กล่องควบคุมภารกิจ V3.0: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

สวัสดีทุกคน!

นี่เป็นเวอร์ชันอัปเดตของ Mission Control Box ดั้งเดิมของฉัน เวอร์ชันนี้มีแนวคิดพื้นฐานเหมือนกัน: ไฟ สวิตช์ นาฬิกาจับเวลาถอยหลัง และกราฟแท่งไฟ LED "เครื่องวัดกำลัง" แสนสนุก ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับธีมกระสวยอวกาศ ข้อแตกต่างที่สำคัญของรุ่นนี้คือไม่มีเสียง ไม่มีฝาปิดกล่อง และไม่มีภาพโปร่งใสของกระสวย แต่ก็ยังเต็มไปด้วยคุณสมบัติสนุก ๆ มาดูกันเลย!

นี่คือสิ่งที่คุณจะต้องสร้างมัน

วัสดุ:

• MDF สำหรับกล่อง: 1/2" และ 1/4" ชิ้น

  ฉันใช้แผ่นขนาด 9x12 แผ่นสำหรับแผงด้านบนและด้านล่าง 1/4":

• สีสเปรย์ (สีที่คุณเลือกสำหรับด้านข้างและชิ้นล่าง)
• สีสเปรย์สีเงินเมทัลลิก (หรือสีอ่อนอื่นๆ สำหรับแผงด้านบน)
• เครื่องซีลอะครีลิคใสแบบสเปรย์
• กาวไม้
• ปืนกาวร้อน
• #8 สกรู 1/2" และ 1"
• น๊อตและน๊อต M2.5 ขนาด 16 มม.
• แผ่นใสอิงค์เจ็ทกาว (8.5x11)
• เล็กซาน/ลูกแก้ว

อิเล็กทรอนิกส์:

• อะแดปเตอร์ไฟ DC 9V
• ขั้วต่อแจ็คเมาท์แผง

สวิตช์ต่างๆ นี่คือสิ่งที่ฉันใช้:

• (1) สวิตช์สลับโลหะ
• (2) สวิตช์โยกแบบมีไฟ

  หมายเหตุ: ฉันใช้สิ่งเหล่านี้ แต่ต้องแก้ไขเพื่อให้ทำงานกับ Arduino อ่านต่อไปสำหรับ deets!)

• (1) สวิตช์เปิดปิดพร้อมฝาปิด:
• (2) ปุ่มกดสลักเรืองแสง:
• (1) ปุ่มกดชั่วขณะ:
• (1) ปุ่มอาร์เคด:

อย่างอื่น

• จอแสดงผลแบบตัวเลขและตัวเลขพร้อมกระเป๋าเป้:
• โพเทนชิโอมิเตอร์เชิงเส้น 10K โอห์ม + ลูกบิด
• Arduino Uno (ฉันใช้ Adafruit Metro):
• กระดานฝ่าวงล้อม Sparkfun LED:

  (ใช่ มันไม่มีแล้ว แต่อ่านต่อไปเพื่อค้นหาวิธีนำมันกลับมาจากที่อื่น!)

• Protoboard หรือเขียงหั่นขนมขนาดเล็กที่สามารถบัดกรีได้สำหรับ power bus
• ลวด
• หัวแร้งพร้อมหัวแร้ง (ชัด)
• ไฟ LED 5 มม.
• ตัวต้านทาน 220 โอห์ม

ขั้นตอนที่ 1: ตัด กำหนดเส้นทาง และระบายสี

กล่องมีขนาด 12"Lx9"Wx4"H (ด้านหน้า 3"H) ฐานด้านล่างของกล่องคือ 9x12" ขนาดของแผง MDF พรีคัท 1/4" ที่ฉันสั่งซื้อจาก Amazon หากคุณจะแม่นยำมาก คุณอาจต้องการตัดหรือขัดด้าน 12" ของแผงด้านล่าง เนื่องจากด้านบนทำมุมเล็กน้อย (ฉันไม่ได้ทำ) ด้านข้างทำจากไม้ MDF 1/2" แผ่นไม้ด้านบนและด้านล่างเป็น MDF 1/4"

• แผ่นหลัง (1/2"MDF): 4"x12"
• ชิ้นหน้า: (1/2"MDF) 3"x12"
• ชิ้นด้านที่มีมุม (1/2"MDF) ลดลง 4" สูง 3" ยาว 8"
• ด้านล่าง: (1/4" MDF) 9"x12"
• แผงด้านบน (1/4" MDF) ถูกตัดแต่งเป็น 9x11.5"

ใช้เราเตอร์ตัดร่องกว้าง 1/4" และลึก 1/4" ลงจากขอบด้านบน (ลาดเอียง) ประมาณ 1/2" ของชิ้นส่วนด้านข้าง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตัดร่องที่ *ด้านใน* ของทั้งสองด้านแล้ว ชิ้นส่วน.

