Overkill Model Rocket Launch Controller! - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Als Teil eines riesigen Projekts mit Modellraketen brauchte ich einen Controller. Aber wie bei allen meinen Projekten konnte ich mich nicht einfach an die Grundlagen halten und einen Handheld-Ein-Knopf-Controller bauen, der einfach eine Modellrakete startet, nein, ich musste es extrem übertreiben und es so kompliziert und übertrieben wie möglich machen Denk an. Ich hatte Ideen, um dies noch übertriebener zu machen, aber diese Ideen waren für einen 16-jährigen Schüler etwas außerhalb des Budgets.

Nach viel Recherche und Planung konnte ich keine Ressourcen für 'Aktenkoffer-Raketencontroller' finden, da sie nicht gerade ein gängiger Gegenstand sind, also musste ich meine eigenen von Grund auf neu entwerfen. Der Hauptteil meines gesamten Projekts, die Rakete selbst, besteht aus Kohlefaser und sieht ziemlich knallhart aus, also wollte ich dieses Thema bis zum Controller und der Stahlstartrampe (derzeit unvollständig) fortsetzen.

Aber was macht dieser Controller? Warum hast du es geschafft?

Nun, meine Modellrakete ist nicht gerade eine typische Rakete mit Flossen und einer einfachen Startrampe mit Führungsschiene. Stattdessen ist die Rakete mit kundenspezifischer Elektronik und Schubvektorsteuerung ausgestattet. Bei der Schubvektorsteuerung oder TVC wird das Triebwerk innerhalb der Rakete bewegt, um seinen Schub zu lenken und damit die Rakete auf ihre geeignete Flugbahn zu lenken. Dies beinhaltet jedoch eine GPS-Führung, die ILLEGAL ist! Meine Rakete verwendet also TVC, um die Rakete mit einem Gyroskop auf dem Flugcomputer und ohne GPS-Ausrüstung super stabil aufrecht zu halten. Aktive Stabilisierung ist legal, Anleitung nicht!

Wie auch immer, durch dieses lange Intro habe ich immer noch nicht erklärt, was der Controller macht! Die Startrampe ist, wie ich bereits sagte, nicht nur ein Ständer mit einer Führungsschiene, sondern ein komplexes System gefüllt mit Elektronik und mechanischen Teilen, wie eine echte Startrampe. Es enthält einen pneumatischen Kolben zum Zurückziehen des starken Rückens, Klemmen, die die Raketenbasis und den Oberkörper halten und viele andere Dinge, die ich in zukünftigen YouTube-Videos besser erklären werde.

Der Controller sendet nicht nur alle drahtlosen Signale, um die Startrampensysteme zu steuern und die Rakete zu starten, sondern ermöglicht mir auch, die Einstellungen des Starts anzupassen. Egal, ob es tatsächlich startet oder einfach nur auf das Pad gedrückt wird, um ein statisches Feuer des Motors zu erzeugen. Unabhängig davon, ob ich das einziehbare pneumatische System mit starkem Rücken aktiviert habe oder nicht. Hat die Rakete seitliche Booster wie beim Falcon Heavy. Oder muss ich die drahtlose Verbindung zwischen Controller und Launchpad testen? Dies sind nur einige der Funktionen, die dieser Controller ausführen kann.

Kurzer Hinweis: Dies sind nicht die endgültigen Etiketten, da ich derzeit keinen Zugriff auf meinen üblichen Roland GX-24-Schneideplotter habe. Ich habe auch den Akku noch nicht, ich werde einen Standard-RC-Auto/Flugzeug-LiPo, 11.1V und ca. 2500mAh verwenden.

Bevor wir mit der Schritt-für-Schritt-Anleitung beginnen, wie ich es gemacht habe, möchte ich allen klar machen, dass ein solcher Controller für viel mehr verwendet werden kann, als nur Raketen zu starten, je nachdem, wofür Sie ihn herstellen. Es könnte einen drahtlosen Rover steuern, einen RC-Helikopter / eine Drohne steuern, an einen tragbaren Computer oder ein Spielsystem angepasst werden. Ihrer Fantasie sind wirklich keine Grenzen gesetzt. Wenn Sie diesen Controller bauen möchten, empfehle ich Ihnen auch dringend, Ihren eigenen Schaltplan, Schalterlayout und Ihre eigene Software zu entwerfen. Machen Sie es wirklich IHR.

Aktualisieren!

Hier ist das neue YouTube-Video zum Controller!

