Overkill Model Rocket Launch Controller !: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Como parte de un gran proyecto que involucraba modelos de cohetes, necesitaba un controlador. Pero como todos mis proyectos, no podía limitarme a lo básico y hacer un controlador de mano con un solo botón que simplemente lanzara un modelo de cohete, no, tuve que exagerar y hacerlo tan complicado y exagerado como pude. pensar en. Tenía ideas para hacer esto aún más exagerado, sin embargo, esas ideas estaban un poco fuera del presupuesto para un estudiante de 16 años.

Después de mucha investigación y planificación, no pude encontrar ningún recurso en la forma de 'controladores de cohetes de maletín', ya que no son exactamente un elemento común, por lo que necesitaba diseñar el mío desde cero. La parte principal de todo mi proyecto, el cohete en sí, está hecho de fibra de carbono y se ve bastante rudo, así que quería continuar con este tema hasta el controlador y la plataforma de lanzamiento de acero (actualmente incompleta).

Pero, ¿qué hace este controlador? ¿Por qué lo hiciste?

Bueno, mi modelo de cohete no es exactamente un cohete típico con aletas y una plataforma de lanzamiento básica con un riel guía. En cambio, el cohete está lleno de electrónica personalizada y equipo de control de vector de empuje. El control del vector de empuje, o TVC, implica mover el motor dentro del cohete para dirigir su empuje y, por lo tanto, dirigir el cohete a su trayectoria apropiada. Sin embargo, esto implica una guía GPS que es ILEGAL. Entonces mi cohete usa TVC para mantener el cohete súper estable en posición vertical con un giroscopio en la computadora de vuelo, sin equipo GPS. La estabilización activa es legal, la orientación no lo es.

De todos modos, a lo largo de esta larga introducción, ¡todavía no he explicado lo que hace el controlador! La plataforma de lanzamiento, como dije anteriormente, no es solo un soporte con un riel de guía, sino un sistema complejo lleno de componentes electrónicos y mecánicos, como una plataforma de lanzamiento real. Incluye un pistón neumático para retraer la fuerte espalda, abrazaderas que sujetan la base y la parte superior del cuerpo de los cohetes y muchas otras cosas que explicaré mejor en futuros videos de YouTube.

El controlador no solo envía todas las señales inalámbricas para controlar los sistemas de plataformas de lanzamiento y lanzar el cohete, sino que también me permite ajustar la configuración del lanzamiento. Ya sea que realmente se esté lanzando o simplemente se mantenga presionado contra la plataforma para un encendido estático del motor. Si tengo activado o no el sistema neumático retráctil de respaldo fuerte. ¿El cohete tiene impulsores laterales como se ve en el Falcon Heavy? ¿O necesito probar la conexión inalámbrica entre el controlador y la plataforma de lanzamiento? Estas son solo algunas de las funciones que puede realizar este controlador.

Nota rápida: estas no son las etiquetas finales ya que actualmente no tengo acceso a mi cortadora de vinilo Roland GX-24 habitual. Tampoco tengo la batería todavía, usaré un LiPo estándar para automóvil / avión RC, 11.1V y aproximadamente 2500mAh.

Antes de comenzar con las instrucciones paso a paso sobre cómo lo hice, me gustaría dejar en claro a todos que un controlador como este se puede usar para mucho más que simplemente para lanzar cohetes, dependiendo de para qué lo haga. Podría controlar un rover inalámbrico, controlar un helicóptero / drone RC, adaptarse a una computadora portátil o sistema de juegos. Tu imaginación es realmente el límite. Si desea construir este controlador, también le recomiendo encarecidamente que diseñe su propio esquema, diseño de interruptores y todo su propio software. Hágalo verdaderamente SUYO.

¡Actualizar!

¡Aquí está el nuevo video de YouTube sobre el controlador!

Suministros

Como estoy en Australia, mis partes y enlaces probablemente serán diferentes a los tuyos, ¡así que te recomiendo que hagas tu propia investigación! Tengo una lista completa de piezas en PDF de todo lo que usé aquí. ¡También recomiendo usar sus propias piezas para personalizar su controlador de acuerdo con lo que necesita / quiere que haga!

