Apollo Begeleidingscomputer DSKY openen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Trots om een aanbevolen Instructable te zijn sinds 1/10/18. Stem op ons en geef ons een Like!

Kickstarter campagne was een super succes!

Open DSKY Kickstarter

Onze Open DSKY is momenteel live op Backerkit (https://opendsky.backerkit.com/hosted_preorders) en beschikbaar via onze e-commercesite.

Bill Walker (maker van het Apollo Educational Experience Project), heeft geweldige aangepaste software (met bijna 50 functies) geschreven met een Command Reference gemodelleerd naar het Apollo Flight Plan voor zijn 2 Open DSKY's en stelt deze exclusief voor iedereen beschikbaar via zijn GoFundMe bladzijde. Overweeg om hem te steunen.

Hoewel dit zeker niet de eerste re-creatie is van de iconische AGC (Apollo Guidance Computer) DSKY (Display/Keyboard) die in alle Apollo-missies van de jaren zestig werd gebruikt, kun je dit jaar en volgend jaar nog meer verwachten vanwege de aanstaande 50e verjaardag van de eerste maanlanding, hebben we een paar jaar geleden besloten om onze eigen versie te maken die aan een minimum aantal vereisten zou voldoen.

Dit project is tot stand gekomen door de suggestie van een van onze Open Enigma donateurs/bijdragers en we willen Rob bedanken voor zijn suggestie/bijdrage. Bedankt Rob!

Vereisten specificaties:

- Moet gebouwd zijn met een Arduino en open source software aanbieden.

- Moet eruitzien en aanvoelen als het echte werk. Een getrouwe replica uiteraard ZONDER Core Memory…

- Moet de functie/het gedrag van de door Apollo gevlogen eenheden nabootsen.

- Moet componenten gebruiken waarmee iemand het als een kit kan bouwen.

Stap 1: ONDERZOEK, originele specificaties verzamelen

Hoewel we persoonlijk GEEN toegang hadden tot een fysiek apparaat, hebben we het geluk dat andere mensen die toegang hebben (of hadden) hun bevindingen hebben gedocumenteerd (Fran Blanche bijvoorbeeld - of je nu onze Kickstarter steunt of niet, overweeg om haar Crowdfunding-campagne te steunen https://www.gofundme.com/apollo-dsky-display-project), hebben sommigen ons in staat gesteld om van deze kennis te profiteren. Zoals Isaac Newton schreef: "We staan op de schouder van reuzen."

Met behulp van de uitstekende papierkit van EduCraft™ voor exacte afmetingen, de gratis iPad-app van AirSpayce Pty Ltd voor minimale levensvatbaarheidsfuncties en het zeer gedetailleerde boek van Frank O'Brien "The Apollo Guidance Computer - Architecture and Operation" samen met tal van NASA-bronnen inclusief de volledige originele code op GitHub, konden we veel van de exacte hardware- en softwarespecificaties bepalen en repliceren.

De originele elektroluminescente displays die in Apollo werden gebruikt, waren een technologie van zeer korte duur die allang verdwenen is. Het ging de weg van veroudering in het begin van de jaren 70 in, dus we besloten al snel om LED's in de vorm van 7 segmenten te gebruiken om ze te emuleren. Dit stelde ons ook in staat om de hoogspanning en de 156 mechanische relais NIET te gebruiken om de EL-displays aan te sturen. Het vinden van de juiste maat was een uitdaging, maar we wisten niet dat het vinden van een +/- 3 Segment Mission Impossible zou zijn! (zelfs in deze tijd…) We vonden in Israël zo'n 3 segmenten +/- geïntegreerd met een 7-segments unit en besloten om ze uit te proberen voor onze vroegste prototypes…

Stap 2: Een beetje geschiedenis…

Opgemerkt moet worden dat het eerste dat echt op een moderne microcontroller leek, waarschijnlijk de Apollo AGC zou zijn. Dit was de eerste echte vluchtcomputer, plus het eerste grote gebruik van geïntegreerde schakelingen. Maar je moet nog een decennium vooruit voordat alle basisfunctionaliteit van een computer op één LSI-chip is samengebracht; zoals de Intel 8080 of de Zilog Z80. En zelfs toen waren geheugen, klok en veel van de I/O-functies extern. Het was niet erg handig voor de hobbygebruiker.

