Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Spaß machen: Raumsonde für Kinder

Als ich den Mission Control Desk für das Zimmer meines älteren Sohnes baute, wurde klar, dass wir dazu auch ein Raumschiff brauchen würden. In den letzten vier Monaten baute ich in Zeitabständen zwischen anderen Rollen ein Raumschiff für das Zimmer meines jüngeren Sohnes. Es verfügt über ein Bedienfeld mit interessanten Displays und rauschenden Weltraumklängen. Ein Joystick steuert Licht und Ton für den Motor und die Triebwerke. Die Ladebucht verfügt über eine motorisierte Luke und einen Roboterarm, der per Videofeed fernbedient werden kann, um Nutzlasten wie Spielzeugsatelliten einzusetzen. Headsets bieten eine Audioverbindung zwischen dem Raumschiff und Mission Control im anderen Raum, sodass meine Söhne die Zusammenarbeit bei ihren Weltraummissionen üben können. Das obige Video bietet einen großartigen Überblick über die Hauptmerkmale des Raumschiffes. Wenn Sie jedoch weitere Details zur Implementierung erfahren möchten, lesen Sie weiter.

Der Rumpf ist eine geradlinige Interpretation eines Apollo-Raumfahrzeugs. Mit einem vollen Zylinder und einem konischen Oberteil zu gehen, hätte zu viel Raum in Anspruch genommen und zusätzlich Zeit und Kosten für die Konstruktion aufgewendet. Ich baute das Schiff in drei voneinander getrennten Abschnitten auf, wodurch es möglich gemacht wurde, es von der Garage in das Schlafzimmer (und zur örtlichen Maker Faire) zu verschieben, wenn auch nicht ganz einfach. An der rechten Wand zwischen dem Raumschiff und dem Bücherregal befindet sich die Tür zu unserem pneumatischen Transportsystem, das zwischen den Zimmern der Jungen verläuft. Da die Mission Control aus der Apollo-Ära der NASA über ein pneumatisches Transportsystem verfügte, denke ich, dass ich unser System letztendlich in unser Home-Space-Programm integrieren werde, um in letzter Minute geschäftskritische Teile und Verbrauchsmaterialien zu liefern. Beim Bau des Raumfahrzeugs beschränkte ich mich nicht ausschließlich auf das Apollo-Thema. Ich habe ein paar Space-Shuttle-Funktionen wie die Nutzlastbucht mit dem Roboterarm mitgeliefert.

Die Düse des Hauptmotors enthält den Audiomischer und den Bassverstärker. Auf der Unterseite der Düse montierte ich einen Strang von GE Color Effects LED-Weihnachtslichtern. Bei einem früheren Projekt habe ich die Saite gehackt, um die Farbe und Helligkeit jeder Glühlampe zu kontrollieren. Ich habe ein Arduino programmiert, um den Strang zu kontrollieren, und dabei ein einfaches Farbwechselmuster erzeugen, das den Flammen einer Rakete ähnelt. Dieses Arduino steuert auch die roten LEDs in jedem meiner Triebwerke. Die Steuerung der Motorlichter und der Strahlruderlichter erfolgt über einen USB-Joystick. Ich habe einen Himbeer-Pi programmiert, um den Joystick zu lesen. Der Pi ordnet die verschiedenen Achsen des Joysticks in verschiedene Richtungen an und befiehlt dem Arduino, die entsprechenden LEDs mit einer Helligkeit zu beleuchten, die der Entfernung des Joysticks in jede der Richtungen entspricht. Der Pi spielt auch Raketentöne durch das Soundsystem des Schiffes, wobei die Lautstärke an die Schwere der Bewegung gebunden ist. Mit anderen Worten, wenn Sie den Joystick ein wenig drücken, erhalten Sie ein schwaches Licht und einen leisen Ton. Wenn Sie den Steuerknüppel weiter in diese Richtung bewegen, wird das Licht heller und der Klang wird lauter.

