale musiałem je zmodyfikować, aby działały z Arduino, czytaj dalej!)

• (1) Podświetlany przełącznik z osłoną:
• (2) Podświetlane przyciski zatrzaskowe:
• (1) Chwilowy przycisk:
• (1) przycisk Arcade:

Inne rzeczy

• Poczwórny wyświetlacz alfanumeryczny z plecakiem:
• Potencjometr liniowy 10K Ohm + pokrętło
• Arduino Uno (użyłem Adafruit Metro):

• Tablica sygnalizacyjna LED z bargrafem Sparkfun:

  (Tak, nie jest już dostępny, ale czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak przywrócić go z zaświatów!)

• Płytka prototypowa lub mała płytka stykowa do lutowania do szyny zasilającej
• Drut
• Lutownica z lutem (oczywiście)
• Diody LED 5mm
• Rezystory 220 Ohm

Krok 1: Cięcie, trasowanie i malowanie

Pudełko ma wymiary 12"Lx9"Wx4"H (3"H z przodu) Dolny obrys pudełka to 9x12", rozmiar jednego z wstępnie przyciętych paneli MDF 1/4 ", które zamówiłem w Amazon. Jeśli jesteś bardzo precyzyjny, możesz przyciąć lub zeszlifować 12-calową stronę dolnego panelu, ponieważ górna jest lekko pochylona. (Ja tego nie zrobiłem) Boki są wykonane z 1/2" MDF, Panele górny i dolny to płyta MDF 1/4".

• Tył (1/2"MDF): 4"x12"
• Część przednia: (1/2"MDF) 3"x12"
• Kątowe elementy boczne mają (1/2"MDF) 4" zmniejszając się do 3" wysokości na 8" długości.
• Dół: (1/4" MDF) 9"x12"
• Panel górny (1/4" MDF) jest przycięty do rozmiaru 9x11,5"

Użyj frezarki, aby wyciąć rowek o szerokości 1/4 cala, głęboki na 1/4 cala w dół od górnej (skośnej) krawędzi elementów bocznych. Pamiętaj, aby wyciąć rowek po *wewnątrz* obu stron sztuki.

Wszystkie elementy pomalowałem na jasnopomarańczowy, z wyjątkiem górnego panelu, który pomalowałem metaliczną srebrną farbą w sprayu.

Po kilku warstwach srebrnej farby (lekko szlifując między warstwami) umieściłem na nim przezroczysty arkusz samoprzylepny z wszystkimi grafikami i etykietami. Uważaj, aby nie pojawiły się pęcherzyki pod prześcieradłem.

Do stworzenia układu użyłem Worda, ale możesz też użyć programu Illustrator lub innego programu graficznego. Wydrukowałem arkusz na mojej drukarce atramentowej, więc musiałem pokryć naklejkę sprayem uszczelniającym, aby atrament nie spływał po rozlaniu na niego wody. Myślę, że spryskałem na nim około 4-5 warstw uszczelniacza Krylon i sprawiło to, że był całkiem odporny na wodę (również odporny na promieniowanie UV w zależności od używanego sprayu).

Połącz to wszystko, aby sprawdzić, czy wszystko pasuje i pasuje!

Krok 2: Wycinanie otworów w górnym panelu

Wydrukowałem kilka krzyżyków na arkuszu samoprzylepnym, aby ułatwić wyśrodkowanie otworów na przełączniki. Zacznij od wycięcia X w arkuszu kleju, aby nie został zbytnio przegryziony przez wiertła. Użyj małego kawałka, aby umieścić go dokładnie w środku, a następnie zwiększ rozmiar do odpowiedniego otworu. Poniższe rozmiary są zbliżone, ale nie dokładne. Nadal musiałem użyć okrągłego pliku, aby uzyskać odpowiedni otwór dla kilku z nich (ponieważ nie mam zestawu metryk). Używane wiertła:

• Przełączniki dwustabilne: 1/2"
• Przyciski LED: 5/8"
• Potencjometr: 1/4"
• LED: 1/4"
• Przycisk zręcznościowy: 1-1/8"
• Potrzebne są również: gniazdo DC (z tyłu): 7/16"

W przypadku dłuższych otworów wymaganych dla wykresu słupkowego LED i wyświetlacza Quad alpha wywierciłem serię otworów z rzędu, ale następnie użyłem stołu routera, aby przyciąć resztę. To dało mi ładne proste cięcie. Przełączniki kołyskowe również wymagały dłuższego cięcia, więc zacząłem je od jednego otworu, a następnie doprowadziłem do odpowiedniego rozmiaru. Jeśli jesteś dobry z Dremelem, możesz to zrobić w ten sposób, ale nie będzie to wyglądało tak czysto.

• Otwarcie wykresu słupkowego: 7/16 "x 3"
• Wyświetlacz poczwórny alfa: 7/8"x2"
• Przełączniki kołyskowe: 1"x3/8"

Po tym wszystkim wkleiłem górny panel w wyfrezowane rowki, ale na razie po bokach i dole, żebym mógł dostać się do części elektronicznej projektu.

