Nerf kronograf i brzina vatrene cijevi: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Uvod

Kao petljač uvijek je zadovoljavajuće vidjeti numeričke rezultate vašeg petljanja. Mnogi od nas su već mijenjali pištolje Nerf, a tko ne voli bacati komade pjene po kući pri više od 100 fps?

Nakon što sam tijekom života mijenjao mnoge pištolje Nerf, počevši kad sam imao oko 10 godina s tatom pa do sada kad ja i moji cimeri nastavljamo bacati pjenu po stanu jedan na drugog, oduvijek sam želio znati koliko brzo pikado leti, i koliko strelica u sekundi puca moj cimer Rapid-Strike. Za Nerf i Airsoft dostupni su komercijalni kronografi, ali oni visoke preciznosti su skupi, a zabavno je samostalno ih izraditi. Ako ga želite kupiti, Nerf je izdao bačvu gotovo identičnu onoj prikazanoj u ovom projektu (s nekim boljim industrijskim dizajnom), a može se pronaći ovdje:

Nerf modul Ghost-Ops Chrono cijev

Verzija Nerf također se napaja baterijom i prikazuje brojač za pikado. Instructable ovdje također uključuje zaslon i gumb za resetiranje, međutim oslanja se na duljinu strelice za izračun brzine i čini se da ne koristi prekide. Glavni fokus ovog projekta bit će na serijskoj komunikaciji (kao jednostavan primjer kakav nije bilo najlakše pronaći na internetu) i korištenju prekida za točno određivanje vremena. To se vjerojatno može lako pretvoriti u airsoft kronograf iz istih razloga s čvršćim kućištem i boljim sustavom montaže za airsoft pištolje. Bez upotrebe prekida kôd može biti sporiji i manje učinkovit, a također je i mnogo teže mjeriti precizno mikrosekunde jer milisekunde neće proizvesti točne vrijednosti brzine strelice.

Neću se previše fokusirati na dizajn kućišta, iako su STL datoteke dostupne na GitHubu, jer svatko može samo kupiti verziju Nerf koja je definitivno bolja za stvarno igranje, ali buduća verzija ovoga može umanjiti rezultate.

Osnovna načela (ishodi učenja):

• Ima oblik standardne Nerf cijevi
• Korištenje fototranzistora kao vremenskih vrata za strelicu.
• Prikazuje uporabu Adruino prekida za mjerenje vremena
• Korištenje obrade s Arduinom za serijsku komunikaciju

Opseg projekta:

Planiram prijeći uglavnom na pojedinosti ovog projekta s kratkim pregledima i preporučiti čitanje referenci za Arduino i Processsing za detaljnije informacije. Ovo vas neće naučiti lemljenju, već više kako integrirati Arduino i obradu te koristiti prekide. Veći dio ovog učenja bit će čitanjem stvarnog kodiranog koda, stoga provjerite jeste li pročitali cijeli kôd prije slijepog prijenosa i pokušaja da ga natjerate na rad.

Prednosti sličnih projekata:

• Korištenje prekida za točno mjerenje velike brzine
• Opsežan odjeljak za otklanjanje pogrešaka za fototranzistere
• Brzina paljbe (ROF) Izračun izračunate runde u sekundi (RPS)
• Računalno sučelje na cijelom zaslonu - nije korisno tijekom bitke, ali izvrsno ako želite drugima pokazati rezultate na streamu ili Youtubeu sa snimačem zaslona.
• Mogućnost prilagodbe za Airsoft ili Paintball promjenom samo kućišta
• Nema potrebe za prilagođenim PCB -ovima (bilo bi lijepo u budućem ažuriranju, ali svatko to može napraviti uz relativno niske troškove)
• Ukupni trošak manji od 10 USD kada su dijelovi rastavljeni i ako je dostupan 3D pisač - Ravno s komercijalnim troškovima, s dodatkom ROF -a

