Avage Apollo juhtimisarvuti DSKY: 13 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Uhke olla esiletõstetav juhendaja alates 1.10.18. Palun hääleta meie poolt ja anna meile Like!

Kickstarteri kampaania oli üliedukas!

Avage DSKY Kickstarter

Meie avatud DSKY on praegu veebis Backerkit (https://opendsky.backerkit.com/hosted_preorders) ja saadaval meie e-kaubanduse saidilt.

Bill Walker (Apollo hariduskogemuse projekti looja) on kirjutanud oma kahe avatud DSKY jaoks hämmastava kohandatud tarkvara (peaaegu 50 funktsiooniga), mille käsuviide on modelleeritud Apollo lennuplaani järgi, ning teeb selle kättesaadavaks ainult kõigile oma GoFundMe kaudu lehel. Palun kaaluge tema toetamist.

Kuigi see pole kindlasti esimene Iconic AGC (Apollo Guidance Computer) DSKY (kuvar/klaviatuur) taasloomine, mida kasutati kõigil Apollo missioonidel 1960. aastatel, ja võite oodata veel rohkem sel ja järgmisel aastal, sest Kuu esimese maandumise eelseisval 50. aastapäeval otsustasime paar aastat tagasi luua oma versiooni, mis vastaks minimaalsele arvule eeltingimustele.

See projekt sündis ühe meie Open Enigma toetaja/kaasautori ettepaneku põhjal ja me tahame Robit tema soovituse/panuse eest tänada. Aitäh Rob!

Eeltingimuste spetsifikatsioonid:

- Peab olema ehitatud Arduinoga ja pakkuma avatud lähtekoodiga tarkvara.

- Peab välja nägema ja tunduma nagu päris. Tõeline koopia ilmselgelt ilma tuummälu …

- Vajadus jäljendada Apollo lennutatud üksuste funktsiooni/käitumist.

- Peab kasutama komponente, mis võimaldavad kellelgi seda komplektina ehitada.

1. samm: UURINGUD, originaalsete andmete kogumine

Kuigi meil EI olnud isiklikult juurdepääsu füüsilisele seadmele, on meil õnne, et teised inimesed, kellel on (või oli) juurdepääs, on oma leiud dokumenteerinud (näiteks Fran Blanche - kas te toetate meie Kickstarterit või mitte, kaaluge tema ühisrahastamiskampaania toetamist https://www.gofundme.com/apollo-dsky-display-project), mõned on lubanud meil nendest teadmistest kasu saada. Nagu Isaac Newton kirjutas: "Me seisame hiiglaste õlal."

Kasutades täpsete mõõtmete jaoks EduCraft ™ suurepärast paberikomplekti, AirSpayce Pty Ltd tasuta iPadi rakendust minimaalsete elujõulisuse funktsioonide jaoks ja Frank O'Brieni väga üksikasjalikku raamatut „Apollo juhendarvuti - arhitektuur ja töö” koos arvukate NASA ressurssidega sealhulgas kogu algkoodi GitHubis, suutsime määrata ja kopeerida paljusid täpseid riist- ja tarkvara spetsifikatsioone.

Apollos kasutatud originaalsed elektroluminestsentsekraanid olid väga lühiajaline tehnoloogia, mis on juba ammu kadunud. See läks 1970ndate alguses vananemise teed, nii et otsustasime väga kiiresti nende jäljendamiseks kasutada LED -e 7 segmendi kujul. See võimaldas meil ka mitte kasutada kõrgepinget ja 156 mehaanilist releed EL -näidikute juhtimiseks. Õige suuruse leidmine oli väljakutse, kuid me ei teadnud, et +/- 3 segmendi leidmine oleks võimatu! (isegi tänapäeval …) Leidsime Iisraelis umbes 3 segmenti +/-, mis olid integreeritud 7-segmendilise üksusega, ja otsustasime proovida neid meie esimeste prototüüpidega …

Samm: väike ajalugu…

Tuleb märkida, et esimene asi, mis tõesti meenutas kaasaegset mikrokontrollerit, oleks ilmselt Apollo AGC. See oli esimene tõeline lennuarvuti, lisaks esimene suurem integraallülituste kasutus. Kuid peate veel kümnendi edasi minema, enne kui kõik arvuti põhifunktsioonid koondati ühele LSI -kiibile; näiteks Intel 8080 või Zilog Z80. Ja isegi siis olid mälu, kell ja paljud I/O funktsioonid välised. Hobikasutajale polnud see kohutavalt mugav.

