Mission Control Box V3.0: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Olá a todos!

Esta é uma versão atualizada da minha Caixa de Controle da Missão original. Esta versão é a mesma ideia básica: luzes, interruptores, um cronômetro de contagem regressiva e um divertido gráfico de barras de LED "medidor de energia", tudo com o tema Space Shuttle. A principal diferença com esta versão é que não há áudio, nem tampa na caixa, nem foto transparente do ônibus espacial. Mas ainda vem com alguns recursos divertidos. Então, vamos dar uma olhada!

Aqui está o que você precisa para construí-lo.

Materiais:

• MDF para a caixa: peças de 1/2 "e 1/4"

  Usei essas folhas 9x12 para os painéis superior e inferior de 1/4 ":

• Tinta spray (cor de sua escolha para as laterais e peças de fundo)
• Tinta spray prata metálica (ou outra cor clara para o painel superior)
• Selante acrílico transparente em spray
• Cola de madeira
• Pistola de cola quente
• # 8 Parafusos, 1/2 "e 1"
• Parafusos e porcas M2.5 de 16 mm
• Folhas adesivas de transparência para jato de tinta (8,5x11)
• Lexan / plexiglas

Eletrônicos:

• Adaptador de energia 9V DC
• Conector jack de montagem em painel

Interruptores variados. Aqui estão os que usei:

• (1) Chave seletora de metal

• (2) Interruptores basculantes iluminados

  Nota: eu usei estes, mas tive que modificá-los para funcionarem com o Arduino, continue lendo para ver detalhes!)

• (1) Alternância iluminada com tampa:
• (2) Botões de pressão de travamento iluminados:
• (1) Botão de pressão momentâneo:
• (1) Botão Arcade:

Outras coisas

• Visor alfanumérico quádruplo com mochila:
• Potenciômetro Linear de 10K Ohm + botão
• Arduino Uno (usei o Adafruit Metro):

• Placa de breakout do gráfico de barras LED Sparkfun:

  (Sim, não está mais disponível, mas continue lendo para descobrir como trazê-lo de volta do além!)

• Protoboard, ou pequena placa de ensaio soldável para o barramento de força
• Arame
• Ferro de soldar com solda (obviamente)
• LEDs de 5 mm
• Resistores de 220 ohms

Etapa 1: cortar, rotear e pintar

A caixa é 12 "Lx9" Wx4 "H (3" H na frente) A pegada inferior da caixa é 9x12 ", o tamanho de um dos painéis de MDF de 1/4" pré-cortados que encomendei da Amazon. Se você estiver sendo muito preciso, pode cortar ou lixar o lado de 12 "do painel inferior, já que o topo é um pouco inclinado. (Eu não fiz isso) As laterais são feitas de MDF de 1/2", os painéis superior e inferior são de 1/4 "MDF.

• Parte traseira (1/2 "MDF): 4" x 12"
• Peça frontal: (1/2 "MDF) 3" x 12"
• As peças laterais angulares são (1/2 "MDF) 4" diminuindo para 3 "de altura por 8" de comprimento.
• Parte inferior: (1/4 "MDF) 9" x 12"
• O painel superior (1/4 "MDF) é cortado para 9x11,5"

Use uma fresadora para cortar uma ranhura de 1/4 "de largura, 1/4" de profundidade cerca de 1/2 "abaixo da borda superior (inclinada) das peças laterais. Certifique-se de cortar a ranhura no * interior * de ambos os lados peças.

Pintei todas as peças de laranja brilhante, exceto o painel superior que pintei com tinta spray prata metálica.

Depois de algumas camadas de tinta prata (lixando levemente entre as camadas), coloquei a folha adesiva transparente com todos os gráficos e etiquetas. Tenha cuidado ao colocá-lo para evitar bolhas sob o lençol.

Usei o Word para criar o layout, mas você também pode usar o Illustrator ou outro programa gráfico. Imprimi a folha em minha impressora a jato de tinta, então precisei revestir o adesivo com um spray selante para que a tinta não escorresse se alguma água fosse derramada sobre ela. Acho que borrifei cerca de 4-5 camadas do selante Krylon nele e o tornou bastante resistente à água (também resistente aos raios ultravioleta, dependendo do spray que você usar).

Junte tudo para ver se tudo se encaixa e se alinha!