Korak 1: Potrebni dijelovi i alati

Ako imate 3D pisač, ovo će biti odličan projekt za vas jer ću vam dostaviti datoteke za kućište. Slobodno ažurirajte kućište. Nisam imao pri ruci nikakve LCD -ove, ali nadamo se da će druga verzija imati LCD i koristiti WEMOS D1 ili sličnu ploču s omogućenim WiFi/BT -om, te bateriju. To će omogućiti bilježenje podataka na mobilnim uređajima i povratne informacije u stvarnom vremenu - na primjer, koliko je strelica ostalo u pištolju. Preporučuje se malo iskustva u lemljenju, ako se ne osjećate ugodno, preporučujem da slijedite upute za lemljenje i vjerojatno kupite dodatne elektroničke komponente za svaki slučaj.

Potrebni alati:

1. Lemilica
2. Ventilator toplog zraka/ toplinski pištolj/ upaljač (ako koristite termoskupljanje)
3. Skidači žica
4. Mini - B USB kabel (ili koji je kabel potreban za vaš mikro kontroler)
5. Pištolj za vruće ljepilo ili slično (upotrijebio sam olovku za 3D ispis da pričvrstim sve komponente na kućište s 3D ispisom)

Potrebni materijali:

1. 22AWG Puna žica ex: Puna žica Set 22AWG
2. Arduino Nano (ili slično, koristio sam klon) npr.: 3 x Arduino Nano (klon)
3. Komplet otpornika (2 x 220 ohma, 2 x 220 k ohma) Možda ćete uspješno koristiti otpornike niže vrijednosti, poput 47 k, slučajno sam otkrio da mi je potrebna ova vrijednost da bi radio. Vodič za rješavanje problema opisuje kako odrediti je li padajući otpornik ispravna vrijednost za vaš specifični fototranzistor i LED set. Zbog toga preporučujem dobivanje seta: ex: Resistor Set
4. 2 x IR LED ex: IR LED i set fototranzistora
5. 2 x PhotoTransistor
6. 1 x 3D tiskano kućište - U IC neprozirnoj niti (Hatchbox Silver Worked i bila je jedina boja koju sam testirao)
7. Cijele projektne datoteke dostupne su ovdje na GitHub -u, kao i u priloženoj Zip datoteci. STL -ovi su također dostupni na Thingiverse -u ovdje.

Korak 2: Testiranje krušne ploče

Nakon što je elektronika stigla, lemljenje vodi do fototranzistora i infracrvenih svjetiljki ~ 20-30 cm za otklanjanje pogrešaka, preporučujem da ih smanjite toplinom. Nisam imao termoskupljanje odgovarajuće veličine i morao sam koristiti električnu traku za ovaj prototip. To će vam omogućiti da ih koristite za testiranje u kućištu. Ako ste ispisali kućište, a LED diode i foto tranzistori na ispravnim položajima, možete započeti s testiranjem.

Provjerite imate li instalirane Arduino i Processing.

Zip datoteka na početku ima sav kod, kao i STL datoteke za ispis kućišta.

U početku ispravljajte pogreške pomoću Arduina, a za završno testiranje koristite samo obradu (sve možete vidjeti u serijskom monitoru iz Arduina).

Možete pokušati jednostavno ispaliti Nerf strelicu kroz kronograf s Chronogrpah_Updated.ino instaliranim na Arduinu. Ako ovo uspije, onda ste spremni. Ako to ne uspije, vjerojatno ćete morati prilagoditi vrijednosti otpornika. O tome se govori u sljedećem koraku.

Malo o načinu funkcioniranja koda:

1. Zaustavljanje koda prekida svaki put kad strelica prođe kroz vrata i odredi vrijeme u mikrosekundama
2. S tim se računa brzina i pohranjuje vrijeme
3. Vrijeme između hitaca izračunava se i pretvara u runde u sekundi

4. Vrijeme između vrata računa se i pretvara u stope u sekundi na temelju udaljenosti vrata.

   Korištenje dvije kapije omogućuje bolje rezultate s istim vremenskim rasporedom (koliko senzora mora biti pokriveno) i smanjuje histerezu

5. Brzina i brzina paljbe šalju se serijski, odvojeni zarezom, na serijski monitor u arduinu ili na skicu za obradu koja omogućuje lijepo korisničko sučelje (fokus na obradu kad sve ostalo radi!).

