בקר שיגור רקטות Overkill !: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

כחלק מפרויקט ענק הכולל רקטות דגם הייתי צריך בקר. אבל כמו כל הפרויקטים שלי, לא יכולתי פשוט לדבוק ביסודות ולעשות בקר כפתור בודד בכף יד שפשוט משגר טיל דגם, לא, הייתי צריך להתגבר בצורה מוגזמת ולהפוך אותו למסובך ומעולה ככל שיכולתי חשוב על. היו לי רעיונות להפוך את זה ליותר ויותר גבוה, אבל הרעיונות האלה היו קצת מחוץ לתקציב של סטודנט בן 16.

לאחר מחקר ותכנון רב לא הצלחתי למצוא משאבים בדרך ל'בקרי רקטות לתיק 'מכיוון שהם לא בדיוק פריט נפוץ, ולכן הייתי צריך לעצב משלי מאפס. החלק העיקרי של כל הפרויקט שלי, הרקטה עצמה, עשוי מסיבי פחמן ונראה די גרוע, אז רציתי להמשיך את הנושא הזה עד לבקר ולמשטח השיגור מפלדה (כרגע לא שלם).

אבל מה עושה הבקר הזה? למה הצלחת?

ובכן רקטת הדגם שלי היא לא בדיוק רקטה טיפוסית עם סנפירים ומשטח שיגור בסיסי עם מעקה נחיה. במקום זאת הרקטה מלאה באלקטרוניקה מותאמת אישית וציוד בקרת וקטורים. בקרת וקטור דחף, או TVC, כרוכה בהזזת המנוע בתוך הרקטה כדי לכוון את דחיפתה ולכן לכוון את הרקטה למסלול המתאים לה. אולם זה כרוך בהנחיית GPS שהיא לא חוקית! אז הרקטה שלי משתמשת ב- TVC כדי שהרקטה סופר יציבה תלך זקוף עם ג'ירוסקופ על מחשב הטיסה, ללא ציוד GPS. התייצבות פעילה היא חוקית, הכוונה היא לא!

בכל מקרה מבוא ארוך זה עדיין לא הסברתי מה עושה הבקר! משטח השיגור כפי שאמרתי בעבר הוא לא רק דוכן עם מעקה מנחה, אלא מערכת מורכבת מלאה באלקטרוניקה וחלקים מכניים, כמו משטח שיגור אמיתי. הוא כולל בוכנה פנאומטית למשוך את הגב החזק, מהדקים המחזיקים את בסיס הרקטות ואת פלג הגוף העליון ועוד הרבה דברים שאסביר יותר טוב בסרטוני YouTube הבאים.

הבקר לא רק שולח את כל האותות האלחוטיים לשליטה במערכות כריות השיגור והשיגור של הרקטה, אלא שהוא גם מאפשר לי להתאים את הגדרות השיגור. בין אם זה בעצם שיגור, או רק להחזיק אותו לרפד לאש סטטית של המנוע. בין אם הפעלתי את המערכת הפנאומטית בעלת גב חזק הנפתח או לא. האם יש ברקטה מאיצי צד כפי שניתן לראות ב- Falcon Heavy. או שאני צריך לבדוק את החיבור האלחוטי בין הבקר למשטח ההשקה. כל אלה הם רק חלק מהפונקציות שבקר זה יכול לבצע.

הערה מהירה: אלה לא התוויות הסופיות מכיוון שאין לי כרגע גישה לחותכן הוויניל הרגיל שלי מסוג Roland GX-24. גם אין לי את הסוללה עדיין, אשתמש במכונית RC/מטוס רגיל RC, 11.1V וכ- 2500mAh.

לפני שנתחיל עם הוראות שלב אחר שלב כיצד הצלחתי, ברצוני להבהיר לכולם כי בקר כזה יכול לשמש להרבה יותר מאשר רק שיגור רקטות בהתאם למה אתה מייצר אותו. הוא יכול לשלוט על רובר אלחוטי, לשלוט במסוק/מזל ט RC, להיות מותאם למחשב נייד או למערכת משחקים. הדמיון שלך באמת הוא הגבול. אם ברצונך לבנות בקר זה הייתי ממליץ לך בחום לעצב סכמה משלך, פריסת מתגים וכל התוכנות שלך. הפוך אותו באמת לשלך.

עדכון!

הנה סרטון YouTube החדש על הבקר!