Het zijn de ARM, AVR en soortgelijke chips die de volgende belangrijke stap brengen; met de toevoeging van niet-vluchtig flash-RAM werd het mogelijk om een computer te bouwen met praktisch geen externe componenten. De AVR-serie chips (waarmee we het meest bekend zijn) hebben gebufferde I/O-lijnen, seriële UART's, A/D-converters en PWM-generatoren, watchdog-timers en indien gewenst zelfs interne oscillatoren. In het formaat van de Arduino en soortgelijke borden, zijn deze chips omgeven met een goed klokkristal of resonator, een gereguleerde voeding, een bepaalde voeding en andere ontkoppelingscondensatoren met kritische pinnen, en een paar knipperende lampjes voor statusbewaking.

Het is ironisch dat 50 jaar later het platform van keuze voor een doe-het-zelf-project in principe dezelfde functionaliteit biedt (Ram/Rom/Processing) tegen een minuscule fractie van de kosten (en het gewicht!).

Stap 3: PROTOTYPING

We besloten dat we eerst een proof-of-concept moesten maken op een breadboard van 3 Maxim-chips die 15 LED's met 7 segmenten besturen om er zeker van te zijn dat ze zich zouden gedragen zoals verwacht. Dit was een succes. We hebben toen even geprobeerd het apparaat op een projectbord te bouwen en kwamen er al snel achter dat de circuitdichtheid het niet toestond om de machine daarin te fabriceren. Je kunt gewoon geen 21 7 segmenten + 3 3 segmenten krijgen (en de 4 Maxim om ze te besturen) plus 18 LED's + 19 knoppen om op het projectbord te passen, om nog maar te zwijgen van de microcontroller, de IMU, de RTC, de GPS, enz. Dus moesten we direct doorgaan met het ontwerpen van de PCB, wat volgens ons de beste manier was om een betrouwbare, getrouwe replica te maken. Sorry.

We hebben de MP3-speler ook getest op een breadboard EN… we hebben een prototype gemaakt van een 3D-geprint 3 Segment om de ongrijpbare gewenste +/- LED-eenheid te produceren.

Stap 4: Schema's

Schema's nu beschikbaar om iedereen te helpen die een DSKY wil bouwen zonder onze PCB of Kit.

Het eerste schema (NeoPixels) laat zien hoe we de 18 Neopixels hebben aangesloten op de Arduino Nano Pin 6. Het tweede schema laat zien hoe we (alle 18) Neopixels en de 5Volt Buck, Reed Relay, Line Leveler en SKM53 GPSr samen met de 19 hebben aangesloten. toetsen. Het derde schema toont de IMU & RTC-verbindingen.

We gebruikten Surface mount 5050 NeoPixels waarvoor een ballastweerstand van 470 Ohm nodig was voor de eerste pixel en we gebruikten een 10 uF condensator voor elke andere pixel.

Als je de NeoPixel op Adafruit (Breadboard-vriendelijk) Breakout-bord gebruikt zoals hierboven afgebeeld, dan heb je geen weerstand of condensatoren nodig omdat deze zijn ingebouwd op de Adafruit-breakout-PCB.

De uitleg van het GPS-circuit: De meeste Arduino GPS-apparaten werken op een voeding van 5 volt. Dat gezegd hebbende, het logische niveau op dezelfde apparaten is 3,3 volt. Meestal zal de Arduino op zijn RX-pin 3.3V zo hoog lezen, omdat het groter is dan de helft van 5V. Het probleem ligt in de hardwareserie… We weten niet waarom, maar we hebben betere resultaten met de logische leveller. Het niet gebruiken ervan lijkt af te hangen van het gebruik van softwareserieel. De seriële softwarebibliotheek en de versie die in nieuwere versies van IDE is opgenomen, wijzigen de timers en poorten op de Atmel 328-chip. Dit schakelt op zijn beurt de mogelijkheid uit om de Maxim-bibliotheek te gebruiken die we nodig hebben/gebruiken om de schuifregisters voor de zevensegmentendisplays aan te sturen. Dus gebruiken we de goede oude hardwareserie.