ฉันทาสีทุกชิ้นเป็นสีส้มสดใส ยกเว้นแผงด้านบนที่ฉันทาสีด้วยสีสเปรย์สีเงินเมทัลลิก

หลังจากทาสีเงินสองสามชั้น (ขัดเบา ๆ ระหว่างชั้นเคลือบ) ฉันวางแผ่นกาวใสพร้อมกราฟิกและฉลากทั้งหมดไว้ ระวังการวางลงเพื่อหลีกเลี่ยงฟองอากาศใต้แผ่น

ฉันใช้ Word เพื่อสร้างเค้าโครง แต่คุณยังสามารถใช้ Illustrator หรือโปรแกรมกราฟิกอื่นๆ ได้ ฉันพิมพ์แผ่นงานด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทของฉัน ฉันเลยต้องเคลือบสติกเกอร์ด้วยสเปรย์ปิดผนึกเพื่อไม่ให้หมึกไหลหากมีน้ำหกใส่ ฉันคิดว่าฉันพ่นสี Krylon ลงไปประมาณ 4-5 ชั้น และทำให้กันน้ำได้ค่อนข้างดี (ยังทนต่อรังสี UV ขึ้นอยู่กับสเปรย์ที่คุณใช้)

ประกอบเข้าด้วยกันเพื่อดูว่าทุกอย่างลงตัวหรือไม่!

ขั้นตอนที่ 2: เจาะรูในแผงด้านบน

ฉันพิมพ์กากบาทบนแผ่นกาวเพื่อให้รูเจาะสำหรับสวิตช์อยู่ตรงกลางได้ง่ายขึ้น เริ่มต้นด้วยการตัด X ในแผ่นกาวเพื่อไม่ให้ดอกสว่านเคี้ยวจนเกินไป ใช้เล็กน้อยเพื่อให้อยู่ตรงกลาง จากนั้นเพิ่มขนาดเป็นช่องเปิดที่ถูกต้อง ขนาดด้านล่างใกล้เคียงแต่ไม่แน่นอน ฉันยังต้องใช้ไฟล์ทรงกลมเพื่อให้ช่องเปิดได้พอดีสำหรับบางไฟล์ (เนื่องจากฉันไม่มีชุดเมตริก) ดอกสว่านที่ใช้:

• สวิตช์สลับ: 1/2"
• ปุ่มกด LED: 5/8"
• โพเทนชิออมิเตอร์: 1/4"
• นำ: 1/4"
• ปุ่มอาเขต: 1-1/8"
• ยังต้องการ: แจ็ค DC (ที่ชิ้นส่วนด้านหลัง): 7/16"

สำหรับช่องเปิดที่ยาวขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับกราฟแท่ง LED และจอแสดงผล Quad alpha ฉันได้เจาะรูเป็นแถวเป็นชุด แต่จากนั้นใช้ตารางเราเตอร์เพื่อตัดส่วนที่เหลือออก นั่นทำให้ฉันมีการตัดตรงที่ดี สวิตช์โยกยังต้องการการตัดให้ยาวขึ้นด้วย ดังนั้นฉันจึงเริ่มต้นด้วยรูเดียวแล้วกำหนดเส้นทางไปยังขนาดที่เหมาะสม หากคุณใช้ Dremel ได้ดี คุณสามารถทำแบบนั้นได้ แต่มันจะไม่ดูสะอาดเท่าไหร่

• การเปิดกราฟแท่ง: 7/16" x 3"
• จอแสดงผลควอดอัลฟา: 7/8"x2"
• สวิตช์โยก: 1 "x3/8"

หลังจากที่ฉันติดแผงด้านบนเข้ากับร่องที่กำหนดเส้นทางแล้ว แต่สำหรับตอนนี้เหลือด้านข้างและด้านล่าง ดังนั้นฉันจึงสามารถเข้าไปในส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของโปรเจ็กต์ได้

