Ao lançar um foguete modelo, o objetivo típico é disparar e ganhar o máximo de altitude possível. Isso parece simples, mas é uma coisa surpreendentemente difícil de alcançar. Se o centro de gravidade não for perfeito ou uma rajada de vento atinge, o foguete vai se desviar naturalmente em um ângulo. Para evitar isso, o foguete precisa de alguma maneira de detectar o desvio e depois corrigir sua trajetória. Sandwichrising foi capaz de construir um computador robusto de controle de vôo Baseado em um pico de Raspberry Pi para conseguir isso com orçamento limitado.
Este sistema pode ser dividido em três seções primárias: a unidade de direção, o disco do sensor e o computador de controle. Os dois módulos no disco do sensor são uma unidade GPS e uma IMU (unidade de medição inercial). Este último é necessário para monitorar a orientação do foguete, a fim de implementar a direção corretiva. Há também uma provisão para adicionar um sensor de pressão barométrica posteriormente e os dados de todos os sensores podem ser registrados em um cartão SD para revisão pós-vôo.
O módulo de direção é onde toda a mágica acontece. Modelado no Autodesk Fusion 360 como um tipo de tubo de extensão para um modelo de equipment de foguetes de ovos verdes Estes, este módulo impresso em 3D contém quatro motores servo voltados para o exterior montados 90 graus de seus vizinhos. As barbatanas se ligam a esses servos, para que o foguete possa ajustar sua própria trajetória. Como cada servo opera de forma independente, há muito potencial para manobras complexas – embora apenas pequenas mudanças de ângulo sejam necessárias para lançamentos típicos.
Finalmente, o próprio controlador consiste em uma placa de desenvolvimento Raspberry Pi Pico em uma placa de fuga, conectada a um adaptador de cartão SD e com energia proveniente de uma bateria de lítio de 2000mAh. A escolha de usar o pico não foi arbitrária. O SandwichRising o selecionou porque o microcontrolador RP2040 possui capacidade exclusiva de PIO (entrada/saída programável) – essencialmente, pinos que podem atuar independentemente dos principais núcleos do processador. Os servos operam através do controle do PIO, para que sejam sempre suaves e responsivos. Depois que um novo ângulo servo é calculado, os pinos PIO podem controlar os servos enquanto os principais núcleos do processador fazem outro trabalho.
O SandwichRising usou a simulação de software program OpenRocket para obter uma idéia básica do centro de gravidade e centro de pressão do foguete. Mas não pode explicar a direção ativa, portanto, o SandwichRising teve que desenvolver seus próprios algoritmos que vinculam as posições do servo às leituras da IMU. Isso não é trivial e o trabalho é impressionante.