Arduino dla Nerf: chronograf i licznik strzałów: 28 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Mój poprzedni Instructable obejmował podstawy wykrywania prędkości rzutek za pomocą emitera i detektora podczerwieni. Ten projekt idzie o krok dalej, wykorzystując płytkę drukowaną, wyświetlacz i baterie do stworzenia przenośnego licznika amunicji i chronografu. Dodatkowo dodajemy kilka diod LED do symulacji błysku wylotowego. Bo pew pew pew…

Może się to wydawać zniechęcającym projektem z wieloma krokami, ale użycie płytki drukowanej i komercyjnych komponentów wyświetlacza i mikrokontrolera znacznie ułatwia złożenie niezawodnego projektu. Dostarczę również kod testowy dla każdego elementu projektu, aby zapewnić Ci sukces. Możesz to zrobić !

Krok 1: Części i materiały

Płytka drukowana, trzy egzemplarze będą kosztować tylko 12,40 USD z bezpłatną wysyłką, więc zrób to z przyjacielem, aby podzielić się kosztami:

Park BHP:

Części elektroniczne

• 1 szt., Q1 MOSFET N-CH 20V 530MA TO92-3, Microchip TN0702N3-G,

• 5 szt., 5mm diody LED, kolor do wyboru

  • Biały
  • Bursztyn
• 6 szt., 100 ohm 1/8W 5% rezystory ograniczające prąd,
• 2 szt., rezystor 10K 1/8W 5%,
• 1 szt. Tranzystor fotograficzny, [Everlight PT928-6B-F](https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 szt. Nadajnik podczerwieni, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 szt. Rezystor 100 omów 1/8W 5%, [Stackpole CF18JT100R](https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 szt., zworki męskie-męskie 12", [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 szt., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 szt., UCHWYT DO BATERII AAA 3 CELL 6",
• 1 szt., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 szt. PRZEŁĄCZNIK DOTYKOWY SPST-NO 0,05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 szt. 7-segmentowy wyświetlacz I2C:

  • RED Adafruit 878
  • Niebieski Adafruit 881,

Części 3D

Części 3D zostały stworzone głównie w TinkerCad, co oznacza, że można je łatwo modyfikować do własnych celów:

• Czapka i korpus:
• Adapter do beczek:

Umieściłem również kopie STL na Thingiverse:

Narzędzia i inne:

• Lutownica
• Narzędzia do ściągania izolacji
• Snajperzy do cięcia równo
• Pistolet na gorący klej
• Drut
• #2 śruby samogwintujące
• 3/4" PCV

Krok 2:

Zaczniemy od płytki drukowanej.

• Oddziel dwie mniejsze deski „breakout” od środka i odłóż na bok za pomocą cięcia na równi lub przez skręcenie.
• Przytnij szorstkie krawędzie, spiłuj lub wyszlifuj, aby je wygładzić.

Krok 3:

Nie mam zamiaru uczyć cię lutowania. Oto kilka moich ulubionych filmów, które pokazują to znacznie lepiej niż ja:

• Carrie Ann z Geek Girl Diaries.
• Colin z Adafruit

Ogólnie:

• Znajdź lokalizację na płytce drukowanej za pomocą oznaczeń sitodrukowych.
• Zagnij przewody komponentu, aby pasowały do śladu stopy.
• Przylutuj przewody.
• Przytnij przewody

Zacznijmy od rezystorów, ponieważ są one najliczniejsze, najniżej i najłatwiej je lutować. Są bardziej odporne na ciepło i dają szansę na odświeżenie swojej techniki. Nie mają również polaryzacji, więc możesz je umieścić w dowolny sposób.

• W miejscach oznaczonych „*R” i „100” umieszcza się 6 szt. rezystorów 100-omowych, które ograniczają prąd diod LED.
• Rezystory 2 szt. 10 000 omów trafiają w miejsca oznaczone jako „10K”.

Krok 4:

Następnie zainstalujmy parę emiter/detektor. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji o tym, jak to działa, wróć do moich wcześniejszych instrukcji.

• Emiter IR jest czysty i trafia w miejsce oznaczone jako „EMIT” z zaokrągloną soczewką skierowaną do środka.
• Detektor IR jest czarny i znajduje się w miejscu oznaczonym jako „DETECT” z zaokrągloną soczewką skierowaną w stronę emitera IR.

Krok 5:

Ponieważ 5 diod LED będzie pobierać więcej prądu niż może być dostarczane bezpośrednio przez mikrokontroler, do ich włączania i wyłączania użyjemy przełącznika tranzystorowego. Może to być mały N-kanałowy MOSFET lub zwykły tranzystor NPN, ponieważ mamy do czynienia z około 100 mA.