Het reed-relais wordt gebruikt om de hardware serieel in en uit te schakelen, zodat de Arduino nog steeds kan worden geprogrammeerd terwijl deze is geïnstalleerd. Het kan worden weggelaten, maar het Arduino-apparaat moet voor het programmeren van het moederbord worden verwijderd, omdat het serienummer door de GPS wordt gestolen. De manier waarop dit werkt is: bij het uitlezen van GPS wordt pin 7 omhoog getrokken en sluit het riet. De GPS begint dan de seriële buffer te vullen (GPS zal nooit zwijgen als hij eenmaal een fix heeft). De seriële buffer wordt opgevraagd en wanneer er voldoende gegevens worden gedetecteerd, wordt deze gelezen en geparseerd. Vervolgens wordt pin 7 laag geschreven en wordt de GPS losgekoppeld, waardoor de Arduino zijn normale gedrag kan hervatten.

Stap 5: 3D printen

Hieronder staan de 5 benodigde stl-bestanden om een complete Open DSKY Replica te maken.

Houd er rekening mee dat hoewel de rand en het deksel van de batterijdoos op vrijwel elke 3D-printer kunnen worden afgedrukt, de echte DSKY 7" breed en bijna 8" hoog was, dus dat zijn de afmetingen van onze bovenplaat, middenring en onderkant waarvoor een 3D nodig is Printer die minimaal 180 mm bij 200 mm kan printen.

We printen de rand, bovenplaat en middenring op grijs materiaal, terwijl de onderkant en batterijklep in zwart zijn gedrukt.

Stap 6: lasersnijden/graveren

Hieronder vindt u het ButtonCaps Lasergesneden/gegraveerde bestand en het Lampfield frosted window Laser-geprinte, daarna Lasergesneden/gegraveerde bestand.

We gebruiken Rowmark (Johnson Plastics) Lasermax Black/White 2ply 1/16 (LM922-402) om de toetsen met 19 knoppen te snijden en te graveren. Zoals bij alle bestanden die naar een lasersnijder worden verzonden, moet u mogelijk de bestandsgrootte aanpassen verkrijg keycaps van 19 mm bij 19 mm. Op onze 60 Watt watergekoelde CO2-machine gebruiken we 40% vermogen en 300 mm/s snelheid om te graveren en 50% vermogen en 20 mm/s snelheid om de acrylplaat te snijden.

Het gematteerde venster wordt gemaakt door de bovenstaande afbeelding af te drukken op de toepasselijke "Apollo" genaamd transparantie (waarom een ander merk gebruiken?) % vermogen en een snelheid van 500 mm/s, wat volgens ons een ideale "frosted" look creëert.

Stap 7: MATERIAALREKENING

1 printplaat v1.0D

1 3D-geprinte onderdelen

1 Arduino Nano

1 VA RTC

1 IMU

1 Buck StepDown

1 SKM53-gps

1 lijn leveller

1 reed-schakelaar

1 DFPlayer Mini

1 MicroSD-kaart 2Gig

1 2 8 Ohm luidspreker

1 6AA batterijhouder

6 AA-batterijen

1 draadaansluiting

1 aan/uit-schakelaar

4 Maxim7219

4 stopcontacten 24pins

1 40 vrouwelijke pinnen

1 10uF condensatoren

1 15 Ohm Weerstand

1 100 Ohm Weerstand

20 470 Ohm Weerstanden

22 1K Ohm Weerstanden

4 weerstanden van 10K Ohm

3 100K Ohm Weerstanden

18 NeoPixel RGB

19 LED-drukknoppen

19 lasergesneden knopdoppen

21 7 segmenten 820501G

3 3 Segmenten STG

2 berijpte ramen

De meeste bovenstaande componenten zijn gemakkelijk te vinden op eBay of Amazon en zijn redelijk geprijsd.

