جهاز التحكم في إطلاق الصواريخ من Overkill: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

كجزء من مشروع ضخم يتضمن نماذج صواريخ كنت بحاجة إلى جهاز تحكم. لكن مثل جميع مشاريعي ، لم أستطع الالتزام بالأساسيات وصنع وحدة تحكم يدوية بزر واحد تطلق صاروخًا نموذجيًا ، لا ، كان علي أن أبالغ في الأمر وأجعله معقدًا وفوق الحد الذي يمكنني القيام به افكر في. كانت لدي أفكار لجعل هذا الأمر أكثر من ذلك ، لكن هذه الأفكار كانت خارج الميزانية قليلاً لطالب يبلغ من العمر 16 عامًا.

بعد الكثير من البحث والتخطيط ، لم أتمكن من العثور على أي موارد في طريق "أدوات التحكم في الصواريخ" لأنها ليست عنصرًا شائعًا تمامًا ، لذلك كنت بحاجة إلى تصميم بنفسي من البداية. الجزء الرئيسي من مشروعي بالكامل ، الصاروخ نفسه ، مصنوع من ألياف الكربون ويبدو بدسًا جدًا ، لذلك أردت متابعة هذا الموضوع حتى وحدة التحكم ، ومنصة الإطلاق الفولاذية (غير مكتملة حاليًا).

لكن ماذا تفعل وحدة التحكم هذه؟ لماذا فعلت ذلك؟

حسنًا ، صاروخ نموذجي ليس بالضبط صاروخًا نموذجيًا به زعانف ومنصة إطلاق أساسية مع سكة توجيه. وبدلاً من ذلك ، يُملأ الصاروخ بالإلكترونيات المخصصة ومعدات التحكم في ناقلات الدفع. يتضمن التحكم في ناقلات الدفع ، أو TVC ، تحريك المحرك داخل الصاروخ لتوجيه دفعه وبالتالي توجيه الصاروخ إلى مساره المناسب. لكن هذا يتضمن إرشادات GPS وهو أمر غير قانوني! لذلك يستخدم صاروخي TVC للحفاظ على استقرار الصاروخ في وضع مستقيم مع وجود جيروسكوب على كمبيوتر الرحلة ، بدون معدات GPS. الاستقرار النشط قانوني ، التوجيه ليس كذلك!

على أي حال من خلال هذه المقدمة الطويلة ما زلت لم أشرح ما تفعله وحدة التحكم! منصة الإطلاق كما قلت سابقًا ليست مجرد حامل مع سكة توجيه ، بل هي نظام معقد مليء بالإلكترونيات وأجزاء ميكانيكية ، مثل منصة الإطلاق الحقيقية. يتضمن مكبسًا هوائيًا لسحب الظهر القوي ، ومشابك تمسك بقاعدة الصواريخ والجزء العلوي من الجسم والعديد من الأشياء الأخرى التي سأشرحها بشكل أفضل في مقاطع فيديو YouTube المستقبلية.

لا ترسل وحدة التحكم فقط جميع الإشارات اللاسلكية للتحكم في أنظمة منصات الإطلاق وإطلاق الصاروخ ، ولكنها تتيح لي أيضًا ضبط إعدادات الإطلاق. سواء كان ذلك قيد التشغيل بالفعل ، أو مجرد الضغط على المنصة لإطلاق نار ثابتة للمحرك. سواء تم تنشيط نظام الهواء المضغوط القابل للسحب أم لا. هل يحتوي الصاروخ على معززات جانبية كما رأينا في Falcon Heavy. أو أحتاج إلى اختبار الاتصال اللاسلكي بين وحدة التحكم ولوحة التشغيل. هذه كلها فقط بعض الوظائف التي يمكن أن تقوم بها وحدة التحكم هذه.

ملاحظة سريعة: هذه ليست الملصقات النهائية لأنني لا أستطيع حاليًا الوصول إلى قاطع الفينيل المعتاد من Roland GX-24. أنا أيضًا لا أملك البطارية حتى الآن ، سأستخدم سيارة / طائرة قياسية RC LiPo ، 11.1 فولت وحوالي 2500 مللي أمبير في الساعة.