La lista de piezas básicas:

• Un caso de algún tipo
• Panel de acrílico
• Botones e interruptores
• Pantalla LCD, lectura de voltaje
• Filamento PLA
• Vinilo de fibra de carbono 3D
• Un altavoz y un módulo de audio (si quieres que hable)

He mantenido las herramientas básicas, puedes usar lo que tengas:

• Dremel con hoja de corte
• Taladro
• Soldador
• Encendedor de cigarrillos (para tubos termorretráctiles)
• Destornillador
• Alicates de punta puntiaguda
• Escobilla de goma (para aplicar envoltorios de vinilo y pegatinas)
• Cuchillo Stanley (para cortar acrílico)

Paso 1: Comenzando

¿Qué quiero que haga mi controlador? ¿Qué botones / interruptores y funciones necesita? ¿Cómo quiero que se vea? Cual es el presupuesto? Todas estas son preguntas necesarias que debe hacerse antes de comenzar a abordar esta tarea. Así que empiece por conseguir un bloc de notas y anotar ideas. También es útil investigar sobre los controladores existentes, es posible que encuentre esa idea de oro.

Deberá pensar en cada función que su controlador necesita realizar y qué tipo de botones / interruptores necesitará para ello. En mi caso, esto fue controlar varias partes de una plataforma de lanzamiento y lanzar un cohete. Así que necesitaba interruptores para la configuración, una forma de iniciar la secuencia de lanzamiento, códigos de seguridad para garantizar que nadie más pueda lanzar el cohete y algunas otras cosas menores.

¡Mi gran botón de parada de emergencia era absolutamente esencial para mi forma de controlador! El controlador inicia una secuencia de cuenta atrás de 15 segundos durante la cual la plataforma de lanzamiento se prepara para lanzar el cohete. En cualquier momento durante estos 15 segundos podría presentarse algún tipo de peligro, el gran botón rojo corta toda la energía al controlador, impidiendo que más señales inalámbricas lleguen a la plataforma de lanzamiento y asegurando que el cohete NO PUEDA lanzarse.

También necesito una forma de controlar una luz giratoria externa de 12V, el Arduino solo puede emitir una señal de 5V, por lo que se usó un MOSFET para esta tarea. También se usó un MOSFET para crear un circuito para encender el motor del cohete con una conexión cableada al controlador. Si algo no funciona el día del lanzamiento con el control inalámbrico, puedo conectar los cables del encendedor al controlador para lanzar el cohete.

Una vez que sepa lo que debe hacer su controlador, es hora de crear el diagrama de circuito de todos sus componentes y averiguar cómo los colocará en el panel principal …

Paso 2: disposición y cableado

Un buen diseño de los componentes es esencial para la versatilidad y la usabilidad, así como la estética, que honestamente es lo único que me importa. ¿Esto explica por qué la antena está frente al botón de parada de emergencia? Encontré este diseño obteniendo la espuma original de la carcasa y moviendo los componentes hasta que estuve satisfecho con su apariencia. El espacio abierto restante en el medio es para algunas calcomanías elegantes, pero como dije anteriormente, no tengo acceso a un cortador de vinilo en este momento, así que en su lugar tengo la pegatina con el logotipo de mi proyecto al lado.

Una vez que haya diseñado este diseño, marque los puntos de los componentes en el tablero acrílico junto con las dimensiones del orificio y las dimensiones del contorno del tablero, esto se cortará en el siguiente paso. Usé acrílico de 3 mm.

Una vez que sepa todos los componentes que necesita y adónde van, deberá crear algún tipo de esquema o tabla de dónde van todas las conexiones. Aquí está mi tabla de pines y mi esquema. No copie mis documentos, ya que mis componentes serán diferentes a los suyos y, por lo tanto, las conexiones serán diferentes, sin embargo, puede usar el mío como guía, de forma gratuita. El esquema se hizo solo para este Instructables, ya que solo usé la tabla de pines para hacer mi controlador, por lo tanto, el esquema es apresurado y puede tener errores. Si desea una copia del archivo Fritzing, envíeme un mensaje a cualquiera de mis cuentas de redes sociales y se lo enviaré por correo electrónico, ¡gratis una vez más!

Al planificar su cableado, deberá considerar cuántos pines tiene en su Arduino (recomiendo un Arduino Mega o Arduino Mega Pro). También deberá investigar sus componentes y ver si hay pines específicos en los que deben ingresar, por ejemplo, puede tener componentes SPI o I2C que necesitan pines específicos. Una vez que encuentre los pines exactos que necesitan ciertos componentes, puede completar los pines digitales y analógicos restantes con otras entradas y salidas, como interruptores, botones, LED, zumbadores y MOSFET.

Todos los documentos están disponibles en mi sitio web poco fiable:

Una vez que hayas completado toda esta planificación, estarás en lo divertido …

Paso 3: Cortar

¡Es hora de cortar el panel acrílico principal y luego cortar todos los agujeros para los componentes! ¡Cuidado, estás a punto de hacer un gran lío! Asegúrese de haber marcado cada corte y asegúrese de que sean correctos. Puedes cortar más material, pero no puedes volver a agregarlo una vez que se haya ido … ¡bueno, no muy bien de todos modos! Cometí un error al cortar mi panel principal, no marqué la línea lo suficiente con el cuchillo Stanley y se quitó demasiado material cuando lo rompí, afortunadamente esto se cubrió fácilmente haciendo un hueco para levantar el panel.