De uitzonderingen zijn natuurlijk onze eigen PCB (die al deze componenten samen integreert, onze lasergesneden Button Caps die er echt goed uitzien en het licht door de knop laten gaan, de matglazen ramen die na het proberen van talloze alternatieven, James een beroerte kreeg van genialiteit (daarover later meer) en tot slot het !@#$%^ 3-Segment +/- display dat we helemaal opnieuw moesten maken. Voeg hier onze eigen 3D-geprinte behuizing aan toe en je hebt alle ingrediënten.

Als iemand klaar is om het ontbreken van het "+"-teken voor de juiste weergegeven numerieke gegevens te accepteren, kunt u eenvoudig 3 extra 7 segmenten toevoegen en het een dag noemen. Dit was gewoon GEEN optie voor ons en daarom hebben we ons eigen 3 Segment gemaakt.

Stap 8: 3 SEGMENT

Je zou denken dat je in 2018, met alle wereldwijde middelen die ons ter beschikking staan, gewoon een 3Segment +/- LED-unit kan bestellen… Nou, dat is niet het geval!

We realiseerden ons dus dat we, om trouw te blijven aan de originele Apollo DSKY, vanaf het begin onze eigen 3Segment +/- LED moesten creëren.

Na talloze ontwerpen hadden we eindelijk een 3D-geprinte unit met geïntegreerde schaduwbox.

Vervolgens hebben we de juiste SMT (Surface Mounted) LED's gekocht en getest.

We waren nu klaar om de kleine PCB te ontwerpen die in onze 3D-geprinte 3Segment-schaal zou passen.

Dit alles samenvoegen was een beetje een uitdaging, aangezien we de kleine LED's nauwelijks kunnen zien, maar het resultaat is fantastisch!

Stap 9: FUNCTIONALITEIT

Toen kwam het punt om de minimale functionaliteit van onze Replica te bepalen, samen met de productiedoelen en wat onze wensenlijst was.

Na wat onderzoek vonden we een gratis app op iTunes die nuttig zou kunnen zijn, dus kochten we speciaal voor dit doel een iPad.

De gratis iPad-app van AirSpayce Pty Ltd gaf ons een idee van onze MVP (Minimum Viable Product).

Na het schrijven van de code om een Full Lamp-test uit te voeren, implementeerden we onmiddellijk de tijdset/weergave, IMU-monitoring en GPS-monitoring.

De code was bevroren totdat we besloten om een van onze gekke verlanglijstitems toe te voegen, namelijk het afspelen van de beroemde JFK-toespraak uit 1962 in het Rice Stadium "We kiezen ervoor om naar de maan te gaan …". Daarna hebben we nog een paar andere iconische soundtracks toegevoegd.

Stap 10: MONTAGE-INSTRUCTIES - Elektronica

Zorg er eerst voor dat u over alle vereiste componenten beschikt.

Lees de volgende instructies een keer volledig door voordat u met de montage begint.

1. Soldeer alle 20 470 Ohm-weerstanden.

2. Soldeer alle 22 1K-weerstanden.

3. Soldeer alle 4 10K-weerstanden.

4. Soldeer alle 3 100K-weerstanden.

5. Soldeer de weerstand van 15 Ohm.

6. Soldeer de 100 Ohm-weerstand.

7. Optioneel: om te helpen bij het solderen van de kleine Surface Mount 5050 RGB NeoPixels, laat ik een beetje soldeer op elk van de 4 pads voor elk van de 18 RGB-LED's vallen.