ARM, AVR ja sarnased kiibid toovad järgmise olulise sammu; koos püsiva välkmälu lisamisega sai võimalikuks konstrueerida arvuti, milles praktiliselt puudusid välised komponendid. AVR -i kiipide seerias (millega oleme kõige rohkem tuttavad) on puhverdatud I/O -liinid, jadased UART -id, A/D -muundurid ja PWM -generaatorid, valvekoera taimerid ja soovi korral isegi sisemised ostsillaatorid. Arduino ja sarnaste plaatide formaadis on need kiibid ümbritsetud korraliku kellakristalli või -resonaatoriga, reguleeritud toiteallikaga, mõne toiteallika ja muude kriitilise kontaktiga lahtiühendamise kondensaatoritega ning mõne vilkuva tulega oleku jälgimiseks.

On irooniline, et 50 aastat hiljem pakub isetegevusprojekti valikuplatvorm põhimõtteliselt sama funktsionaalsust (Ram/Rom/Processing), mille kulud (ja kaal!) On väike osa.

3. samm: prototüüpimine

Otsustasime, et kõigepealt peame koostama 3 Maximi kiibi leivalaual kontseptsiooni tõestuse, mis kontrollib 15 7 segmendi LED -i, et veenduda, et need käituvad ootuspäraselt. See oli edukas. Seejärel proovisime lühidalt seadet projektiplaadile ehitada ja leidsime väga kiiresti, et vooluahela tihedus ei võimalda masinat selliselt valmistada. Te lihtsalt ei saa 21 7 segmenti + 3 3 segmenti (ja 4 Maximit nende juhtimiseks) pluss 18 LED-i + 19 nuppu, mis mahuvad projektiplaadile, rääkimata mikrokontrollerist, IMU-st, RTC-st, GPS-ist jne. Seega pidime jätkama otse PCB projekteerimist, mis meie arvates oli parim viis usaldusväärse ja ustava koopia valmistamiseks. Vabandust.

Testisime MP3-mängijat ka leivaplaadil JA… lõime 3D-trükitud 3-segmendi prototüübi, et saada soovimatu +/- LED-seade.

4. samm: skeemid

Nüüd on saadaval skeemid, mis aitavad kõiki, kes soovivad DSKY ehitada ilma meie trükkplaadi või komplektita.

Esimene skeem (NeoPixels) näitab, kuidas me ühendasime 18 neopikslit Arduino Nano Pin 6. Teisel skemaatil on näidatud, kuidas me ühendasime (kõik 18) neopikslit ja 5 V Buck, Reed Relay, Line Leveler ja SKM53 GPSr koos 19 nuppe. Kolmas skeem näitab IMU ja RTC ühendusi.

Kasutasime Surface mount 5050 NeoPixelsit, mille liiteseadise takistus oli enne esimest pikslit 470 oomi, ja iga teise piksli jaoks kasutasime 10 uF kondensaatorit.

Kui kasutate NeoPixeli Adafruit (leivaplaadisõbralik) Breakout-plaadil, nagu ülaltoodud pildil, siis ei vaja te takistit ega kondensaatoreid, kuna need on sisseehitatud Adafruit Breakout PCB-s.