Apropos Sound, ich wusste, dass es für das Handwerk wichtig ist, gutes Audio zu haben, da wir uns darauf verlassen, um viel von der Action zu vermitteln. Zu diesem Zweck habe ich in der Hauptsteuertafel eine anständige Reihe von Computerlautsprechern montiert, die dem Astronauten zugewandt sind. Der Subwoofer sitzt zu Füßen des Astronauten im Abteil. Ein Bass-Shaker ist an der Unterseite des Boards befestigt, auf dem der Astronaut liegt. Der Bass-Shaker verfügt über einen eigenen leistungsstarken Verstärker. Für diejenigen, die mit einem Bass-Shaker nicht vertraut sind, ist dies einem Lautsprecher ähnlich. Statt jedoch einen leichten Konus zu bewegen, um die Schwingungen durch die Luft zu den Ohren zu leiten, bewegt der Shaker ein Gewicht, um Vibrationen durch feste Gegenstände auf den Körper zu übertragen. Dies ist ideal für ein intensives Erlebnis, ohne die Ohren zu putzen, da der Shaker nicht laut sein muss, um gut zu funktionieren. Beim Anschauen des Videos können Sie sehen, wie sich die Raketen und Explosionen zittern, während die Kamera während der Aufnahme auf dem Schiff ruht.

Um alle Sounds für das Control Panel zu erhalten, habe ich auf freesound.org und den NASA-eigenen umfangreichen Sound-Archiven nachgesehen, insbesondere das Apollo 11 Flight Journal. Ich habe Audiobearbeitungssoftware zum Zuschneiden, Kombinieren oder anderweitigen Bearbeiten der Sounds verwendet.

Mein Lieblingsmerkmal ist die Audio-Headset-Gegensprechanlage, die zwischen den Schlafzimmern meiner beiden Söhne verläuft, um das Raumschiff und den Mission Control Desk miteinander zu verbinden. Ich habe ein billiges drahtgebundenes Intercom-System verwendet, das Motorradfahrer unter ihren Helmen tragen, um während der Fahrt zu kommunizieren. Ich verdrahtete die Headset-Buchsen im Mission Control Desk und das Raumschiff mit der Intercom-Box für Motorräder. Auf diese Weise kann das bei Mission Control sitzende Kind mit dem Kind im Raumschiff sprechen und es durch die verschiedenen Schritte der Mission leiten, z. B. Start, Nutzlastauslösung, Raumschiffreparatur, Mondlandung, Wiedereintritt und Wiederherstellung. Jedes Mal, wenn sie spielen, höre ich, wie sie mehr Weltraumterminologie aufgreifen und sich gegenseitig besser unterrichten.

Das CapCom-Bedienfeld verfügt außerdem über eine PTT-Taste (Push-to-Talk). Wenn die Taste gedrückt wird, leuchtet die LED darüber und das Quindar-Tone-Intro wird abgespielt. Wenn die Taste losgelassen wird, erlischt die LED und der Outro Quindar Tone wird abgespielt.

Die Payload Bay des Schiffes macht jede Menge Spaß. Der Astronaut kann den Roboterarm mithilfe des Fern-Videobildschirms und der Fernbedienung, die auf dem Bedienfeld im Mannschaftsraum montiert ist, so steuern, dass Nutzlasten aufgestellt oder abgerufen werden. Wir haben ein Weltraumspielzeug-Set, das mit einem kleinen Hubble-Weltraumteleskop geliefert wurde. Dies ist unsere Lieblingsnutzlast. Wir haben auch verschiedene Lego-Minifiguren und Satelliten zum Thema Weltraum zum Einsatz. Obwohl ich genauere Pläne für die Zukunft habe, wird „Orbit“ derzeit durch eine fünf Fuß lange Angelschnur dargestellt, die an der Decke in der Nähe des Schiffes hängt.

Die Payload-Bucht sieht von diesem Winkel aus etwas unordentlich aus, aber der Astronaut sieht nur die saubere Sicht von der Kamera, die Sie links sehen können, an der Querstange neben der Leuchte. Eine Winde am Boden des Abteils zieht langsam eine Schnur durch eine Rolle, die einen an der klappbaren Luke angebrachten Hebel nach unten zieht. Bei allen Getrieben für ein erhöhtes Drehmoment dauert das Öffnen etwa eine Minute, aber wenn man bedenkt, dass der Motor im Servo der Winde kleiner als ein Fingerhut ist, ist das eine großartige Arbeit. Die D-Batterien liefern Strom für die Winde, um den elektrisch lauten Motor von der anderen Elektronik fernzuhalten. In diesem Teil des Schiffes befinden sich auch die Stromversorgungen für das Bedienfeld und das LCD sowie der Raspberry Pi und Arduino für den Joystick. Das Bedienfeld verfügt über eigene Raspberry Pi und Arduino.