8. Knip 2 stroken vrouwelijke pin-connectoren en soldeer ze op de Arduino Nano-locatie op de achterkant van de PCB.

9. Soldeer zorgvuldig alle 18 Surface Mounted NeoPixels in de juiste volgorde, zorg ervoor dat u geen kortsluiting maakt met nabijgelegen via's. Na het samenstellen van veel eenheden, hebben we ontdekt dat het efficiënter is om 1 Neopixel te solderen, de Arduino (via de USB-poort) van stroom te voorzien met de strandtest.ino om te controleren of deze oplicht, Arduino uit te schakelen, de volgende Neopixel in de volgorde te solderen, test het en herhaal voor alle 18 Neopixels. Houd er bij het oplossen van problemen rekening mee dat een probleem met een Neopixel het gevolg kan zijn van het feit dat de eerdere Neopixel NIET goed is gesoldeerd (uitgangspen). Ik vond dat 680 graden te heet is (en soms rood en of groen doodt), 518 graden lijkt veel beter.

10. Knip een strip van 4 vrouwelijke pinnen en soldeer deze op de Buck Converter-locatie.

11. Plaats nu Arduino Nano en Buck Converter als u de RGB-LED's wilt testen met strandtest. INO

12. Knip beide zwarte afstandhouders onder elk van de 19 verlichte drukknoppen door zodat de knoppen volledig op de PCB kunnen rusten.

13. Plaats en soldeer alle 13 verlichte drukknoppen, zorg ervoor dat alle rode stippen (kathode) zich aan de linkerkant bevinden. Zodra alle knoppen zijn geplaatst, zet ik de Arduino aan via de USB-poort om te testen of alle 19 knop-LED's aangaan VOORDAT ik ze soldeer …

14. Soldeer alle 4 Maxim-aansluitingen en zorg ervoor dat u de oriëntatie respecteert.

15. Bereid de IMU voor door zijn mannelijke pinnen te solderen en zijn ADO-pin op zijn VCC te springen.

16. Bereid de Line Leveler voor door zijn mannelijke pinnen aan de lage kant en de hoge kant te solderen.

17. Knip en soldeer de vrouwelijke pinnen om de IMU, de VA RTC en de Line Leveler te ontvangen.

18. Soldeer alle 10 kapjes met inachtneming van de polariteit. De langere pin is positief.

19. Soldeer het Reed-relais en zorg ervoor dat u de richting respecteert.

20. Soldeer de draadklem.

21. Soldeer alle 21 7 Segmenten en zorg ervoor dat de puntjes (decimaal punt) rechtsonder staan.

22. Soldeer alle 3 de S&T GeoTronics 3 segmenten (aangepast plus/min).

23. Plaats alle 4 Maxim 7219-chips opnieuw in hun sockets en zorg ervoor dat u de richting respecteert.

24. Plaats de IMU, RTC, Buck, Arduino Nano en Line Leveler.

25. Soldeer de luidspreker en de MP3-speler/SD-kaart en zorg ervoor dat u de oriëntatie respecteert EN zo hoog mogelijk op de PCB houdt, omdat de GPS aan de andere kant gelijk moet zijn met de PCB om goed te passen.

26. Soldeer de GPS na het aanbrengen van een laag elektrische tape eronder om mogelijke kortsluiting van pinnen te voorkomen.

27. Sluit het 9Volt batterijpakket aan en test de voltooide elektronica-assemblage.

GEFELICITEERD! U bent klaar met de elektronica-assemblage.

Stap 11: MONTAGE-INSTRUCTIES - Behuizing

BILL VAN MATERIALEN

Aantal artikel

1 3D-geprinte ring

1 3D-geprinte bovenplaat

1 3D-geprint middengedeelte

1 3D-geprinte onderkant

1 3D-geprint batterijklepje

1 bedrukt mat venster

1 acryl venster

19 lasergesneden knopdoppen

15 houtschroeven met inbuskop (M3-6 mm)

6 kleine houtschroeven

Zodra de elektronica-assemblage volledig is getest, gaat u verder met de volgende stappen:

1. Plaats alle 19 knopdoppen op de juiste plaats volgens de bovenstaande afbeelding.

2. Steek de gemonteerde print voorzichtig in de bovenplaat. Het kan een strakke pasvorm zijn en mogelijk een beetje schuren van het 3D-geprinte onderdeel.

3. Gebruik 6 kleine koperen schroeven om de printplaat op de bovenplaat te schroeven. Niet te vast aandraaien.

4. Gebruik 2 van de inbusbouten om de luidspreker te monteren en vervolgens de aan/uit-schakelaar op het 3D-geprinte middengedeelte door deze in te drukken.

