Блок управления полетом V3.0: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Всем привет!

Это обновленная версия моего оригинального блока управления полетом. В этой версии та же основная идея: огни, переключатели, таймер обратного отсчета и забавная светодиодная гистограмма «измеритель мощности», все в теме космического шаттла. Основное отличие этой версии заключается в отсутствии звука, крышки коробки и прозрачной фотографии шаттла. Но он по-прежнему содержит несколько забавных функций. Итак, давайте проверим!

Вот что вам понадобится для его создания.

Материалы:

• МДФ для коробки: части 1/2 "и 1/4"

  Я использовал эти листы 9x12 для верхней и нижней 1/4 "панелей:

• Аэрозольная краска (цвет по вашему выбору для боковых и нижних частей)
• Металлическая серебристая аэрозольная краска (или другой светлый цвет для верхней панели)
• Прозрачный акриловый герметик-спрей
• Клей для дерева
• Пистолет для горячего клея
• Винты # 8, 1/2 "и 1"
• Болты и гайки M2,5 размером 16 мм
• Клейкие прозрачные листы для струйной печати (8,5x11)
• Лексан / оргстекло

Электроника:

• Адаптер питания постоянного тока 9 В
• Разъем для монтажа на панель

Разные переключатели. Вот те, которые я использовал:

• (1) Металлический тумблер

• (2) Кулисные переключатели с подсветкой

  Примечание: я использовал их, но мне пришлось изменить их для работы с Arduino, читайте дальше!)

• (1) Переключатель с подсветкой и крышкой:
• (2) Кнопки с фиксацией с подсветкой:
• (1) Кнопка мгновенного действия:
• (1) Кнопка аркады:

Другие вещи

• Четырехбуквенный буквенно-цифровой дисплей с рюкзаком:
• Линейный потенциометр 10 кОм + ручка
• Arduino Uno (я использовал Adafruit Metro):

• Коммутационная плата со светодиодной гистограммой Sparkfun:

  (Да, его больше нет в наличии, но читайте дальше, чтобы узнать, как вернуть его извне!)

• Проточная плата или небольшой паяемый макет для силовой шины
• Проволока
• Паяльник с припоем (очевидно)
• Светодиоды 5мм
• Резисторы 220 Ом

Шаг 1. Вырезание, разводка и раскраска

Размер коробки составляет 12 дюймов Lx9 дюймов Wx4 дюймов (3 дюйма спереди). Площадь основания коробки составляет 9x12 дюймов, это размер одной из предварительно нарезанных 1/4-дюймовых панелей МДФ, которые я заказал на Amazon. Если вы очень точны, вы можете подрезать или отшлифовать 12-дюймовую сторону нижней панели, так как верх немного наклонен (я этого не делал). Боковые стороны сделаны из МДФ 1/2 дюйма, верхняя и нижняя панели - это МДФ 1/4 дюйма.

• Задняя часть (1/2 "МДФ): 4" x 12"
• Передняя часть: (1/2 "MDF) 3" x12"
• Угловые боковые части (1/2 "MDF) 4" уменьшаются до 3 "в высоту на 8" в длину.
• Внизу: (1/4 "МДФ) 9" x 12"
• Верхняя панель (МДФ 1/4 ") обрезана до 9x11,5".

С помощью фрезы вырежьте канавку шириной 1/4 дюйма и глубиной 1/4 дюйма примерно на 1/2 дюйма ниже верхнего (наклонного) края боковых деталей. Убедитесь, что вы вырезали канавку на * внутренней * обеих сторонах. шт.

Я покрасил все детали в ярко-оранжевый цвет, кроме верхней панели, которую я закрасил аэрозольной краской с металлическим серебром.

После нескольких слоев серебряной краски (легкая шлифовка между слоями) я поместил прозрачный клейкий лист со всей графикой и этикетками на нем. Будьте осторожны, кладите его, чтобы под листом не образовывались пузыри.

Я использовал Word для создания макета, но вы также можете использовать Illustrator или другую графическую программу. Я распечатал лист на своем струйном принтере, поэтому мне нужно было покрыть наклейку спреем для герметика, чтобы чернила не растекались, если на нее пролита вода. Думаю, я нанесла на него около 4-5 слоев герметика Krylon, и это сделало его довольно водостойким (а также устойчивым к ультрафиолетовому излучению, в зависимости от используемого спрея).

Сложите все вместе, чтобы увидеть, все ли подходит и совпадает!