Ich bin stolz auf meine kleine Statusanzeige, da ich einen billigen Weg erfinden musste, um ein schickes Display zu replizieren.

Ich benutzte eine Reihe diskreter LEDs, die auf einer Rückwand montiert waren, deren Licht jedoch durch eine Wabe aus handgeschnittenem Kunststoff getrennt wurde. Ich habe ein bisschen Küchenschneidebrett verwendet, um das Licht zu streuen, und ein Inkjet-Transparent für ein Etikett darauf gelegt. Die verschiedenen LEDs dienen als Anzeigen und Warnungen für die verschiedenen Systeme.Einige von ihnen leuchten grün, um anzuzeigen, dass ein System verwendet wird, z. B. die Fallschirme (Haupt- und Drogue) und der Schub für die Motoren. Andere Anzeigen leuchten rot auf, um vor gefährlichen Bedingungen zu warnen, z. B. wenn bei übermäßigem Gebrauch der Tasten des Booster-Bedienfelds verschiedene Dinge versagen, oder wenn der mit “Glykolpumpe” gekennzeichnete Schalter mehr als sechs Mal umgedreht wird, wird eine Warnung „Glykol-Temperatur niedrig“ ausgelöst .

"C & WS" steht für Vorsicht und Warnsystem. Die Funktionalität dieses Panels ist dem System des aktuellen Apollo-Raumfahrzeugs sehr ähnlich. Wenn ein System die Crew warnen oder warnen muss, ertönt ein Alarm, der Hauptalarmdruckknopf leuchtet auf und die entsprechenden Anzeigen der Statusanzeigen leuchten auf. Durch Drücken des Hauptalarm-Tasters wird das Geräusch gestoppt und das Licht in der Taste ausgeschaltet. Die Statusanzeige zeigt jedoch weiterhin an, was den Alarm verursacht hat. Die “LAMP” -Taste führt einen Lampentest durch und beleuchtet alle Statusleuchten, sodass Sie feststellen können, ob irgendwelche durchgebrannt sind. Ich verwende die anderen Schalter des C & WS-Panels als geheimen Auslöser für einen simulierten Blitzeinschlag.

Das mit „Control“ gekennzeichnete Panel sorgt für verschiedene imaginäre mechanische Systeme auf dem Schiff. Der Docking-Tastschalter hat drei Positionen zum Einfahren, Ausschalten und Ausfahren. Ich hatte keine Zeit, dem Schiff eine physische Andocksonde hinzuzufügen, aber ich denke daran, dass meine Jungs bei einem zukünftigen Upgrade helfen können, zu entwerfen und zu bauen.

Der mit „SCE Power“ gekennzeichnete Schalter ist eine Nachbildung eines tatsächlichen Schalters auf einem Apollo-Raumfahrzeug, mit dem gesteuert wird, ob das Signalaufbereitungsgerät seine Hauptstromversorgung oder seine Hilfsstromversorgung verwendet. Der SCE ist für die Bereinigung von Signalen verantwortlich, die als Telemetrie zurück an Mission Control gesendet werden sollen. Kurz nach dem Start von Apollo 12 traf ein Blitz das Raumschiff in der Luft, ohne dass es jemandem bewusst wäre (Starts sind laut). Die Missionskontrolle begann, alle möglichen wackligen Signale zu bekommen, die auf viele Dinge mit dem Raumschiff hinweisen. John Aaron, der die EECOM-Station in Mission Control besetzt hatte, erkannte die Situation als die Symptome eines Blitzeinschlags und erinnerte sich an die Lösung aus seinem Training. Er empfahl den Astronauten, „SCE auf Aux umzustellen“. Die Telemetrie wurde sofort wiederhergestellt, sodass die Mission fortgesetzt werden konnte. In meinem Raumschiff habe ich einen geheimen Auslöser für einen Blitzeinschlag eingebaut, durch den verschiedene Alarme und Warnungen ausgelöst werden, bis der SCE-Schalter auf Aux geschaltet wird.

Mein vierjähriger Lieblingsschalter ist "Waste Dump", was er für witzig hält, weil er einen Toilettenspülungs-Sound erzeugt. Er weiß, dass der Spitzname der Astronauten für das Urinsammelgerät „Mr. Durstig “, so lacht er immer und macht ein„ Mr. Durstig “, wenn jemand den Schalter drückt.