قبل أن نبدأ بالتعليمات خطوة بخطوة حول كيفية القيام بذلك ، أود أن أوضح للجميع أنه يمكن استخدام وحدة تحكم مثل هذه لأكثر من ذلك بكثير ثم مجرد إطلاق الصواريخ اعتمادًا على الغرض الذي تصنعه من أجله. يمكن أن تتحكم في عربة جوالة لاسلكية ، وتتحكم في طائرة هليكوبتر / طائرة بدون طيار تعمل بالتحكم عن بعد ، ويمكن تكييفها مع جهاز كمبيوتر محمول أو نظام ألعاب. خيالك هو حقا الحد. إذا كنت ترغب في إنشاء وحدة التحكم هذه ، فإنني أوصيك بشدة بتصميم التخطيطي الخاص بك ، وتبديل التخطيط وجميع البرامج الخاصة بك. اجعلها ملكك حقًا.

تحديث!

إليكم مقطع فيديو YouTube الجديد حول وحدة التحكم!

اللوازم

نظرًا لكوني في أستراليا ، من المحتمل أن تكون أجزائي وروابطي مختلفة عن أي من أجزائك ، لذا أوصي بإجراء البحث الخاص بك! لدي قائمة أجزاء كاملة بتنسيق PDF لكل ما استخدمته هنا. أوصي أيضًا باستخدام أجزائك الخاصة لجعل وحدة التحكم الخاصة بك مخصصة لما تحتاجه / تريده أن تفعله!

قائمة الأجزاء الأساسية:

• حالة من نوع ما
• لوحة اكريليك
• الأزرار والمفاتيح
• شاشة LCD ، قراءات الجهد
• خيوط جيش التحرير الشعبى الصينى
• 3D الفينيل ألياف الكربون
• مكبر صوت ووحدة صوت (إذا كنت تريدها أن تتحدث)

لقد حافظت على الأدوات الأساسية ، يمكنك استخدام كل ما لديك:

• دريميل بشفرة قطع
• تدريبات
• لحام حديد
• ولاعة السجائر (لأنابيب الانكماش الحراري)
• مفك براغي
• كماشة أنف مدبب
• ممسحة (لتطبيق غلاف الفينيل والملصقات)
• سكين ستانلي (لتقطيع الأكريليك)

الخطوة الأولى: البدء

ماذا أريد أن تفعل وحدة التحكم الخاصة بي؟ ما الأزرار / المفاتيح والوظائف التي يحتاجها؟ ما الذي أريده أن يبدو؟ ما هي الميزانية؟ هذه كلها أسئلة ضرورية لطرحها على نفسك قبل أن تبدأ في معالجة هذه المهمة. لذا ابدأ بالحصول على مفكرة وكتابة الأفكار. كما أنه يساعد أيضًا في إجراء بحث حول وحدات التحكم الحالية ، فقد تجد هذه الفكرة الذهبية.

ستحتاج إلى التفكير في كل وظيفة فردية تحتاج وحدة التحكم الخاصة بك لأدائها ونوع الأزرار / المفاتيح التي ستحتاج إليها. في حالتي كان هذا يتحكم في أجزاء متعددة من منصة الإطلاق وإطلاق صاروخ. لذلك كنت بحاجة إلى مفاتيح للإعدادات ، وطريقة لبدء تسلسل الإطلاق ، ورموز أمان لضمان عدم تمكن أي شخص آخر من إطلاق الصاروخ وبعض الأشياء الثانوية الأخرى.

كان زر الإيقاف الطارئ الكبير ضروريًا للغاية لشكل وحدة التحكم الخاصة بي! تبدأ وحدة التحكم في تسلسل عد تنازلي مدته 15 ثانية تستعد خلاله منصة الإطلاق لإطلاق الصاروخ. في أي وقت خلال هذه الـ 15 ثانية ، يمكن أن يظهر شكل من أشكال الخطر ، فالزر الأحمر الكبير يقطع كل الطاقة عن وحدة التحكم ، ويوقف أي إشارات لاسلكية أخرى من الوصول إلى منصة الإطلاق ويضمن عدم إمكانية إطلاق الصاروخ.

