Overkill Model Rocket Launch Controller !: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Som en del av ett stort projekt med modellraketer behövde jag en styrenhet. Men som alla mina projekt kunde jag inte bara hålla mig till grunderna och göra en handhållen enkelknappsstyrenhet som bara lanserar en modellraket, nej, jag var tvungen att gå extremt överkill och göra det så komplicerat och överdrivet som jag kunde Tänk på. Jag hade idéer för att göra detta ännu mer överst, men dessa idéer var lite utanför budgeten för en 16 -årig student.

Efter mycket forskning och planering kunde jag inte hitta några resurser i vägen för "portföljraketkontrollanter" eftersom de inte precis är en vanlig sak, så jag behövde designa mina egna från början. Huvuddelen av hela mitt projekt, raketen i sig, är gjord av kolfiber och ser ganska dålig ut, så jag ville fortsätta detta tema till styrenheten och stålskjutplattan (för närvarande ofullständig).

Men vad gör denna styrenhet? Varför klarade du dig?

Tja, min modellraket är inte precis en typisk raket med fenor och en grundläggande uppskjutningsplatta med styrskena. Istället är raketen fylld med anpassad elektronik och tryckstyrningsstyrutrustning. Skjutvektorstyrning, eller TVC, innebär att motorn flyttas inuti raketen för att rikta dess dragkraft och därför styra raketen till dess lämpliga bana. Detta innebär dock GPS -vägledning som är olagligt! Så min raket använder TVC för att hålla raketten superstabil igång med ett gyroskop på flygdatorn, ingen GPS -utrustning. Aktiv stabilisering är laglig, vägledning inte!

Hur som helst genom detta långa intro har jag fortfarande inte förklarat vad kontrollen gör! Uppskjutningsplattan som jag tidigare sa är inte bara ett stativ med styrskena, snarare ett komplext system fyllt med elektronik och mekaniska delar, som en riktig startplatta. Den innehåller en pneumatisk kolv för att dra tillbaka den starka ryggen, klämmor som håller raketerna och överkroppen och många andra saker som jag kommer att förklara bättre i framtida YouTube -videor.

Styrenheten skickar inte bara alla trådlösa signaler för att styra startkuddarsystemen och starta raketen, men den tillåter mig också att justera inställningarna för lanseringen. Oavsett om det faktiskt startar, eller bara hålls nere mot plattan för en statisk eld i motorn. Oavsett om jag har det infällbara pneumatiska systemet med stark rygg eller inte. Har raketen sidoförstärkare sett på Falcon Heavy. Eller måste jag testa den trådlösa anslutningen mellan handkontrollen och startplattan. Det här är bara några av de funktioner som denna styrenhet kan utföra.

Snabb notering: Det här är inte de sista etiketterna eftersom jag för närvarande inte har tillgång till min vanliga Roland GX-24 vinylskärare. Jag har inte heller batteriet ännu, jag kommer att använda en vanlig RC -bil/plan LiPo, 11.1V och cirka 2500mAh.

Innan vi börjar med steg -för -steg -instruktionerna om hur jag gjorde det skulle jag vilja göra det klart för alla att en kontroller som denna kan användas för mycket mer än att bara skjuta upp raketer beroende på vad du gör den till. Den kan styra en trådlös rover, styra en RC -helikopter/drönare, anpassas till en bärbar dator eller spelsystem. Din fantasi är verkligen gränsen. Om du vill bygga denna styrenhet skulle jag också starkt rekommendera dig att designa din egen schema, switchlayout och all din egen programvara. Gör det verkligen DITT.

Uppdatering!

Här är den nya YouTube -videon om handkontrollen!

Tillbehör

Eftersom jag är i Australien kommer mina delar och länkar sannolikt att vara annorlunda än dina, så jag skulle rekommendera att göra din egen forskning! Jag har en fullständig PDF -lista med allt som jag använde här. Jag rekommenderar också att du använder dina egna delar för att anpassa din controller till vad du behöver/vill att den ska göra!