Für die Überwachung und Kontrolle von Sauerstoff und Wasserstoff habe ich das Cryogenics-Panel entwickelt. Sowohl O2 als auch H2 erfordern ein "Rühren" in ihren Tanks, um genaue Druck- und Mengenmessungen zu erhalten. Als Mission Control die Crew von Apollo 13 anwies, ihre Kryobehälter zu rühren, lösten fehlerhafte Kabel am Lüfter im O2-Tank die Explosion aus, die den Notfall auslöste. Der „O2 Fan“ -Schalter auf der Steuerkonsole meines Raumschiffes macht etwas Ähnliches. Er spielt ein wenig Lüftergeräusch, dann das Geräusch einer Explosion (die der Bass-Shaker wirklich zu vermitteln hilft), gefolgt von den O2-Druck- und -Mengenanzeigen rot. Wie bei der eigentlichen Mission führt der Verlust von Sauerstoff zu einem Ausfall der Brennstoffzelle (Brennstoffzellen erzeugen Strom), und in meiner Statusanzeige wird „Main B Bus Undervolt“ angezeigt, und der Ton des berüchtigten Funkrufs wird abgespielt: „Houston, wir hatten ein Problem. Wir hatten einen Main Bus B Undervolt. "

Das EECOM-Bedienfeld enthält vier Potentiometer, die jeweils einem 12-Segment-Bargraph-Display zugeordnet sind. Durch Drehen der Knöpfe wird die Anzahl der beleuchteten Segmente angepasst. Ich habe es so eingestellt, dass alle Segmente ihre Farbe ändern, um die Dringlichkeit eines bestimmten Werts wiederzugeben. Wenn der Wert auf die sicheren mittleren vier Segmente eingestellt wird, leuchten alle leuchtenden Segmente grün. Wenn es etwas höher oder etwas niedriger eingestellt ist, leuchten alle leuchtenden Segmente gelb. Wenn der Pegel zu hoch oder zu niedrig eingestellt ist, sind die leuchtenden Segmente rot. Dies sorgt für großartige Spielszenarien zwischen dem Astronauten und Mission Control, die Frage nach den Pegeln und den Astronauten anweisen, die Pegel „für mehr Leistung“ oder „zum Energiesparen“ zu ändern.

Das Abbruchfeld bietet eine lustige Möglichkeit, das gesamte Raumschiff nach Ablauf der Spielzeit herunterzufahren. Wenn Sie den Schalter auf “Arm” stellen, leuchtet die Taste “Abort” auf. Wenn Sie auf „Abort“ drücken, ertönt ein Signal, „Mission abgebrochen, heruntergefahren“, und die Computer werden sicher heruntergefahren. In einem ähnlichen Zusammenhang bin ich manchmal in einem anderen Raum des Hauses und höre oder fühle ein entferntes Grollen, und ich kann ehrlich nicht sagen, ob es ein herannahendes Gewitter ist oder ob ich gerade das Raumschiff eingeschaltet habe und Katze oder Kind hat den Joystick gestoßen. Während des Spiels ist das Schiff nicht so laut, aber das Bassgeräusch dringt durch die Wände und den Boden.

Ich habe das BOOSTER-Panel so programmiert, dass es ein Soundboard von Raketengeräuschen ist. Der Bass-Shaker treibt diese wirklich nach Hause und macht sie so intensiv. Zusätzlich zähle ich die Anzahl der Tastendrucke und löse eine C & WS-Warnung für jedes System aus, das überlastet ist. Beispielsweise gibt es im Statusfeld zwei mögliche Warnungen für SPS. Wenn Sie die SPS-Taste auf dem BOOSTER-Feld mehrmals drücken, werden möglicherweise beide angezeigt. Die grüne Statusanzeige „THRUST“ leuchtet auf, wenn eine der Tasten BOOSTER gedrückt wird.

Die Sicherheitsabdeckungen dieser hervorragenden Schalter müssen vom Umlegen des Schalters in einer separaten Bewegung angehoben werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Aktivierung erheblich verringert wird. Die pyrotechnischen Systeme verwenden Sprengstoffe, um etwas zu betätigen, wie z. B. das Abblasen einer Luke, um die Fallschirme auszulösen oder Sprengbolzen zu zünden, die getrennte Module des Raumfahrzeugs zusammengehalten haben. Diese Systeme können nicht zurückgesetzt und erneut verwendet werden, sobald sie ausgelöst werden. Daher ist es wichtig, versehentliche Aktivierungen zu verhindern. Die mit diesen Schaltern verknüpften Klänge sind verschiedene Explosionsarten, gefolgt von anderen Geräuschen, die ich in einem Tonbearbeitungsprogramm zusammengestellt habe. Wie Sie sich vorstellen können, beweist der Bass-Shaker auch hier.

