Controller di lancio di razzi Overkill Model!: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Come parte di un enorme progetto che coinvolgeva modellini di razzi, avevo bisogno di un controller. Ma come tutti i miei progetti non potevo semplicemente attenermi alle basi e creare un controller portatile a pulsante singolo che lanciasse solo un modello di razzo, no, dovevo esagerare e renderlo il più complicato e esagerato possibile pensa a. Avevo idee per renderlo ancora più esagerato, tuttavia quelle idee erano un po' fuori budget per uno studente di 16 anni.

Dopo molte ricerche e pianificazioni non sono riuscito a trovare alcuna risorsa in termini di "controllori di razzi a valigetta" in quanto non sono esattamente un elemento comune, quindi ho dovuto progettarne uno da zero. La parte principale del mio intero progetto, il razzo stesso, è realizzato in fibra di carbonio e sembra piuttosto tosto, quindi ho voluto continuare questo tema fino al controller e alla piattaforma di lancio in acciaio (attualmente incompleta).

Ma cosa fa questo controller? Perché ce l'hai fatta?

Bene, il mio modello di razzo non è esattamente un tipico razzo con pinne e una piattaforma di lancio di base con un binario di guida. Invece il razzo è pieno di elettronica personalizzata e apparecchiature di controllo del vettore di spinta. Il controllo del vettore di spinta, o TVC, comporta lo spostamento del motore all'interno del razzo per dirigere la sua spinta e quindi guidare il razzo sulla traiettoria appropriata. Tuttavia si tratta di una guida GPS che è ILLEGALE! Quindi il mio razzo utilizza TVC per mantenere il razzo super stabile in posizione verticale con un giroscopio sul computer di volo, senza attrezzatura GPS. La stabilizzazione attiva è legale, la guida no!

Comunque in questa lunga introduzione non ho ancora spiegato cosa fa il controller! La rampa di lancio come ho detto in precedenza non è solo un supporto con binario di guida, ma piuttosto un complesso sistema pieno di componenti elettronici e meccanici, come una vera piattaforma di lancio. Include un pistone pneumatico per ritrarre la schiena forte, morsetti che tengono la base e la parte superiore del corpo dei razzi e molte altre cose che spiegherò meglio nei prossimi video di YouTube.

Il controller non solo invia tutti i segnali wireless per controllare i sistemi di rampe di lancio e lanciare il razzo, ma mi permette anche di regolare le impostazioni del lancio. Sia che stia effettivamente lanciando, o semplicemente tenuto premuto sul pad per un fuoco statico del motore. Indipendentemente dal fatto che io abbia attivato o meno il sistema pneumatico retrattile con schienale forte. Il razzo ha booster laterali come visto sul Falcon Heavy. Oppure devo testare la connessione wireless tra il controller e il launch pad. Queste sono solo alcune delle funzioni che questo controller può svolgere.

Nota rapida: queste non sono le etichette finali poiché attualmente non ho accesso alla mia solita taglierina per vinile Roland GX-24. Inoltre non ho ancora la batteria, userò una LiPo standard per auto/aereo RC, 11,1 V e circa 2500 mAh.

Prima di iniziare con le istruzioni passo passo su come l'ho realizzato, vorrei chiarire a tutti che un controller come questo può essere utilizzato per molto di più del semplice lancio di razzi a seconda di cosa lo si fa. Potrebbe controllare un rover wireless, controllare un elicottero/drone RC, essere adattato a un computer portatile o a un sistema di gioco. La tua immaginazione è davvero il limite. Se desideri costruire questo controller, ti consiglio vivamente di progettare il tuo schema, il layout degli interruttori e tutto il tuo software. Rendilo veramente TUO.

Aggiornare!

Ecco il nuovo video di YouTube sul controller!

Forniture

Dato che sono in Australia, le mie parti e i miei collegamenti saranno probabilmente diversi dai tuoi, quindi consiglierei di fare le tue ricerche! Ho un PDF completo dell'elenco delle parti di tutto ciò che ho usato qui. Consiglio anche di utilizzare le tue parti per personalizzare il controller in base a ciò di cui hai bisogno/vuoi che faccia!

L'elenco delle parti di base:

• Un caso di qualche tipo
• Pannello acrilico
• Pulsanti e interruttori
• Schermo LCD, lettura della tensione
• Filamento PLA
• Vinile 3D in fibra di carbonio
• Un altoparlante e un modulo audio (se vuoi che parli)

Ho mantenuto gli strumenti di base, puoi usare quello che hai:

• Dremel con lama da taglio
• Trapano
• Saldatore
• Accendisigari (per tubi termorestringenti)
• Cacciavite
• Pinze a becchi appuntiti
• Tergipavimento (per applicare pellicola in vinile e adesivi)
• Coltello Stanley (per tagliare l'acrilico)

Passaggio 1: iniziare

Cosa voglio che faccia il mio controller? Di quali pulsanti/interruttori e funzioni ha bisogno? Come voglio che assomigli? Qual è il bilancio? Queste sono tutte domande necessarie da porsi prima di iniziare ad affrontare questo compito. Quindi inizia prendendo un blocco note e annotando le idee. Aiuta anche a fare ricerche sui controller esistenti, potresti trovare quell'idea d'oro.