Den grundläggande dellistan:

• Ett fall av något slag
• Akrylpanel
• Knappar och omkopplare
• LCD -skärm, spänningsavläsning
• PLA -filament
• 3D kolfiber vinyl
• En högtalare och ljudmodul (om du vill att den ska prata)

Jag har hållit verktygen grundläggande, du kan använda vad du än har:

• Dremel med skärblad
• Borra
• Lödkolv
• Cigarettändare (för krympslang)
• Skruvmejsel
• Spetsig tång
• Skrapan (för applicering av vinylfolie och klistermärken)
• Stanley -kniv (för skärning av akryl)

Steg 1: Komma igång

Vad vill jag att min controller ska göra? Vilka knappar/omkopplare och funktioner behöver den? Hur vill jag att det ska se ut? Vad är budgeten? Det här är alla nödvändiga frågor att ställa dig själv innan du börjar ta dig an den här uppgiften. Så börja med att skaffa en anteckningsblock och skriva ner idéer. Det hjälper också att forska om befintliga kontroller, du kanske bara hittar den gyllene idén.

Du måste tänka på varje enskild funktion som din handkontroll behöver utföra och vilken typ av knappar/omkopplare du kommer att behöva för den. I mitt fall var det att styra flera delar av en startplatta och skjuta upp en raket. Så jag behövde switchar för inställningar, ett sätt att starta lanseringssekvensen, säkerhetskoder för att säkerställa att ingen annan kan starta raketen och några andra mindre saker.

Min stora nödstoppsknapp var helt avgörande för min form av kontroller! Styrenheten startar en 15 sekunders nedräkningssekvens under vilken startskivan förbereder sig för att skjuta raketen. När som helst under dessa 15 sekunder kan någon form av fara bli närvarande, den stora röda knappen bryter all ström till regulatorn, stoppar fler trådlösa signaler från att komma till startfältet och säkerställer att raketen inte kan starta.

Jag behöver också ett sätt att styra ett externt 12V roterande ljus, Arduino kan bara mata ut en 5V signal så att en MOSFET användes för denna uppgift. En MOSFET användes också för att skapa en krets för att tända raketmotorn med en kabelanslutning till styrenheten. Om något inte fungerar på lanseringsdagen med den trådlösa kontrollen kan jag dra tändningsledningarna till styrenheten för att starta raketen.

När du väl vet vad din styrenhet behöver göra är det dags att skapa kretsschema för alla dina komponenter och ta reda på hur du kommer att ställa ut dem på huvudpanelen …

Steg 2: Layout och kabeldragning

En bra komponentlayout är avgörande för mångsidighet och användbarhet, liksom estetik som är ärligt talat allt jag bryr mig om. Detta förklarar varför antennen är framför nödstoppsknappen? Jag hittade den här layouten genom att få det ursprungliga skummet från fodralet och flytta runt komponenterna på det tills jag var nöjd med hur det såg ut. Det återstående öppna utrymmet i mitten är för några snygga dekaler, men som jag tidigare sa har jag inte tillgång till en vinylskärare just nu, så istället har jag min projektlogotyp klistermärke bredvid.

När du har utformat denna layout markerar du fläckarna på komponenterna på akrylskiva tillsammans med hålmåtten och skivans konturmått, detta kommer att klippas i nästa steg. Jag använde 3 mm akryl.

När du väl känner till alla komponenter du behöver och var de går måste du skapa någon form av schematisk eller tabell över var alla anslutningar går. Här är mitt stiftbord och min schema. Kopiera inte mina dokument eftersom mina komponenter kommer att skilja sig från dina och därför kommer anslutningarna att vara annorlunda, men du är välkommen att använda mina som en guide, gratis. Schemat skapades just för denna instruktion, eftersom jag bara använde stiftbordet för att göra min styrenhet, därför är schemat överdrivet och kan ha fel! Om du vill ha en kopia av Fritzing -filen, skicka ett meddelande till mig på något av mina sociala mediekonton så skickar jag det till dig, gratis igen!

När du planerar din ledning måste du överväga hur många stift du har på din Arduino (jag rekommenderar en Arduino Mega eller Arduino Mega Pro). Du måste också undersöka dina komponenter och se om det finns några specifika stift som de måste gå in i, till exempel kan du ha SPI- eller I2C -komponenter som behöver specifika stift. När du har hittat de exakta stiften som vissa komponenter behöver kan du sedan fylla i de återstående digitala och analoga stiften med andra ingångar och utgångar, såsom omkopplare, knappar, lysdioder, summer och MOSFET.

Alla dokument är tillgängliga på min tvivelaktiga webbplats:

När all denna planering är klar är du igång med det roliga …

Steg 3: Skärning

Det är dags att klippa huvudakrylpanelen och sedan klippa alla hål för komponenterna! Var försiktig, du är på väg att göra en enorm röra! Se till att du har markerat varje snitt och se till att det är rätt. Du kan klippa bort mer material, men du kan inte lägga tillbaka det när det är borta … ja inte särskilt snyggt ändå! Jag gjorde ett misstag när jag klippte min huvudpanel, jag gjorde inte tillräckligt med linan med Stanley -kniven och det tog bort för mycket material när jag knäppte den, lyckligtvis täcktes detta enkelt genom att göra ett gap för att lyfta panelen.