Etapa 2: Corte de orifícios no painel superior

Imprimi alguns retículos na folha adesiva para facilitar o centro dos furos para as chaves. Comece cortando um X na folha adesiva para que não fique muito amassada pelas brocas. Use um pouco para acertar no centro, depois aumente o tamanho para a abertura correta do orifício. Os tamanhos abaixo são próximos, mas não exatos. Eu ainda tive que usar uma lima redonda para obter a abertura certa para alguns deles (já que não tenho um conjunto de métricas). Brocas usadas:

• Chaves de alternância: 1/2"
• Botões LED: 5/8"
• Potenciômetro: 1/4"
• LED: 1/4"
• Botão Arcade: 1-1 / 8"
• Também precisa de: conector DC (na parte traseira): 7/16"

Para as aberturas mais longas necessárias para o gráfico de barras de LED e a tela Quad alpha, fiz uma série de orifícios em uma fileira, mas usei a mesa do roteador para aparar o resto. Isso me deu um bom corte reto. Os interruptores basculantes também precisavam de um corte mais longo, então comecei com um orifício e depois o direcionei para o tamanho certo. Se você é bom com uma Dremel, também pode fazê-lo dessa forma, mas não terá uma aparência tão limpa.

• Abertura do gráfico de barras: 7/16 "x 3"
• Tela Quad alpha: 7/8 "x2"
• Interruptores basculantes: 1 "x3 / 8"

Depois de tudo isso, colei o painel superior nas ranhuras roteadas, mas por enquanto deixei as laterais e a parte inferior, para que eu pudesse entrar na parte eletrônica do projeto.

Etapa 3: Eletrônica

Agora que os orifícios foram perfurados e as aberturas encaminhadas, você pode colocar seus interruptores e conectar suas placas de circuito ao painel. Usei muitos fios de jumpers, mas também precisei soldar os fios em alguns dos interruptores e no potenciômetro. Incluí aqui alguns desenhos de como conectar os diferentes interruptores.

Os diferentes interruptores fazem coisas diferentes, portanto, precisam ser conectados de maneira diferente:

• Retração do braço de acesso e queima de hidrogênio são botões de pressão que se iluminam quando pressionados.
• As unidades de energia auxiliares são uma chave que liga um LED
• A partida do motor principal é uma chave oscilante que acende quando ligada
• O Booster Ignition é um interruptor que acende quando girado.
• O início de sequência automática é um interruptor momentâneo que não acende, mas ativa o display alfanumérico quádruplo
• LAUNCH é um botão Arcade (interruptor momentâneo) que inicia a contagem regressiva

Depois de prender a tela Quad Alpha na parte inferior do painel com parafusos minúsculos, também adicionei um pequeno pedaço de acrílico sobre a abertura na parte superior do painel e fixei-o com parafusos M2.5. Para a placa gráfica de barras de LED, aparafusei orifícios na parte frontal do painel para coincidir com os orifícios de montagem na placa. Portanto, ele é realmente preso com os parafusos M2.5 na parte superior do painel e outra peça de acrílico cortada no tamanho certo.

Você não precisa fazer o plexiglass, mas imaginei que ajudaria a evitar que mãos curiosas / turbulentas empurrassem os componentes e os separassem. (Lição aprendida com a experiência!)

A Adafruit tem muita documentação sobre como conectar o monitor, portanto, se você usar essa placa, verifique os tutoriais sobre ela. Para o display Quad alpha e o gráfico de barras de LED, soldei os conectores para facilitar a conexão. Também colei a quente todos os cabeçalhos, uma vez que estavam todos no lugar.

Nota: Usei epóxi para prender o potenciômetro na parte inferior do painel, já que na Caixa de Controle da Missão original, o pote se solta se for girado muito ou muito duro. Outra lição aprendida!

Placa de circuito descontinuada? Hah

O gráfico de barras LED é um kit que foi vendido pela Sparkfun, mas foi descontinuado. No entanto, eles são uma empresa incrível e disponibilizaram os arquivos de design para qualquer pessoa baixar e usar. Então, flexionei meus músculos mentais e aprendi a usar o software Eagle para converter os arquivos para o formato Gerber, para que pudessem ser fabricados por uma fábrica de placas de circuito. Encontrei um local online que prometia um retorno rápido e encomendei 10 placas. Eles eram muito baratos (menos de US $ 1 a placa) e chegaram via DHL (o frete custava US $ 25) da fábrica em Shenzhen, China, para minha casa no Maine, em menos de uma semana. Foi incrível.

Nota: Eu pesquisei alguns fabricantes dos EUA primeiro, mas o retorno foi muito mais longo e eles eram mais caros, então optei pela China, pois tinha um orçamento e uma crise de tempo.

Em seguida, tive que consultar as instruções do Sparkfun para obter todos os componentes necessários para fazer a placa funcionar. Não vou listá-los aqui, mas as instruções para montar a placa e tudo o mais que você precisa para fazê-la estão neste link:

github.com/sparkfun/Bar_Graph_Breakout_Kit…

Power Bus caseiro

Todos os interruptores, placas e o potenciômetro requerem energia, mas existem apenas duas saídas de 5 volts no Arduino. Então eu usei um protoboard vazio e soldou 2 fileiras de cabeçalhos fêmeas nele. Eu então (desleixadamente) soldou um pedaço de fio desencapado a todos os pinos na parte inferior para que todos estivessem conectados, uma linha para alimentação, uma linha para aterramento. Eu poderia então conectar os fios de jumper dos interruptores etc. nos conectores no barramento e ter um fio de jumper indo para a saída de 5 V do Arduino e um para o pino de aterramento do Arduino do barramento.