Dovrai pensare a ogni singola funzione che il tuo controller deve eseguire e al tipo di pulsanti/interruttori di cui avrai bisogno. Nel mio caso si trattava di controllare più parti di una piattaforma di lancio e di lanciare un razzo. Quindi avevo bisogno di interruttori per le impostazioni, un modo per avviare la sequenza di lancio, codici di sicurezza per garantire che nessun altro potesse lanciare il razzo e altre cose minori.

Il mio grande pulsante di arresto di emergenza era assolutamente essenziale per la mia forma di controller! Il controller avvia una sequenza di conto alla rovescia di 15 secondi durante la quale la piattaforma di lancio si prepara a lanciare il razzo. Ogni volta che durante questi 15 secondi potrebbe presentarsi una qualche forma di pericolo, il grande pulsante rosso interrompe l'alimentazione al controller, impedendo a qualsiasi altro segnale wireless di raggiungere la piattaforma di lancio e assicurando che il razzo NON possa essere lanciato.

Ho anche bisogno di un modo per controllare una luce girevole esterna da 12 V, l'Arduino può emettere solo un segnale a 5 V, quindi per questo compito è stato utilizzato un MOSFET. Un MOSFET è stato utilizzato anche per creare un circuito per accendere il motore a razzo con una connessione cablata al controller. Se qualcosa non funziona il giorno del lancio con il controllo wireless, sono in grado di collegare i cavi dell'accenditore al controller per lanciare il razzo.

Una volta che sai cosa deve fare il tuo controller, è il momento di creare lo schema elettrico di tutti i tuoi componenti e capire come li disporrai sul pannello principale…

Passaggio 2: layout e cablaggio

Un buon layout dei componenti è essenziale per la versatilità e l'usabilità, così come per l'estetica che onestamente è tutto ciò che mi interessa. Questo spiega perché l'antenna si trova davanti al pulsante di arresto di emergenza? Ho trovato questo layout prendendo la schiuma originale dalla custodia e spostando i componenti su di essa fino a quando non ero soddisfatto di come appariva. Lo spazio aperto rimanente nel mezzo è per alcune decalcomanie fantasiose, ma come ho detto in precedenza non ho accesso a una taglierina in vinile in questo momento, quindi ho invece il mio adesivo con il logo del progetto accanto.

Una volta progettato questo layout, segna i punti dei componenti sulla tavola acrilica insieme alle dimensioni del foro e alle dimensioni del contorno della tavola, questa verrà tagliata nel passaggio successivo. Ho usato acrilico da 3 mm.

Una volta che conosci tutti i componenti di cui hai bisogno e dove vanno, dovrai creare una qualche forma di schema o tabella di dove vanno tutti i collegamenti. Ecco la mia tabella dei pin e il mio schema. Non copiare i miei documenti in quanto i miei componenti saranno diversi dai tuoi e quindi i collegamenti saranno diversi, tuttavia sei libero di usare il mio come guida, gratuitamente. Lo schema è stato realizzato solo per questo Instructables poiché ho usato solo la tabella dei pin per creare il mio controller, quindi lo schema è affrettato e potrebbe contenere errori! Se desideri una copia del file Fritzing, inviami un messaggio su uno dei miei account di social media e te lo invierò per email, ancora una volta gratuitamente!

Quando pianifichi il cablaggio dovrai considerare quanti pin hai sul tuo Arduino (consiglio un Arduino Mega o Arduino Mega Pro). Dovrai anche ricercare i tuoi componenti e vedere se ci sono pin specifici in cui devono entrare, ad esempio potresti avere componenti SPI o I2C che richiedono pin specifici. Una volta individuati i pin esatti di cui hanno bisogno alcuni componenti, è possibile riempire i restanti pin digitali e analogici con altri ingressi e uscite come interruttori, pulsanti, LED, cicalini e MOSFET.

Tutti i documenti sono disponibili sul mio losco sito web:

Una volta completata tutta questa pianificazione, sei alle cose divertenti…

Passaggio 3: taglio

È ora di tagliare il pannello acrilico principale e quindi tagliare tutti i fori per i componenti! Fai attenzione, stai per fare un gran casino! Assicurati di aver segnato ogni taglio e assicurati che siano corretti. Puoi tagliare via più materiale, ma non puoi aggiungerlo di nuovo una volta che è andato … beh, non molto bene comunque! Ho commesso un errore durante il taglio del mio pannello principale, non ho segnato abbastanza la linea con il coltello Stanley e ha portato via troppo materiale quando l'ho spezzato, fortunatamente questo è stato facilmente coperto creando uno spazio per sollevare il pannello.