Para cortar la forma del tablero principal, sujeté una regla de acero a lo largo de las líneas del borde y arrastré un cuchillo Stanley a lo largo de la línea hasta que estuve aproximadamente a la mitad del panel, esto tomó MUCHO tiempo. Luego sujeté el acrílico a una mesa con la línea de corte en el borde de la mesa y la parte que quiero en la mesa. La broca que pasó por el borde se rompió fácilmente con un poco de fuerza, sin embargo, dejó algunos bordes dañados. Usé un martillo para limpiar aproximadamente estos bordes y luego una Dremel con una broca de lijado para suavizarlos. Mi caja tiene esquinas redondeadas, así que tuve que redondear las esquinas del acrílico con la Dremel, comenzando con una broca de corte y terminando con una broca de lijado.

Una vez que tenga el contorno del panel, puede usar una combinación de una cuchilla de corte Dremel y un taladro para cortar todos los agujeros en su panel. Se hicieron círculos grandes con muchos cortes pequeños de Dremel, se cortaron rectángulos y cuadrados con la Dremel y se perforaron pequeños agujeros. Todos estos agujeros se pueden limpiar con una lima, papel de lija y luego una broca de lijado Dremel.

Es hora de limpiar cualquier grieta o aspereza con la envoltura de vinilo …

Paso 4: envolver y montar

Compré una envoltura de vinilo de fibra de carbono súper barata en eBay para cubrir todo el panel, la fibra de carbono real iba a ser demasiado cara y muy complicada, pero lo consideré. Corta un trozo de vinilo un poco más grande que el panel, ya sea de carbono, madera, negro brillante o simplemente quieras pintarlo. Depende de tu preferencia. Luego, retire con cuidado una pequeña cantidad de la cubierta adhesiva y comience a aplicarla en la tabla. Asegúrese de usar una escobilla de goma para eliminar las burbujas a medida que avanza. Coloque con cuidado el vinilo y envuélvalo firmemente sobre los bordes. Dependiendo de la calidad de su vinilo, es posible que deba agregar un poco de pegamento adicional. Si eres muy quisquilloso, es posible que también quieras suavizar un poco el vinilo con un secador de pelo o una pistola de calor para obtener esquinas súper suaves.

Una vez hecho esto, es hora de cortar cualquier vinilo que cubra los orificios de sus componentes. ¡Tenga cuidado de no estropear su hermoso trabajo de vinilo!

Ahora puede montar todos los componentes en sus lugares. Los componentes pueden necesitar tuercas, tornillos, pegamento / epoxi o ajuste por fricción. Generalmente, la mayoría de los componentes entran con bastante facilidad. Mi módulo transceptor de largo alcance NRF24 estaba colocado en un ángulo en el orificio, así que agregué una arandela y la enderezó muy bien. Esta parte necesitaba ser retenida con epoxi, así que rápidamente mezclé un poco, ¡FUERA!

Necesitaba un lugar para guardar la antena NRF24 cuando la carcasa estaba cerrada, así que para evitar perderla decidí hacer un clip impreso en 3D que se atornilla en el panel. ¡Este clip está disponible en Thingiverse aquí!

Con su panel luciendo completo (aparte de las etiquetas que desee agregar), es hora de darle la vuelta y comenzar el cableado …

Paso 5: soldadura y cableado

Cada uno de mis cables se sueldan a los componentes y luego se conectan al Arduino, donde se conectan con clavijas de cabezal macho. Tuve que personalizar estos cables cortando los enchufes de los cables de puente, solándolos a una longitud adecuada de cable y luego aislándolos con tubos termorretráctiles. Antes de comenzar a soldar, monte su microcontrolador en la parte posterior del panel para que pueda planificar las longitudes de sus cables en consecuencia. Recomiendo hacer los cables más largos de lo necesario, esto ayuda a organizarlos prolijamente cuando esté listo. También puede tener componentes pequeños como resistencias, terminales de tornillo y MOSFET para soldar en alguna placa perf.

Cuando sus cables estén soldados, puede enchufarlos todos en sus pines Arduino y luego usar bridas para tratar de hacerlo todo más ordenado. ¡Este proceso lleva mucho tiempo pero vale la pena y es muy satisfactorio!

El altavoz en la carcasa impresa en 3D es para una actualización futura que implica reproducir archivos.wav y hacer que el controlador hable / reproduzca sonidos.