För att skära huvudbrädans form klämde jag fast en stållinjal längs kantlinjerna och drog och Stanley -kniven längs linan tills jag var ungefär halvvägs genom panelen, det tog lång tid. Jag klämde sedan fast akrylen på ett bord med skärlinjen på bordskanten och den del jag vill ha på bordet. Biten som lämnade över kanten knäppte sedan lätt av med lite kraft, men den lämnade några skurkiga kanter. Jag använde en hammare för att ungefär rensa upp dessa kanter och sedan en Dremel med en slipbit för att göra dem släta. Mitt fodral har runda hörn så jag var tvungen att runda av akrylens hörn med Dremel, med hjälp av en skärbit till att börja med och avsluta med en slipbit.

När du har panelen kan du använda en kombination av ett Dremel -skär och en borr för att skära alla hål i panelen. Stora cirklar gjordes med många små Dremel -snitt, rektanglar och rutor skars med Dremel och små hål borrades. Alla dessa hål kan rengöras med en fil, sandpapper och en Dremel slipbit efteråt.

Det är dags att rensa upp sprickor eller grova kanter med vinylfolien …

Steg 4: Wrap & Mount

Jag köpte en superbillig vinylfiberfolie på eBay för att täcka hela panelen, äkta kolfiber skulle bli för dyrt och mycket rörigt men jag övervägde det. Skär en bit vinyl lite större än panelen, oavsett om den är kol, trä?, Blank svart eller du kanske bara vill måla den! Det är upp till dina önskemål. Dra sedan försiktigt tillbaka en liten mängd av det självhäftande locket och börja applicera det på brädet. Se till att du använder en skrapa för att ta bort alla bubblor när du går. Lägg försiktigt ner vinylen och linda den ordentligt över kanterna. Beroende på kvaliteten på din vinyl kan du behöva lägga till lite extra lim! Om du är extra noga kanske du också vill mjukna upp vinylen lite med en hårtork eller värmepistol för att få superslena hörn.

När detta är gjort är det dags att klippa bort all vinyl som täcker hålen för dina komponenter. Var noga med att inte förstöra ditt vackra vinylarbete!

Nu kan du montera alla komponenter på sina platser. Komponenterna kan behöva muttrar, skruvar, lim/epoxi eller friktionspassning. I allmänhet går de flesta komponenter in tillräckligt enkelt. Min NRF24 långdistanssändtagarmodul satt i en vinkel i hålet, så jag lade till en bricka och den rättade upp den snyggt. Denna del behövde hållas i med epoxi, så jag blandade snabbt ihop lite, UTANFÖR!

Jag behövde någonstans att förvara NRF24 -antennen när höljet stängdes, så för att undvika att tappa bort det bestämde jag mig för att göra ett 3D -tryckt klipp som fastnar i panelen. Det här klippet finns tillgängligt på Thingiverse här!

När din panel ser komplett ut (bortsett från alla etiketter du kanske vill lägga till) är det dags att vända på den och starta kablarna …

Steg 5: Lödning och ledningar

Var och en av mina trådar löds fast på komponenterna och körs sedan till Arduino, där de är inkopplade med hanstiften. Jag var tvungen att skräddarsy dessa trådar genom att klippa av pluggarna från bygelstrådarna, lödda dem till en lämplig trådlängd och sedan isolera dem med värmekrympslang. Innan du börjar lödning, montera din mikrokontroller på baksidan av panelen så att du kan planera dina trådlängder därefter. Jag rekommenderar att du gör dina trådar längre då de behöver vara, det hjälper till att ordna dem ordentligt när allt är klart. Du kan också ha små komponenter som motstånd, skruvplintar och MOSFET: er för att lödas på något perf -bord.

När dina trådar är lödda kan du ansluta dem alla till deras Arduino -stift och sedan använda buntband för att försöka göra allt snyggare. Denna process tar lång tid men är så värt det och mycket tillfredsställande!

Högtalaren i det 3D -tryckta huset är för en framtida uppgradering som innebär att spela.wav -filer och få kontrollen att prata/spela ljud.