ขั้นตอนที่ 3: อิเล็กทรอนิกส์

ตอนนี้มีการเจาะรูและกำหนดเส้นทางของช่องแล้ว คุณสามารถวางสวิตช์และติดแผงวงจรเข้ากับแผงควบคุมได้ ฉันใช้สายจัมเปอร์จำนวนมาก แต่ยังต้องบัดกรีสายไฟกับสวิตช์และโพเทนชิออมิเตอร์บางตัวด้วย ฉันรวมภาพวาดเกี่ยวกับวิธีการต่อสวิตช์ต่างๆ ที่นี่

สวิตช์ต่าง ๆ ทำสิ่งต่าง ๆ จึงต้องต่อสายต่างกัน:

• Access Arm Retraction & Hydrogen Burnoff เป็นปุ่มกดแบบสลักที่ส่องสว่างเมื่อกด
• Auxiliary Power Units เป็นสวิตช์เปิดไฟ LED
• Main Engine Start คือสวิตช์โยกที่สว่างขึ้นเมื่อเปิดเครื่อง
• Booster Ignition เป็นการสลับที่สว่างขึ้นเมื่อพลิก
• Auto Sequence Start เป็นสวิตช์ชั่วขณะที่ไม่สว่างขึ้น แต่เปิดใช้งานจอแสดงผล Quad Alphanumeric
• LAUNCH คือปุ่ม Arcade (สวิตช์ชั่วขณะ) ที่เริ่มนับถอยหลัง

หลังจากยึดจอแสดงผล Quad Alpha ไว้ที่ด้านล่างของแผงด้วยสกรูขนาดเล็กมาก ฉันยังเพิ่มลูกแก้วชิ้นเล็กๆ เหนือช่องเปิดที่ด้านบนของแผง แล้วติดด้วยสลักเกลียว M2.5 สำหรับบอร์ดกราฟแท่ง LED ฉันขันรูผ่านด้านหน้าของแผงเพื่อให้เข้ากับรูยึดบนบอร์ด ดังนั้นจึงติดตั้งด้วยสลักเกลียว M2.5 ที่ด้านบนของแผงและชิ้นลูกแก้วอีกชิ้นตัดให้ได้ขนาด

คุณไม่จำเป็นต้องทำลูกแก้ว แต่ฉันคิดว่ามันจะช่วยป้องกันมือที่ขี้สงสัย/นักเลงไม่ให้กดส่วนประกอบและถอดออก (บทเรียนจากประสบการณ์!)

Adafruit มีเอกสารมากมายเกี่ยวกับวิธีการวางสายจอแสดงผล ดังนั้นหากคุณใช้บอร์ดนั้น อย่าลืมดูบทแนะนำของพวกเขาด้วย สำหรับจอแสดงผล Quad alpha และกราฟแท่ง LED ฉันบัดกรีส่วนหัวเพื่อให้เชื่อมต่อได้ง่ายขึ้น ฉันยังติดกาวส่วนหัวทั้งหมดเมื่อเข้าที่แล้ว

หมายเหตุ: ฉันใช้อีพ็อกซี่เพื่อติดโพเทนชิออมิเตอร์ที่ด้านล่างของแผง เนื่องจากในกล่องควบคุมภารกิจดั้งเดิม หม้อจะหลุดออกมาหากหมุนมากเกินไปหรือแข็งเกินไป บทเรียนอื่นได้เรียนรู้!

แผงวงจรที่ถูกยกเลิก? ฮะ

กราฟแท่ง LED เป็นชุดอุปกรณ์ที่ Sparkfun จำหน่าย แต่เลิกผลิตแล้ว อย่างไรก็ตาม พวกเขาเป็นบริษัทที่ยอดเยี่ยม และทำให้ไฟล์การออกแบบพร้อมใช้งานสำหรับทุกคนในการดาวน์โหลดและใช้งาน ดังนั้นฉันจึงเกร็งกล้ามเนื้อและเรียนรู้วิธีใช้ซอฟต์แวร์ Eagle เพื่อแปลงไฟล์เป็นรูปแบบ Gerber เพื่อให้สามารถผลิตได้โดยโรงงานแผงวงจร ฉันพบสถานที่ออนไลน์ที่สัญญาว่าจะตอบสนองอย่างรวดเร็ว และสั่งบอร์ด 10 แห่ง พวกมันราคาถูกมาก (น้อยกว่า 1 ดอลลาร์ต่อบอร์ด) และพวกเขามาถึงทาง DHL (ค่าขนส่ง 25 ดอลลาร์) ที่บ้านของฉันในเมนจากโรงงานในเซินเจิ้น ประเทศจีน ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งสัปดาห์ มันเหลือเชื่อมาก

