Overkill Model Rocket Launch Controller!: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

W ramach dużego projektu związanego z modelami rakiet potrzebowałem kontrolera. Ale jak we wszystkich moich projektach, nie mogłem po prostu trzymać się podstaw i stworzyć podręcznego kontrolera z jednym przyciskiem, który po prostu odpala model rakiety, nie, musiałem przejść ekstremalnie przesadnie i uczynić to tak skomplikowanym i przesadnym, jak tylko mogłem myśleć o. Miałem pomysły, aby uczynić to jeszcze bardziej przesadnym, jednak te pomysły były trochę poza budżetem dla 16-letniego studenta.

Po wielu badaniach i planach nie mogłem znaleźć żadnych zasobów na drodze do „aferencyjnych kontrolerów rakietowych”, ponieważ nie są to do końca powszechne przedmioty, więc musiałem zaprojektować własne od podstaw. Główna część mojego projektu, sama rakieta, jest wykonana z włókna węglowego i wygląda dość kiepsko, więc chciałem kontynuować ten temat aż do kontrolera i stalowej wyrzutni (obecnie niekompletna).

Ale co robi ten kontroler? Dlaczego to zrobiłeś?

Cóż, mój model rakiety nie jest do końca typową rakietą z płetwami i podstawową wyrzutnią z szyną prowadzącą. Zamiast tego rakieta jest wypełniona niestandardową elektroniką i sprzętem do sterowania wektorem ciągu. Sterowanie wektorem ciągu lub TVC polega na przesuwaniu silnika wewnątrz rakiety, aby skierować jego ciąg, a tym samym skierować rakietę na odpowiednią trajektorię. Jednak wiąże się to z nawigacją GPS, która jest NIELEGALNA! Więc moja rakieta używa TVC, aby utrzymać super stabilną rakietę w pozycji pionowej z żyroskopem na komputerze pokładowym, bez sprzętu GPS. Aktywna stabilizacja jest legalna, wskazówki nie!

W każdym razie w tym długim intro nadal nie wyjaśniłem, co robi kontroler! Wyrzutnia, jak wspomniałem wcześniej, to nie tylko stojak z prowadnicą, ale złożony system wypełniony elektroniką i częściami mechanicznymi, jak prawdziwa wyrzutnia. Zawiera pneumatyczny tłok do cofania mocnego grzbietu, zaciski mocujące podstawę i górną część rakiety oraz wiele innych rzeczy, które wyjaśnię lepiej w przyszłych filmikach na YouTube.

Kontroler nie tylko wysyła wszystkie sygnały bezprzewodowe do sterowania systemami wyrzutni i wystrzeliwania rakiety, ale także pozwala mi dostosować ustawienia startu. Niezależnie od tego, czy faktycznie startuje, czy po prostu jest przytrzymywany do podkładki w celu statycznego pożaru silnika. Niezależnie od tego, czy mam włączony chowany system pneumatyczny z silnym oparciem, czy nie. Czy rakieta ma boczne dopalacze, jak widać na Falcon Heavy. Czy muszę przetestować połączenie bezprzewodowe między kontrolerem a platformą startową. To tylko niektóre z funkcji, które może wykonywać ten kontroler.

Szybka uwaga: to nie są ostateczne etykiety, ponieważ obecnie nie mam dostępu do mojej zwykłej plotera tnącego do winylu Roland GX-24. Nie mam jeszcze baterii, będę używał standardowego samochodu RC/samolot LiPo, 11,1 V i około 2500 mAh.

Zanim zaczniemy od instrukcji krok po kroku, jak to zrobiłem, chciałbym wyjaśnić wszystkim, że taki kontroler może być używany do znacznie więcej niż tylko wystrzeliwania rakiet, w zależności od tego, do czego go zrobisz. Może sterować bezprzewodowym łazikiem, sterować helikopterem/dronem RC, być przystosowanym do przenośnego komputera lub systemu do gier. Twoja wyobraźnia naprawdę jest granicą. Jeśli chcesz zbudować ten kontroler, gorąco polecam zaprojektowanie własnego schematu, układu przełączników i całego własnego oprogramowania. Spraw, aby było naprawdę TWOJE.

Aktualizacja!

Oto nowy film na YouTube o kontrolerze!