אספקה

מכיוון שאני באוסטרליה החלקים והקישורים שלי כנראה יהיו שונים מכל אחד שלך אז אני ממליץ לעשות מחקר משלך! יש לי קובץ PDF מלא של כל מה שהשתמשתי כאן. אני ממליץ גם להשתמש בחלקים משלך כדי להתאים את הבקר שלך למה שאתה צריך/רוצה שהוא יעשה!

רשימת החלקים הבסיסית:

• מקרה כלשהו
• פנל אקרילי
• כפתורים ומתגים
• מסך LCD, קריאת מתח
• נימה PLA
• ויניל סיבי פחמן תלת מימד
• רמקול ומודול אודיו (אם אתה רוצה שהוא ידבר)

שמרתי על הכלים הבסיסיים, אתה יכול להשתמש בכל מה שיש לך:

• דרמל עם להב חיתוך
• תרגיל
• מלחם
• מצית (לצינורות כיווץ חום)
• מברג
• צבת אף מחודדת
• מגב (למריחת עטיפת ויניל ומדבקות)
• סכין סטנלי (לחיתוך אקריליק)

שלב 1: תחילת העבודה

מה אני רוצה שהבקר שלי יעשה? אילו כפתורים/מתגים ופונקציות הוא צריך? איך אני רוצה שזה יראה? מהו התקציב? כל אלה הן שאלות הכרחיות לשאול את עצמך לפני שתתחיל להתמודד עם משימה זו. אז התחל בלקבל פנקס ולרשום רעיונות. זה גם עוזר לעשות מחקר על בקרים קיימים, אולי פשוט תמצא את הרעיון הזהוב הזה.

יהיה עליך לחשוב על כל פונקציה שהבקר שלך צריך לבצע ועל איזה סוג של כפתורים/מתגים אתה תצטרך בשביל זה. במקרה שלי זה היה שליטה במספר חלקים של משטח שיגור ושיגור רקטה. אז הייתי צריך מתגים להגדרות, דרך להתחיל את רצף השיגור, קודי אבטחה כדי להבטיח שאף אחד אחר לא יוכל לשגר את הרקטה ועוד כמה דברים קטנים.

כפתור עצירת החירום הגדול שלי היה חיוני בהחלט לצורת הבקר שלי! הבקר מתחיל רצף ספירה לאחור של 15 שניות שבמהלכו משטח השיגור מתכונן לשיגור הרקטה. בכל פעם במהלך 15 השניות האלה עלולה להיווצר איזושהי סכנה, הכפתור האדום הגדול חותך את כל הכוח אל הבקר, ועוצר עוד אותות אלחוטיים להגיע לכרית השיגור ומבטיח שהרקטה לא יכולה להשתגר.

אני גם צריך דרך לשלוט באור חיצוני 12V מסתובב, הארדואינו יכול להוציא רק אות 5V כך ש- MOSFET שימש למשימה זו. MOSFET שימש גם ליצירת מעגל להצתת מנוע הרקטות עם חיבור חוטי לבקר. אם משהו לא עובד ביום ההשקה עם השליטה האלחוטית אני מסוגל לחבר את המצת מצית לבקר כדי לשגר את הרקטה.

ברגע שאתה יודע מה הבקר שלך צריך לעשות זה הזמן ליצור את תרשים המעגל של כל הרכיבים שלך ולברר כיצד תגדיר אותם בלוח הראשי …

שלב 2: פריסה וחיווט

פריסת רכיבים טובה חיונית לרבגוניות ולשימושיות, כמו גם לאסתטיקה שזה באמת כל מה שמעניין אותי. זה מסביר מדוע האנטנה נמצאת מול כפתור עצירת החירום? מצאתי את הפריסה הזו על ידי כך שהוצאתי את הקצף המקורי מהמארז והזזתי את הרכיבים עליו עד שהייתי מרוצה מאיך שהוא נראה. השטח הפתוח שנותר באמצע הוא לכמה מדבקות מהודרות, אבל כפי שאמרתי בעבר אין לי גישה לחותכן ויניל כרגע, אז במקום זאת יש לי לידו את מדבקת לוגו הפרויקט שלי.

לאחר שתכננת פריסה זו, סמן את כתמי הרכיבים על לוח אקרילי יחד עם ממדי החור ומידות המתאר של הלוח, זה ייחתך בשלב הבא. השתמשתי באקריליק 3 מ מ.

