Pi Catapult: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Svake godine posljednje subote u listopadu Povijesni muzej Cantigny održava amatersko natjecanje u katapultima. Ovo je predivno natjecanje koje omogućuje svim dolazcima da naprave i ispaljuju katapult, natječući se u najviše 3 različite kategorije: udaljenost, grupiranje hitaca i točnost. Za više informacija o natjecanju posjetite njihovu web stranicu na adresi https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c …… Za ovogodišnje natjecanje moj tim, Pi Throwers, odlučio je upotrijebiti Raspberry Pi za pomoć osloboditi dio našeg bacanja.

U našem dizajnu imamo niz senzora koje prati Raspberry Pi Zero Wireless. Nakon što aktivira katapult i povuče okidač, Raspberry Pi kontrolira kada će bejzbol biti pušten. Pomoću ovog jednostavnog procesa uspjeli smo doći na drugo mjesto s udaljenosti od 186 stopa.

Ovaj Instructable raspravljat će o dizajnu, razvoju i implementaciji Raspberry Pi kontrolera i povezane elektronike. Iako ne pokrivam zgradu ovogodišnjeg katapulta, potražite upute nakon početka nove godine o dizajnu i izgradnji katapulta sljedeće godine.

Samo za zabavu, uključio sam video s našeg snimanja od 186 stopa. Nadam se da uživaš.

Također bih želio zahvaliti svojim saigračima ove godine: Stevenu Bobu i Gusu Menoudakisu.

Korak 1: Opći dizajn

Tijekom prošlogodišnjeg natjecanja imali smo priličnih problema s dobivanjem dosljednih izdanja za naš katapult. Budući da sam veliki štreber, prema riječima moje supruge, odlučio sam upotrijebiti svoje vještine u elektronici i iznimno niskim troškovima Raspberry Pi Zero (5 USD) kako bih dodao računalnu kontrolu.

Evo cjelokupnog procesa ispaljivanja katapulta. Prvo uključite Pi. Drugo, povežite se s bežičnom žarišnom točkom Pi s iPhoneom i pokrenite aplikaciju Catapult. Zatim namotajte katapult i postavite otpuštanje. Napunite katapult i postavite okidač. Naoružajte katapult aplikacijom. Kad budete spremni za ispaljivanje katapulta, povucite okidač. Sada Pi, pomoću ugrađenih senzora, otpušta okidač u pravo vrijeme i lopta se oslobađa.

Korak 2: Postavljanje Raspberry Pi Zero

Tri su glavna koraka potrebna za postavljanje Raspberry Pi -a za upotrebu u katapultu. Prvi je dodavanje priključaka na jastučiće za napajanje koji se nalaze na stražnjoj strani Pi. Drugi je postavljanje Pi -a kao žarišne točke. Posljednji korak je razvoj programa u Pythonu koji će komunicirati s aplikacijom za upravljanje, čitati senzore i po potrebi ispaliti katapult.

Priključci za napajanje

1. Upali svoje lemilicu.
2. Zgrabite set žice promjera 16-18 za priključak napajanja. Za pozitivnu vezu uvijek koristim crvenu žicu. Također koristim žicu koja ima konektor na jednom kraju tako da mogu ukloniti bor iz katapulta.
3. Skinite malu količinu žice i kosite krajeve.
4. Prethodno lemite jastučiće na koje ćete spojiti napajanje. Ne znam brojeve jastučića, ali sam na slici naveo koje jastučiće koristiti.
5. Lemiti žice na Pi. Smatram da je ovaj korak lak ako pričvrstite Pi i držite jednu žicu iznad podloge za lemljenje. Zatim nanesem lemilicu na žicu dok pritisnem jastučić prema dolje. Nakon što osjetite da se lem na žici topi, otpustite pritisak.
6. Ponovite s drugom žicom.
7. Provjerite ima li kratkih hlača. Postoji kratki spoj ako se žice ili lemljenje s oba jastučića dodiruju. Ako se to dogodi, zagrijte lemljenje, uklonite žice i pokušajte ponovno.