أحتاج أيضًا إلى طريقة للتحكم في مصباح دوار خارجي بجهد 12 فولت ، يمكن لـ Arduino إخراج إشارة 5 فولت فقط لذلك تم استخدام MOSFET لهذه المهمة. تم استخدام MOSFET أيضًا لإنشاء دائرة لإشعال محرك الصاروخ بوصلة سلكية بوحدة التحكم. إذا كان هناك شيء لا يعمل في يوم الإطلاق باستخدام التحكم اللاسلكي ، فأنا قادر على توصيل جهاز الإشعال إلى وحدة التحكم لإطلاق الصاروخ.

بمجرد أن تعرف ما الذي تحتاجه وحدة التحكم الخاصة بك ، فقد حان الوقت لإنشاء مخطط الدائرة لجميع مكوناتك ومعرفة كيفية وضعها على اللوحة الرئيسية …

الخطوة 2: التخطيط والأسلاك

يعد التصميم الجيد للمكونات أمرًا ضروريًا للتنوع وسهولة الاستخدام ، بالإضافة إلى الجماليات التي هي بصراحة كل ما يهمني. هذا ما يفسر سبب وجود الهوائي أمام زر التوقف في حالة الطوارئ؟ لقد وجدت هذا التصميم من خلال الحصول على الرغوة الأصلية من العلبة وتحريك المكونات حولها حتى أكون سعيدًا بمظهرها. المساحة المفتوحة المتبقية في المنتصف مخصصة لبعض الملصقات الفاخرة ، ولكن كما قلت سابقًا لا يمكنني الوصول إلى قاطع الفينيل في الوقت الحالي ، لذلك بدلاً من ذلك لدي ملصق شعار مشروعي بجوارها.

بمجرد تصميم هذا التصميم ، قم بتمييز نقاط المكونات على لوح الأكريليك جنبًا إلى جنب مع أبعاد الفتحة وأبعاد مخطط اللوحة ، سيتم قطع هذا في الخطوة التالية. لقد استخدمت أكريليك 3 مم.

بمجرد أن تعرف جميع المكونات التي تحتاجها وأين تذهب ، ستحتاج إلى إنشاء شكل من الأشكال التخطيطية أو جدول حيث تذهب جميع الاتصالات. هنا هو الجدول الخاص بي والتخطيطي الخاص بي. لا تقم بنسخ المستندات الخاصة بي لأن مكوناتي ستكون مختلفة عن مكوناتك ، وبالتالي ستكون الاتصالات مختلفة ، ومع ذلك ، يمكنك استخدام ملفاتي كدليل مجانًا. تم إنشاء المخطط فقط لهذه Instructables لأنني استخدمت فقط جدول الدبوس لعمل وحدة التحكم الخاصة بي ، وبالتالي يتم تسريع التخطيطي وقد يكون به أخطاء! إذا كنت ترغب في الحصول على نسخة من ملف Fritzing ، فأرسل لي رسالة على أي من حسابات وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بي وسأرسلها إليك بالبريد الإلكتروني مجانًا مرة أخرى!

عند التخطيط لتوصيل الأسلاك الخاصة بك ، ستحتاج إلى التفكير في عدد المسامير التي لديك على Arduino (أوصي بـ Arduino Mega أو Arduino Mega Pro). ستحتاج أيضًا إلى البحث عن مكوناتك ومعرفة ما إذا كان هناك أي دبابيس محددة يجب أن تدخل فيها ، على سبيل المثال قد يكون لديك مكونات SPI أو I2C التي تحتاج إلى دبابيس محددة. بمجرد العثور على المسامير الدقيقة التي تحتاجها بعض المكونات ، يمكنك بعد ذلك ملء المسامير الرقمية والتناظرية المتبقية بمدخلات ومخرجات أخرى مثل المفاتيح والأزرار ومصابيح LED والصفارات و MOSFET.