Korak 3: Testiranje i ispravljanje pogrešaka

Ako niste uspjeli s početnim testom, moramo shvatiti što je pošlo po zlu.

Otvorite primjer Arduina AnalogReadSerial koji se nalazi u Datoteka-> Primjeri-> 0.1 Osnove-> AnalogReadSerial

Želimo osigurati da fototranzistori rade onako kako očekujemo. Želimo da čitaju VISOKO kad ih strelica ne blokira i NISKO kada strelica ne blokira. To je zato što kôd koristi Prekide za bilježenje vremena kada strelica prolazi senzor, a vrsta prekida koji se koristi je PADAJUĆI, što znači da će se aktivirati pri prelasku s VISOKOG NA NISKO. Kako bismo osigurali da je pin visok, možemo upotrijebiti analogne pinove za određivanje vrijednosti ovih pinova.

Prenesite Arduino primjer AnalogReadSerial i skočite s digitalnog pina D2 ili D3 na A0.

D2 bi trebao biti prvi senzor, a D3 drugi senzor. Odaberite 1 za čitanje i počnite tamo. Slijedite donji vodič kako biste na temelju očitanja odredili ispravno rješenje:

Vrijednost je 0 ili vrlo niska:

Vrijednost bi u početku trebala biti oko 1000, ako čita vrlo nisku vrijednost ili nulu, provjerite jesu li vaše LED diode ispravno ožičene i nisu izgorjele, kao i dobro poravnane. Pregorio sam LED diode pri testiranju kada sam koristio otpornik od 100 ohma umjesto 220 ohma. Najbolje je da pogledate podatkovni list za LED diode kako biste odredili ispravnu vrijednost otpornika, ali većina LED dioda vjerojatno će raditi s otpornikom od 220 ohma.

LED diode rade, a vrijednost je i dalje 0 ili vrlo niska:

Problem je vjerojatno u tome što je otpornik za spuštanje otpor premali. Ako imate problem s 220k otpornikom, mogli biste ga povećati još više, ali može doći do buke. Morate se pobrinuti da vaš foto tranzistor nije izgorio.

Vrijednost je srednji raspon:

To će uzrokovati mnogo problema, uglavnom lažnih okidača, ili nikada neće uzrokovati visoku vrijednost. Moramo osigurati primanje HIGH -a, da bismo to učinili potrebna nam je vrijednost ~ 600, ali dopustimo da cilj 900+ bude siguran. Biti preblizu ovog praga može uzrokovati lažne okidače, pa želimo izbjeći bilo kakve lažno pozitivne rezultate. Da bismo prilagodili ovu vrijednost, želimo povećati padajući otpornik (220K). Već sam to učinio nekoliko puta u svom dizajnu i vjerojatno to nećete morati učiniti jer je to vrlo velika vrijednost za otporni otpornik.

Vrijednost je vrlo bučna (puno skakanje bez vanjskih podražaja):

Provjerite je li vaše ožičenje ispravno pomoću padajućeg otpornika. Ako je to točno, možda ćete morati povećati vrijednost otpornika.

Vrijednost je zaglavljena na 1000+, čak i kada blokirate senzor:

Provjerite je li vaš otpornik za spajanje ispravno ožičen, to će se vjerojatno dogoditi ako nema povlačenja. Ako je to i dalje problem, pokušajte smanjiti vrijednost otpornika za povlačenje.

Vrijednost je visoka i ide na nulu kada blokira svjetlo:

To bi trebalo biti dovoljno za rad senzora, međutim možda nećemo biti dovoljno brzi odgovor dok strelica prelazi put. U krugu postoji neki kapacitet, a s 220K otpornikom može proći neko vrijeme dok napon ne padne ispod potrebnog praga. U tom slučaju smanjite otpornik na 100K i pogledajte kako testovi funkcioniraju.