GPS -ahela selgitus: Enamik Arduino GPS -seadmeid töötab 5 -voldise toiteallikaga. Nagu öeldud, on nende samade seadmete loogikatase 3,3 volti. Enamasti loeb Arduino oma RX -pistiku 3.3V kõrgele, kuna see on suurem kui pool 5V -st. Probleem peitub riistvara seerias… Me ei ole kindel, miks, kuid meil on loogilise tasandaja abil paremad tulemused. Tundub, et selle mittekasutamine sõltub tarkvara seeriaviisilisest kasutamisest. Tarkvara jadakogu ja IDE uuematesse versioonidesse lisatud versioon muudavad Atmel 328 kiibi taimerid ja pordid. See omakorda keelab võimaluse kasutada Maximi teeki, mida vajame/kasutame seitsme segmendi kuvarite vahetusregistrite juhtimiseks. Nii et me kasutame vana head riistvara seeriat.

Pilliroo releed kasutatakse riistvara jada sisse- ja väljalülitamiseks, nii et Arduino võidakse installimise ajal ikkagi programmeerida. Selle võib välja jätta, kuid Arduino seade tuleks programmeerimiseks põhiplaadilt eemaldada, kuna seeria varastatakse GPS -i poolt. See toimib järgmiselt: GPS -i lugemisel tõmmatakse tihvt 7 kõrgele, sulgedes pilliroo. Seejärel hakkab GPS jadapuhvrit täitma (GPS ei sulgu kunagi, kui ta on paranduse teinud.) Seeriapuhvrit küsitletakse ja piisava hulga andmete tuvastamisel loetakse ja analüüsitakse. Seejärel kirjutatakse pin 7 GPS -i lahti ühendades madalale, võimaldades Arduino'l jätkata oma tavapärast käitumist.

Samm: 3D -printimine

Allpool on 5 vajalikku stl -faili, mis on vajalikud täieliku avatud DSKY -koopia tegemiseks.

Pange tähele, et kuigi raami ja akukasti kaant saab printida peaaegu igale 3D -printerile, oli tegelik DSKY 7 tolli lai ja peaaegu 8 tolli kõrge, nii et need on meie ülemise plaadi, keskmise rõnga ja põhja mõõtmed, mis nõuavad 3D -d Printer, mis suudab printida vähemalt 180 mm kuni 200 mm.

Prindime raami, ülemise plaadi ja keskmise rõnga hallile materjalile, samas kui alumine ja akuuks on trükitud musta värviga.

6. samm: laserlõikamine/graveerimine

Allpool on ButtonCaps laserlõigatud/graveeritud fail ja Lampfieldi mattklaas Laserprinditud, seejärel laserlõigatud/graveeritud fail.

Me kasutame 19 nupuklaasi lõikamiseks ja graveerimiseks Rowmark (Johnson Plastics) Lasermax Black/White 2ply 1/16 (LM922-402). Nagu kõigi laserlõikurile saadetud failide puhul, peate võib-olla faili suurust muutma, kuni Võtmekaaned 19 mm kuni 19 mm. 60 -vatise vesijahutusega CO2 -masina graveerimiseks kasutame 40% võimsust ja kiirust 300 mm/s ning akrüüllehe lõikamiseks 50% võimsust ja 20 mm/s kiirust.

Härmatatud aken luuakse, trükkides ülaltoodud pildi tabavalt "Apollo" nimega läbipaistvusele (miks kasutada mõnda muud kaubamärki?) Mis tahes laserprinteriga ja seejärel söötes selle laserlõikurile/graveerijale, et horisontaalselt ja seejärel vertikaalselt "söövitada" % võimsus ja 500 mm/s kiirus, mis meie arvates loovad ideaalse "jäätunud" välimuse.

Samm 7: ARVE MATERJAL

1 trükkplaat v1.0D

1 3D -prinditud osad

1 Arduino Nano

1 VA RTC

1 IMU

1 Buck StepDown

1 SKM53 GPS

1 rea tasandaja

1 Reed lüliti

1 DFPlayer Mini

1 MicroSD -kaart 2

1 2 8 oomi kõlar

1 6AA patareipesa

6 AA patareid

1 traatklemm

1 Sisse/välja lüliti

4 Maxim7219

4 pistikut 24 tihvti

1 40 naissoost tihvti

1 10uF kondensaatorit

1 15 oomi takisti

1100 oomi takisti

20 470 oomi takistid

22 1K oomi takistid

4 10K oomi takistit

3 100K oomi takistit

18 NeoPixel RGB

19 LED -nuppu

19 laserlõigatud nupukorkid

21 7 Segmendid 820501G

3 3 Segmendid STG

2 Härmatatud aknad

Enamik ülaltoodud komponente on hõlpsasti leitavad eBayst või Amazonist ja on mõistliku hinnaga.