ברגע שאתה יודע את כל הרכיבים שאתה צריך ולאן הם הולכים, תצטרך ליצור צורה כלשהי של סכמטי או טבלה לאן כל החיבורים הולכים. להלן שולחן הסיכות שלי והסכימה שלי. אל תעתיקו את המסמכים שלי מכיוון שהרכיבים שלי יהיו שונים משלכם ולכן החיבורים יהיו שונים, אולם אתם מוזמנים להשתמש בשלי כמדריך, בחינם. הסכימה נעשתה בדיוק עבור הוראות שימוש אלה מכיוון שהשתמשתי רק בטבלת הסיכות כדי ליצור את הבקר שלי, ולכן הסכימה מזורזת וייתכן שיהיו שגיאות! אם תרצה עותק של קובץ Fritzing שלח לי הודעה בכל אחד מחשבונות המדיה החברתית שלי ואשלח לך אותו בדוא ל, בחינם שוב!

בעת תכנון החיווט שלך תצטרך לשקול כמה סיכות יש לך בארדואינו שלך (אני ממליץ על Arduino Mega או Arduino Mega Pro). יהיה עליך גם לחקור את הרכיבים שלך ולראות אם יש סיכות ספציפיות שאליהן הם צריכים להיכנס, למשל ייתכן שיש לך רכיבי SPI או I2C הזקוקים לסיכות ספציפיות. לאחר שתמצא את הפינים המדויקים שרכיבים מסוימים צריכים, תוכל למלא את הסיכות הדיגיטליות והאנלוגיות הנותרות בכניסות ויציאות אחרות כגון מתגים, לחצנים, נוריות LED, באזרים ו- MOSFET.

כל המסמכים זמינים באתר המפוקפק שלי:

לאחר שכל התכנון הזה הושלם, אתה עוסק בדברים המהנים …

שלב 3: חיתוך

הגיע הזמן לחתוך את לוח האקריליק הראשי ולאחר מכן לחתוך את כל החורים לרכיבים! היזהר, אתה עומד לעשות בלגן ענק! ודא שסימנת כל חתך וודא שהם נכונים. אתה יכול לחתוך יותר חומר, אבל אתה לא יכול להוסיף אותו שוב כשהוא נעלם … ובכן לא יפה במיוחד! טעיתי כשחתכתי את הפאנל הראשי שלי, לא קלעתי מספיק את הקו עם סכין סטנלי וזה לקח יותר מדי חומר כשחטפתי אותו, למרבה המזל זה היה מכוסה בקלות על ידי ביצוע פער להרים את הלוח.

כדי לחתוך את צורת הלוח הראשי הידקתי סרגל פלדה לאורך קווי הקצה וגררתי וסכין סטנלי לאורך הקו עד שהייתי בערך באמצע הלוח, זה לקח הרבה זמן. לאחר מכן הדקתי את האקריליק לשולחן עם קו החיתוך על קצה השולחן והחלק שאני רוצה על השולחן. החלק שהעביר את הקצה התנתק בקלות עם מעט כוח, אולם הוא הותיר כמה קצוות מחורצים. השתמשתי בפטיש לניקוי גס של הקצוות האלה ולאחר מכן דרמל עם מעט שיוף כדי להפוך אותם לחלקים. למארז שלי יש פינות עגולות ולכן נאלצתי לעגל את הפינות של האקריליק עם ה- Dremel, בעזרת מעט חיתוך להתחלה ולסיים עם שיוף.

ברגע שיש לך את קווי המתאר של הלוח, תוכל להשתמש בשילוב של להב חיתוך Dremel ומקדח כדי לחתוך את כל החורים בלוח שלך. עיגולים גדולים נעשו עם חתכים קטנים רבים של Dremel, מלבנים וריבועים נחתכו עם ה- Dremel ונקדחו חורים קטנים. לאחר מכן ניתן לנקות את כל החורים בעזרת קובץ, נייר חול ומעט שיוף של Dremel.

הגיע הזמן לנקות סדקים או קצוות מחוספסים בעזרת עטיפת הויניל …

שלב 4: עטיפה והרכבה

רכשתי באיביי ויניל סיבי פחמן זולים במיוחד כדי לכסות את כל הפאנל, סיבי פחמן אמיתיים הולכים להיות יקרים מדי ומבולגנים מאוד אבל שקלתי זאת. חותכים פיסת ויניל מעט גדולה יותר מהפאנל, בין אם הוא מפחמן, עץ ?, שחור מבריק או שאולי פשוט תרצו לצבוע אותו! זה תלוי בהעדפה שלך. לאחר מכן, קלפו בזהירות כמות קטנה מכריכת הדבק והתחילו ליישם אותה על הלוח. הקפד להשתמש במגב כדי להסיר בועות תוך כדי תנועה. הניחו בזהירות את הוויניל ועטפו אותו היטב על הקצוות. בהתאם לאיכות הוויניל שלך ייתכן שיהיה עליך להוסיף קצת דבק נוסף! אם אתה מכוער במיוחד אולי תרצה לרכך מעט את הוויניל בעזרת מייבש שיער או אקדח חום כדי לקבל פינות סופר חלקות.