جميع المستندات متاحة على موقع الويب المراوغ الخاص بي:

بمجرد اكتمال كل هذا التخطيط ، ستنتقل إلى الأشياء الممتعة …

الخطوة الثالثة: القص

حان الوقت لقطع لوحة الأكريليك الرئيسية ثم قطع جميع الثقوب للمكونات! كن حذرا ، أنت على وشك إحداث فوضى كبيرة! تأكد من أنك قمت بتمييز كل قطع وتأكد من صحتها. يمكنك قطع المزيد من المواد ، ولكن لا يمكنك إضافتها مرة أخرى بمجرد زوالها … حسنًا ، ليس جيدًا على أي حال! لقد ارتكبت خطأ عند قطع لوحتي الرئيسية ، ولم أسجل الخط بدرجة كافية بسكين ستانلي وأخذت الكثير من المواد عندما قطعتها ، ولحسن الحظ ، تمت تغطية هذا بسهولة عن طريق إحداث فجوة لرفع اللوحة.

لقطع شكل اللوحة الرئيسية ، قمت بتثبيت مسطرة فولاذية على طول خطوط الحافة وسحبت وسكين ستانلي على طول الخط حتى وصلت إلى منتصف الطريق تقريبًا عبر اللوحة ، استغرق هذا وقتًا طويلاً. ثم قمت بعد ذلك بتثبيت الأكريليك على طاولة بخط القطع على حافة الطاولة والجزء الذي أريده على الطاولة. بعد ذلك ، يتم قطع الجزء الذي يسلم الحافة بسهولة بقليل من القوة ، لكنه ترك بعض الحواف الخرقاء. لقد استخدمت مطرقة لتنظيف هذه الحواف تقريبًا ثم استخدم Dremel بقمة سنفرة لجعلها ناعمة. تحتوي حقيبتي على زوايا مستديرة ، لذا كان علي أن أقوم بتدوير زوايا الأكريليك باستخدام Dremel ، باستخدام قطعة قطع للبدء بها وإنهائها بقمة سنفرة.

بمجرد حصولك على مخطط اللوحة ، يمكنك استخدام مزيج من شفرة التقطيع من Dremel ومثقاب لقطع جميع الثقوب في اللوحة الخاصة بك. تم عمل دوائر كبيرة باستخدام العديد من قطع Dremel الصغيرة ، وتم قطع المستطيلات والمربعات باستخدام Dremel وتم حفر ثقوب صغيرة. يمكن تنظيف كل هذه الثقوب باستخدام ملف وورق رملي وقمة صنفرة Dremel بعد ذلك.

حان الوقت لتنظيف أي تشققات أو حواف خشنة باستخدام غلاف الفينيل …

الخطوة 4: التفاف وتركيب

لقد اشتريت بعض لفات الفينيل المصنوعة من ألياف الكربون فائقة الرخص على موقع eBay لتغطية اللوحة بأكملها ، وكانت ألياف الكربون الحقيقية باهظة الثمن وفوضوية للغاية ، لكنني فكرت في ذلك. قم بقص قطعة من الفينيل أكبر قليلاً من اللوحة ، سواء كان الكربون ، أو الخشب ، أو الأسود اللامع أو قد ترغب فقط في طلاءها! الأمر متروك لتفضيلاتك. ثم انزع بعناية كمية صغيرة من الغطاء اللاصق وابدأ في وضعه على السبورة. تأكد من استخدام ممسحة لإزالة أي فقاعات أثناء تقدمك. ضع الفينيل بعناية ولفه على الحواف بإحكام. اعتمادًا على جودة الفينيل الخاص بك ، قد تحتاج إلى إضافة بعض الغراء الإضافي! إذا كنت شديد الانفعال ، فقد ترغب أيضًا في تنعيم الفينيل قليلاً باستخدام مجفف شعر أو مسدس حراري للحصول على زوايا فائقة النعومة.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، حان الوقت لقطع أي فينيل يغطي الثقوب لمكوناتك. احرص على عدم العبث بعملك الجميل من الفينيل!

يمكنك الآن تركيب جميع المكونات في أماكنها. قد تحتاج المكونات إلى صواميل أو براغي أو غراء / إيبوكسي أو احتكاك مناسب. بشكل عام ، تكون معظم المكونات سهلة بدرجة كافية. كانت وحدة الإرسال والاستقبال طويلة المدى NRF24 الخاصة بي جالسة بزاوية في الفتحة ، لذلك أضفت غسالة وقمت بتقويمها بشكل جيد. يجب أن يتم الاحتفاظ بهذا الجزء مع الإيبوكسي ، لذلك سرعان ما قمت بخلط بعضه خارجًا!