Erandiks on muidugi meie enda trükkplaat (mis ühendab kõik need komponendid kokku, meie laserlõigatud nupukatted, mis näevad tõesti head välja ja lasevad valgusel läbi nupu minna, jäätunud aknad, mis pärast paljude alternatiivide proovimist said Jamesil löögi geeniusest (sellest lähemalt hiljem) ja lõpuks!@#$%^ 3-segment +/- ekraan, mille pidime looma nullist. Lisage sellele meie enda 3D-trükitud korpus ja teil on kõik koostisosad.

Kui keegi on valmis leppima „+” märgi puudumisega kuvatavate asjakohaste arvandmete ees, siis saate lihtsalt lisada veel 3 7 segmenti ja helistada sellele päevas. See ei olnud meie jaoks lihtsalt valik ja seetõttu lõime oma 3 segmendi.

8. samm: 3 SEGMENT

Võiks arvata, et 2018. aastal, kui meil on kogu maailmas kättesaadavad ressursid, saate lihtsalt tellida 3-segmendilise +/- LED-seadme … Noh, see pole nii!

Niisiis, mõistsime, et selleks, et jääda truuks Apollo DSKY originaalile, peame looma nullist oma 3Segment +/- LED-i.

Pärast arvukaid disainilahendusi oli meil lõpuks 3D -prinditud seade koos integreeritud varjukastiga.

Seejärel hankisime sobivad SMT (Surface Mounted) LED -id ja testisime neid.

Olime nüüd valmis kujundama väikese trükkplaadi, mis mahuks meie 3D -trükitud 3 -segmendilise kesta sisse.

Selle kõige kokku panemine oli väike väljakutse, arvestades, et me ei näe pisikesi LED -e, kuid tulemus on fantastiline!

9. samm: FUNKTSIONAALSUS

Siis tuli punkt otsustada meie koopia minimaalne funktsionaalsus koos tootmiseesmärkidega ja meie soovide loendiga.

Pärast väikest uurimist leidsime iTunesist tasuta rakenduse, millest võiks kasu olla, seega ostsime spetsiaalselt selle jaoks iPadi.

AirSpayce Pty Ltd tasuta iPadi rakendus andis meile aimu meie MVP -st (minimaalne elujõuline toode).

Pärast täislambi testi tegemiseks koodi kirjutamist rakendasime kohe aja seadistamise/kuvamise, IMU jälgimise ja GPS -i jälgimise.

Kood külmutati, kuni otsustasime lisada ühe oma hullumeelsete soovide loendi üksuse, milleks oli 1962. aastal Rice'i staadionil kuulsa JFK kõne “Me otsustame minna Kuule…” taasesitamine. Seejärel lisasime veel paar ikoonilist heliriba.

10. samm: KOKKUVÕTMISJUHISED - elektroonika

Esiteks veenduge, et teil on kõik vajalikud komponendid.

Enne kokkupaneku alustamist lugege järgmised juhised täielikult läbi.

1. Jootke kõik 20 470 oomi takistid.

2. Jootke kõik 22 1K takistit.

3. Jootke kõik 4 10K takistit.

4. Jootke kõik 3 100K takistit.

5. Jootke 15 oomi takisti.

6. Jootke 100 oomi takisti.

7. Valikuline: pisikeste Surface Mount 5050 RGB NeoPixelite jootmise hõlbustamiseks tilgutan igale 18 RGB LED -i igale 4 padjale natuke jootet.