Kieszonkowe dzieci

Ponieważ jestem w Australii, moje części i linki prawdopodobnie będą się różnić od wszystkich twoich, więc polecam przeprowadzenie własnych badań! Mam pełną listę części w formacie PDF ze wszystkiego, czego tutaj użyłem. Polecam również używanie własnych części, aby dostosować kontroler do tego, czego potrzebujesz/chcesz!

Lista podstawowych części:

• Pewien przypadek
• Panel akrylowy
• Przyciski i przełączniki
• Ekran LCD, odczyt napięcia
• Włókno PLA
• Winyl 3D z włókna węglowego
• Głośnik i moduł audio (jeśli chcesz mówić)

Zachowałem podstawowe narzędzia, możesz użyć wszystkiego, co masz:

• Dremel z ostrzem tnącym
• Wiertarka
• Lutownica
• Zapalniczka (do rurek termokurczliwych)
• Śrubokręt
• Szczypce ze spiczastymi końcówkami
• Ściągaczka (do nakładania folii winylowej i naklejek)
• Nóż Stanley (do cięcia akrylu)

Krok 1: Pierwsze kroki

Co mam zrobić mój kontroler? Jakich przycisków/przełączników i funkcji potrzebuje? Jak mam to wyglądać? Jaki jest budżet? To są wszystkie niezbędne pytania, które należy sobie zadać, zanim zaczniesz rozwiązywać to zadanie. Zacznij więc od zrobienia notatnika i zapisania pomysłów. Pomaga również przeprowadzić badania nad istniejącymi kontrolerami, możesz po prostu znaleźć ten złoty pomysł.

Będziesz musiał pomyśleć o każdej funkcji, którą Twój kontroler musi wykonać i jakiego rodzaju przyciski/przełączniki będą Ci potrzebne. W moim przypadku było to kontrolowanie wielu części wyrzutni i odpalanie rakiety. Potrzebowałem więc przełączników do ustawień, sposobu rozpoczęcia sekwencji startowej, kodów zabezpieczających, aby nikt inny nie mógł wystrzelić rakiety i kilku innych drobiazgów.

Mój duży przycisk zatrzymania awaryjnego był absolutnie niezbędny dla mojej formy kontrolera! Kontroler rozpoczyna 15-sekundową sekwencję odliczania, podczas której wyrzutnia przygotowuje się do wystrzelenia rakiety. W dowolnym momencie w ciągu tych 15 sekund może pojawić się jakaś forma niebezpieczeństwa, duży czerwony przycisk odcina całe zasilanie kontrolera, zatrzymując dalsze sygnały bezprzewodowe przed dotarciem do wyrzutni i zapewniając, że rakieta NIE MOŻE wystartować.

Potrzebuję również sposobu na sterowanie zewnętrznym światłem obrotowym 12 V, Arduino może wyprowadzać tylko sygnał 5 V, więc do tego zadania został użyty MOSFET. MOSFET został również użyty do stworzenia obwodu do zapłonu silnika rakietowego z przewodowym połączeniem ze sterownikiem. Jeśli coś nie działa w dniu startu z bezprzewodowym sterowaniem, mogę podłączyć przewody zapalnika do kontrolera, aby wystrzelić rakietę.

Kiedy już wiesz, co twój kontroler ma zrobić, nadszedł czas na stworzenie schematu wszystkich komponentów i zastanowienie się, jak je rozmieścisz na głównym panelu…

Krok 2: Układ i okablowanie

Dobry układ komponentów jest niezbędny dla wszechstronności i użyteczności, a także estetyki, na której szczerze zależy mi. To wyjaśnia, dlaczego antena znajduje się przed przyciskiem zatrzymania awaryjnego? Znalazłem ten układ, wyciągając oryginalną piankę z obudowy i przesuwając na niej elementy, aż byłem zadowolony z tego, jak wyglądał. Pozostała otwarta przestrzeń pośrodku jest przeznaczona na jakieś fantazyjne naklejki, ale jak już powiedziałem, nie mam teraz dostępu do plotera do winyli, więc zamiast tego mam naklejkę z logo mojego projektu.

Po zaprojektowaniu tego układu zaznacz miejsca elementów na płycie akrylowej wraz z wymiarami otworów i wymiarami obrysu płyty, które zostaną wycięte w następnym kroku. Użyłem akrylu 3mm.

