RaketenClub

@South Hanau Intitute of Technology

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rc:prj:startbox:v1.0:start

Table of Contents

Start Box v1.0 (rev 0)

Safety

Safety always comes first!

Power

  • NEVER connect to mains source
  • NEVER use powersources connected to mains

Polarity

  • Wrong polarity can lead to critical malfunction!
    e.g. the leds don't go on, but circuit will be active!
    there is no protection built in against wrog polarity!
    Please keep that in mind esp when e.g. using external batteries

Batteries

  • ONLY use batteries from 6-12 Volt
  • Do NOT use 9V block batteries.
    they are unreliable and can fail easily as they are not designed for high current.
  • ONLY use batteries designed for high current and capacity (non rechargeable alkaline batteries are ok)
  • Do NOT use NiMH or Lithtium (neither LiIo or LiPo) batteries.
    They will wear out and break quickly.
    NiCd or PB is best choice for reliability when useng rechargeable batteries e.g. for use with self made copperwire ignitors.

Operating

When operating on the rocket ensure:

  • The box is powered off
  • Cables are disconnected
  • Key is removed
    • you carry the key!



Technical Details

the startbox is designed for safe operation and fullfills the following requirements:

  • operation voltage: 6-12V (high capacity/current batteries only)
  • key switch
  • shortcircuit ignition line
  • check ignition circuit
  • test current <50mA
  • ignition line diameter >= 1.5mm²

Funktionsweise / How it works

  • after powering on and turning the key switch (arm switch in off position) the ignitor lines are short circuited to create a potential free environment and prevent misfire due to electrostatic charges.
  • if the arm switch is moved to up position a test circuit is activated and sends a small current through the ignition line
    • the test current is limited to ~ <50mA in total using a ultralow current led and a low current piezo buzzer to ensure a maximum test current of < 50mA
    • the yellow led right above the arm switch indicates the box is armed.
    • the red circuit test led is placed above the start button and should light up if the circuit is ready for operation and ignitor is connected properly. also the buzzer is start beeping.
  • if start button is pressed the ignitor will be fired using all current available limited by the fuse.
  • after successful ignition the start led and buzzer go off.


Circuit / Schaltung

Schaltplan / Schematics

Schaltkreis


Stromlauf (animiert)

Schaktkreis, Stromlauf, animiert


Power On

Stromlauf "Power On"

Power On, Key On, SAFE

Stromlauf "Arm Switch in 'safe' position"

Power On, Key On, ARMED

Stromlauf "Arm Switch in 'armed' position"

Power On, Key On, START

Stromlauf "Start Button pressed"

Power On, Key On, AFTER

Stromlauf "after ignitor fired"

PCB

designed by kalle/raketenclub
produced by liteon
limited to 35pcs (v1r0 2015)

PCB
PCB top
PCB bottom

Connections

component to pcb connections

arm switch / sicherungsschalter

arm switch, 9-polig SWA
SWA = Arm Switch / Sicherheits-Schalter

Pin Layout, Top view:
ON / OUT1 1 4 7
IN 2 5 8
ON / OUT2 3 6 9




PinNamecolor connects to the PCB on:
1SWA1black………. P21
2SWA2grey……….P33
3 not connected
4SWA4green……….P30
5SWA5black……….P22
6SWA6yellow……….P32
7 not connected
8SWA8blue……….P39
9SWA9yellow/green…….P34


led

Panel LED layout



Component Name Color colored cable connects to the PCB on: black cable connects to the PCB on:
Power LED LP red ….. P5 LP+ P19 LP-
Key Switch LED LK red ….. P10 LK+ P20 LK-
Arm LED (safe position) LSA green ….. P13 LSA+ P29 LSA-
Arm LED (armed position) LAR yellow ….. P12 LAR+ P31 LAR-
Start LED LST red ….. P14 LST+ P38 LST-


power switch

SWP

connects to PCB on:
Power Switch SWP P3 + P4
schluesselschalter / key switch

SWK

connects to PCB on:
Key Switch SWK P8 + P9

start taster/button

SWZ

connects to PCB on:
Start Button SWZ P18 + P36

batterie anschlusskabel / battery cable

connects to PCB on:
BAT BAT+ (….. red wire) BAT +
BAT BAT- (….. black wire) BAT -