N-MOSFET trafia w miejsce oznaczone „Q1” z płaską powierzchnią pasującą do oznaczeń

Krok 6:

Diody LED mają polaryzację. Długie wyprowadzenie jest dodatnie i oznaczone „+” na płytce drukowanej. Z boku jest również płaska krawędź, której nigdy nie widzę wyraźnie.

• Zainstaluj wszystkie diody LED po stronie przeciwnej do rezystorów i MOSFET.
• Odwróć płytkę i przylutuj jeden przewód i tylko jeden przewód każdej diody LED na miejscu.

• Sprawdź diody LED, upewniając się, że długi przewód znajduje się w otworze oznaczonym „+” i czy dioda LED jest równo z płytą.

  Podgrzej złącze, delikatnie naciskając diodę LED, aby je osadzić (patrz zdjęcie 4)

• Przylutuj pozostałe przewody i przytnij.

Krok 7:

Przetestuj dopasowanie pierścienia led w wydrukowanej w 3D nasadce. Pasuje tylko w jeden sposób, z MOSFET-em skierowanym w stronę otworu w kształcie litery T.

Krok 8:

Czas zacząć okablowanie!

• Weź cztery 6-calowe druty i rozetrzyj i ocynuj każdy koniec.

• Przylutuj do nagłówka na PCB:

  • Czerwony dla "+".
  • Czarny dla „-”.
  • Wybór koloru dla "S" czyli "stroboskopu" lub sygnału do włączenia diod LED.
  • Wybór koloru dla „G”, czyli „bramki”, lub sygnału pochodzącego z detektora IR.

Krok 9:

Przygotujmy wyświetlacz. Podoba mi się „plecaki I2C” Adafruit, ponieważ do pracy prowadzą tylko dwa przewody sygnałowe (oprócz zasilania i masy). Możesz je również połączyć ze sobą.

Oficjalne instrukcje Adafruit znajdują się pod adresem:

• Upewnij się, że orientacja wyświetlacza jest prawidłowa, a kropki dziesiętne pasują do oznaczeń na płytce drukowanej.

• Podobnie jak w poprzednim kroku, ocynuj i zdejmij 4 szt. przewodów 6 :

  • Czerwony dla "+"
  • Czarny dla „-”.
  • Wybór koloru dla "SDA" i "SCL".

Krok 10:

Przycisk służy do wprowadzania danych przez użytkownika. Używam go do resetowania licznika amunicji, ale może być używany do włączania i wyłączania diod LED jak latarki lub czegokolwiek, co wymyśli ci wyobraźnia. To Twój projekt.

• Włóż przełącznik do płytki zaciskowej i przylutuj przewody.
• Przytnij, odklej i ocynuj dwa przewody 6". Jeden powinien być czarny do uziemienia, drugi w charakterystycznym kolorze.
• Przylutuj przewody do tablicy zaciskowej. Orientacja nie ma znaczenia.

Krok 11:

Przełącznik suwakowy służy do włączania i wyłączania zasilania. Projekt jest nieco zagmatwany, ale pomaga w montażu. Oznaczenia na sitodruku pokazują, w jaki sposób przełącznik przerywa kontakt między dwoma dodatnimi przewodami.

• Przetnij przewody na pojemniku na ciasto tak, aby około 2 cale pozostały przymocowane.
• Przylutuj przełącznik suwakowy do tablicy zaciskowej.
• Zdejmij i ocynuj pozostałe ~4" przewody z uchwytu baterii i przylutuj do jednej strony płytki zaciskowej (czerwony do "+", czarny do "-").
• Przylutuj przewody z uchwytu baterii do drugiej strony płytki zaciskowej (czerwony do „+”, czarny do „-”).

Krok 12:

Czas zacząć integrować różne komponenty. Oszczędzimy przycisk na drugie, ponieważ możemy z łatwością włożyć tylko trzy przewody przez jeden otwór.

• Weź trzy czerwone przewody, rozetrzyj i skręć razem:

  • Pierścień LED
  • 7-segmentowy wyświetlacz
  • Przełącznik suwakowy

• Włóż je przez spód podkładki „3V” ItsyBitsy i przylutuj na miejscu.

  Jeśli używasz innego typu płytki, użyj pinu "5V"

• Weź trzy czarne przewody uziemiające z tych samych komponentów, zdejmij je, skręć i włóż w podkładkę „G” naprzeciwko podkładki „3V”.