Kiedy już znasz wszystkie potrzebne komponenty i gdzie idą, będziesz musiał stworzyć jakąś formę schematu lub tabeli, gdzie idą wszystkie połączenia. Oto moja tabela pinów i mój schemat. Nie kopiuj moich dokumentów, ponieważ moje komponenty będą inne niż twoje, a zatem połączenia będą inne, jednak możesz korzystać z mojego przewodnika za darmo. Schemat został stworzony tylko dla tej instrukcji, ponieważ użyłem tylko tabeli pinów do stworzenia mojego kontrolera, dlatego schemat jest pospieszny i może zawierać błędy! Jeśli chcesz otrzymać kopię pliku Fritzing, wyślij mi wiadomość na dowolne z moich kont w mediach społecznościowych, a ja wyślę Ci ją e-mailem, jeszcze raz za darmo!

Planując okablowanie, musisz wziąć pod uwagę, ile pinów masz na swoim Arduino (polecam Arduino Mega lub Arduino Mega Pro). Będziesz także musiał zbadać swoje komponenty i sprawdzić, czy są jakieś konkretne piny, w które muszą wejść, na przykład możesz mieć komponenty SPI lub I2C, które wymagają określonych pinów. Po znalezieniu dokładnych pinów, których potrzebują niektóre komponenty, możesz wypełnić pozostałe piny cyfrowe i analogowe innymi wejściami i wyjściami, takimi jak przełączniki, przyciski, diody LED, brzęczyki i tranzystory MOSFET.

Wszystkie dokumenty są dostępne na mojej podejrzanej stronie:

Gdy całe to planowanie dobiegnie końca, zaczynasz zabawę…

Krok 3: Cięcie

Czas wyciąć główny panel akrylowy, a następnie wyciąć wszystkie otwory na komponenty! Uważaj, narobisz ogromnego bałaganu! Upewnij się, że zaznaczyłeś każde cięcie i upewnij się, że są prawidłowe. Możesz wyciąć więcej materiału, ale nie możesz go dodać z powrotem, gdy zniknie… cóż i tak niezbyt ładnie! Popełniłem błąd przy cięciu mojego głównego panelu, nie naciąłem wystarczająco linii nożem Stanleya i zabrał zbyt dużo materiału, gdy go zerwałem, na szczęście łatwo to zatuszowałem robiąc szczelinę, aby podnieść panel.

Aby wyciąć kształt płyty głównej, zacisnąłem stalową linijkę wzdłuż linii krawędzi i przeciągnąłem nóż Stanleya wzdłuż linii, aż znalazłem się w połowie panelu, zajęło to DŁUGO. Następnie przymocowałem akryl do stołu z linią cięcia na krawędzi stołu i częścią, którą chcę na stole. Wędzidło przesuwające się po krawędzi łatwo odłamało się z odrobiną siły, jednak pozostawiło trochę postrzępione krawędzie. Użyłem młotka do zgrubnego oczyszczenia tych krawędzi, a następnie narzędzia Dremel z wiertłem do szlifowania, aby je wygładzić. Moja obudowa ma zaokrąglone rogi, więc musiałem zaokrąglić rogi akrylu za pomocą narzędzia Dremel, używając na początek końcówki do cięcia, a na końcu końcówki do szlifowania.

Gdy masz już zarys panelu, możesz użyć kombinacji ostrza tnącego Dremel i wiertła, aby wyciąć wszystkie otwory w panelu. Duże koła robiono wieloma małymi nacięciami Dremela, prostokąty i kwadraty wycinano Dremelem i wiercono małe otwory. Wszystkie te otwory można następnie wyczyścić pilnikiem, papierem ściernym i wiertłem szlifierskim Dremel.

Nadszedł czas, aby wyczyścić wszelkie pęknięcia lub szorstkie krawędzie za pomocą folii winylowej…

Krok 4: Owiń i zamontuj

Kupiłem super tanią folię winylową z włókna węglowego na eBayu, aby zakryć cały panel, prawdziwe włókno węglowe będzie zbyt drogie i bardzo brudne, ale rozważyłem to. Wytnij kawałek winylu nieco większy niż panel, niezależnie od tego, czy jest to węgiel, drewno?, błyszcząca czerń, czy może po prostu chcesz go pomalować! To zależy od twoich preferencji. Następnie ostrożnie oderwij niewielką ilość samoprzylepnej osłony i zacznij nakładać ją na płytę. Upewnij się, że używasz ściągaczki, aby usunąć wszelkie bąbelki w miarę postępu. Ostrożnie połóż winyl i owinąć go mocno na krawędziach. W zależności od jakości winylu może być konieczne dodanie dodatkowego kleju! Jeśli jesteś bardzo wybredny, możesz również delikatnie zmiękczyć winyl za pomocą suszarki do włosów lub opalarki, aby uzyskać super gładkie rogi.