8. Lõigake 2 riba naissoost tihvtpistikutest ja jootke need Arduino Nano asukohta PCB tagaküljel.

9. Jootke ettevaatlikult kõik 18 pinnale kinnitatud NeoPikslit õiges järjekorras, veendudes, et need ei oleks lühikesed läheduses asuvate avadega. Pärast paljude üksuste kokkupanekut oleme avastanud, et 1 Neopixeli jootmine on tõhusam, lülitage Arduino (selle USB -pordi kaudu) sisse strandtest.ino abil, et kontrollida, kas see süttib, lülitage Arduino välja, jootke järjestuses järgmine Neopixel, katsetage seda ja korrake seda kõigi 18 neopikseli puhul. Probleemide tõrkeotsingul pidage meeles, et Neopixeli probleem võib tuleneda sellest, et eelnev Neopixel EI OLE korralikult joodetud (väljundnõel). Leidsin, et 680 kraadi on liiga kuum (ja tapab mõnikord punast või rohelist), 518 kraadi tundub palju parem.

10. Lõigake neljast emast tihvtist riba ja jootke see Buck Converteri asukohta.

11. Sisestage Arduino Nano ja Buck Converter kohe, kui soovite RGB LED -e testida strandtesti abil.

12. Lõigake mõlemad mustad vahetükid iga 19 valgustatud nupu alla, et nupud saaksid täielikult trükkplaadile toetuda.

13. Sisestage ja jootke kõik 13 valgustatud surunuppu, veendudes, et kõik punased täpid (katood) on vasakul küljel. Kui kõik nupud on sisestatud, lülitan Arduino sisse selle USB -pordi kaudu, et testida, kas kõik 19 nupu LED -indikaatorit põlevad ENNE nende jootmist …

14. Jootke kõik 4 Maximi pistikupesa, järgides kindlasti orientatsiooni.

15. Valmistage IMU ette, jootes tema isast tihvtid ja hüpates oma ADO tihvti oma VCC -le.

16. Valmistage joone tasandaja ette, jootes tema isast tihvtid madalale ja kõrgele küljele.

17. Lõigake ja jootke emast tihvtid, et saada IMU, VA RTC ja Line Leveler.

18. Jootke kõik 10 korki polaarsust järgides. Pikem tihvt on positiivne.

19. Jootke pilliroo relee, jälgides kindlasti orientatsiooni.

20. Jootke juhtmeklemm.

21. Jootke kõik 21 7 segmenti, veendudes, et punktid (kümnendkoht) on paremal all.

22. Jootke kõik 3 S&T GeoTronics 3 segmenti (kohandatud pluss/miinus).

23. Sisestage kõik 4 Maxim 7219 kiipi oma pesadesse, jälgige kindlasti suunda.

24. Sisestage IMU, RTC, Buck, Arduino Nano ja Line Leveler.

25. Jootke kõlar ja MP3 -mängija/SD -kaart, jälgides kindlasti suunda ja hoidke PCB -l nii kõrgel, sest teisel küljel olev GPS peab korralikult sobituma PCB -ga.

26. Jootke GPS pärast elektrilindi kihi alla kandmist, et vältida tihvtide võimalikku lühistamist.

27. Ühendage 9 -voldine aku ja katsetage valmis elektroonikaseadet.

PALJU ÕNNE! Olete elektroonikaseadmega valmis.

11. samm: KOKKUVÕTMISJUHEND - Korpus

ARVEL MATERJALID

Kogus

1 3D trükitud raam

1 3D trükitud pealmine plaat

1 3D -trükitud keskosa

1 3D prinditud põhi

1 3D -prinditud aku luuk

1 Prinditud mattklaas

1 akrüül aken

19 laserlõigatud nupukorkid

15 pistikupesa kruvi (M3-6mm)

6 pisikest puidukruvi

Kui elektroonikaseade on täielikult testitud, jätkake järgmiste sammudega:

1. Asetage kõik 19 nupukorkid õigele kohale vastavalt ülaltoodud pildile.

2. Sisestage kokkupandud trükkplaat ettevaatlikult ülemisse plaati. See võib olla tihedalt istuv ja võib nõuda 3D -prinditud komponendi pisut lihvimist.