OSIGURAJTE LI SU BILO KOJE PROMJENE OTPORA DOSLJEDNE IZMEĐU OBA OSJETNIKA

Osiguravanjem identičnih krugova za oba senzora održava se ista latencija između otpornika što će omogućiti najbolju točnost u mjerenjima.

Ako imate dodatnih problema, ostavite komentar ispod i potrudit ću se pomoći vam.

Korak 4: Montaža hardvera

Lemite komponente na malu PCB ploču kako je ovdje prikazano:

Kablovi za LED diode i fotoTranzistore trebali bi se presjeći na duljinu, otprilike _.

Lemite Arduino na ploču i ožičite otpornike od zemlje do pristupačnih pinova. Dodatno osigurajte da se 4 pozitivne žice mogu lako spojiti. Ako imate problema s tim, možete odvojiti komad žice i lemiti ga po svim žicama na kraju.

Spojio sam senzore na suprotnu stranu kućišta, međutim slobodno ih spojite sve dok držite stranice dosljednima. Prerezao sam žice na duljinu i posljednje lemio žice na svaku od dioda. Malo sam ažurirao usmjeravanje žica kako bih pružio više prostora i manje brige zbog toga što su neke žice ispod PCB -a, a druge preko nje radi lakše upotrebe. STL -ovi su u cijeloj zip datoteci projekta na početku projekta.

Korak 5: Završna montaža

Ako se vaše rupe na PCB-u ne podudaraju s rupama na glavnom tijelu kronografa, elektroniku u kućištu vjerojatno možete pričvrstiti nekom vrpcom ili vrućim ljepilom, otkrio sam da je nije potrebno učvrstiti nakon žice i USB-a bili na mjestu, međutim vaši rezultati mogu varirati. Dizajnirano je tako da omogućuje utiskivanje niti od 1,75 mm u rupe za vijke radi toplinskog unosa, no PCB se također može uvrnuti ili zalijepiti. Ovdje je najvažniji dio osiguravanje pristupa USB priključku.

Pokrijte elektroniku poklopcem elektronike. Ažurirane datoteke trebale bi pristajati bolje od moje i nadam se da će stati na svoje mjesto, međutim upotrijebio sam olovku za 3D ispis da zavarim poklopce na mjestu. Sada ste spremni za ispaljivanje strelica!

Buduće ažuriranje može koristiti unutarnje usmjeravanje žica, ali poklopci u ovom slučaju blago popuštaju prema estetici Nerfa.

Korak 6: Kronograf na djelu

Otvaranje datoteke za obradu: Chronograph_Intitial_Release omogućit će zaista lijepo korisničko sučelje za kronograf koji prikazuje i FPS i RPS (runde u sekundi). Ako imate problema s povezivanjem, provjerite jeste li zatvorili Arduino serijski monitor, možda ćete morati promijeniti i serijski port u kodu, ali to je komentirano i trebalo bi biti jednostavno. Za poništavanje maksimalnih vrijednosti jednostavno pritisnite razmaknicu na računalu.

Malo o tome kako kôd radi (Fotografija korisničkog sučelja može se vidjeti gore):

1. Prima ulaz od Arduina
2. Uspoređuje ovo s prošlim unosom kako bi se pronašla maksimalna vrijednost
3. Prikazuje trenutne i maksimalne vrijednosti na cijelom zaslonu radi lakše vizualne povratne informacije
4. Vraća maksimalnu vrijednost kada se pritisne razmak

Korak 7: Planovi za budućnost

Buduće ažuriranje za ovo uključivat će sljedeća poboljšanja. Ako imate dodatne značajke koje biste željeli, obavijestite me i pokušat ću ih implementirati.

1. Uključuje LCD zaslon
2. Uključuje baterije
3. Nerf kompatibilne točke pričvršćivanja
4. Ažurirano kućište
5. Željezne znamenitosti