Open Apollo -begeleidingsrekenaar DSKY: 13 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Trots om 'n uitstekende instruksie te wees sedert 1/10/18. Stem asseblief vir ons en gee ons 'n Like!

Kickstarter -veldtog was 'n supersukses!

Maak DSKY Kickstarter oop

Ons Open DSKY is tans beskikbaar op Backerkit (https://opendsky.backerkit.com/hosted_preorders) en beskikbaar vanaf ons e-handelswebwerf.

Bill Walker (skepper van die Apollo Educational Experience Project), het 'n wonderlike pasgemaakte sagteware (met byna 50 funksies) geskryf met 'n opdragverwysing volgens die Apollo Flight Plan vir sy 2 Open DSKY's en stel dit eksklusief beskikbaar vir almal via sy GoFundMe bladsy. Oorweeg dit om hom te ondersteun.

Alhoewel dit beslis nie die eerste herskepping is van die Iconic AGC (Apollo Guidance Computer) DSKY (Display/Keyboard) wat in alle Apollo-missies van die 1960's gebruik is nie, en u kan verwag dat nog meer hierdie jaar en volgende jaar verskyn as gevolg van die komende 50ste herdenking van die eerste maanlanding, het ons 'n paar jaar gelede besluit om ons eie weergawe te skep wat aan 'n minimum aantal voorvereistes sou voldoen.

Hierdie projek het ontstaan uit die voorstel van een van ons Open Enigma -ondersteuners/bydraers, en ons wil Rob erken vir sy voorstel/bydrae. Dankie Rob!

Voorvereistes spesifikasies:

- Moet gebou word met 'n Arduino en bied Open Source -sagteware aan.

- Moet soos die regte ding lyk en voel. 'N Getroue replika natuurlik sonder kerngeheue …

- Moet funksie/gedrag van die Apollo -gevlote eenhede navolg.

- Moet komponente gebruik waarmee iemand dit as 'n stel kan bou.

Stap 1: NAVORSING, Oorspronklike byeenkoms van spesifikasies

Alhoewel ons NIE persoonlik toegang tot 'n fisiese toestel gehad het nie, is ons gelukkig dat ander mense wat toegang het (of gehad het) hul bevindings gedokumenteer het (byvoorbeeld Fran Blanche - of u ons Kickstarter ondersteun of nie, ondersteun asseblief haar Crowdfunding -veldtog https://www.gofundme.com/apollo-dsky-display-project), sommige het ons toegelaat om voordeel te trek uit hierdie kennis. Soos Isaac Newton geskryf het: "Ons staan op die skouer van reuse."

Met behulp van die uitstekende papierset van EduCraft ™ vir presiese afmetings, die gratis iPad -app van AirSpayce Pty Ltd vir minimum lewensvatbaarheidsfunksies, en die baie gedetailleerde boek van Frank O'Brien "The Apollo Guidance Computer - Architecture and Operation" saam met talle NASA -hulpbronne insluitend die volledige oorspronklike kode op GitHub, kon ons baie van die presiese hardeware- en sagteware -spesifikasies bepaal en herhaal.

Die oorspronklike elektroluminescerende skerms wat in Apollo gebruik is, was 'n baie kortstondige tegnologie wat lankal weg is. Dit het vroeg in die sewentigerjare begin verouder, so ons het baie vinnig besluit om LED's in die vorm van 7 segmente te gebruik om dit na te volg. Dit het ons ook in staat gestel om NIE die hoogspanning en die 156 meganiese relais te gebruik om die EL -skerms aan te dryf nie. Dit was 'n uitdaging om die regte grootte te vind, maar min het ons geweet dat 'n +/- 3 segment gevind sou word, is Mission Impossible! (selfs op hierdie dag en ouderdom …) Ons het in Israel ongeveer 3 segmente +/- gevind wat geïntegreer is met 'n 7-segment-eenheid en besluit om hulle te probeer vir ons vroegste prototipes …

Stap 2: 'n bietjie geskiedenis …

Daar moet op gelet word dat die eerste ding wat regtig soos 'n moderne mikrobeheerder lyk, waarskynlik die Apollo AGC sou wees. Dit was die eerste regte vlugrekenaar, plus die eerste groot gebruik van geïntegreerde stroombane. Maar u moet nog 'n dekade vorentoe gaan voordat al die basiese funksies van 'n rekenaar op 'n enkele LSI -chip saamgevoeg is; soos die Intel 8080 of die Zilog Z80. En selfs dan was geheue, klok en baie van die I/O -funksies ekstern. Dit was nie baie gerieflik vir die stokperdjie -gebruiker nie.