Hot Spot

Iako sam mogao proći sve korake za postavljanje vruće točke, postoje i drugi koji su odradili bolji posao. Naveo sam nekoliko web stranica s uputama korak po korak.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python program

Python program se koristi za kontrolu konfiguracije i paljenja katapulta. Program, koji se nalazi ispod, izvodi se na Pi i omogućuje vam konfiguriranje i upravljanje katapultom. Ovaj se program dodaje u lokalni korisnički imenik i pokreće svaki put kada se Pi uključi dodavanjem unosa u /etc/rc.local. Ovaj program postavlja mrežni poslužitelj na koji se povezujem pomoću aplikacije razvijene za moj iPhone. Također možete koristiti telnet i povezati se na priključak 9999 na Pi. Zatim možete koristiti tekstualne naredbe za isti utjecaj kao i moja aplikacija.

Node-Red program

Kao dodatak programu Python, stvorio sam program Node-Red sa sličnom funkcionalnošću, ali koji koristi web sučelje. Budući da Rasbian, preporučeni OS za Raspberry Pi, uključuje Node-Red kao dio instalacije, mislio sam da bi ovo mogao biti dobar dodatak. Kopirajte sadržaj datoteke catapult.json u međuspremnik, otvorite Node-Red na Pi-u koji namjeravate koristiti za svoj katapult, odaberite Uvoz-> Međuspremnik s izbornika s desne strane i tamo zalijepite kôd. Sada sve što trebate učiniti je postaviti kôd i povezati se s IP adresom vašeg Pi -a za korisničko sučelje. U mom slučaju to je https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, vaša IP adresa će vrlo.

Korak 3: Ožičenje dijelova

Iako izgleda kao nered, stvarno ožičenje sustava prilično je ravno. Loše izvedena PowerPoint shema prikazuje sve veze. Potrebni dijelovi navedeni su u nastavku.

Popis dijelova

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 USD
2. Micro SD kartica od 16 GB - 8-10 USD
3. Uxcell DC12V 25N Force 2 -žilni magnet za povlačenje, elektromagnet, 10 mm pokretač - 18 USD
4. eBoot 6 Paket LM2596 Pretvarač istosmjernog u istosmjerni u istosmjerni napon 3.0-40V u 1.5-35V Napajanje Modul za smanjenje snage-2 USD
5. Floureon 2 pakiranja 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo baterija s utikačem XT60 za RC automobile, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone i FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 inča) - 27 USD
6. Prekidač - 2-10 USD po prekidaču, imao sam stari koji sam koristio
7. Finware 6 parova XT60 XT -60 Muški ženski konektori za metak Priključci za napajanje sa toplinskim skupljanjem za RC Lipo bateriju - 7,50 USD
8. Cylewet 15 kom Reed prekidač s pozlaćenim olovom, normalno otvoren (N/O) Magnetna indukcijska sklopka Elektromagnetska za Arduino (paket od 15) CYT1065 - 10 USD
9. Tolako 5v relejni modul za Arduino ARM PIC AVR MCU 5V indikatorsko svjetlo LED 1 -kanalni relejni modul radi sa službenim Arduino pločama - 6 USD. Mogli biste nabaviti relej koji radi na 3.3v i zaobići NPN tranzistor, ja bih ga imao da sam naručio ispravan za početak.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Energetski tranzistori sa plastičnom kapsulom 75V 600mA-2 USD
11. Žičani i razni dijelovi - to uključuje nekih magneta od 20 mm.

Veze

Kao što možete vidjeti iz mog užasnog dijagrama elektronike, priključci za elektroniku su prilično jednostavni. Možda ćete se zapitati zašto je tu ubačen NPN tranzistor, to ima veze s relejem koji radi na 5 volti, a Pi radi na 3,3 V. Da, na Pi ima 5V pinova, ali oni nisu za spajanje na GPIO pinove. Pitaj me kako znam…

Način na koji povezujete komponente zajedno je vaš izbor. Koristio sam stare RC servo konektore jer imaju ispravan razmak za GPIO pinove na Raspberry Pi i imam ih veliku zbirku. Ako želite, možete usmjeriti lemljenje na rupe/igle na Pi -u. Vi samo trebate biti sigurni da su veze sigurne i da se vjerojatno neće razdvojiti tijekom nasilnog procesa koji je lansiranje katapulta.

Korak 4: Ispisani dijelovi

Tri su stavke koje sam morao ispisati za ovaj projekt, a navedene su u nastavku.