كنت بحاجة إلى مكان ما لتخزين هوائي NRF24 عند إغلاق العلبة ، لذا لتجنب فقده ، قررت إنشاء مقطع مطبوع ثلاثي الأبعاد يتم تثبيته في اللوحة. هذا المقطع متاح على Thingiverse هنا!

عندما تبدو اللوحة مكتملة (بصرف النظر عن أي ملصقات قد ترغب في إضافتها) ، فقد حان الوقت لقلبها وبدء الأسلاك …

الخطوة 5: اللحام والأسلاك

يتم لحام كل من الأسلاك الخاصة بي بالمكونات ثم يتم تشغيلها إلى Arduino ، حيث يتم توصيلها بمسامير رأس ذكر. اضطررت إلى صنع هذه الأسلاك حسب الطلب عن طريق قطع المقابس عن أسلاك التوصيل ، ولحامها بطول مناسب من الأسلاك ثم عزلها بأنابيب الانكماش الحراري. قبل أن تبدأ في اللحام ، قم بتركيب وحدة التحكم الصغيرة الخاصة بك على الجزء الخلفي من اللوحة حتى تتمكن من تخطيط أطوال الأسلاك وفقًا لذلك. أوصي بجعل الأسلاك الخاصة بك أطول ثم يجب أن تكون كذلك ، فهذا يساعد في تنظيمها بدقة عند الانتهاء من كل شيء. قد يكون لديك أيضًا مكونات صغيرة مثل المقاومات والمحطات اللولبية و MOSFET لتلحيمها في بعض لوحات الأداء.

عندما يتم لحام الأسلاك الخاصة بك ، يمكنك توصيلها جميعًا بمسامير Arduino الخاصة بها ثم استخدام روابط الكابلات لمحاولة جعلها أكثر إتقانًا. تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً ولكنها تستحق العناء ومرضية للغاية!

مكبر الصوت الموجود في الغلاف المطبوع ثلاثي الأبعاد مخصص للترقية المستقبلية التي تتضمن تشغيل ملفات.wav وجعل وحدة التحكم تتحدث / تشغيل الأصوات.

استغرقت هذه العملية برمتها أكثر من يومين على التوالي لأن صنع أسلاك مخصصة وعزل كل اتصال يستغرق وقتًا طويلاً للغاية! فقط قم بتشغيل بعض الموسيقى ، وتناول بعض الوجبات الخفيفة وابدأ في اللحام. تأكد من أن التخطيطي الخاص بك قريب!

مع اكتمال جميع الأسلاك ، حان وقت البرنامج …

الخطوة 6: البرمجيات

لدي حاليًا برنامج أساسي للحصول على جميع الإعدادات وقبول رموز الأمان ولكن البرنامج الخاص بي غير مكتمل لأن لوحة التشغيل غير مكتملة! سوف أقوم بتحرير هذا القسم وإضافة جميع البرامج الخاصة بي وشرح لها عندما أنتهي!

سيكون برنامج كل شخص مختلفًا اعتمادًا على ما ستفعله وحدة التحكم الخاصة بك. في هذه المرحلة ، تبدأ وحدة التحكم الخاصة بك في الظهور! أوصي بالبحث في كيفية برمجة كل مكون من مكوناتك ثم تصميم برنامجك باستخدام مخطط انسيابي. يمكنك رؤية مخطط تدفق برنامج الإعداد الخاص بي هنا ، على الرغم من أنني لم أحصل على مخطط تدفق لبرنامج تسلسل الإطلاق الخاص بي حتى الآن.

أسهل طريقة للتعامل مع كميات كبيرة من البرامج هي التخطيط لها. كلما خططت لها أصبح الأمر أسهل. ابدأ بتوصيل الملاحظات بالأسلاك والتقدم إلى مخطط مخطط انسيابي نهائي يوضح كل ما تحتاج وحدة التحكم الخاصة بك إلى القيام به وكيفية التنقل في النظام. يُظهر Mine ما يتم عرضه على شاشة LCD وكذلك كيفية التنقل بين الأقسام. بمجرد تصميم برنامجك ومعرفة كيفية برمجة كل مكون ، احصل على فنجان من القهوة وقم بإنجاز الكثير في إحدى الأمسيات. افعل هذا على مدار ليلتين وسيتم ذلك قبل أن تعرفه! ستصبح المنتديات وموقع Arduino على الويب أفضل صديق لك خلال هذه الليالي القليلة!