Per tagliare la forma della scheda principale ho bloccato un righello d'acciaio lungo le linee di bordo e ho trascinato un coltello Stanley lungo la linea fino a quando non ero circa a metà del pannello, questo ha richiesto molto tempo. Ho quindi bloccato l'acrilico su un tavolo con la linea di taglio sul bordo del tavolo e la parte che voglio sul tavolo. La punta che ha consegnato il bordo si è staccata facilmente con un po' di forza, tuttavia ha lasciato alcuni bordi irregolari. Ho usato un martello per pulire grossolanamente questi bordi e poi un Dremel con una punta abrasiva per renderli lisci. La mia custodia ha gli angoli arrotondati, quindi ho dovuto arrotondare gli angoli dell'acrilico con il Dremel, usando una punta da taglio per iniziare e finendo con una punta abrasiva.

Una volta ottenuto il contorno del pannello, è possibile utilizzare una combinazione di una lama da taglio Dremel e un trapano per tagliare tutti i fori nel pannello. Sono stati realizzati grandi cerchi con molti piccoli tagli Dremel, rettangoli e quadrati sono stati tagliati con il Dremel e sono stati praticati piccoli fori. Tutti questi fori possono essere successivamente ripuliti con una lima, carta vetrata e una punta abrasiva Dremel.

È tempo di ripulire eventuali crepe o spigoli con l'involucro di vinile…

Passaggio 4: avvolgere e montare

Ho comprato un involucro di vinile in fibra di carbonio super economico su eBay per coprire l'intero pannello, la vera fibra di carbonio sarebbe stata troppo costosa e molto disordinata, ma l'ho considerata. Taglia un pezzo di vinile leggermente più grande del pannello, che sia carbonio, legno?, nero lucido o potresti semplicemente volerlo dipingere! Dipende dalle tue preferenze. Quindi rimuovere con cautela una piccola quantità di copertura adesiva e iniziare ad applicarla sulla lavagna. Assicurati di utilizzare un tergipavimento per rimuovere eventuali bolle mentre procedi. Stendi con cura il vinile e avvolgilo saldamente sui bordi. A seconda della qualità del vinile, potrebbe essere necessario aggiungere della colla extra! Se sei molto esigente, potresti anche voler ammorbidire leggermente il vinile con un asciugacapelli o una pistola termica per ottenere angoli super lisci.

Fatto ciò, è il momento di tagliare via il vinile che copre i fori per i componenti. Fai attenzione a non rovinare il tuo bellissimo lavoro in vinile!

Ora puoi montare tutti i componenti al loro posto. I componenti possono richiedere dadi, viti, colla/epossidica o accoppiamento a frizione. Generalmente la maggior parte dei componenti entra abbastanza facilmente. Il mio modulo ricetrasmettitore a lungo raggio NRF24 era posizionato su un angolo nel foro, quindi ho aggiunto una rondella e l'ha raddrizzato bene. Questa parte doveva essere trattenuta con resina epossidica, quindi ho rapidamente mescolato un po', FUORI!

Avevo bisogno di un posto dove riporre l'antenna NRF24 quando la custodia era chiusa, quindi per evitare di perderla ho deciso di realizzare una clip stampata in 3D che viene avvitata nel pannello. Questa clip è disponibile su Thingiverse qui!

Con il pannello che sembra completo (a parte eventuali etichette che potresti voler aggiungere) è il momento di capovolgerlo e iniziare il cablaggio…

Passaggio 5: saldatura e cablaggio

Ciascuno dei miei fili è saldato ai componenti e poi è andato all'Arduino, dove sono collegati con pin di intestazione maschio. Ho dovuto personalizzare questi fili tagliando le spine dai fili dei ponticelli, saldandoli a una lunghezza adeguata di filo e quindi isolandoli con guaina termorestringente. Prima di iniziare a saldare, monta il tuo microcontrollore sul retro del pannello in modo da poter pianificare le lunghezze dei cavi di conseguenza. Consiglio di allungare i cavi del necessario, questo aiuta a organizzarli ordinatamente quando è tutto fatto. Potresti anche avere piccoli componenti come resistori, terminali a vite e MOSFET da saldare su una scheda perf.

Quando i tuoi fili sono saldati, puoi collegarli tutti ai loro pin Arduino e quindi utilizzare le fascette per cavi per cercare di rendere tutto più ordinato. Questo processo richiede molto tempo, ma ne vale la pena e molto soddisfacente!

L'altoparlante nell'alloggiamento stampato in 3D è destinato a un aggiornamento futuro che prevede la riproduzione di file.wav e la riproduzione di suoni del controller.