ברגע שזה נעשה הגיע הזמן לחתוך כל ויניל המכסה את החורים לרכיבים שלך. היזהר לא לבלבל את עבודת הוויניל היפה שלך!

כעת תוכל להרכיב את כל הרכיבים במקומותיהם. הרכיבים עשויים להזדקק לאומים, ברגים, דבק/אפוקסי או התאמת חיכוך. באופן כללי רוב הרכיבים נכנסים מספיק בקלות. מודול משדר הטווח הארוך NRF24 שלי ישב בזווית בחור, אז הוספתי מכונת כביסה וזה יישר אותו יפה. את החלק הזה היה צריך להחזיק באפוקסי, אז ערבבתי מהר כמה דברים, מבחוץ!

הייתי צריך איפשהו לאחסן את אנטנת NRF24 כשהתיק היה סגור, אז כדי להימנע מאובדן החלטתי להכין קליפ מודפס בתלת מימד שנדבק לתוך הלוח. הקליפ זמין ב- Thingiverse כאן!

כשהפאנל שלך נראה שלם (מלבד כל התוויות שתרצה להוסיף) הגיע הזמן להפוך אותו ולהתחיל את החיווט …

שלב 5: הלחמה וחיווט

כל אחד מהחוטים שלי מולחם על הרכיבים ואז רץ לארדואינו, שם הם מחוברים לסיכות כותרת גבריות. הייתי צריך לייצר חוטים בהתאמה אישית על ידי ניתוק התקעים מחוטי המגשר, הלחמה באורך תיל מתאים ולאחר מכן בידודם בעזרת צינורות כיווץ חום. לפני שתתחיל בהלחמה, הרכיב את בקר המיקרו שלך בחלק האחורי של הלוח כדי שתוכל לתכנן את אורכי החוט שלך בהתאם. אני ממליץ להאריך את החוטים שלך אז הם צריכים להיות, זה עוזר לארגן אותם בצורה מסודרת כשהכל נעשה. ייתכן שיהיה גם רכיבים קטנים כמו נגדים, מסופי בורג ו- MOSFET להלחמה על גבי לוח פרפ.

כאשר החוטים שלך מולחמים אתה יכול לחבר את כולם לסיכות הארדואינו שלהם ולאחר מכן להשתמש בקשרי כבלים כדי לנסות להפוך את הכל למסודר יותר. תהליך זה לוקח הרבה זמן אך כל כך שווה ומאוד מספק!

הרמקול במארז המודפס בתלת מימד מיועד לשדרוג עתידי הכולל הפעלה של קבצי wav והפעלת הבקר קולות דיבור/הפעלה.

כל התהליך הזה לקח לי יותר מיומיים ברציפות, שכן ייצור חוטים בהתאמה אישית ובידוד כל חיבור הוא זמן רב ביותר! פשוט שים מוזיקה, קח חטיפים והתחל להלחם. וודא שהסכימה שלך נמצאת בקרבת מקום!

עם השלמת כל החיווט הגיע הזמן לתוכנה …

שלב 6: תוכנה

יש לי כרגע תוכנה בסיסית לקבל את כל ההגדרות ולקבל קודי אבטחה אולם התוכנה שלי לא שלמה מכיוון שכרית ההשקה לא גמורה! אני אערוך את הסעיף הזה ואוסיף את כל התוכנות שלי והסבר עליו כשאני מסיים!

התוכנה של כולם תהיה שונה בהתאם למה שהבקר שלך יעשה. בשלב זה הבקר שלך מתחיל להתעורר לחיים! אני ממליץ לחקור כיצד לתכנת כל אחד מהרכיבים שלך ולאחר מכן לעצב את התוכנה שלך עם תרשים זרימה. אתה יכול לראות את תרשים הזרימה של תוכנת ההתקנה שלי כאן, למרות שטרם קיבלתי תרשים זרימה לתוכנת רצף ההשקה שלי.