หมายเหตุ: ฉันได้ตรวจสอบผู้ผลิตบางรายในสหรัฐฯ ก่อนแล้ว แต่การกลับมาของสินค้าใช้เวลานานกว่ามากและมีราคาแพงกว่า ดังนั้นฉันจึงไปกับประเทศจีนเนื่องจากฉันมีงบประมาณและมีเวลาจำกัด

จากนั้นฉันต้องอ้างอิงถึงคำแนะนำของ Sparkfun เพื่อรับส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็นในการทำให้บอร์ดทำงานได้ ฉันจะไม่แสดงรายการที่นี่ แต่คำแนะนำสำหรับการประกอบบอร์ดและทุกอย่างอื่นที่คุณต้องทำอยู่ที่ลิงค์นี้:

github.com/sparkfun/Bar_Graph_Breakout_Kit…

โฮมเมดพาวเวอร์บัส

สวิตช์ บอร์ด และหม้อทั้งหมดต้องการพลังงาน แต่มีเอาต์พุต 5 โวลต์เพียงสองตัวบน Arduino ดังนั้นฉันจึงใช้โปรโตบอร์ดเปล่าและบัดกรีส่วนหัวของตัวเมีย 2 แถวเข้ากับมัน จากนั้นฉัน (อย่างเลอะเทอะ) บัดกรีลวดเปล่ากับหมุดทั้งหมดที่อยู่ด้านล่างเพื่อให้พวกเขาทั้งหมดเชื่อมต่อกัน หนึ่งแถวสำหรับพลังงาน หนึ่งแถวสำหรับกราวด์ จากนั้นฉันสามารถเสียบสายจัมเปอร์จากสวิตช์ ฯลฯ เข้ากับส่วนหัวบนบัสและมีสายจัมเปอร์หนึ่งเส้นไปที่เอาต์พุต Arduino 5V และอีกสายหนึ่งไปยังพินกราวด์ Arduino จากบัส

Rocker Switch Hack

สวิตช์โยกที่ฉันได้รับนั้นได้รับการจัดอันดับสำหรับ 120 โวลต์ ดังนั้นหลอดนีออนเล็ก ๆ ในนั้นจะไม่ทำอะไรกับ 5 โวลต์ของฉันจาก Arduino ดังนั้นฉันจึงแยกสวิตช์ออกจากกันอย่างระมัดระวัง (ดูรูป) และพบว่าหลอดไฟเพิ่งบัดกรีกับตัวต้านทาน จากนั้นพันรอบอวัยวะภายในของสวิตช์โดยให้ด้านบวกติดกับสปริงที่ด้านล่างและพื้น ด้านข้าง (หลังตัวต้านทาน) เข้าไปในรอยบากที่ด้านหนึ่งของสวิตช์ ดังนั้นฉันจึงดึงมันออกมา และบัดกรี LED เข้ากับตัวต้านทาน 220Ohm และพันสายไฟกลับเข้าที่เหมือนเดิม หลังจากทดลองใช้งานไม่กี่ครั้ง ในที่สุดฉันก็ทำงานสำเร็จ

หากคุณทำเช่นนี้ อย่าลืมจดบันทึกอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับวิธีที่ชิ้นส่วนเข้าไป วิธีพันสายไฟ และวิธีวางสายไฟในตัวเรือน หรือรับสวิตช์ประเภทที่ใช้งานได้กับ 5V ตั้งแต่เริ่มต้น! แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้เจ็บก้น แต่ฉันก็พอใจมากที่สามารถ "แฮ็ก" สวิตช์ (ซึ่งเป็นประเภทที่ลูกค้าร้องขอโดยเฉพาะ) และทำให้มันใช้งานได้

ขั้นตอนที่ 4: Arduino Hookup และการเขียนโปรแกรม

สวิตช์หลายตัวใช้สำหรับควบคุมไฟ/ไฟ LED ดังนั้นพวกเขาต้องการพลังงานจาก Arduino ผ่านบัสไฟฟ้าทำเอง แต่ก่อนอื่น Arduino ต้องการพลังงาน

ฉันต่อสายกล่องเพื่อให้มีสวิตช์เปิด/ปิด (ตัวโยกสีเขียว) ซึ่งจะแสดงการเดินสายในขั้นตอนก่อนหน้า สายไฟจากแจ็ค (ซึ่งรับพลังงานจากอะแดปเตอร์ 9V) จะเข้าไปในสวิตช์ จากนั้นสวิตช์จะนำทางไปยังพิน VIN บน Arduino พินนี้สามารถรับแรงดันไฟฟ้าได้ระหว่าง 7-12 โวลต์ อย่างที่บอกไปก่อนหน้านี้ ฉันต่อพิน 5V จาก Arduino กับบัสเพื่อจ่ายไฟให้ LED ที่ต่ออยู่กับสวิตช์