Krok 13:

Zakończ łączenie pierścienia LED, wpinając przewody bramki i stroboskopu do odpowiednich pinów:

• Podłącz przewód „G” lub bramkę do pinu A0 ItsyBitsy. Umożliwi nam to uzyskanie odczytów analogowych do rozwiązywania problemów.
• Podłącz „S” lub przewód stroboskopowy do pinu 9, co pozwoli nam na PWM sygnał świetlny, jeśli chcemy później kontrolować jasność.

Krok 14:

Zakończ podłączanie 7-segmentowego wyświetlacza, podłączając przewody I2C:

• Podłącz pin SCL („zegar”) z wyświetlacza do pinu SCL na ItsyBitsy.
• Podłącz pin SDA („dane”) z wyświetlacza do pinu SDA na ItsyBitsy.

Krok 15:

Czas dodać przycisk:

• Przymocuj czarny przewód do pinu ItsyBitsy „G” na dolnej krótkiej krawędzi planszy. Jest to ten sam sygnał masy, co drugi pin „G”.
• Przymocuj kolorowy przewód do pinu ItsyBitsy „7”. Umożliwi nam to użycie sygnału przerwania sprzętowego do zresetowania licznika.

Krok 16:

W tym momencie nadszedł czas, aby przetestować nasze różne komponenty.

Jeśli po raz pierwszy używasz Adafruit ItsyBitsy, będziesz musiał skonfigurować swoje Arduino IDE, aby rozpoznało płytkę.

Postępuj zgodnie z instrukcjami na

Jeśli po raz pierwszy używasz wyświetlaczy I2C Adafruit, będziesz musiał ponownie skonfigurować swoje Arduino IDE, aby korzystało z bibliotek Adafruit.

Postępuj zgodnie z instrukcjami na

Czas to przetestować:

• Podłącz swój ItsyBitsy do komputera za pomocą USB Micro.
• [Narzędzia] -> [Płyta] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Narzędzia] -> [Port] -> jakikolwiek podłączony port, zwykle najwyższy.
• [Plik] -> [Przykłady] -> [Biblioteka plecaków LED Adafruit] -> [Sevenseg]
• [Szkic] -> [Prześlij]

Jeśli przesyłanie się powiedzie, wyświetlacz powinien się ożywić i zacząć pokazywać rosnące liczby. Czas wydać „up!” chwały. Jeśli nie, czas założyć czapkę do rozwiązywania problemów.

Jeśli przesyłanie nie powiodło się, dokładnie sprawdź instrukcje konfiguracji ItsyBitsy, ustawienia IDE i połączenie kablem USB.

Jeśli wyświetlacz nie zaświeci się, dokładnie sprawdź instrukcje plecaka i połączenia przewodów.

Krok 17:

Czas przetestować parę emiter IR/detektor.

• [Plik] -> [Przykłady] -> [Analog] -> [AnalogReadSerial]
• Prześlij na swoją tablicę.
• Kliknij ikonę „Serial Monitor” w prawym rogu IDE.

Przy odrobinie szczęścia widzisz napływający strumień wartości. Są to 10-bitowe wartości analogowe, więc będą się wahać od 0 do 1023.

• Gdy fototranzystor jest wystawiony na działanie światła, pozwala na przepływ prądu, a sygnał spadnie do 0.
• Gdy fototranzystor nie widzi podczerwieni, zatrzymuje przepływ prądu, umożliwiając wzrost sygnału.

Jeśli nie otrzymujesz oczekiwanych zmian, oto kilka rzeczy do sprawdzenia:

• Dokładnie sprawdź okablowanie od pierścienia do mikrokontrolera.

• Czy dioda podczerwieni jest włączona?

  • Powinien być lekko ciepły w dotyku.
  • Tania kamera w telefonie komórkowym ładnie pokaże światło podczerwone.
  • Jeśli nie jest włączony, prawdopodobnie jest podłączony do tyłu.

Krok 18:

Czas przetestować stroboskop. Użyjemy tylko podstawowego przykładu "Mrugnięcie" i zmienimy numer pinu:

• [Plik] -> [Przykłady] -> [01. Podstawowe] -> [Mrugnięcie]
• W zależności od wersji IDE zmień numer pinu, aby pasował do tego, który wybraliśmy w kroku 13 (pin 9).
• Prześlij szkic i przygotuj się na oślepienie.

Jeśli nie uzyskasz oczekiwanego migania, sprawdź okablowanie i numery pinów.

Krok 19:

Wszystko, co pozostało do przetestowania, to przycisk:

• [Plik] -> [Przykłady] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Zmień przycisk = 2; do przycisku = 7;
• Zmień pinMode(pushButton, INPUT); to pinMode(pushButton, INPUT_PULLUP);
• Wgrywać.