Lieferungen

Da ich in Australien bin, werden sich meine Teile und Links wahrscheinlich von Ihren unterscheiden, daher würde ich empfehlen, Ihre eigenen Recherchen durchzuführen! Ich habe eine vollständige Teileliste als PDF von allem, was ich hier verwendet habe. Ich empfehle auch, Ihre eigenen Teile zu verwenden, um Ihren Controller an das anzupassen, was Sie brauchen / wollen!

Die grundlegende Stückliste:

• Eine Art Fall
• Acrylplatte
• Tasten und Schalter
• LCD-Bildschirm, Spannungsanzeige
• PLA-Filament
• 3D Kohlefaser-Vinyl
• Ein Lautsprecher- und Audiomodul (wenn es sprechen soll)

Ich habe die Tools einfach gehalten, Sie können alles verwenden, was Sie haben:

• Dremel mit Schneidklinge
• Bohren
• Lötkolben
• Zigarettenanzünder (für Schrumpfschlauch)
• Schraubenzieher
• Spitzzange
• Rakel (zum Auftragen von Vinylfolie und Aufklebern)
• Stanley-Messer (zum Schneiden von Acryl)

Schritt 1: Erste Schritte

Was soll mein Controller tun? Welche Tasten/Schalter und Funktionen braucht es? Wie soll es aussehen? Wie hoch ist das Budget? Dies sind alles notwendige Fragen, die Sie sich stellen sollten, bevor Sie diese Aufgabe in Angriff nehmen. Beginnen Sie also damit, sich einen Notizblock zu besorgen und Ideen aufzuschreiben. Es hilft auch, nach vorhandenen Controllern zu recherchieren, vielleicht finden Sie diese goldene Idee.

Sie müssen sich jede einzelne Funktion überlegen, die Ihr Controller ausführen muss und welche Art von Tasten/Schaltern Sie dafür benötigen. In meinem Fall war dies die Steuerung mehrerer Teile einer Startrampe und das Abfeuern einer Rakete. Also brauchte ich Schalter für Einstellungen, eine Möglichkeit, die Startsequenz zu starten, Sicherheitscodes, um sicherzustellen, dass niemand sonst die Rakete starten kann und einige andere Kleinigkeiten.

Mein großer Not-Aus-Knopf war für meine Controller-Form absolut unverzichtbar! Der Controller startet eine 15-sekündige Countdown-Sequenz, während der sich die Startrampe auf den Start der Rakete vorbereitet. Jedes Mal, wenn während dieser 15 Sekunden irgendeine Form von Gefahr auftreten könnte, unterbricht der große rote Knopf die gesamte Stromversorgung des Controllers, verhindert, dass weitere drahtlose Signale zur Startrampe gelangen, und stellt sicher, dass die Rakete NICHT gestartet werden kann.

Ich brauche auch eine Möglichkeit, ein externes 12-V-Drehlicht zu steuern, das Arduino kann nur ein 5-V-Signal ausgeben, daher wurde für diese Aufgabe ein MOSFET verwendet. Ein MOSFET wurde auch verwendet, um eine Schaltung zum Zünden des Raketenmotors mit einer Kabelverbindung zum Controller zu erstellen. Wenn am Starttag etwas mit der drahtlosen Steuerung nicht funktioniert, kann ich die Zündkabel mit dem Controller verbinden, um die Rakete zu starten.

Sobald Sie wissen, was Ihr Controller tun muss, ist es an der Zeit, den Schaltplan aller Ihrer Komponenten zu erstellen und herauszufinden, wie Sie sie auf dem Hauptpanel platzieren…

Schritt 2: Layout & Verdrahtung

Ein gutes Komponentenlayout ist für Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit sowie für die Ästhetik unerlässlich, die mir ehrlich gesagt nur am Herzen liegt. Dies erklärt, warum sich die Antenne vor dem Not-Aus-Taster befindet? Ich fand dieses Layout, indem ich den Originalschaum aus dem Gehäuse holte und die Komponenten darauf bewegte, bis ich mit dem Aussehen zufrieden war. Der verbleibende freie Platz in der Mitte ist für einige schicke Abziehbilder, aber wie ich bereits sagte, habe ich gerade keinen Zugang zu einem Vinylschneider, also habe ich stattdessen meinen Projektlogo-Aufkleber daneben.

Nachdem Sie dieses Layout entworfen haben, markieren Sie die Punkte der Komponenten auf der Acrylplatte zusammen mit den Lochmaßen und den Abmessungen der Platinenumrisse, diese werden im nächsten Schritt geschnitten. Ich habe 3mm Acryl verwendet.