Krok 3: Elektronika

Teraz, po wywierceniu otworów i poprowadzeniu otworów, możesz umieścić przełączniki i przymocować płytki drukowane do panelu. Użyłem wielu zworek, ale musiałem też przylutować przewody do niektórych przełączników i potencjometru. Dołączyłem tutaj kilka rysunków, jak podłączyć różne przełączniki.

Różne przełączniki robią różne rzeczy, więc należy je inaczej okablować:

• Wycofanie ramienia dostępu i wypalanie wodoru to zatrzaskowe przyciski, które zapalają się po naciśnięciu.
• Auxiliary Power Units to przełącznik, który włącza diodę LED
• Main Engine Start to przełącznik kołyskowy, który zapala się po włączeniu
• Booster Ignition to przełącznik, który zapala się po obróceniu.
• Auto Sequence Start to chwilowy przełącznik, który nie włącza się, ale aktywuje poczwórny wyświetlacz alfanumeryczny
• LAUNCH to przycisk Arcade (chwilowy przełącznik), który rozpoczyna odliczanie

Po przymocowaniu wyświetlacza Quad Alpha do spodu panelu bardzo małymi śrubkami, dodałem również mały kawałek pleksi nad otworem w górnej części panelu i przymocowałem go śrubami M2,5. W przypadku tablicy wykresów słupkowych LED przykręciłem otwory z przodu panelu, aby dopasować je do otworów montażowych na płycie. Tak więc jest on faktycznie mocowany śrubami M2,5 przez górną część panelu i kolejnym kawałkiem pleksi przyciętym na wymiar.

Nie musisz robić pleksi, ale pomyślałem, że pomoże to zapobiec ciekawskim/awanturniczym dłoniom przed naciskaniem na komponenty i ich odłączaniem. (Lekcja wyciągnięta z doświadczenia!)

Adafruit ma wiele dokumentacji na temat podłączania wyświetlacza, więc jeśli korzystasz z tej płyty, koniecznie zapoznaj się z ich samouczkami na jej temat. W przypadku wyświetlacza Quad alpha i wykresu słupkowego LED przylutowałem nagłówki, aby ułatwić podłączenie. Skleiłem również na gorąco wszystkie nagłówki, gdy wszystkie były już na swoim miejscu.

Uwaga: Użyłem żywicy epoksydowej, aby przymocować potencjometr do dolnej części panelu, ponieważ w oryginalnej skrzynce kontrolnej misji garnek poluzowuje się, jeśli jest obrócony za daleko lub za mocno. Kolejna lekcja!

Wycofana płytka drukowana? Ha

Wykres słupkowy LED to zestaw sprzedawany przez Sparkfun, ale wycofany z produkcji. Jednak są niesamowitą firmą i udostępnili pliki projektowe każdemu, kto może je pobrać i wykorzystać. Tak więc napiąłem mięśnie umysłowe i nauczyłem się, jak używać oprogramowania Eagle do konwertowania plików do formatu Gerber, aby mogły być produkowane przez fabrykę płytek drukowanych. Znalazłem w Internecie miejsce, które obiecywało szybki zwrot i zamówiłem 10 desek. Były bardzo tanie (mniej niż 1 USD za deskę) i przybyli przez DHL (wysyłka kosztowała 25 USD) do mojego domu w Maine z fabryki w Shenzhen w Chinach w niecały tydzień. To było niesamowite.

Uwaga: Najpierw przyjrzałem się niektórym amerykańskim producentom, ale czas realizacji był znacznie dłuższy i byli drożsi, więc wybrałem Chiny, ponieważ miałem budżet i czas.

Następnie musiałem zapoznać się z instrukcjami Sparkfun, aby uzyskać wszystkie komponenty potrzebne do działania płyty. Nie będę ich tutaj wymieniał, ale instrukcje montażu deski i wszystko inne co jest potrzebne do jej wykonania znajdziesz pod tym linkiem:

github.com/sparkfun/Bar_Graph_Breakout_Kit…

Domowa magistrala zasilająca

Wszystkie przełączniki, płytki i potencjometr wymagają zasilania, ale w Arduino są tylko dwa wyjścia 5-woltowe. Użyłem więc pustej płyty prototypowej i przylutowałem do niej 2 rzędy żeńskich nagłówków. Następnie (niedbale) przylutowałem kawałek gołego drutu do wszystkich pinów na spodzie, aby wszystkie były połączone, jeden rząd do zasilania, jeden rząd do masy. Mógłbym wtedy podłączyć przewody połączeniowe z przełączników itp. do nagłówków na magistrali i jeden przewód połączeniowy przejść do wyjścia Arduino 5 V, a jeden do pinu uziemienia Arduino z magistrali.