5. Gebruik 8 van de inbusbouten om de gemonteerde bovenplaat op het middengedeelte te schroeven, waarbij u ervoor zorgt dat de aan/uit-schakelaar en het luidsprekergat zich vooraan bevinden.

6. Soldeer een jumperdraad aan elke kant van de luidspreker en spring ze naar elk Audio Out-gaatje naast de SD-kaart.

7. Monteer de accubak met dubbelzijdig plakband in het accucompartiment en zorg ervoor dat zowel rode als zwarte draden in het gat worden gestoken.

8. Schroef de zwarte draad van de accubak in de Gnd-positie van de blauwe schroefaansluiting en soldeer de rode draad van de accubak aan een van de pinnen op de aan/uit-tuimelschakelaar.

9. Schroef een jumperdraad op de 9V-zijde van de blauwe schroefaansluiting en soldeer het andere uiteinde aan de beschikbare pin op de aan/uit-tuimelschakelaar.

10. Sluit de achterklep en schroef met 8 van de inbusschroeven de gemonteerde achterklep op het middengedeelte vast. Niet te vast aandraaien.

GEFELICITEERD! U bent klaar met de montage van de behuizing en u heeft nu een complete DSKY!

Stap 12: SOFTWARE

Bezoek onze andere Open DSKY Instructable getiteld "PROGRAMMEREN VAN DE OPEN DSKY"

voor meer gedetailleerde programmeerinformatie en video's over het programmeren van uw Open DSKY.

Omdat we veel gebruik maken van Neopixels, moet u de Adafruit-website bezoeken en hun prachtige bibliotheek downloaden. Deze bibliotheek wordt geleverd met enkele mooie voorbeelden zoals "standtest.ino" die Limor en haar team ook hebben geschreven.

Omdat we Shift Registers gebruiken om de 7 Segments aan te sturen, is de Maxim-bibliotheek ook nodig voor de Max7219-chip.

Download het hier: LedControl-bibliotheek

Bijgevoegd is onze huidige code vanaf 1/9/2018. Dit is een prototype met beperkte functionaliteit. Neem contact op met www. OpenDSKY.com terwijl we doorgaan met het ontwikkelen en stroomlijnen van de functieset. Deze huidige prototypecode test alle 7 Segments/Maxim schuifregisters, alle Neopixels, de Very Accurate Real Time Clock, de 6 DOF IMU, de GPS en de MP3-speler.

Al deze functionaliteit in 3 authentieke werkwoorden en 3 authentieke zelfstandige naamwoorden en 3 programma's die we hebben toegevoegd voor demo-doeleinden.

WERKWOORD LIJST NAAMWOORD LIJST PROGRAMMA LIJST

16 MONITOR DECIMAAL 17 IMU 62 “We kiezen ervoor om naar de maan te gaan”

21 LAAD GEGEVENS 36 TIJD 69 “De adelaar is geland”

35 TESTLITES 43 GPS 70 "Houston we hebben een probleem gehad"

Geniet van de videoclip voor een korte demo van enkele van de momenteel geïmplementeerde functionaliteit.

Stap 13: KICKSTARTER

In navolging van onze succesvolle formule die is gebruikt voor ons Open Enigma-project, bieden we op Kickstarter verschillende kits, geassembleerde/geteste eenheden en een Ultimate 50th Anniversary Limited Edition (Make 100) Replica aan.

Wij bieden aan:

- Alleen de printplaat

- De Barebones-kit

- De doe-het-zelf-elektronicakit

- De complete kit (met 3D-geprinte en lasergesneden componenten)

- De geassembleerde/geteste eenheid

- De Limited 50th Anniversary Edition met serienummer en certificaat van echtheid

Onze Kickstarter is momenteel LIVE!

Open DSKY Kickstarter

Ga naar https://opendsky.com voor meer informatie.

Ga naar www.stgeotronics.com om uw PCB of Kit te bestellen.