Rocker Switch Hack

Os interruptores basculantes que recebi eram classificados para 120 volts, então a pequena lâmpada de néon lá dentro não faria nada com os meus 5 volts do Arduino. Então, eu cuidadosamente desmontei a chave (veja a foto) e descobri que a lâmpada foi soldada a um resistor e, em seguida, envolvida em torno das entranhas da chave, com o lado positivo preso a uma mola na parte inferior e no solo lado (após o resistor), indo para um entalhe em um lado da chave. Então tirei isso e soldei um LED a um resistor de 220 ohm e enrolei os fios de volta do jeito que estavam. Depois de algumas tentativas, finalmente consegui fazer as coisas funcionarem.

Se você fizer isso, certifique-se de tomar notas cuidadosamente sobre a maneira como as peças entram, como os fios são enrolados e como eles se encaixam na caixa. Ou compre um tipo de switch que funcione com 5 V desde o início! Embora isso fosse um pé no saco, fiquei muito satisfeito por ter sido capaz de "hackear" o switch (que era um tipo que o cliente especificamente solicitou) e fazê-lo funcionar.

Etapa 4: Conexão e programação do Arduino

Muitos dos interruptores são apenas para controlar luzes / LEDs, portanto, eles só precisam de energia do Arduino por meio do barramento de força caseiro. Mas primeiro o Arduino precisa de energia.

Liguei a caixa para ter um interruptor liga / desliga (botão verde) para o qual a fiação é mostrada na etapa anterior. O fio da tomada (que obtém energia do adaptador de 9 V) vai para o switch e, em seguida, o switch o direciona para o pino VIN no Arduino. Este pino pode aceitar tensões entre 7-12 volts. Então, como eu disse antes, conectei um pino de 5 V do Arduino ao barramento para alimentar os LEDs presos aos interruptores.

O display e o gráfico de barras precisam de alguns pinos (consulte seus respectivos guias de conexão) e, em seguida, o botão de arcade e o botão Iniciar sequência automática precisam de um pino, e o potenciômetro também precisa de um.

Aqui está a pinagem que usei:

• Potenciômetro A0 (pino do meio do potenciômetro)
• A4 DAT (quad alfa)
• A5 CLK (quad alfa)
• 4 Chave momentânea de início de sequência automática
• 8 botão LAUNCH
• 10 LAT (Bar Graf)
• 11 SIN (Bar Graf)
• 13 CLK (Bar Graf)

O esboço (programa)

O loop principal do esboço do Arduino conta "loops ociosos" onde nada é pressionado. Se atingir 10.000 (cerca de 60 segundos), um "protetor de tela" aleatório será exibido, seja uma mensagem no visor ou uma curta explosão de atividade no gráfico de barras de LED. O loop também aguarda os pressionamentos de botão do botão Iniciar sequência automática ou do botão Iniciar. O início da sequência automática irá disparar uma das 6 animações aleatórias na tela Quad alpha, que correspondem aproximadamente às etapas da sequência de lançamento. Originalmente, eu queria que cada botão disparasse uma animação, mas devido ao tempo e outros fatores, em vez disso, apenas defini o botão que não acende como o botão de "animação".

Se o botão Launch for pressionado, uma contagem regressiva começa de T-10 até zero. Em seguida, "decolagem" rola pela tela e um pequeno "ônibus espacial" animado decola.

Eu também (como na Caixa de Controle da Missão original) fiz isso se você aumentar a "potência" muito alta com o potenciômetro, os insetos de luz LED assumem a exibição do gráfico de barras. No original, você tinha que esperar 30 segundos para que parassem. Nesta versão, se você desligar a energia abaixo do nível "crítico", os bugs irão embora.

O resto do esboço é dedicado à criação de animações ou mensagens de proteção de tela. As animações podem ser complicadas, mas eu encontrei um utilitário legal online que faz uma matriz para você com base nas animações que você especificar. Confira aqui:

Se você usar o meu esboço, você pode alterar as animações ou as mensagens para o que quiser. Minha versão foi construída com base no trabalho de muitos outros antes de mim, então faça-a sua!

A etapa final é usar espaçadores para conectar o Adafruit Metro e o barramento de força ao painel inferior. Em seguida, aperte tudo junto e conecte-o!

Bem, isso cobre tudo! Qualquer dúvida pergunte nos comentários abaixo. Obrigado por ler!