Dit is die ARM, AVR en soortgelyke skyfies wat die volgende belangrike stap bring; met die insluiting van nie-vlugtige flash-RAM, is dit moontlik geword om 'n rekenaar te bou met feitlik geen eksterne komponente nie. Die AVR -reeks skyfies (waarmee ons die bekendste is) het gebufferde I/O -lyne, seriële UART's, A/D -omsetters en PWM -kragopwekkers, waghondtimers en selfs interne ossillators indien nodig. In die formaat van die Arduino en soortgelyke borde, is hierdie skyfies omring met 'n behoorlike klokkristal of resonator, 'n gereguleerde kragtoevoer, 'n paar kragtoevoer en ander kritiese ontkoppelingskondensators en 'n paar flikkerligte vir statusmonitering.

Dit is ironies dat die platform van keuse vir 'n selfdoenprojek 50 jaar later basies dieselfde funksies bied (Ram/Rom/Processing) teen 'n minimale fraksie van die koste (en gewig!).

Stap 3: PROTOTYPING

Ons het besluit dat ons eers 'n bewys van die konsep op 'n broodbord van drie Maxim -skyfies met 15 7 segmente LED's moet maak om seker te maak dat hulle soos verwag sou optree. Dit was 'n sukses. Ons het daarna kortliks probeer om die toestel op 'n projekbord te bou en baie vinnig gevind dat die kringdigtheid nie toelaat dat die masjien daarin vervaardig word nie. U kry net nie 21 7 segmente + 3 3 segmente (en die 4 maksimum om dit te beheer nie) plus 18 LED's + 19 knoppies om op die projekbord te pas, om nie eers te praat van die mikrobeheerder, die IMU, die RTC, die GPS nie, ens. Ons moes dus direk voortgaan met die ontwerp van die PCB, wat ons die beste manier gevind het om 'n betroubare, getroue replika te produseer. Jammer.

Ons het ook die MP3-speler op broodbord getoets EN … ons het 'n prototipe van 'n 3D-gedrukte 3 segment geskep om die ontwykende gewenste +/- LED-eenheid te produseer.

Stap 4: Skema's

Skema's is nou beskikbaar om almal te help wat 'n DSKY wil bou sonder ons PCB of Kit.

Die eerste skematiese (NeoPixels) wys hoe ons die 18 Neopixels aan die Arduino Nano Pin 6 verbind het. Die tweede skematiese toon hoe ons (al die 18) Neopixels en die 5Volt Buck, Reed Relay, Line Leveler en SKM53 GPSr saam met die 19 bedraad het knoppies. Die derde skema toon die IMU- en RTC -verbindings.

Ons gebruik Surface mount 5050 NeoPixels wat 'n ballastweerstand van 470 Ohm voor die eerste pixel benodig het en ons het 'n 10 uF -kondensator vir elke ander pixel gebruik.

As u die NeoPixel op Adafruit (Breadboard-vriendelike) uitbreekbord gebruik, soos hierbo op die foto, het u geen weerstand of kapasitors nodig nie, aangesien dit ingebou is op die Adafruit-uitbreidingskaart.