1. Kućište elektronike
2. Elektromagnetsko kućište
3. Ruka za zadržavanje bejzbola

Uključio sam STL datoteke za svaki dio koji sam morao ispisati. Prilikom ispisa ruke preporučujem da upotrijebite stopu punjenja od 25-50%. Time se osigurava da se ruka ne slomi zbog naprezanja kojima je izložena tijekom paljenja.

Korak 5: Magneti i trska

Jedan od važnijih aspekata dizajna je određivanje kako reći gdje se ruka nalazi tijekom ispaljivanja katapulta. Postoji nekoliko različitih opcija, senzori Hall Effect, trstični prekidači i mjerači ubrzanja samo su neki. U početku sam planirao koristiti Hall Effect senzore, ali ustanovio sam da ne rade dosljedno pa sam prešao na trske. Odlučite li se koristiti trskaste sklopke, jedna riječ opreza, trskaste sklopke trebaju biti orijentirane tako da budu okomite na centrifugalnu silu. U protivnom je moguće da se trstični prekidači prisilno otvaraju/zatvaraju okretanjem ruke.

Kao što možete vidjeti iz dijagrama, koristio sam četiri magneta i dva trska. Svaki od magneta udaljen je 90 stupnjeva. Ovo, u kombinaciji s 135 stupnjeva isključenja za trska, omogućuje 8 očitanja senzora po okretu. S pomakom senzora, oba senzora neće prelaziti magnet u isto vrijeme što nam omogućuje istu preciznost kao kod korištenja jednog trska i 8 magneta. U svakom slučaju, svakih 45 stupnjeva koje ruka okrene Pi dobit će jedan puls.

Svaki od magneta ugrađen je u bazni nosač za ruku za bacanje. Koristio sam bit za tvrdoću 7/8 inča i izbušio oko 6 mm kako bi odgovarao visini magneta koju sam imao pri ruci. Zatim sam dodao malo vrućeg ljepila u rupu i pritisnuo magnete na mjestu. Svaki od magneta trebao bi biti u ravnini s površinom baze.

Za trstične prekidače, prvo sam spojio prekidače na žice koje ću kasnije spojiti na Pi -ove GPIO pinove. Zatim sam izbušio otvor za trstični prekidač na donjoj strani ruke za bacanje. Ovaj utor bi trebao biti veličine tako da potpuno zatvori vaš trskani prekidač. Zatim sam izbušio rupu kroz ruku na kraju utora. Ova rupa je način na koji se žica i trstični prekidač provlače kroz ruku, tako da bi trebala biti dovoljno velika da rukuje s obje strane. Zatim provučem žičanu vezu na trskasti prekidač i zalijepim trskasti prekidač u utor koji je za njega stvoren. Budući da sam za ruku za bacanje koristio drvo, popunio sam prostore u utoru za sklopku trskom punilom za drvo. Ovo je bio način da provjerite je li trska sklopka učvršćena i ne može se trljati o podnožje.

Korak 6: Testiranje

Testiranje je zabavan proces. Tamo odlazite negdje gdje nećete ozlijediti ljude ili oštetiti imovinu i provjeriti radi li vam stvari. Volio bih da sam to učinio. Na našem prvom probnom bacanju ruka je otpuštena prekasno, a ja sam preko kombija, udaljenog oko 100 metara, imao jedro za bejzbol. Nakon što smo prilagodili vrijeme izdanja, pokušali smo ponovno. Ovoga puta bejzbol je udario u moju automobilsku gumu i vratio se do nas. Premjestila sam auto.

Nakon još nekoliko pokušaja premjestili smo se tamo gdje je uže pričvršćeno za ruku tako da se ruka zaustavila za 90 stupnjeva CCW izravno prema gore. To nam je omogućilo ispaljivanje hitaca prilično ravno naprijed i pod kutom od 45 stupnjeva. Puno bolje. Nakon što smo ušli u izdanje, promijenili smo težinu i nekoliko puta izmijenili remen za loptu kako bismo postigli najbolje rezultate.

Korak 7: Završne misli

Želio bih zahvaliti svim ljudima koji su pomogli u ovogodišnjem katapulti. Steven Bob i Gus Menoudakis, moji suigrači. Moja supruga koja me svake godine pita zašto moram izgraditi drugačiji dizajn za katapult. I Cantigny za prvo natjecanje. To je velika eksplozija i zaista bi trebala imati veću publiku.

Hvala vam na izdvojenom vremenu i javite mi ako imate pitanja.