Sicherung / Fuse

F

2,5A, keramik, träge

connects to PCB on:
Fuse F P1 + P2

Buzzer

BUZ

6-12V piezo buzzer

connects to PCB on:
Buzzer BUZ+ (….. red wire) P11
Buzzer BUZ- (….. black wire) P37

zuender buchsen / ignitor line sockets

Z

connects to PCB on:
OUT Z+ (….. red wire) P35
OUT Z- (….. blue wire) P28



Procedures

Power OFF

  • move arm switch up to safe position → left green led above arm switch lights up, right yellow led turns off
  • turn key left to upward position → red light above key switch turns off
  • remove key
  • move power switch down to off position → red light above power switch turns off

Power ON

  • ensure the box is powered off correct like described above, make sure all switches are in a safe position (off/safe)
  • move power switch up to on position → red light above power switch turns on
  • insert key
  • turn key right to left position → red light above key switch turns on

startbox powered on and arm switch in lower safe position

Test the box

  • connect the starter cables
  • shortcircuit the end of the starter cable or connect an amperemeter
  • → follow power on procedure

arm switch in lower safe position

no current flowing

  • move arm switch up to armed position and watch the current
    • it should not be over >~50mA or maximum 1/10th of current needded to fire the ginitor :!:

arm switch in armed position (up)

a low test currents flowing

WARNING!

never ever press the startbutton while your meter is connected :!:
this will kill your meter!
even if there is a 2,5A fuse inside the box, this can gracefully destroy your meters!

never ever press the startbutton when the connectors r short circuited :!:

to test and press the startbutton connect a lightbulb or similar.

Start

  • → follow the test procedure
  • → follow the power off procedure
  • remove the key and take it with you :!: so nobody can accidently switch on the box and press buttons etc
  • prepare your rocket accoring to your safety rules and procedures
  • connect the starter cables
  • before power on → double check all switches are in a 'safe' position (off/safe)
  • → follow the power on procedure
  • shout out a countdown of at least 5 seconds → on T-3 seconds move arm switch up to armed position
    • the internal buzzer will beeeeeeep if the ignitor is connected and everything is ok
    • the red light above the start button will light up
  • to launch rocket press the start button
    • the ignitor inside the rocket engine will fire
      • the red light above the start button goes off
      • the buzzer stops beeping

pressing start button, ignitor is simulated with a light bulb

  • if nothing happens after ~5 seconds follow you safety rules to ensure misfire of the rocket (power off box, disconnect cables, wait for a few minutes)
  • enjoy launch
  • → power off
  • recover rocket

Troubleshooting

  • box does not power on (red light above power switch stays off)
    • remove panel
    • check polarity of the cables.
    • check batteries
    • check connection from batterie to power cable and pcb
    • check fuse and connection to pcb
    • check connection from power switch to pcb
    • check connection from led to pcb
  • box powers on but key switch does not work (led above key switch stays off)
    • remove panel
    • check connection from key switch to pcb
    • check connection from led to pcb
  • arm switch does not work (green or yellow led not light up or neither green or yellow led lights up)
    • remove panel
    • check all connections from arm switch to pcb
    • check connections from green and yellow led to pcb
  • box is powered on, armed and ignitor connected but led above startbutton does not power on and buzzer is beeping
    • remove panel
    • check led connection to pcb
  • box is powered on, armed and ignitor connected and led above startbutton lights up but buzzer is silent
    • remove panel
    • check buzzer connection to pcb
  • box is powered on, armed and ignitor connected but led above startbutton does not power on and buzzer stays silent
    • move arm switch down to safe position
    • power off!
    • check ignitor cables
    • check ignitor