Sobald Sie alle benötigten Komponenten kennen und wissen, wo sie hingehören, müssen Sie eine Art Schaltplan oder eine Tabelle erstellen, in der alle Verbindungen verlaufen. Hier ist meine Pin-Tabelle und mein Schaltplan. Kopieren Sie meine Dokumente nicht, da sich meine Komponenten von Ihren unterscheiden und daher die Verbindungen anders sind. Sie können meine jedoch kostenlos als Leitfaden verwenden. Der Schaltplan wurde nur für diese Instructables erstellt, da ich nur die Pin-Tabelle verwendet habe, um meinen Controller zu machen, daher ist der Schaltplan gehetzt und kann Fehler aufweisen! Wenn Sie eine Kopie der Fritzing-Datei wünschen, senden Sie mir eine Nachricht auf einem meiner Social-Media-Konten und ich werde sie Ihnen erneut kostenlos per E-Mail zusenden!

Bei der Planung Ihrer Verkabelung müssen Sie berücksichtigen, wie viele Pins Sie auf Ihrem Arduino haben (ich empfehle einen Arduino Mega oder Arduino Mega Pro). Sie müssen auch Ihre Komponenten recherchieren und sehen, ob es bestimmte Pins gibt, in die sie einsteigen müssen, zum Beispiel können Sie SPI- oder I2C-Komponenten haben, die bestimmte Pins benötigen. Sobald Sie die genauen Pins gefunden haben, die bestimmte Komponenten benötigen, können Sie die verbleibenden digitalen und analogen Pins mit anderen Ein- und Ausgängen wie Schaltern, Tasten, LEDs, Summern und MOSFETs füllen.

Alle Dokumente sind auf meiner zwielichtigen Website verfügbar:

Sobald all diese Planung abgeschlossen ist, sind Sie bei den lustigen Sachen…

Schritt 3: Schneiden

Es ist Zeit, die Hauptacrylplatte zu schneiden und dann alle Löcher für die Komponenten zu schneiden! Seien Sie vorsichtig, Sie machen ein riesiges Durcheinander! Stellen Sie sicher, dass Sie jeden Schnitt markiert haben und stellen Sie sicher, dass sie richtig sind. Sie können mehr Material wegschneiden, aber Sie können es nicht wieder hinzufügen, wenn es weg ist … naja, sowieso nicht sehr schön! Ich habe beim Zuschneiden meiner Hauptplatte einen Fehler gemacht, ich habe die Linie mit dem Stanley-Messer nicht genug geritzt und es hat zu viel Material weggenommen, als ich sie schnappte, zum Glück konnte dies leicht durch eine Lücke zum Anheben der Platte verdeckt werden.

Um die Hauptbrettform zu schneiden, klemmte ich ein Stahllineal entlang der Kantenlinien und zog ein Stanley-Messer entlang der Linie, bis ich ungefähr auf halbem Weg durch die Platte war, dies dauerte eine LANGE Zeit. Dann habe ich das Acryl mit der Schnittlinie an der Tischkante und dem Teil, den ich auf dem Tisch haben möchte, an einen Tisch geklemmt. Das über die Kante reichende Gebiss brach dann mit etwas Kraft leicht ab, hinterließ jedoch einige stumpfe Kanten. Ich benutzte einen Hammer, um diese Kanten grob zu reinigen und dann einen Dremel mit einem Schleifbit, um sie glatt zu machen. Mein Fall hat runde Ecken, also musste ich die Ecken des Acryls mit dem Dremel abrunden, mit einem Schneide-Bit zu Beginn und zum Abschluss mit einem Schleif-Bit.

Sobald Sie den Umriss des Paneels haben, können Sie eine Kombination aus einer Dremel-Schneidklinge und einem Bohrer verwenden, um alle Löcher in Ihrem Paneel zu schneiden. Große Kreise wurden mit vielen kleinen Dremel-Schnitten gemacht, Rechtecke und Quadrate wurden mit dem Dremel geschnitten und kleine Löcher wurden gebohrt. Alle diese Löcher können anschließend mit einer Feile, Schleifpapier und einem Dremel-Schleifbit gesäubert werden.

Es ist Zeit, Risse oder raue Kanten mit der Vinylfolie zu beseitigen…

Schritt 4: Wickeln und montieren

Ich habe bei eBay eine super billige Kohlefaser-Vinylfolie gekauft, um die gesamte Platte abzudecken, echte Kohlefaser wäre zu teuer und sehr unordentlich, aber ich habe es in Betracht gezogen. Schneiden Sie ein Stück Vinyl etwas größer als die Platte, egal ob aus Carbon, Holz, glänzendem Schwarz oder einfach nur lackieren! Es liegt an Ihrer Präferenz. Ziehen Sie dann vorsichtig eine kleine Menge der Klebefolie ab und beginnen Sie mit dem Auftragen auf die Platte. Stellen Sie sicher, dass Sie während des Vorgangs einen Rakel verwenden, um alle Blasen zu entfernen. Legen Sie das Vinyl vorsichtig hin und wickeln Sie es fest über die Kanten. Abhängig von der Qualität Ihres Vinyls müssen Sie möglicherweise etwas zusätzlichen Kleber hinzufügen! Wenn Sie sehr wählerisch sind, können Sie das Vinyl auch mit einem Fön oder einer Heißluftpistole leicht aufweichen, um superglatte Ecken zu erhalten.