Gdy to zrobisz, nadszedł czas, aby odciąć winyl, który zakrywa otwory na twoje komponenty. Uważaj, aby nie zepsuć swojej pięknej pracy winylowej!

Teraz możesz zamontować wszystkie komponenty w ich miejscach. Elementy mogą wymagać nakrętek, śrub, kleju/żywicy epoksydowej lub pasowania ciernego. Generalnie większość komponentów jest dość łatwa. Mój moduł nadawczo-odbiorczy dalekiego zasięgu NRF24 siedział pod kątem w otworze, więc dodałem podkładkę i ładnie go wyprostowałem. Ta część musiała być utrzymana za pomocą żywicy epoksydowej, więc szybko pomieszałem trochę, NA ZEWNĄTRZ!

Potrzebowałem miejsca do przechowywania anteny NRF24, gdy obudowa była zamknięta, więc aby uniknąć jej zgubienia, postanowiłem wykonać wydrukowany w 3D klips, który wkręca się w panel. Ten klip jest dostępny na Thingiverse tutaj!

Gdy Twój panel wygląda na kompletny (poza wszelkimi etykietami, które możesz chcieć dodać), nadszedł czas, aby go odwrócić i rozpocząć okablowanie…

Krok 5: lutowanie i okablowanie

Każdy z moich przewodów jest przylutowany do komponentów, a następnie biegnie do Arduino, gdzie są podłączane męskimi pinami nagłówka. Musiałem wykonać te przewody na zamówienie, odcinając wtyczki z przewodów połączeniowych, przylutowując je do odpowiedniej długości przewodu, a następnie izolując je rurkami termokurczliwymi. Przed rozpoczęciem lutowania zamontuj mikrokontroler z tyłu panelu, aby odpowiednio zaplanować długość przewodów. Zalecam, aby przewody były dłuższe niż powinny, co pomaga w uporządkowaniu ich po zakończeniu. Możesz również mieć małe elementy, takie jak rezystory, zaciski śrubowe i tranzystory MOSFET do przylutowania do jakiejś płytki perf.

Po przylutowaniu przewodów możesz podłączyć je wszystkie do pinów Arduino, a następnie użyć opasek kablowych, aby wszystko było schludniejsze. Ten proces trwa długo, ale jest tego wart i bardzo satysfakcjonujący!

Głośnik w obudowie wydrukowanej w 3D jest przeznaczony do przyszłej modernizacji, która obejmuje odtwarzanie plików.wav i wydawanie dźwięków przez kontroler.

Cały ten proces zajął mi ponad dwa dni, ponieważ wykonanie niestandardowych przewodów i izolowanie każdego połączenia jest niezwykle czasochłonne! Po prostu włącz muzykę, zjedz przekąski i zacznij lutować. Upewnij się, że twój schemat jest blisko!

Po wykonaniu całego okablowania nadszedł czas na OPROGRAMOWANIE…

Krok 6: Oprogramowanie

Obecnie posiadam podstawowe oprogramowanie do pobierania wszystkich ustawień i akceptowania kodów bezpieczeństwa, jednak moje oprogramowanie jest niekompletne, ponieważ wyrzutnia jest niedokończona! Zmodyfikuję tę sekcję i dodam całe moje oprogramowanie wraz z wyjaśnieniem, kiedy skończę!

Oprogramowanie każdego użytkownika będzie inne w zależności od tego, co zrobi twój kontroler. W tym momencie twój kontroler zaczyna ożywać! Polecam zbadać, jak zaprogramować każdy z twoich komponentów, a następnie zaprojektować oprogramowanie za pomocą schematu blokowego. Możesz zobaczyć schemat blokowy mojego oprogramowania konfiguracyjnego tutaj, chociaż nie mam jeszcze schematu blokowego dla mojego oprogramowania do sekwencji uruchamiania.