Die verduideliking van die GPS -kring: Die meeste Arduino GPS -toestelle werk op 'n 5 volt -toevoer. Dit gesê, die logiese vlak op dieselfde toestelle is 3,3 volt. Die Arduino lees meestal op sy RX -pen 3.3V so hoog, aangesien dit groter is as die helfte van 5V. Die probleem lê in die hardeware -reeks … Ons is nie seker hoekom nie, maar ons het beter resultate met behulp van die logiese gelykmaker. Dit lyk nie of dit gebruik word nie, maar dit hang af van die gebruik van reeksprogrammatuur. Die seriële biblioteek van die sagteware en die weergawe wat in nuwer weergawes van IDE opgeneem is, verander die tydtellers en poorte op die Atmel 328 -chip. Dit maak op sy beurt die moontlikheid om die Maxim -biblioteek wat ons benodig/gebruik om die skofregisters vir die sewe segmentskerms te gebruik, uitskakel. Ons gebruik dus die goeie ou hardeware -reeks.

Die rietrelais word gebruik om die hardeware -reeks aan en af te skakel sodat die Arduino steeds geprogrammeer kan word terwyl dit geïnstalleer is. Dit kan weggelaat word, maar die Arduino -toestel moet van die hoofbord verwyder word vir programmering, aangesien die reeks deur die GPS gesteel sal word. Die manier waarop dit werk is: as u GPS lees, word pen 7 hoog getrek om die riet te sluit. Die GPS begin dan die reeksbuffer vul (GPS sal nooit stilmaak as hy 'n oplossing gekry het nie.) Die reeksbuffer word ondervra en as 'n voldoende hoeveelheid data opgespoor word, word dit gelees en ontleed. Dan word pen 7 laag geskryf en die GPS ontkoppel, sodat die Arduino sy normale gedrag kan hervat.

Stap 5: 3D -drukwerk

Hieronder is die 5 vereiste stl -lêers om 'n volledige Open DSKY -replika te maak.

Let daarop dat hoewel die deksel van die ring en die batteryklep op byna elke 3D -drukker gedruk kan word, die ware DSKY 7 "breed byna 8" hoog was, dus dit is die afmetings van ons boonste bord, middelste ring en onderkant, wat 'n 3D benodig Drukker wat ten minste 180 mm by 200 mm kan druk.

Ons druk die ring, boonste plaat en middelste ring op grys materiaal, terwyl die onderkant en die batteryleur in swart gedruk is.

Stap 6: Lasersny/graveer

Hieronder is die ButtonCaps -lasergesnyde/gegraveerde lêer en die Lampfield -ruitvenster Lasergedrukte, dan lasersnit/gegraveerde lêer.

Ons gebruik Rowmark (Johnson Plastics) Lasermax Black/White 2ply 1/16 (LM922-402) om die sleutelknoppies van 19 knoppies te sny en te graveer. Soos met alle lêers wat by 'n lasersnyer ingedien is, moet u moontlik die lêergrootte tweek totdat u kry 19 mm by 19 mm sleutels. Op ons 60 watt watergekoelde CO2 -masjien gebruik ons 40% krag en 300 mm/s spoed om te graveer en 50% krag en 20 mm/s spoed om die akrielblad te sny.

Die ruitvenster word gevorm deur die prent hierbo op die gepaste "Apollo" met die naam transparant te druk (waarom gebruik u 'n ander handelsmerk?) Met 'n laserprinter en dit dan aan die lasersnyer/graveerder te gee om dit horisontaal te "ets", dan vertikaal, met 20 % krag en 'n spoed van 500 mm/s, wat ons voel, skep 'n ideale "mat" voorkoms.

Stap 7: MATERIAALWETENSKAP

1 PCB v1.0D

1 3D -gedrukte onderdele

1 Arduino Nano

1 VA RTC

1 IMU

1 Buck StepDown

1 SKM53 GPS

1 Line Leveler

1 Rietskakelaar

1 DFPlayer Mini

1 MicroSD -kaart 2Gig

1 2 8 Ohm luidspreker

1 6AA batteryhouer

6 AA -batterye

1 draadterminal

1 Aan/af skakelaar

4 Maxim7219

4 voetstukke 24 spelde

1 40 vroulike penne

1 10uF -kondensators

1 15 Ohm Weerstand

1 100 Ohm weerstand

20 470 Ohm weerstande

22 1K ohm weerstande

4 10K ohm weerstande

3 100K ohm weerstande

18 NeoPixel RGB

19 LED drukknoppies

19 Laser gesnyde knoppies

21 7 Segmente 820501G

3 3 Segmente STG

2 Frosted vensters

Die meeste komponente hierbo kan maklik op eBay of Amazon gevind word en is redelik goedkoop.