Sobald dies erledigt ist, ist es an der Zeit, das Vinyl, das die Löcher für Ihre Komponenten bedeckt, wegzuschneiden. Passen Sie auf, dass Sie Ihre schönen Vinylarbeiten nicht durcheinander bringen!

Jetzt können Sie alle Komponenten an ihren Stellen montieren. Die Komponenten benötigen möglicherweise Muttern, Schrauben, Kleber/Epoxid oder Reibpassung. Im Allgemeinen gehen die meisten Komponenten leicht genug. Mein NRF24-Langstrecken-Transceiver-Modul saß schräg im Loch, also fügte ich eine Unterlegscheibe hinzu und es richtete es schön auf. Dieser Teil musste mit Epoxidharz gehalten werden, also habe ich schnell etwas OUTSIDE gemischt!

Ich brauchte irgendwo, um die NRF24-Antenne zu verstauen, wenn das Gehäuse geschlossen war. Um sie nicht zu verlieren, entschied ich mich, einen 3D-gedruckten Clip zu machen, der in das Panel geschraubt wird. Dieser Clip ist hier auf Thingiverse verfügbar!

Wenn Ihr Panel vollständig aussieht (abgesehen von allen Etiketten, die Sie hinzufügen möchten), ist es an der Zeit, es umzudrehen und mit der Verkabelung zu beginnen…

Schritt 5: Löten & Verdrahtung

Jeder meiner Drähte wird an die Komponenten gelötet und dann zum Arduino geführt, wo sie mit Stiftleisten eingesteckt werden. Ich musste diese Drähte nach Maß herstellen, indem ich die Stecker von den Überbrückungsdrähten abschneide, sie auf eine geeignete Drahtlänge löte und sie dann mit Schrumpfschlauch isoliere. Bevor Sie mit dem Löten beginnen, montieren Sie Ihren Mikrocontroller auf der Rückseite des Panels, damit Sie Ihre Drahtlängen entsprechend planen können. Ich empfehle, Ihre Drähte länger zu machen, als sie sein müssen. Dies hilft dabei, sie ordentlich zu organisieren, wenn alles fertig ist. Möglicherweise müssen Sie auch kleine Komponenten wie Widerstände, Schraubklemmen und MOSFETs auf eine Perfplatine löten.

Wenn Ihre Drähte gelötet sind, können Sie sie alle in ihre Arduino-Pins stecken und dann Kabelbinder verwenden, um alles ordentlicher zu machen. Dieser Prozess dauert lange, lohnt sich aber und ist sehr zufriedenstellend!

Der Lautsprecher im 3D-gedruckten Gehäuse ist für ein zukünftiges Upgrade vorgesehen, bei dem.wav-Dateien abgespielt und der Controller Sprech-/Abspielgeräusche erzeugt wird.

Dieser ganze Prozess hat mich über zwei Tage gedauert, da die Herstellung von benutzerdefinierten Drähten und das Isolieren jeder Verbindung extrem zeitaufwändig ist! Legen Sie einfach etwas Musik auf, schnappen Sie sich ein paar Snacks und fangen Sie an zu löten. Stellen Sie sicher, dass Ihr Schaltplan in der Nähe ist!

Wenn die Verkabelung abgeschlossen ist, ist es Zeit für die SOFTWARE…

Schritt 6: Software

Ich habe derzeit eine grundlegende Software, um alle Einstellungen zu erhalten und Sicherheitscodes zu akzeptieren, aber meine Software ist unvollständig, da das Launchpad noch nicht fertig ist! Ich werde diesen Abschnitt bearbeiten und alle meine Software und eine Erklärung dazu hinzufügen, wenn ich fertig bin!

Jede Software ist unterschiedlich, je nachdem, was Ihr Controller tun wird. An diesem Punkt beginnt Ihr Controller zum Leben zu erwachen! Ich empfehle, zu recherchieren, wie Sie jede Ihrer Komponenten programmieren, und dann Ihre Software mit einem Flussdiagramm zu entwerfen. Sie können mein Setup-Software-Flussdiagramm hier sehen, obwohl ich noch kein Flussdiagramm für meine Startsequenz-Software habe.