Hacker przełącznika kołyskowego

Przełączniki kołyskowe, które otrzymałem, były oceniane na 120 woltów, więc mała neonowa żarówka nie zrobi nic z moimi 5 woltami z Arduino. Tak więc ostrożnie rozebrałem przełącznik (patrz zdjęcie) i dowiedziałem się, że żarówka była po prostu przylutowana do rezystora, a następnie owinięta wokół wnętrza przełącznika, stroną dodatnią przyczepioną do sprężynki na dole i do masy stronie (za rezystorem), wchodząc w wycięcie po jednej stronie przełącznika. Więc wyciągnąłem to, przylutowałem diodę LED do rezystora 220 omów i owinąłem przewody z powrotem tak, jak były. Po kilku próbach w końcu wszystko działało.

Jeśli to zrobisz, pamiętaj, aby dokładnie zanotować, w którą stronę wkładane są kawałki, w jaki sposób są owinięte przewody i jak układają się w obudowie. Lub zdobądź typ przełącznika, który działa z napięciem 5 V od samego początku! Chociaż było to upierdliwe, byłem bardzo zadowolony, że udało mi się „zhakować” przełącznik (który był typem, którego specjalnie zażądał klient) i sprawić, by działał.

Krok 4: Podłączenie i programowanie Arduino

Wiele przełączników służy tylko do sterowania światłami / diodami LED, więc potrzebują tylko zasilania z Arduino za pośrednictwem domowej magistrali zasilającej. Ale najpierw Arduino potrzebuje zasilania.

Okablowałem skrzynkę tak, aby miała włącznik/wyłącznik (zielony klawisz), którego okablowanie pokazano w poprzednim kroku. Przewód z gniazda (który pobiera zasilanie z adaptera 9V) trafia do przełącznika, a następnie przełącznik kieruje go do pinu VIN w Arduino. Ten pin może przyjmować napięcia między 7-12 woltów. Następnie, jak powiedziałem wcześniej, podłączyłem pin 5V z Arduino do magistrali, aby zasilić diody LED podłączone do przełączników.

Zarówno wyświetlacz, jak i wykres słupkowy wymagają kilku szpilek (patrz ich odpowiednie przewodniki podłączania), a następnie przycisk arkadowy i przycisk uruchamiania automatycznej sekwencji biorą szpilkę, a potencjometr również jej potrzebuje.

Oto pinout, którego użyłem:

• Potencjometr A0 (środkowy pin z potencjometru)
• A4 DAT (czwórka alfa)
• A5 CLK (czwórka alfa)
• 4 Przełącznik chwilowego uruchomienia automatycznej sekwencji
• 8 Przycisk URUCHOM
• 10 łat (Bar Graf)
• 11 GRZECH (Bar Graf)
• 13 CLK (Bar Graf)

Szkic (program)

Główna pętla szkicu Arduino liczy „bezczynne pętle”, w których nic nie jest naciskane. Jeśli osiągnie 10 000 (około 60 sekund), pojawi się losowy „wygaszacz ekranu”, albo komunikat na wyświetlaczu, albo krótki impuls aktywności na wykresie słupkowym LED. Pętla również czeka na naciśnięcia przycisków z przycisku Auto Sequence Start lub przycisku Launch. Auto Sequence Start uruchomi jedną z 6 losowych animacji na wyświetlaczu Quad alpha, które w przybliżeniu odpowiadają krokom sekwencji uruchamiania. Początkowo chciałem, aby każdy przycisk uruchamiał animację, ale ze względu na czas i inne czynniki po prostu ustawiłem jeden przycisk, który nie świeci się jako przycisk „animacja”.

Po naciśnięciu przycisku Uruchom odliczanie rozpoczyna się od T-10 do zera. Następnie na wyświetlaczu przewija się napis „liftoff” i odlatuje mały animowany „wahadłowiec”.

Ja również (tak jak w oryginalnym Mission Control Box) zrobiłem to tak, że jeśli zwiększysz "moc" zbyt wysoko w puli, diody LED przejmą wyświetlanie wykresu słupkowego. Na oryginale trzeba było czekać 30 sekund, aż się zatrzymają. W tej wersji, jeśli wyłączysz zasilanie poniżej poziomu „krytycznego”, błędy znikną.

Pozostała część szkicu poświęcona jest tworzeniu animacji lub komunikatów wygaszacza ekranu. Animacje mogą być trudne, ale znalazłem fajne narzędzie online, które tworzy dla ciebie tablicę na podstawie określonych animacji. Sprawdź to tutaj:

Jeśli użyjesz mojego szkicu, możesz zmienić animacje lub wiadomości na dowolne. Moja wersja jest zbudowana na podstawie pracy wielu innych osób przede mną, więc uczyń ją swoją!

Ostatnim krokiem jest użycie dystansów do przymocowania Adafruit Metro i szyny zasilającej do dolnego panelu. Następnie skręć to wszystko razem i podłącz!

Cóż, to wszystko obejmuje! Wszelkie pytania zadaj w komentarzach poniżej. Dziękuje za przeczytanie!