Die uitsonderings is natuurlik ons eie PCB (wat al hierdie komponente saam integreer, ons lasergesnyde knoppies wat baie goed lyk en die lig deur die knoppie laat gaan, die matte vensters wat na 'n hele paar alternatiewe probeer het, James 'n beroerte gehad het geniaal (meer hieroor later) en laastens die!@#$%^ 3-segment +/- skerm wat ons van nuuts af moes maak. Voeg hierby ons eie 3D-gedrukte omhulsel en u het al die bestanddele.

As iemand gereed is om die gebrek aan '+' teken voor die toepaslike numeriese data te aanvaar, kan u eenvoudig nog 3 7 segmente byvoeg en dit 'n dag noem. Dit was eenvoudig nie 'n opsie vir ons nie, en daarom het ons ons eie 3 segment geskep.

Stap 8: 3 SEGMENT

U sou dink dat u in 2018, met al die beskikbare wêreldwye hulpbronne, eenvoudig 'n 3Segment +/- LED-eenheid kan bestel … Wel, dit is nie die geval nie!

Ons het dus besef dat ons ons eie 3Segment +/- LED van nuuts af moet skep om getrou te bly aan die oorspronklike Apollo DSKY.

Na talle ontwerpe het ons uiteindelik 'n 3D -gedrukte eenheid met 'n geïntegreerde skaduskas gehad.

Daarna het ons die toepaslike SMT (op die oppervlak gemonteerde) LED's verkry en dit getoets.

Ons was nou gereed om die klein PCB wat in ons 3D -gedrukte 3Segment -dop sou pas, te ontwerp.

Dit was 'n bietjie uitdaging om dit alles bymekaar te sit, aangesien ons skaars die klein LED's kan sien, maar die resultaat is fantasties!

Stap 9: FUNKSIONALITEIT

Toe kom die punt om die minimum funksionaliteit van ons replika te bepaal, saam met produksiedoelwitte en wat ons wenslys is.

Na 'n bietjie navorsing, het ons 'n gratis app op iTunes gevind wat nuttig kan wees, en daarom het ons 'n iPad spesiaal vir hierdie doel gekoop.

Die gratis iPad -app van AirSpayce Pty Ltd het ons 'n idee gegee van ons MVP (minimum lewensvatbare produk).

Nadat ons die kode geskryf het om 'n Full Lamp -toets uit te voer, het ons onmiddellik die tydstel/vertoning, IMU -monitering en GPS -monitering geïmplementeer.

Die kode is gevries totdat ons besluit het om een van ons gekke wenslysitems by te voeg, wat die beroemde JFK -toespraak uit 1962 in die Rice Stadium "We choose to go to the Moon" afspeel. Daarna het ons 'n paar ander ikoniese klankbane bygevoeg.

Stap 10: MONTERINGSINSTRUKSIES - Elektronika

Maak eers seker dat u al die nodige komponente het.

Lees die volgende instruksies deeglik deur voordat u die samestelling begin.

1. Soldeer alle 20 470 Ohm -weerstande.

2. Soldeer al 22 1K weerstande.

3. Soldeer al 4 10K weerstande.

4. Soldeer al 3 100K weerstande.

5. Soldeer die 15 Ohm weerstand.

6. Soldeer die 100 Ohm weerstand.

7. Opsioneel: Om te help met die soldeer van die klein Surface Mount 5050 RGB NeoPixels, gooi ek 'n bietjie soldeer op elk van die 4 pads vir elk van die 18 RGB LED's.