3. Kruvige trükkplaat ülemise plaadi külge 6 väikese vaskkruvi abil. ÄRGE pingutage üle.

4. Paigaldage 2 pistikupesa kruvi abil kõlar ja seejärel sisse/välja lüliti 3D -prinditud keskele, vajutades seda sisse.

5. Kruvige 8 pistikupesa kruvi abil kokkupandud ülemine plaat keskmise sektsiooni külge, veendudes, et sisse/välja lüliti ja kõlarite ava on ees.

6. Jootke hüppaja traat kõlari mõlemale küljele, hüpates need SD -kaardi kõrval olevasse heliväljundi auku.

7. Paigaldage akukarp kahepoolse teibiga patareipesa sisse, veendudes, et auku on sisestatud nii punased kui ka mustad juhtmed.

8. Keerake must juhe akukarbist sinise kruviklemmi Gnd -asendisse ja jootke punane juhe akukarbist mõlemale sisse-/väljalülitusnupu lülitile.

9. Keerake hüppaja traat sinise kruviklemmi 9 V küljele ja jootke teine ots sisse/välja lülituslüliti olemasoleva tihvti külge.

10. Sulgege tagakaas ja keerake 8 pistikupesa kruvi abil kokku kokkupandud tagakaas keskmise osa külge. ÄRGE pingutage üle.

PALJU ÕNNE! Olete korpuse komplektiga valmis ja teil on nüüd täielik DSKY!

12. samm: TARKVARA

Palun külastage meie teist avatud DSKY juhendatavat pealkirjaga "AVATUD DSKY PROGRAMMIMINE"

täpsema programmeerimisteabe ja Open DSKY programmeerimise videote kohta.

Kuna kasutame laialdaselt neopiksleid, peate külastama Adafruit'i veebisaiti ja laadima alla nende imelise kogu. Selles raamatukogus on mõned head näited, nagu "standtest.ino", mille Limor ja tema meeskond ka kirjutasid.

Samuti, kuna me kasutame 7 segmendi juhtimiseks Shift -registreid, on Max7219 kiibi jaoks vajalik Maximi teek.

Hankige see siit: LedControl Library

Lisatud on meie praegune kood alates 01.09.2018. See on piiratud funktsionaalsusega prototüüp. Palun kontrollige veebisaiti www. OpenDSKY.com, kui jätkame funktsioonide komplekti arendamist ja täiustamist. See praegune prototüübi kood testib kõiki 7 segmenti/maksimaalse nihke registrit, kõiki neopiksleid, väga täpset reaalajas kella, 6 DOF IMU -d, GPS -i ja MP3 -mängijat.

Kõik see funktsionaalsus 3 autentses verbis ja 3 autentses nimisõnas ning 3 programmis, mille lisasime demo eesmärgil.

MITMESÕNALISTE NIMETUSTE LOETELU PROGRAMMIDE LOETELU

16 MONITOR DECIMAL 17 IMU 62 “Me otsustame minna Kuule”

21 LAADI ANDMED 36 AEG 69 “Kotkas on maandunud”

35 TESTILÕIKUD 43 GPS 70 „Houston, meil on probleem”

Nautige videoklippi, et näha lühidemot mõnede praegu rakendatud funktsioonide kohta.

13. samm: KICKSTARTER

Järgides meie Open Enigma projekti jaoks kasutatud edukat valemit, pakume Kickstarteris erinevaid komplekte, kokkupandud/testitud seadmeid ja Ultimate 50th Anniversary Limited Edition (Make 100) koopiat.

Pakume:

- PCB üksi

- Barebonesi komplekt

- DIY elektroonikakomplekt

- Täielik komplekt (3D -prinditud ja laserlõigatud komponentidega)

- Kokkupandud/testitud üksus

- Piiratud 50. aastapäeva väljaanne koos seerianumbri ja autentsussertifikaadiga

Meie Kickstarter on praegu LIVE!

Avage DSKY Kickstarter

Lisateabe saamiseks külastage veebisaiti

PCB või komplekti tellimiseks külastage veebisaiti www.stgeotronics.com.