Part list / Teile-Liste

the wooden box

  • Lindenholz
  • box: ca 5cm x 16cm x 16cm
  • deckel: ca 2cm x 16cm x 16cm
  • 2 Kanthoelzer vormontiert mit Schrauben und Rosetten, vorgebohrt zur befestigung des Panels
  • 2 eingelassene 3-4mm Neodym Magneten f. d. Verschluss
  • Nur echt mit dem roten Raketenclub Stempel :)

box box

box nur echt mit dem stempel ;)

panel

Edelstahl V2A (1.4301), glatt, 144mm x 142mm x 1mm, gelasert und graviert, eine Gutseite

Auflage 25 Stck.

Panel


PCB / Platine

61 mm x 120 mm
Lagen: 1 - FR4, 1.55 mm - 35 μm
RoHS-konform - Lötstopp: Top: grün
Bestückungsdruck: Bottom: weiß - E-Test: nein
Kleinste Strukturen = 0.15 mm, Kleinstes Via = 0.3 mm
Warenursprung: Deutschland

mit 41 vormontierten Terminals

Auflage 35 Stck.

PCB top

PCB bottom


zuendkabel

zuender-anschlusskabel, 5m

2×1,5mm², transparent

Zuendkabel

zuenderanschlussklemmen und -stecker

anschlussstecker und krokoklemmen 2x rot stecker 2x rot stecker 2x kroko klemmen |

Stecker und Klemmen

led

3mm, 2mA mit Fassung (Aussenreflektor)

led 3x rot low current led mit 4k7 vorwiderstand
1x gruen low current led mit 4k7 vorwiderstand
1x gelb low current led mit 4k7 vorwiderstand

LEDs

LEDs

LEDs

power switch

Power Switch

Power Switch

schluesselschalter / key switch

Der Schluessel laesst sich nur in ausgeschalteter Position entfernen :!:

Key Switch

Key Switch

arm switch / sicherungsschalter

arm switch, 9-polig

Arm Switch

Arm Switch

Arm Switch

Arm Switch

start taster/button

Vandalismusgeschützter Drucktaster 48 V/DC 2 A 1 x Aus/(Ein) GQ 16F-N IP65 tastend

+ Kabel

Start Button

Start Button

Start Button

Start Button

buzzer

Buzzer, Dauerton 6V DC, f=3 kHz, Ø=28 mm

Sicherung / Fuse

Sicherungshalter, 5x20mm, max. 10 A / 24V
Sicherung keramik träge 2,5A + 2 kleine rote kabel

Fuse Fuse Fuse Fuse

zuender buchsen / ignitor line sockets

2x zuenderbuchse (rot, blau) mit kabel

Ignitor line sockets

Ignitor line sockets

Ignitor line sockets

Ignitor line sockets

batterie box

4x Mignon 'AA' mit verpolungsischerem Anschluss

Battery Box

Battery Box

batterie anschlusskabel

Verpolungssicher

Battery Cable

filz

als unterlage f.d. panel

...

griff / handle

Handle

small parts / kleinteile

a few small parts like the terminals are not used in the manual as they are ment to extend the pcb :)

terminals

this is a spare part, not used in manual

Loetbare Schraubklemme mit Drahtschutz AK(Z)500-V Rastermaß: 5.08 mm

to extend the pcb

Terminals

bridge connector

this is a spare part, not used in manual

Strombruecke, radial, gewinkelt, RM 5,08

this bridge was intentionally planned to bridge the switch key as i considered it an optional feature but now i included it in the set anyway, so there is no need for this now. still included in the set as it mnay become useful to you :)

zugentlastung / strain relief

kabelhalter als zugentlastung fuer das zuenderkabel + 1 edelstahlschraeubchen

oesen

messingoesen zum befestigen eines tragegurtes

schrumpfschlauch

screws/schrauben f panel

stainless steel screws for the panel

holzschrauben f.d. griff / screws f.the handle

schrauben f d griff

rutschsicherung / gumminoppen

schont unterlagen und die box

waescheklammern

zum fixieren der zuenderkabel

schleifpapier / sand paper

schleifpapier zur nachbearbeitung


Build the box

Prepare Box

Noppen / Nupsies / Gummifuesse

die selbstklebenden gummifuesse dienen zum abstellen der box auf der unter bzw hinterseite und schonen dabei die box und den untergrund.