8. Sny 2 stroke vroulike penverbindings en soldeer dit op die Arduino Nano -plek agter op die PCB.

9. Soldeer al 18 NeoPixels op die oppervlak versigtig in die regte volgorde, en sorg dat u nie kortkom nie. Nadat ons baie eenhede bymekaargemaak het, het ons ontdek dat dit meer doeltreffend is om 1 Neopixel te soldeer, die Arduino (via die USB -poort) met die strandtest.ino aan te dryf om te verifieer dat dit brand, skakel Arduino uit, soldeer die volgende Neopixel in die volgorde, toets dit en herhaal dit vir al 18 Neopixels. As u probleme oplos, moet u in gedagte hou dat 'n probleem met 'n Neopixel die gevolg kan wees dat die vorige Neopixel NIE behoorlik gesoldeer is nie (uitvoerpen). Ek het gevind dat 680 grade te warm is (en soms rooi en of groen doodmaak), 518 grade lyk baie beter.

10. Sny 'n strook van 4 penne en soldeer dit na die Buck Converter -plek.

11. Voeg Arduino Nano en Buck Converter nou in as u die RGB LED's wil toets met behulp van strandtest. INO

12. Spoel beide swart afstandhouers onder elk van die 19 aangesteekte drukknoppies sodat die knoppies heeltemal op die PCB kan rus.

13. Steek al 13 verligte drukknoppies in en soldeer dit. Maak seker dat al die rooi kolletjies (katode) aan die linkerkant is. Sodra alle knoppies ingesit is, skakel ek die Arduino aan via die USB -poort om te toets of al die 19 knoppies se LED's aanskakel VOORDAT ek dit soldeer …

14. Soldeer al 4 Maxim -voetstukke en sorg dat u die oriëntasie respekteer.

15. Berei die IMU voor deur sy mannetjiespenne te soldeer en sy ADO -pen na sy VCC te spring.

16. Berei die Line Leveler voor deur sy mannetjiespenne aan die lae en hoë kant te soldeer.

17. Sny en soldeer die penne om die IMU, die VA RTC en die Line Leveler te ontvang.

18. Soldeer al 10 kappies met betrekking tot polariteit. Die langer pen is positief.

19. Soldeer die rietaflos, en sorg dat u die oriëntasie respekteer.

20. Soldeer die draadterminaal.

21. Soldeer alle 21 7 segmente en maak seker dat die kolletjies (desimale punt) regs onder is.

22. Soldeer al 3 S&T GeoTronics 3Segmente (Custom Plus/Minus).

23. Steek al 4 Maxim 7219 -skyfies weer in hul voetstukke, en sorg dat u die oriëntasie respekteer.

24. Voeg die IMU, RTC, Buck, Arduino Nano en Line Leveler in.

25. Soldeer die luidspreker en die MP3 -speler/SD -kaart en sorg dat u die oriëntasie respekteer en so hoog op die PCB hou dat die GPS aan die ander kant met die PCB moet spoel om behoorlik te pas.

26. Soldeer die GPS nadat u 'n laag elektriese band daaronder aangebring het om moontlike korting van penne te voorkom.

27. Koppel die 9Volt -battery aan en toets die voltooide elektroniese eenheid.

BAIE GELUK! U is klaar met die elektroniese samestelling.

Stap 11: VERGADERINGSINSTRUKSIES - Omhulsel

WETSKAPPY MATERIAAL

Aantal item

1 3D -bedrukte ring

1 3D -gedrukte boonste plaat

1 Middelafdeling in 3D gedruk

1 3D gedrukte onderkant

1 3D -gedrukte batteryklep

1 Gedrukte ryp venster

1 Venster van akriel

19 Laser gesnyde knoppies

15 houtkopskroewe (M3-6mm)

6 klein houtskroewe

Sodra die elektroniese samestelling volledig getoets is, gaan voort met die volgende stappe:

1. Plaas al die 19 knoppies op die regte plek volgens die prent hierbo.

2. Plaas die gemonteerde PCB versigtig in die boonste plaat. Dit pas miskien goed en benodig 'n bietjie skuur van die 3D -gedrukte komponent.