הדרך הקלה ביותר להתמודד עם כמויות גדולות של תוכנות היא לתכנן אותה. ככל שאתה מתכנן את זה יותר קל. התחל בחיווט הערות והתקדם לתרשים סופי של תרשים זרימה המראה את כל מה שהבקר שלך צריך לעשות וכיצד ניווט המערכת. שלי מציג את מה שמוצג במסך ה- LCD וכן כיצד ניתן להגיע בין חלקים. לאחר שתכננת את התוכנה שלך ותדע לתכנת כל רכיב, קח קפה ותעשה הרבה כפי שאתה יכול בערב אחד. עשו זאת במשך כמה לילות וזה ייעשה לפני שאתם יודעים את זה! פורומים ואתר Arduino יהפכו לחבר הכי טוב שלך במהלך הלילות האלה!

הטיפ הגדול ביותר שלי, זה יציל את חייך! כאשר אתה מגדיר את הכפתורים/המתגים שלך ככניסות עליך להשתמש בקטע קוד זה: pinMode (6, INPUT_PULLUP);

אם לא תוסיף '_ PULLUP' הכפתורים/מתגים שלך יקפצו ולא יעבדו. למדתי את זה בדרך הקשה ובזבזתי 5 שעות של עבודה נוספת על זה לבד לפני שהבנתי את הטעות הפשוטה שלי.

בסוף התוכנה שלך היית מעלה אותה לפחות 100 פעמים לבדיקה, אבל עדיין יש עוד בדיקות …

שלב 7: בדיקה

בדיקה, בדיקה, בדיקה. המפתח להפוך כל פרויקט למושלם ולתפקד כפי שהוא צריך. אם משהו לא עובד תצטרך לאתר את הבעיה, אולי להחליף רכיבים, לבצע חיווט מחדש או במקרה הטוב פשוט לשנות קצת קוד קטן. אף פרויקט לא יעבוד ניסיון ראשון מושלם. פשוט המשיכו עם זה עד שזה יסתיים ויעבוד בצורה חלקה.

ברגע שזה עובד מושלם אתה מוכן להשתמש בו! במקרה שלי זו שיגור רקטות …

שלב 8: הפעל

כולכם חיכיתם לכמה תמונות/סרטוני השקה מתוקים! סליחה שעשיתי לך את זה אבל ההשקה הראשונה עדיין היא לפחות 3 חודשים הפסקה. אני צריך להכין את לוח ההשקה ולסיים כל חלק בפרויקט כולו. אני כרגע בן 6 חודשים ועבדתי כל יום מאז שהתחלתי. זה פרויקט ענק בהחלט!

כרגע אני עובד על סרטון גדול על האופן שבו הכנתי את הבקר, כמו גם מה שהוא עושה וכמה הדגמות. אני מקווה שזה יופיע ביוטיוב בתוך שבוע!

עם זאת נאמר שאתה יכול לעקוב אחר ההתקדמות שלי עד ההשקה הראשונה ודרך כל הכישלונות והכוונון הראשוניים. אני עובד על הרבה סרטוני יוטיוב בנוגע לפרויקט ואני מפרסם כל הזמן בטוויטר ובאינסטגרם. יש כמה סרטוני יוטיוב גדולים שמגיעים לגבי הרקטה עצמה, משטח השיגור וכמובן שיגורים. הנה כל החשבונות שלי…

YouTube:

טוויטר:

אינסטגרם:

Thingiverse:

האתר המפוקפק שלי:

רוצים מדבקה?

שלב 9: צעד אחד קדימה !?

כפי שאמרתי קודם עדיין לא סיימתי! אני עדיין צריך להשיג את הסוללה, להרכיב אותה ולעשות את התוויות האחרונות.

עם זאת היו לי רעיונות רבים אחרים כיצד לקחת את זה צעד אחד קדימה!

• מחשב פטל פאי עם מסך מובנה בתוך מכסה מארז
• תקעי בננה להפעלת גיבוי קווי
• אנטנה חיצונית על חצובה
• טעינת סוללה עם תקע בלוח הראשי
• תכנות עם תקע בלוח הראשי
• לוח סיבי פחמן אמיתי
• תומך מאחורי הלוח להפסקת כיפוף

אני מתנצל על חוסר תמונות ההתקדמות! הם נלקחו לטלפון שלי מכיוון שלא חשבתי לקחת הרבה.

אני מקווה שזה נותן לך השראה ליצור בעצמך! אשמח לראות את עבודתך….