  • die noppen von der folie abziehen und auf unter- bzw rueckseite der box aufkleben.

Startbox mit Gummifuessen

Filz

der filz dient der aufnahme des panels auf den vormontierten kanthoelzern welche aus auflage liegen

  • den filz auf die richtige laenge schneiden
  • den papierstreifen von der klebeseite abloesen und den filz auf die vormontierten kanthoelzer kleben

Filz auf dier passende Laenge schneiden...

...und einkleben

Griff / Handle

der griff dient zum einfachen transport der box und zum befestigen des zuenderkabels mittels des mitgelieferten klettbandverschlusses

  • der griff wird mit den 4 kleinen holzschrauben an der vorderseite der box befestigt.
    • an der vorderseite sind bereits 4 kleine loecher fuer die schrauben vorgebohrt.

Box mit montiertem Griff

Oesen / Eyelets

die oesen dienen zum befestigen eines tragegurtes, zum beispiel ein alter kameragurt oder aehnliches

  • je auf der linken und rechten seite die vorderste schraube samt rosette entfernen
  • die oese samt schraubenrosette mit der vorhandenen schraube fixieren
    • fuer einen sichereren halt kann vorher etwas holzleim oder sekundenkleber in das loch geben

Schraube und Rosette geloest

Ferig montierte Oese

Zuendkabel / Ignition line

  • rotes steckergehaeuse ueber die rot markierten aderenden des zuenderkabels aufstecken und die stecker festschrauben
  • schwarzes steckergehaeuse ueber die verbleibenden aderenden des zuenderkabels aufstecken und die stecker festschrauben
  • steckergehaeuse/isolation ueber den stecker ziehen
  • transparenten schrumpfschlauch auf laenge schneiden und ueber ein ende der stecker ziehen
    • krokodilklemmen aufstecken und einschrumpfen, das sorgt fuer einen festen sitz der kroko klemmen.

Stecker am Zuenderkabel festschrauben. Farben beachten

Schrumpfschlauch auf richtige Laenge zuschneiden

Stecker und Klemmen 'zusammenschrumpfen'

Stecker und Klemmen 'zusammenschrumpfen'

Fertiges Zuendkabel

panel, prepare for keyswitch

um den schluesselschalter zu montieren wird zuerst das blech aus der entsprechenden aussparung ausgebrochen.
das entfernte stueck mit der gravur dient spaeter als schluesselanhaenger

  • den mittleren teil der aussparung vorsichtig aber kraeftiig herausbiegen/herausdrehen (siehe bilder) und ggf mit einer zange durch staendiges hin und her drehen aus dem panel loesen.

Der Teil mit der gravierten Rakete muss entfernt werden um den Schluesselschalter zu montieren

...erst leicht rausdrehen...

...dann mit einer Zange rausbrechen

der entstandene Grat muss entfernt werden,...

  • den grat in der oeffnung fuer den schluesselschalter mit dem schleifpapier oder besser mit einer feile vollstaendig entfernen
  • das herausgeloeste plaettchen ebenfalls entgraten, es dient spaeter als schluesselanhaenger

...am Besten mit einer Feile,...