¡Todo este proceso me llevó más de dos días seguidos, ya que hacer cables personalizados y aislar cada conexión requiere mucho tiempo! Simplemente ponga música, tome algunos bocadillos y comience a soldar. ¡Asegúrese de que su esquema esté cerca!

Con todo el cableado completo, es hora del SOFTWARE …

Paso 6: software

Actualmente tengo un software básico para obtener todas las configuraciones y aceptar códigos de seguridad, sin embargo, mi software está incompleto porque la plataforma de lanzamiento no está terminada. ¡Editaré esta sección y agregaré todo mi software y una explicación cuando termine!

El software de cada persona será diferente según lo que haga su controlador. ¡Es en este punto que su controlador comienza a cobrar vida! Recomiendo investigar cómo programar cada uno de sus componentes y luego diseñar su software con un diagrama de flujo. Puede ver el diagrama de flujo de mi software de configuración aquí, aunque todavía no tengo un diagrama de flujo para mi software de secuencia de lanzamiento.

La forma más sencilla de abordar grandes cantidades de software es planificarlo. Cuanto más lo planifique, más fácil será. Comience por cablear notas y avance a un diagrama de flujo final que muestre todo lo que su controlador necesita hacer y cómo se navega por el sistema. El mío muestra lo que se muestra en la pantalla LCD y cómo pasar de una sección a otra. Una vez que haya diseñado su software y sepa cómo programar cada componente, tome un café y haga todo lo que pueda en una noche. ¡Haga esto durante un par de noches y estará listo antes de que se dé cuenta! ¡Los foros y el sitio web de Arduino se convertirán en su mejor amigo durante estas pocas noches!

Mi mayor consejo, ¡esto te salvará la vida! Cuando configura sus botones / interruptores como entradas, debe usar este fragmento de código: pinMode (6, INPUT_PULLUP);

Si no agrega '_PULLUP', sus botones / interruptores rebotarán y no funcionarán. Aprendí esto de la manera difícil y pasé 5 horas de trabajo extra solo en esto antes de darme cuenta de mi simple error.

Al final de su software, lo habría subido al menos 100 veces para probarlo, pero aún quedan más pruebas por hacer …

Paso 7: prueba

Pruebas, pruebas, pruebas. La clave para hacer que cualquier proyecto sea perfecto y funcione como necesita. Si algo no funciona, tendrá que localizar el problema, posiblemente reemplazar componentes, volver a cablear o, en el mejor de los casos, simplemente cambiar un poquito de código. Ningún proyecto funcionará a la perfección en el primer intento. Simplemente persista con él hasta que esté listo y funcionando sin problemas.

Una vez que funcione, ¡estará listo para usarlo! En mi caso, se trata de lanzar cohetes …

Paso 8: ¡Lanzamiento

¡Todos estaban esperando algunas fotos / videos de lanzamiento dulces! Lamento haberte hecho esto, pero el primer lanzamiento aún tiene al menos 3 meses de retraso. Necesito hacer la plataforma de lanzamiento y finalizar cada parte de todo el proyecto. Actualmente llevo 6 meses y he trabajado todos los días desde que empecé. ¡Es un proyecto absolutamente enorme!

Actualmente estoy trabajando en un gran video sobre cómo hice el controlador, lo que hace y algunas demostraciones. ¡Con suerte, estará en YouTube dentro de una semana!

Dicho esto, puede seguir mi progreso hasta el primer lanzamiento y a través de todos los fallos y ajustes iniciales. Estoy trabajando en muchos videos de YouTube sobre el proyecto y constantemente publico en Twitter e Instagram. Hay algunos grandes videos de YouTube sobre el cohete en sí, la plataforma de lanzamiento y, por supuesto, los lanzamientos. Aquí están todas mis cuentas …

YouTube:

Gorjeo:

Instagram:

Thingiverse:

Mi sitio web Dodgy:

¿Quieres una calcomanía?

Paso 9: ¿¡Un paso más allá !?

Como dije antes, ¡todavía no he terminado! Todavía necesito conseguir la batería, montarla y hacer las etiquetas finales.

Sin embargo, ¡he tenido muchas otras ideas sobre cómo dar un paso más!

• Computadora Raspberry Pi con pantalla incorporada en la tapa de la caja
• Enchufes banana para el lanzamiento de copias de seguridad por cable
• Antena externa en un trípode
• Carga de la batería con un enchufe en el panel principal
• Programación con un enchufe en el panel principal
• Panel de fibra de carbono real
• Soporta detrás del panel para dejar de doblarse

¡Pido disculpas por la falta de fotos de progreso! Fueron tomadas en mi teléfono porque no pensé en tomar muchas.

¡Espero que esto te inspire a hacer el tuyo! Me encantaría ver tu trabajo….