L'intero processo mi ha richiesto più di due giorni di fila poiché realizzare cavi personalizzati e isolare ogni connessione richiede molto tempo! Metti un po' di musica, prendi degli snack e inizia a saldare. Assicurati che il tuo schema sia vicino!

Con tutto il cablaggio completo è il momento del SOFTWARE…

Passaggio 6: software

Al momento ho un software di base per ottenere tutte le impostazioni e accettare i codici di sicurezza, tuttavia il mio software è incompleto poiché il launch pad non è finito! Modificherò questa sezione e aggiungerò tutto il mio software e una spiegazione quando avrò finito!

Il software di ognuno sarà diverso a seconda di cosa farà il controller. È a questo punto che il tuo controller inizia a prendere vita! Raccomando di ricercare come programmare ciascuno dei tuoi componenti e quindi di progettare il tuo software con un diagramma di flusso. Puoi vedere il diagramma di flusso del mio software di configurazione qui, anche se non ho ancora un diagramma di flusso per il mio software di sequenza di lancio.

Il modo più semplice per affrontare grandi quantità di software è pianificarlo. Più lo pianifichi, più è facile. Inizia collegando le note e passa a un diagramma di flusso finale che mostra tutto ciò che il controller deve fare e come viene navigato il sistema. Il mio mostra cosa viene visualizzato sullo schermo LCD e come passare da una sezione all'altra. Una volta che hai progettato il tuo software e sai come programmare ogni componente, prendi un caffè e fai il più possibile in una sera. Fallo per un paio di notti e sarà fatto prima che te ne accorga! I forum e il sito web di Arduino diventeranno i tuoi migliori amici in queste poche notti!

Il mio consiglio più grande, questo ti salverà la vita! Quando imposti i tuoi pulsanti/interruttori come input devi usare questo pezzo di codice: pinMode(6, INPUT_PULLUP);

Se non aggiungi '_PULLUP' i tuoi pulsanti/interruttori rimbalzeranno e non funzioneranno. L'ho imparato nel modo più duro e ho trascorso 5 ore di lavoro extra su questo da solo prima di rendermi conto del mio semplice errore.

Alla fine del tuo software lo avresti caricato almeno 100 volte per il test, ma ci sono ancora altri test da fare…

Passaggio 7: test

Prova, prova, prova. La chiave per rendere perfetto qualsiasi progetto e funzionare come deve. Se qualcosa non funziona, dovrai rintracciare il problema, eventualmente sostituire i componenti, fare qualche ricablaggio o nel migliore dei casi cambiare solo un piccolo pezzo di codice. Nessun progetto funzionerà mai perfettamente al primo tentativo. Basta insistere con esso fino a quando non è finito e funziona senza intoppi.

Una volta che funziona perfettamente, sei pronto per usarlo! Nel mio caso si tratta di lanciare razzi…

Passaggio 8: lancio

Stavate tutti aspettando qualche dolce foto/video di lancio! Ci scusiamo per averti fatto questo, ma il primo lancio è ancora di almeno 3 mesi fuori. Devo creare il trampolino di lancio e finalizzare ogni parte dell'intero progetto. Sono attualmente in 6 mesi e ho lavorato ogni giorno da quando ho iniziato. È un progetto assolutamente enorme!

Attualmente sto lavorando a un grande video su come ho realizzato il controller, cosa fa e alcune demo. Si spera che questo sarà su YouTube entro una settimana!

Detto questo, puoi seguire i miei progressi fino al primo lancio e attraverso tutti i guasti iniziali e la messa a punto. Sto lavorando a molti video di YouTube riguardanti il progetto e scrivo costantemente su Twitter e Instagram. Ci sono alcuni grandi video di YouTube in arrivo per quanto riguarda il razzo stesso, la rampa di lancio e, naturalmente, i lanci. Ecco tutti i miei account…

YouTube:

Twitter:

Instagram:

Thingiverse:

My Dodgy Website:

Vuoi un adesivo?

Passaggio 9: un passo avanti!?

Come ho detto prima non ho ancora finito! Devo ancora prendere la batteria, montarla e fare le etichette finali.

Tuttavia ho avuto molte altre idee su come fare un ulteriore passo avanti!

• Computer Raspberry Pi con schermo integrato nel coperchio della custodia
• Spine a banana per il lancio del backup cablato
• Antenna esterna su treppiede
• Ricarica della batteria con una spina sul pannello principale
• Programmazione con una spina sul pannello principale
• Pannello in vera fibra di carbonio
• Supporti dietro il pannello per fermare la flessione

Mi scuso per la mancanza di foto dei progressi! Sono stati presi sul mio telefono perché non pensavo di prenderne molti.

Spero che questo ti ispiri a crearne uno tuo! mi piacerebbe vedere i tuoi lavori….