أكبر نصيحتي ، هذا سوف ينقذ حياتك! عندما تقوم بتعيين الأزرار / المفاتيح كمدخلات ، يجب عليك استخدام قطعة الكود هذه: pinMode (6، INPUT_PULLUP)؛

إذا لم تقم بإضافة "_PULLUP" ، فسترتد الأزرار / المفاتيح ولن تعمل. لقد تعلمت هذا بالطريقة الصعبة وقضيت 5 ساعات من العمل الإضافي في هذا بمفردي قبل أن أدرك خطئي البسيط.

بنهاية برنامجك ، ستكون قد قمت بتحميله 100 مرة على الأقل للاختبار ، ولكن لا يزال هناك المزيد من الاختبارات التي يتعين القيام بها …

الخطوة 7: الاختبار

الاختبار والاختبار والاختبار. المفتاح لجعل أي مشروع مثالي ويعمل بالطريقة التي يحتاجها. إذا لم ينجح شيء ما ، فسيتعين عليك تعقب المشكلة ، وربما استبدال المكونات ، أو القيام ببعض إعادة الأسلاك أو في أفضل الأحوال تغيير جزء صغير من الكود. لن يعمل أي مشروع على الإطلاق بشكل مثالي. فقط استمر في ذلك حتى يتم العمل به بسلاسة.

بمجرد أن تعمل بشكل مثالي ، ستكون جاهزًا لاستخدامها! في حالتي هذا هو إطلاق الصواريخ …

الخطوة 8: الإطلاق

كنتم جميعًا في انتظار بعض الصور / مقاطع الفيديو الرائعة التي تم إطلاقها! نأسف لفعل هذا لك ولكن الإصدار الأول لا يزال متوقفًا عن 3 أشهر على الأقل. أحتاج إلى إنشاء منصة الإطلاق وإنهاء كل جزء من المشروع بأكمله. أنا حاليًا في 6 أشهر وعملت كل يوم منذ أن بدأت. إنه مشروع ضخم للغاية!

أنا أعمل حاليًا على مقطع فيديو كبير حول كيفية صنع وحدة التحكم بالإضافة إلى ما يتم فعله وبعض العروض التوضيحية. نأمل أن يكون هذا على YouTube في غضون أسبوع!

مع قول ذلك ، يمكنك متابعة تقدمي حتى الإطلاق الأول ومن خلال جميع حالات الفشل والضبط الأولية. أنا أعمل على العديد من مقاطع فيديو YouTube المتعلقة بالمشروع وأنشر باستمرار على Twitter و Instagram. هناك بعض مقاطع الفيديو الكبيرة على YouTube بخصوص الصاروخ نفسه ومنصة الإطلاق وعمليات الإطلاق بالطبع. ها هي جميع حساباتي …

يوتيوب:

تويتر:

Instagram:

Thingiverse:

موقع My Dodgy:

تريد ملصق؟

الخطوة 9: خطوة أخرى !؟

كما قلت سابقًا لم أنتهي بعد! ما زلت بحاجة إلى الحصول على البطارية وتركيبها وعمل الملصقات النهائية.

ومع ذلك ، كان لدي العديد من الأفكار الأخرى حول كيفية اتخاذ هذه الخطوة إلى الأمام!

• كمبيوتر Raspberry Pi مزود بشاشة مدمجة بغطاء العلبة
• سدادات الموز لإطلاق النسخ الاحتياطي السلكي
• هوائي خارجي على حامل ثلاثي القوائم
• يتم شحن البطارية بقابس على اللوحة الرئيسية
• البرمجة مع قابس على اللوحة الرئيسية
• لوحة ألياف الكربون الحقيقية
• يدعم اللوحة الخلفية لوقف الانحناء

أعتذر عن قلة التقدم بالصور! لقد تم أخذهم على هاتفي لأنني لم أفكر في أخذ الكثير.

آمل أن يلهمك هذا لتصنع بنفسك! أحب أن أرى عملك….