...damit der Schalter passt

schluesselanhaenger

der schluesselanhaenger kann nun direkt am schluesselring oder einem baendchen befestigt werden

Schluesselanhaenger

Schluessel mit Schluesselanhaenger

fuse / sicherung

  • die 2 roten kurzen anschlusskabel an den beiden enden des sicherungshalters festschrauben
  • auf korrekten sitz der kabel pruefen
  • den sicherungshalter durch zusammendruecken und drehen oeffnen
  • sicherungs-dummy entnehmen (das keine runde schwarze plastik)
  • sicherung einsetzen
  • sicherungshalter durch druecken und drehen verschliessen

Sicherung - zerlegt

Sicherung

Sicherung

Add switches and leds etc

schluesselschalter

den schluesselschalter im panel fixieren.

  • der eingestanzte pfeil muss nach oben zeigen
    • schluessel entfernen
    • den schluessel im schalter vollstaendig nach links in die senkrechte position drehen und der schluessel entfernt werden kann
  • die mutter vom schalter abdrehen und den schalter von oben in das panel einlassen.
  • schluesselschalter von unten mit der mutter fixieren.

Panel + KeySwitch

Panel + KeySwitch

Panel + KeySwitch

Panel + KeySwitch

Panel + KeySwitch

Panel + KeySwitch

powerswitch

  • power switch in off stellung bringen
  • mutter und unterlegplaettchen entfernen
  • powerswitch von unten in das panel einlassen und mit unterlegscheibe und mutter fixieren.
    • die inschrift on zeigt nach oben, der schalter ist beim einbau in off stellung (unten).

Panel + Power Switch

Panel + Power Switch

Panel + Power Switch

start button

  • mutter vom start knopf entfernen
  • dichtungsring aufbringen
  • kabel am startknopf anschliessen
  • taster von oben in das panel einlassen
  • taster von unten mit der mutter am panel fixieren.

Start Button

Start Button

Start Button

Start Button

Start Button + Panel

Start Button + Panel

arm sw

der sicherungsschalter kann nur in eine richtung eingebaut werden. dazu hat der schalter eine kleine nut und die aussparung im panel eine fuehrung.

zum verbinden der anschlusskabel des sicherungsschalters kann der schalter ausgebaut werden/bleiben, was das anschliessen an die terminals auf der platine etwas vereinfacht.

  • obere mutter entfernen
  • schalter von unten einsetzen und von oben am panel mit der mutter fixieren

Panel + Arm Switch

Panel + Arm Switch

led

die leds werden gemaess der skizze/bilder/liste im panel angeordnet

  • power: rot
  • key: rot
  • arm: gruen + gelb
  • start: rot

Panel LED Layout

  • muttern und unterlegscheiben entfernen
  • led von oben in das panel einlassen
  • led mit der unterlegscheibe und mutter am panel fixieren.

Panel + LEDs

Panel + LEDs

Panel + LEDs

zuenderanschlussbuchsen

blaue und rote zuenderbuchsen montieren

  • obere plastikaufnahme abschrauben (nur den oberen teil!)
  • anschlussbuchse von unten in das panel einlassen, auf korrekte isolierung achten
  • die buchse darf das panel nicht beruehren
  • buchse von oben fixieren

Ignitor Line Socket Panel + Ignitor Line Socket

Panel + Ignitor Line Socket Panel + Ignitor Line Socket + Swicthes

Connect to PCB

connect fuse to pcb

die sicherung wird mit der platine an den anschluessen P1 und P2 (F) verbunden.

Connect Fuse to PCB

Connect Fuse to PCB

connect battery connector to pcb

  • das schwarze anschlusskabel f.d. batterie wird mit der platine am anschluss + verbunden
  • das rote anschlusskabel f.d. batterie wird mit der platine am anschluss - verbunden

Connect Battery Cable to PCB

Connect Battery Cable to PCB

connect buzzer to pcb

  • das rote anschlusskabel f.d. buzzer wird mit der platine am anschluss P11 (BUZ+) verbunden.
  • das schwarze anschlusskabel f.d. buzzer wird mit der platine am anschluss P37 (BUZ-) verbunden.