จอแสดงผลและกราฟแท่งทั้งคู่ต้องการหมุดสองตัว (ดูคำแนะนำการเชื่อมต่อตามลำดับ) จากนั้นปุ่มอาร์เคดและปุ่มเริ่มลำดับอัตโนมัติต่างก็ใช้หมุดและโพเทนชิออมิเตอร์ก็ต้องการเช่นกัน

นี่คือพินเอาต์ที่ฉันใช้:

• A0 Potentiometer (พินกลางจากหม้อ)
• A4 DAT (ควอดอัลฟา)
• A5 CLK (ควอดอัลฟา)
• 4 ลำดับอัตโนมัติ เริ่มสวิตช์ชั่วขณะ
• 8 ปุ่มเปิดตัว
• 10 LAT (บาร์กราฟ)
• 11 SIN (บาร์กราฟ)
• 13 CLK (บาร์กราฟ)

ร่าง (โปรแกรม)

ลูปหลักของภาพร่าง Arduino นับ "วนรอบที่ไม่ได้ใช้งาน" โดยที่ไม่มีการกดใดๆ หากถึง 10, 000 (ประมาณ 60 วินาที) "โปรแกรมรักษาหน้าจอ" แบบสุ่มจะปรากฏขึ้น ไม่ว่าจะเป็นข้อความบนจอแสดงผลหรือการแสดงกิจกรรมสั้นๆ บนกราฟแท่ง LED ลูปยังรอการกดปุ่มจากปุ่มเริ่มลำดับอัตโนมัติหรือปุ่มเปิดใช้ Auto Sequence Start จะทริกเกอร์หนึ่งใน 6 แอนิเมชั่นแบบสุ่มบนจอแสดงผล Quad alpha ซึ่งสอดคล้องกับขั้นตอนลำดับการเปิดตัวคร่าวๆ ตอนแรกฉันต้องการให้แต่ละปุ่มเรียกใช้ภาพเคลื่อนไหว แต่เนื่องจากเวลาและปัจจัยอื่นๆ ฉันจึงตั้งค่าปุ่มเดียวที่ไม่สว่างขึ้นเป็นปุ่ม "ภาพเคลื่อนไหว"

หากกดปุ่ม Launch การนับถอยหลังจะเริ่มจาก T-10 ลงไปที่ศูนย์ จากนั้น "ยกออก" จะเลื่อนผ่านจอแสดงผลและ "รถรับส่ง" ที่เคลื่อนไหวได้เล็กน้อยก็ดับลง

ฉันยังทำ (เช่นในกล่องควบคุมภารกิจดั้งเดิม) ดังนั้นหากคุณเพิ่ม "พลัง" ด้วยหม้อสูงเกินไป ไฟ LED บักจะเข้ามาแทนที่การแสดงกราฟแท่ง ในต้นฉบับ คุณต้องรอ 30 วินาทีเพื่อให้หยุด ในเวอร์ชันนี้ หากคุณลดพลังงานลงต่ำกว่าระดับ "วิกฤต" ข้อบกพร่องจะหายไป

ส่วนที่เหลือของภาพสเก็ตช์มีไว้สำหรับการสร้างแอนิเมชั่นหรือข้อความโปรแกรมรักษาหน้าจอ แอนิเมชั่นอาจดูยุ่งยาก แต่ฉันพบยูทิลิตี้เจ๋งๆ ออนไลน์ที่สร้างอาร์เรย์ให้คุณตามแอนิเมชั่นที่คุณระบุ ตรวจสอบที่นี่:

ถ้าคุณใช้ภาพสเก็ตช์ของฉัน คุณสามารถเปลี่ยนแอนิเมชั่นหรือข้อความเป็นอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ เวอร์ชันของฉันสร้างขึ้นจากผลงานของคนอื่นๆ ก่อนฉัน ดังนั้นจงสร้างเวอร์ชันของคุณเอง!

ขั้นตอนสุดท้ายคือการใช้ standoffs เพื่อต่อ Adafruit Metro และ power bus เข้ากับแผงด้านล่าง จากนั้นขันให้แน่นแล้วเสียบเข้าไป!

เกี่ยวกับครอบคลุมมัน! คำถามใด ๆ ถามในความคิดเห็นด้านล่าง ขอบคุณที่อ่าน!