3. Skroef die PCB met die 6 klein koperskroewe aan die boonste plaat vas. Moet NIE te hard aantrek nie.

4. Bevestig die luidspreker en dan die aan/uit -skakelaar met die twee kopskroewe, na die 3D -gedrukte middelafdeling deur dit in te druk.

5. Skroef die gemonteerde topplaat met 8 van die insteekkopskroewe aan die middelste gedeelte, en maak seker dat die aan/uit -skakelaar en luidsprekergat voor is.

6. Soldeer 'n jumperdraad aan elke kant van die luidspreker en spring dit na elke Audio Out -gat langs die SD -kaart.

7. Bevestig die batterykas met dubbelzijdige band in die batterykompartement en maak seker dat beide rooi en swart drade in die gat geplaas word.

8. Skroef die swart draad uit die batterykas in die Gnd -posisie van die blou skroefaansluiting en soldeer die rooi draad van die batterykas aan die penne op die aan/af -wipskakelaar.

9. Skroef 'n jumperdraad aan die 9V -kant van Blue Screw Terminal vas en soldeer die ander kant aan die beskikbare pen op die aan/af -wipskakelaar.

10. Maak die agterblad toe en skroef die saamgestelde agterblad met die 8 kopskroewe aan die middelste gedeelte vas. Moet NIE te hard aantrek nie.

BAIE GELUK! U is klaar met die omhulsel en u het nou 'n volledige DSKY!

Stap 12: Sagteware

Besoek gerus ons ander Open DSKY Instructable getiteld "PROGRAMMING THE OPEN DSKY"

vir meer gedetailleerde programmeerinligting en video's oor die programmering van u Open DSKY.

Omdat ons baie gebruik maak van Neopixels, moet u die Adafruit -webwerf besoek en hul wonderlike biblioteek aflaai. Hierdie biblioteek bevat goeie voorbeelde soos "standtest.ino" wat Limor en haar span ook geskryf het.

Omdat ons ook Shift Registers gebruik om die 7 segmente te bestuur, is die Maxim -biblioteek nodig vir die Max7219 -chip.

Kry dit hier: LedControl Library

Aangeheg is ons huidige kode vanaf 1/9/2018. Dit is 'n prototipe met beperkte funksionaliteit. Raadpleeg www. OpenDSKY.com terwyl ons voortgaan om die funksieset te ontwikkel en te vaartbelyn. Hierdie huidige prototipe kode toets al die 7 segmente/maksimum skofregisters, alle Neopixels, die baie akkurate real -time klok, die 6 DOF IMU, die GPS en die MP3 -speler.

Al hierdie funksies in 3 outentieke werkwoorde en 3 outentieke selfstandige naamwoorde en 3 programme wat ons vir demo -doeleindes bygevoeg het.

WERKLYS NAMNAME LYS PROGRAMLYS

16 MONITOR DESIMAL 17 IMU 62 "Ons kies om na die maan te gaan"

21 Laai data 36 TYD 69 “The Eagle has Landed”

35 TOETSLITES 43 GPS 70 "Houston ons het 'n probleem gehad"

Geniet die videogreep vir 'n kort demonstrasie van sommige van die funksies wat tans geïmplementeer word.

Stap 13: KICKSTARTER

Na aanleiding van ons suksesvolle formule wat gebruik is vir ons Open Enigma -projek, bied ons op Kickstarter verskeie kits, saamgestelde/getoetsde eenhede en 'n Ultimate 50th Anniversary Limited Edition (Make 100) Replica aan.

Ons bied:

- Die PCB alleen

- Die Barebones Kit

- Die DIY Electronics Kit

- Die volledige kit (met 3D -gedrukte en lasersnit -komponente)

- Die saamgestelde/getoetste eenheid

- Die beperkte 50 -jarige herdenking met reeksnommer en egtheidssertifikaat

Ons Kickstarter is tans LIVE!

Maak DSKY Kickstarter oop

Besoek https://opendsky.com vir meer inligting.

Besoek www.stgeotronics.com om u PCB of kit te bestel.