Connect Buzzer to PCB Connect Buzzer to PCB

Connect Buzzer to PCB PCB with Fuse, Battery Cable and Buzzer connected

connect arm switch to pcb

die anschlusskabel f.d. arm switch/sicherungsschalter werden gemaess der tabelle mit der platine verbunden.

→ siehe Connections

PCB + Arm Switch

PCB + Arm Switch

connect leds to pcb

die anschlusskabel f.d. leds werden gemaess der tabelle mit der platine verbunden.

→ siehe Technical Details

PCB + LED wires PCB + LED wires

connect powerswitch, keyswitch and starbutton

die anschlusskabel f.d. restilchen schalter und taster werden gemaess der tabelle mit der platine verbunden.

→ siehe Technical Details

Panel + PCB and everything connected

Finish

install panel in box

panel und pcb, batterien und buzzer im gehauese verstauen und befestigen

  • batteriebox links
  • platine in die mitte
  • stromanschluss der platine nach oben
  • buzzer rechts unten

zum schluss das panel aufsetzen und mit den 4 edelstahlschrauben an den verbauten vierkanthoelzern in den vorgebohrten loechern befestigen.

Panel meets box 1
Panel meets box 2
Panel meets box 3

zugentlastung / strain relief

die zugentlastung dient dazu die box und anschluesse nicht zu beschaedigen falls mal zu stark am zuenderkabel gezogen wird. zudem verleiht sie dem zuenderkabel und den steckern welche an der box angeschlossen werden einen besseren halt.

  • zuendkabel in der zugentlastung fixieren
  • zugentlastung mit der verblebenden edelstahlschraube seitlich hinten am gehaeuse befestigen. (hier wurde kein loch vorgebohrt)

Zugentlastung fuer das Zuendkabel

done!

congratulations, you have successfully build a safe and reliable startbox which i hope you and your family and friends will enjoy for the next decades :)

please read and always follow the safety rules! safety always comes first!

now you can continue testing the box following the procedures :)

The Startbox "Zündgerät" Verson 1.0 Rev 0

have fun and enjoy!


Pimp your Start Box

reliability

  • add some painting or oil to make the box weatherproof

switches

  • add more switches e.g. for lights

more switches...

lights

  • add frontlights etc
  • add an internal light that shines through the spare holes in the rocket (there is a spare terminal block and a reserved space on the pcb)

volt meter

  • install a simple miniature voltmeter in the box to monitor the batteries

built in voltmeter

power

polarity

  • you may want add a little schotky diode after the fuse to prevent wrong polarity. Especially when you switch to external power it is essential to protect the circuit in some way.

reliability and duration

  • use nicd or pb rechargeable batteries instead of alkaline batteries
  • use 12V instead of 6V
  • add sockets for charging (you may add a switch to switch from charge to operation mode or ensure you do not power on and use the box during charging process)

upgrade to 12V

  • the box can operate from 6V to 12V so you can even use car batteries
    • if using 12V DC the buzzer must have a ~ 4k7 Resistor as it is designed for 6V

external power

  • add sockets for external power like more powerful pb or car batteries etc

dead man switch

  • add a socket and connect an external switch that must be hold down during operation. the switch should be connected between start button and the pcb

limit test current

  • you may want to remove the buzzer or add a switch between buzzer and pcb optionally disable the buzzer to limit the test current to a minimum of ~2mA (then only the red ultralow current start led is used to limit test current to a minimum of ~2mA)

add own features / effects

  • there are 12 spare holes in the panel to add leds, switches, buttons and sockets etc
  • a lot of spare sockets, holes and soldering points are on the pcb to extend the features and use of the startbox
  • e.g. you can add a switch and button to arm and fire smoke, flashlight bulbs before the rocket launches :) or trigger a countdown module … etc etc etc
rc/prj/startbox/v1.0/start.txt · Last modified: 2020/09/09 18:06 by kalle