Шаг 2: прорезание отверстий в верхней панели

Я напечатал перекрестие на клейком листе, чтобы упростить центрирование отверстий для переключателей. Начните с вырезания X на клейком листе, чтобы сверла не пережевали его. Используйте небольшую насадку, чтобы поместить ее прямо в центр, а затем увеличьте размер до нужного отверстия. Размеры ниже близки, но не точны. Мне все еще приходилось использовать круглый напильник, чтобы добиться нужного открытия для некоторых из них (поскольку у меня нет набора метрик). Используемые сверла:

• Тумблеры: 1/2"
• Светодиодные кнопки: 5/8"
• Потенциометр: 1/4 дюйма
• Светодиод: 1/4 дюйма
• Кнопка аркады: 1-1 / 8"
• Также необходимо: Разъем постоянного тока (на задней части): 7/16"

Для более длинных отверстий, необходимых для светодиодной гистограммы и дисплея Quad alpha, я просверлил ряд отверстий в ряд, но затем использовал фрезерный стол, чтобы обрезать остальные. Это дало мне хороший прямой разрез. Кулисные переключатели также нуждались в более длинном разрезе, поэтому я начал его с одного отверстия, а затем направил его до нужного размера. Если вы хорошо разбираетесь в Dremel, вы тоже можете это сделать, но он не будет выглядеть таким чистым.

• Размер гистограммы: 7/16 "x 3"
• Четырехканальный альфа-дисплей: 7/8 "x2"
• Кулисные переключатели: 1 "x3 / 8"

После всего этого я приклеил верхнюю панель к продольным пазам, но пока оставил боковые стороны и нижнюю часть, чтобы я мог перейти к электронной части проекта.

Шаг 3: Электроника

Теперь, когда отверстия просверлены и отверстия проложены, вы можете разместить переключатели и прикрепить печатные платы к панели. Я использовал много перемычек, но мне также нужно было припаять провода к некоторым переключателям и потенциометру. Я включил сюда несколько рисунков, показывающих, как подключать различные переключатели.

Различные переключатели выполняют разные функции, поэтому их необходимо подключать по-разному:

• Кнопки втягивания рычага доступа и сжигания водорода - это кнопки с защелками, которые загораются при нажатии.
• Вспомогательные блоки питания - это переключатель, который включает светодиод.
• Запуск главного двигателя - это кулисный переключатель, который загорается при включении
• Booster Ignition - это переключатель, который загорается при повороте.
• Автоматический запуск последовательности - это мгновенный переключатель, который не загорается, но активирует четырехбуквенно-цифровой дисплей.
• ЗАПУСК - это аркадная кнопка (мгновенный переключатель), запускающая обратный отсчет.

Прикрепив дисплей Quad Alpha к нижней части панели очень маленькими винтами, я также добавил небольшой кусок оргстекла поверх отверстия в верхней части панели и прикрепил его болтами M2,5. Для платы светодиодной гистограммы я проделал отверстия в передней части панели, чтобы они совпали с монтажными отверстиями на плате. Таким образом, он фактически прикреплен болтами M2,5 через верх панели и другой кусок оргстекла, обрезанный по размеру.

Вам не обязательно делать оргстекло, но я подумал, что это поможет предотвратить толчки любопытных / шумных рук на компоненты и их отсоединение. (Урок извлечен из опыта!)

У Adafruit есть много документации о том, как подключить дисплей, поэтому, если вы используете эту плату, обязательно ознакомьтесь с их учебными пособиями по ней. Для дисплея Quad alpha и светодиодной гистограммы я припаял разъемы, чтобы упростить подключение. Я также приклеил все заголовки горячим клеем, когда они были на месте.

Примечание: я использовал эпоксидную смолу, чтобы прикрепить потенциометр к нижней части панели, так как на оригинальном блоке управления полетом горшок вылетает, если его повернуть слишком сильно или слишком сильно. Еще один урок усвоен!

Печатная плата, снятая с производства? Ха

Светодиодная гистограмма - это комплект, который продавался Sparkfun, но с него было снято производство. Тем не менее, это отличная компания, которая предоставила всем желающим файлы дизайна для загрузки и использования. Итак, я напряг свои умственные мускулы и научился использовать программное обеспечение Eagle для преобразования файлов в формат Gerber, чтобы их можно было производить на заводе печатных плат. Я нашел в Интернете место, где обещали быструю работу, и заказал 10 досок. Они были очень дешевыми (менее 1 доллара за доску), и они прибыли через DHL (доставка стоила 25 долларов) в мой дом в штате Мэн с завода в Шэньчжэне, Китай, менее чем за неделю. Это было невероятно.

Примечание. Сначала я изучил некоторых производителей из США, но сроки выполнения заказа были намного дольше и они были более дорогими, поэтому я выбрал Китай, так как у меня был ограниченный бюджет и нехватка времени.