Najłatwiejszym sposobem poradzenia sobie z dużą ilością oprogramowania jest zaplanowanie go. Im więcej planujesz, tym łatwiej. Zacznij od opisania notatek i przejdź do końcowego schematu blokowego, pokazującego wszystko, co Twój kontroler musi zrobić i sposób nawigowania po systemie. Mój pokazuje, co jest wyświetlane na ekranie LCD, a także jak dostać się między sekcjami. Kiedy już zaprojektujesz oprogramowanie i umiesz zaprogramować każdy komponent, zjedz kawę i zrób jak najwięcej w jeden wieczór. Zrób to przez kilka nocy, a zostanie to zrobione, zanim się zorientujesz! Fora i strona Arduino staną się Twoimi najlepszymi przyjaciółmi przez te kilka nocy!

Moja największa wskazówka, to uratuje ci życie! Kiedy ustawiasz swoje przyciski/przełączniki jako wejścia, musisz użyć tego fragmentu kodu: pinMode(6, INPUT_PULLUP);

Jeśli nie dodasz '_PULLUP' twoje przyciski/przełączniki będą się odbijać i nie będą działać. Nauczyłem się tego na własnej skórze i spędziłem nad tym 5 godzin dodatkowej pracy, zanim zdałem sobie sprawę z mojego prostego błędu.

Pod koniec twojego oprogramowania przesłałbyś je co najmniej 100 razy do testowania, ale wciąż jest jeszcze więcej testów do zrobienia…

Krok 7: Testowanie

Testowanie, testowanie, testowanie. Klucz do tego, aby każdy projekt był doskonały i funkcjonował tak, jak powinien. Jeśli coś nie działa, będziesz musiał wyśledzić problem, ewentualnie wymienić komponenty, dokonać zmiany okablowania lub w najlepszym przypadku zmienić niewielki fragment kodu. Żaden projekt nie będzie działał idealnie za pierwszym razem. Po prostu trzymaj się tego, aż skończy się i zacznie działać płynnie.

Gdy wszystko działa idealnie, jesteś gotowy do użycia! W moim przypadku jest to wystrzeliwanie rakiet…

Krok 8: Uruchom

Wszyscy czekaliście na kilka słodkich zdjęć/filmów z premiery! Przepraszamy, że to robię, ale pierwsze uruchomienie jest jeszcze co najmniej 3 miesiące wolne. Muszę wykonać wyrzutnię i sfinalizować każdą część całego projektu. Obecnie mam 6 miesięcy i pracuję codziennie odkąd zacząłem. To absolutnie ogromny projekt!

Obecnie pracuję nad dużym filmem o tym, jak stworzyłem kontroler, a także nad kilkoma demami. Miejmy nadzieję, że będzie to w YouTube w ciągu tygodnia!

Mając to na uwadze, możesz śledzić moje postępy aż do pierwszego uruchomienia i przez wszystkie początkowe awarie i strojenie. Pracuję nad wieloma filmami na YouTube dotyczącymi projektu i stale publikuję na Twitterze i Instagramie. Pojawią się duże filmy na YouTube dotyczące samej rakiety, wyrzutni i oczywiście startów. Oto wszystkie moje konta…

YouTube:

Twitter:

Instagram:

Thingiverse:

Moja podejrzana strona internetowa:

Chcesz naklejkę?

Krok 9: Krok dalej!?

Jak powiedziałem wcześniej, jeszcze nie skończyłem! Muszę jeszcze zdobyć baterię, zamontować ją i zrobić ostateczne etykiety.

Mam jednak wiele innych pomysłów, jak pójść o krok dalej!

• Komputer Raspberry Pi z ekranem wbudowanym w pokrywę obudowy
• Wtyki bananowe do przewodowego uruchamiania kopii zapasowej
• Antena zewnętrzna na statywie
• Ładowanie akumulatora z wtyczką na panelu głównym
• Programowanie z wtyczką na panelu głównym
• Prawdziwy panel z włókna węglowego
• Wsporniki za panelem, aby zatrzymać zginanie

Przepraszam za brak postępów zdjęć! Zostały zabrane na mój telefon, ponieważ nie sądziłem, że zabiorę ich wiele.

Mam nadzieję, że to zainspiruje Cię do stworzenia własnego! Chciałbym zobaczyć twoją pracę….