Hela denna process tog mig mer än två dagar i rad, eftersom det är extremt tidskrävande att göra anpassade trådar och isolera varje anslutning! Lägg bara på lite musik, ta lite snacks och börja lödning. Se till att schemat är nära!

När alla kablar är klara är det dags för PROGRAMVARAN …

Steg 6: Programvara

Jag har för närvarande grundläggande programvara för att få alla inställningar och för att acceptera säkerhetskoder men min programvara är ofullständig eftersom startplattan är oavslutad! Jag kommer att redigera det här avsnittet och lägga till all min programvara och en förklaring av det när jag är klar!

Allas programvara kommer att vara olika beroende på vad din controller kommer att göra. Det är vid denna tidpunkt som din controller börjar vakna till liv! Jag rekommenderar att du undersöker hur du programmerar var och en av dina komponenter och sedan utformar din programvara med ett flödesschema. Du kan se mitt flödesschema för installationsprogrammet här, även om jag inte har ett flödesschema för min lanseringssekvensprogram ännu.

Det enklaste sättet att hantera stora mängder programvara är att planera det. Ju mer du planerar det desto lättare är det. Börja med att koppla ner anteckningar och gå vidare till ett slutligt flödesschema som visar allt din controller behöver göra och hur systemet navigeras. Min visar vad som visas på LCD -skärmen samt hur man tar sig mellan sektionerna. När du har utformat din programvara och vet hur du programmerar varje komponent, ta en kaffe och gör mycket som du kan på en kväll. Gör detta under ett par nätter och det kommer att göras innan du vet ordet av! Forum och Arduino -webbplatsen kommer att bli din bästa vän under de här nätterna!

Mitt största tips, det här kommer att rädda ditt liv! När du ställer in dina knappar/omkopplare som ingångar måste du använda denna kod: pinMode (6, INPUT_PULLUP);

Om du inte lägger till '_PULLUP' hoppar dina knappar/omkopplare och fungerar inte. Jag lärde mig detta på det hårda sättet och spenderade 5 timmar extra arbete på detta ensam innan jag insåg mitt enkla misstag.

I slutet av din programvara skulle du ha laddat upp den minst 100 gånger för testning, men det finns fortfarande fler tester att göra …

Steg 7: Testning

Testa, testa, testa. Nyckeln till att göra ett projekt perfekt och fungera som det behöver. Om något inte fungerar måste du spåra problemet, eventuellt byta ut komponenter, göra några kablar eller i bästa fall bara ändra en liten bit kod. Inget projekt kommer någonsin att fungera perfekt första försöket. Fortsätt bara med det tills det är klart och fungerar smidigt.

När det fungerar perfekt är du redo att använda det! I mitt fall lanserar detta raketer …

Steg 8: Starta

Ni väntade alla på några fina lanseringsfoton/videor! Förlåt för att jag gjorde detta mot dig men den första lanseringen är fortfarande minst 3 månader ledig. Jag måste göra startskivan och slutföra varje del av hela projektet. Jag är för närvarande 6 månader inne och har jobbat varje dag sedan jag började. Det är ett helt enormt projekt!

Jag arbetar för närvarande med en stor video om hur jag gjorde controller såväl som vad som gör och några demos. Detta kommer förhoppningsvis på YouTube inom en vecka!

Med det sagt kan du följa mina framsteg fram till den första lanseringen och genom alla initiala misslyckanden och inställningar. Jag arbetar med många YouTube -videor angående projektet och jag publicerar ständigt på twitter och Instagram. Det kommer några stora YouTube -videor om själva raketen, startplattan och naturligtvis lanseringar. Här är alla mina konton …

YouTube:

Twitter:

Instagram:

Thingiverse:

My Dodgy Website:

Vill du ha ett klistermärke?

Steg 9: Ett steg längre !?

Som jag sa tidigare är jag inte klar än! Jag behöver fortfarande skaffa batteriet, montera det och göra de sista etiketterna.

Men jag har haft många andra idéer om hur man tar detta ett steg längre!

• Raspberry Pi -dator med inbyggd skärm i locket
• Bananpluggar för trådlös backupstart
• Extern antenn på ett stativ
• Batteriladdning med en kontakt på huvudpanelen
• Programmering med en kontakt på huvudpanelen
• Äkta kolfiberpanel
• Stöder bakom panelen för att sluta böja

Jag ber om ursäkt för bristen på framstegsfoton! De togs på min telefon eftersom jag inte tänkte ta många.

Jag hoppas att detta inspirerar dig att göra din egen! Jag skulle gärna se ditt arbete ….