Ein Blick auf die Rückseite des Bedienfelds erinnert mich daran, dass dieses Raumschiff etwa die Hälfte der Verkabelung hat, die der Mission Control Desk ausgeführt hat.

Ich habe den Code bei GitHub veröffentlicht. Bei der Programmierung der Konsole arbeiten Arduino und Raspberry Pi zusammen. Das Arduino verwendet drei E / A-Erweiterungen (MCP23017), um den Status der Schalter und Tasten zu lesen. Immer wenn ein Schalter (sei es ein kurzzeitiger Drucktaster, ein Wippschalter oder ein Kippschalter) den Status ändert (Ein oder Aus), gibt der Arduino den Raspberry Pi über eine serielle Verbindung (USB-Kabel) an. Das Raspberry Pi gibt einen Sound aus oder startet bei Bedarf eine Sequenz von Ereignissen und sendet alle Befehle zum Steuern der LEDs an den Arduino. Der Arduino verwendet vier LED-Matrixtreiber (HT16K33 auf einer Trägerplatine von Adafruit), um alle LEDs zu steuern. Dies ermöglicht 291 separate LEDs, die wie eine Menge klingen, bis Sie berücksichtigen, dass die numerischen Anzeigen acht LEDs und die LED-Balkendiagramme 24 LEDs pro Graph aufweisen (sie erzeugen drei Farben, indem sie in jedem Segment eine rote und eine grüne LED haben.) so können sie rot, gelb oder grün machen). Die Potentiometer werden von den analogen Eingängen des Arduino gelesen.

Ich habe gehört, dass jemand beobachtet hat, dass kein Sci-Fi-Weltraumfilm ohne die Szene komplett ist, in der die Mission gerettet wird, indem ein Panel irgendwo entfernt und mit ein paar Komponenten gespielt wird. Das klang für mein Raumschiff nach einem tollen Feature, also baute ich ein kleines Abteil in das Crew-Abteil. Der Deckel aus Pegboard kann durch Abschrauben entfernt werden (meine Jungs benutzen gern Werkzeuge). Im Inneren befinden sich ein paar lustige Anschlüsse, Schläuche und Ventile, die ich herumliegen hatte. Zukünftige Weltraummissionen erfordern, dass sich die Jungs durch Reparaturen und Ergänzungen in diesem Abteil gegenseitig gehen. Das ist großartig für praktische Aktivitäten und das Spielen mit Werkzeugen sowie für den Aufbau ihrer Kommunikationsfähigkeiten.

Ich entwarf das Raumfahrzeug und den Mission Control Desk für ein offenes Spiel. Dies ist kein Spiel, das gewonnen oder verloren werden kann, sondern nur eine schicke Requisite, die meine Jungs mit ihren eigenen blühenden Vorstellungen verwenden können. Anstatt sie auf das zu beschränken, was ich spielerisch einordnen kann, möchte ich ihnen Raum geben, um die Dinge selbst auszudenken. Was den Making-Aspekt angeht, so erwarte ich, dass wir an neue Fähigkeiten denken, wenn wir mehr damit spielen. Wir werden zusammenarbeiten, um Fähigkeiten hinzuzufügen. Zunächst einfache, wie hausgemachte Satelliten, Toolkits und neue Geräte für den Reparaturraum. Immer mehr Phantasie wird später kommen, wenn sie mehr lernen.

Das Schiff ist eine Sammlung verschiedener einfacher Dinge, die ich zusammengestellt und integriert habe, um ein zusammenhängendes und unterhaltsames Erlebnis zu bieten. Alleine war kein einzelnes Feature so schwer zu erreichen, es gab zufällig viele Details und eine Menge Integration. Wenn Sie an etwas Ähnlichem interessiert sind, teilen Sie es einfach in überschaubare Brocken auf und haben Sie keine Angst, neue Fähigkeiten zu erlernen. Mit einfachen Werkzeugen und Fertigkeiten, die Sie sich selbst beibringen können, können Sie mit nur wenigen Stunden in der Woche alle möglichen lustigen Dinge bauen. Habe es drauf!

Siehe Jeff Highsmiths Gesamtes Spaß machen Serie hier!

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