Затем мне пришлось обратиться к инструкциям Sparkfun, чтобы получить все компоненты, необходимые для работы платы. Я не буду перечислять их здесь, но инструкции по сборке платы и все остальное, что вам нужно для ее изготовления, находятся по этой ссылке:

github.com/sparkfun/Bar_Graph_Breakout_Kit…

Самодельный силовой автобус

Все переключатели, платы и потенциометр требуют питания, но на Arduino есть только два 5-вольтовых выхода. Поэтому я использовал пустую макетную плату и припаял к ней 2 ряда женских заголовков. Затем я (небрежно) припаял кусок оголенного провода ко всем контактам на нижней стороне, чтобы все они были подключены: один ряд для питания, один ряд для земли. Затем я мог бы подключить перемычки от переключателей и т. Д. К разъемам на шине, и сделать так, чтобы одна перемычка шла к выходу Arduino 5V, а другая - к контакту заземления Arduino от шины.

Rocker Switch Взлом

Кулисные переключатели, которые я получил, были рассчитаны на 120 вольт, поэтому маленькая неоновая лампочка в них ничего не сделала с моими 5 вольтами от Arduino. Итак, я осторожно разобрал переключатель (см. Фото) и обнаружил, что лампочка была просто припаяна к резистору, а затем намотана на внутренности переключателя, при этом положительная сторона прикреплена к пружине внизу, а земля сторона (после резистора), переходящая в выемку на одной стороне переключателя. Я вытащил его, припаял светодиод к резистору 220 Ом и снова обмотал провода, как они были. После нескольких попыток у меня наконец-то все заработало.

Если вы это сделаете, обязательно сделайте тщательные записи о том, в каком направлении входят детали, как намотаны провода и как они сидят в корпусе. Или приобретите переключатель, который с самого начала работает с напряжением 5 В! Хотя это было головной болью, я был очень доволен тем, что смог «взломать» переключатель (который был специально запрошен клиентом) и заставить его работать.

Шаг 4: Подключение и программирование Arduino

Многие переключатели предназначены только для управления светом / светодиодами, поэтому им просто нужно питание от Arduino через самодельную шину питания. Но сначала Arduino нужно питание.

Я подключил коробку к переключателю включения / выключения (зеленая качелька), подключение которого показано на предыдущем шаге. Провод от разъема (который получает питание от адаптера 9 В) входит в коммутатор, а затем коммутатор направляет его к контакту VIN на Arduino. Этот вывод может принимать напряжения от 7 до 12 вольт. Затем, как я сказал ранее, я подключил вывод 5V от Arduino к шине, чтобы запитать эти светодиоды, подключенные к переключателям.

И для дисплея, и для гистограммы требуется пара контактов (см. Соответствующие руководства по подключению), а затем кнопка аркады и кнопка запуска автопоследовательности используют булавку, и потенциометр также нуждается в нем.

Вот распиновка, которую я использовал:

• Потенциометр A0 (средний штифт от горшка)
• A4 DAT (четырехъядерный)
• A5 CLK (четырехъядерный альфа)
• 4 Переключатель мгновенного запуска автопоследовательности
• 8 Кнопка LAUNCH
• 10 LAT (столбчатая диаграмма)
• 11 SIN (столбчатый график)
• 13 CLK (столбчатая диаграмма)

Эскиз (Программа)

Основной цикл скетча Arduino подсчитывает «холостые циклы», в которых ничего не нажимается. Если он достигнет 10 000 (около 60 секунд), появится случайная «заставка», либо сообщение на дисплее, либо короткий всплеск активности на гистограмме светодиодов. Цикл также ожидает нажатия кнопок либо от кнопки запуска автопоследовательности, либо от кнопки запуска. Автопоследовательность запускает одну из 6 случайных анимаций на четырехъядерном альфа-дисплее, что примерно соответствует шагам последовательности запуска. Изначально я хотел, чтобы каждая кнопка запускала анимацию, но из-за времени и других факторов вместо этого я просто установил одну кнопку, которая не загорается, как кнопку «анимация».

Если нажать кнопку «Запуск», начнется обратный отсчет от Т-10 до нуля. Затем на дисплее прокручивается «взлет», и маленький анимированный «шаттл» взлетает.

Я также (как и в оригинальном модуле управления полетом) сделал так, чтобы, если вы слишком сильно увеличиваете "мощность" с помощью горшка, светодиодные световые ошибки захватывают отображение гистограммы. В оригинале вам нужно было подождать 30 секунд, чтобы они остановились. В этой версии, если вы снова включите питание ниже «критического» уровня, ошибки исчезнут.

Остальная часть скетча посвящена созданию анимации или сообщений заставки. Анимация может быть сложной, но я нашел в Интернете классную утилиту, которая создает для вас массив на основе заданных вами анимаций. Проверьте это здесь:

Если вы используете мой набросок, вы можете изменить анимацию или сообщения на все, что вам нравится. Моя версия основана на работе многих других до меня, так что сделайте ее своей собственной!

Последний шаг - использовать стойки, чтобы прикрепить Adafruit Metro и силовую шину к нижней панели. Затем прикрутите все вместе и подключите!

Ну вот и все! Любые вопросы задавайте в комментариях ниже. Спасибо за прочтение!