INPUT_PULLUP dołącza słaby rezystor pullup do 3V, co oznacza, że digitalRead() powinien zwrócić "HIGH" lub "1". Po naciśnięciu przycisku powinien zwrócić „NISKI” lub „0”.

Jeśli nie otrzymujesz oczekiwanych wartości, wróć i sprawdź okablowanie przycisku.

Krok 20:

Czas wprowadzić nasz przetestowany system do integracji. Zacznij od przygotowania beczki PVC:

• Wytnij odcinek 3/4" PCV o długości 85mm.
• Zaznacz 6 mm od końca i wywierć otwór 1/4" lub większy po obu stronach, tak wyśrodkowany, jak to możliwe.
• Spryskaj wnętrze beczki na czarno, aby pochłonąć odbite światło podczerwone, gdy strzałka przechodzi.
• Użyj pilnika, aby zaznaczyć położenie otworów na końcu lufy.

Krok 21:

• Sprawdź dopasowanie obudowy akumulatora i przytnij, jeśli to konieczne.
• Włóż obudowę (końcówką przewodu w kierunku otworu wyłącznika zasilania).
• Przyklej etui na miejsce gorącym klejem (nie za bardzo na wypadek, gdybyśmy musieli go później rozebrać).

Krok 22:

Włóż wyłącznik zasilania i przycisk do otworów w obudowie 3D i przyklej gorącym klejem

Krok 23:

Wsuń ItsyBitsy do gniazda i ułóż okablowanie tak, aby uzyskać ścieżkę dla lufy

Krok 24:

• Włóż pierścień LED do nasadki i przyklej gorącym klejem.
• Załóż nasadkę, aby port USB ItsyBitsy pojawił się we właściwej pozycji.

Krok 25:

• Włóż lufę tak, aby znaki wyrównania na końcu lufy pokrywały się ze znakami nasadki.
• Sprawdź wzrokowo emiter IR i detektor oraz widoczne przez otwory w lufie. W razie potrzeby powiększ otwory.
• Podłącz USB do ItsyBitsy i ponownie uruchom kontrole w podczerwieni (szkic AnalogReadSerial).

Krok 26:

Uzyskanie ostatecznego wyrównania jest nieco trudne. Chcesz zakotwiczyć lufę we właściwej pozycji.

• Podłącz adapter beczki do blastera Nerf.
• Wsuń obudowę lufy na adapter, sprawdzając, czy trzy otwory na śruby na końcu blastera pokrywają się.
• Sprawdź wyrównanie lufy po stronie wyjścia.
• Ostrożnie odłącz zespół za pomocą adaptera lufy.
• Ostrożnie zsuń obudowę beczki z adaptera, przytrzymując PVC na miejscu palcem w środku.
• Przyklej lufę na miejscu gorącym klejem.
• Złóż ponownie, sprawdź ponownie pożywienie
• Zamocuj nasadkę i adapter beczki za pomocą śrub. Formowanie gwintu #2 lub zapasowe śruby Nerf będą działać.

Krok 27:

Czas na oprogramowanie sprzętowe klasy broni.

• Pobierz, a następnie prześlij załączony szkic do ItsyBitsy.
• Sprawdź, czy na wyświetlaczu migają kreski (do momentu oddania pierwszego strzału).
• Umieść palec na końcu lufy na tyle daleko, aby zablokować wiązkę podczerwieni, a następnie szybko go usuń.
• Sprawdź, czy diody LED rozbłysły.
• Sprawdź, czy otrzymujesz odczyt liczbowy, który będzie się zmieniał od „1” (liczba strzałów) i kilku małych stóp na sekundę, takich jak „1,5”.
• Naciśnij przycisk na spodzie lufy i sprawdź, czy powraca do migających kresek (zresetuj liczbę strzałów).

Jeśli którykolwiek z tych kroków nie powiedzie się, wróć i sprawdź ponownie operację, korzystając z poprzednich szkiców testowych. Sprawdź okablowanie, aby zobaczyć, czy coś nie zostało potrącone podczas montażu.

Krok 28: Co dalej?

Teraz wiesz, jak szybko strzela twój pistolet Nerf, możesz mierzyć efekty dowolnych modyfikacji. Ponieważ lufa jest zdejmowana i przenośna, możesz pozwolić swoim znajomym na chronometraż ich miotaczy.

Idąc dalej w tej serii, przyjrzymy się modernizacji baterii i okablowania LiPo, wykorzystując MOSFET do sterowania kołami zamachowymi i pracując nad wybranym systemem przeciwpożarowym z całkowicie konfigurowalną obsługą.

Drugie miejsce w konkursie Arduino 2019