Der einfachste Weg, große Softwaremengen zu bewältigen, ist die Planung. Je mehr Sie planen, desto einfacher ist es. Beginnen Sie mit dem Verdrahten von Notizen und fahren Sie mit einem endgültigen Flussdiagramm fort, das alles zeigt, was Ihr Controller tun muss und wie das System navigiert wird. Meins zeigt, was auf dem LCD-Bildschirm angezeigt wird und wie man zwischen den Abschnitten kommt. Sobald Sie Ihre Software entworfen haben und wissen, wie jede Komponente programmiert wird, trinken Sie einen Kaffee und erledigen Sie so viel wie möglich an einem Abend. Tun Sie dies über ein paar Nächte und es wird getan, bevor Sie es wissen! Foren und die Arduino-Website werden in diesen wenigen Nächten zu deinem besten Freund!

Mein größter Tipp, das wird dein Leben retten! Wenn Sie Ihre Tasten/Schalter als Eingänge einstellen, müssen Sie diesen Code verwenden: pinMode(6, INPUT_PULLUP);

Wenn Sie '_PULLUP' nicht hinzufügen, springen Ihre Tasten/Schalter und funktionieren nicht. Ich habe das auf die harte Tour gelernt und allein 5 Stunden zusätzliche Arbeit damit verbracht, bevor ich meinen einfachen Fehler erkannte.

Am Ende Ihrer Software hätten Sie sie mindestens 100 Mal zum Testen hochgeladen, aber es müssen noch weitere Tests durchgeführt werden…

Schritt 7: Testen

Testen, testen, testen. Der Schlüssel, um jedes Projekt perfekt zu machen und so zu funktionieren, wie es benötigt wird. Wenn etwas nicht funktioniert, müssen Sie das Problem aufspüren, möglicherweise Komponenten austauschen, etwas neu verdrahten oder im besten Fall nur ein kleines bisschen Code ändern. Kein Projekt wird jemals beim ersten Versuch perfekt funktionieren. Beharren Sie einfach darauf, bis es fertig ist und reibungslos funktioniert.

Sobald es perfekt funktioniert, sind Sie bereit, es zu verwenden! In meinem Fall sind das Raketenstarts…

Schritt 8: Starten

Ihr habt alle auf ein paar süße Startfotos/-videos gewartet! Es tut mir leid, dass ich Ihnen das angetan habe, aber der erste Start ist noch mindestens 3 Monate entfernt. Ich muss die Startrampe erstellen und jeden Teil des gesamten Projekts abschließen. Ich bin derzeit 6 Monate drin und habe jeden Tag gearbeitet, seit ich angefangen habe. Es ist ein absolut riesiges Projekt!

Ich arbeite gerade an einem großen Video darüber, wie ich den Controller gemacht habe, was er macht und ein paar Demos. Das wird hoffentlich innerhalb einer Woche auf YouTube sein!

Abgesehen davon können Sie meine Fortschritte bis zum ersten Start und durch alle anfänglichen Fehler und Abstimmungen verfolgen. Ich arbeite an vielen YouTube-Videos zum Projekt und poste ständig auf Twitter und Instagram. Es werden einige große YouTube-Videos zur Rakete selbst, zur Startrampe und natürlich zu den Starts kommen. Hier sind alle meine Konten…

YouTube:

Twitter:

Instagram:

Thingiverse:

Meine zwielichtige Website:

Möchten Sie einen Aufkleber?

Schritt 9: Einen Schritt weiter!?

Wie gesagt, ich bin noch nicht fertig! Ich muss noch die Batterie holen, sie montieren und die endgültigen Etiketten machen.

Ich hatte jedoch viele andere Ideen, wie ich diesen Schritt weiter gehen könnte!

• Raspberry Pi-Computer mit im Gehäusedeckel integriertem Bildschirm
• Bananenstecker für kabelgebundenen Backup-Start
• Externe Antenne auf einem Stativ
• Aufladen des Akkus mit einem Stecker am Hauptpanel
• Programmierung mit einem Stecker am Hauptpanel
• Echtkohlefaserplatte
• Unterstützt hinter der Verkleidung, um das Biegen zu stoppen

Ich entschuldige mich für die fehlenden Fortschrittsfotos! Sie wurden auf meinem Handy aufgenommen, da ich nicht daran dachte, viele mitzunehmen.

Ich hoffe, das inspiriert dich, deine eigenen zu machen! Ich würde gerne deine Arbeit sehen….