Servo Squirter - pistolet na wodę USB: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Sterowany przez USB pistolet na wodę z serwomechanizmem. Świetnie nadaje się do strzelania do niczego niepodejrzewających przechodniów lub do trzymania ludzi z irytującymi pytaniami na dystans. Ten projekt to mała pompa wodna zamontowana na serwomechanizmie do strzelania kierunkowego. Całość jest napędzana przez mikrokontroler i sterowana z klawiatury przez USB. Aby zobaczyć więcej naszych projektów i bezpłatne samouczki wideo, odwiedź naszą stronę internetową

Krok 1: Zbierz materiały

Ten projekt jest oparty na mikrokontrolerze. Inny niż mikrokontroler ATmega168 zawarty w USB NerdKit. Do tego projektu użyliśmy następujących elementów:1 Hobby Servo, Hitec HS-501 Niskonapięciowa pompa wodna tłokowa1 Mały n-kanałowy MOSFET, 2N7000

Krok 2: Złóż obwód

Pierwsza część naszego obwodu po prostu łączy się z serwomechanizmem. Tutaj sprawa jest prosta: jeden przewód od mikrokontrolera do serwomechanizmu. Istnieje kilka różnych oznaczeń kolorystycznych w zależności od producenta, więc sprawdź przed wypróbowaniem tego. Schematyczne zdjęcie obwodu ServoSquirter na płytce prototypowej NerdKitsDruga część obwodu umożliwia mikrokontrolerowi włączanie i wyłączanie silnika pompy. Sam układ ATmega168 dopuszcza tylko 40mA max do lub z dowolnego pinu, ale nasza pompa wymaga blisko 1000mA! Aby więc kontrolować to większe obciążenie, zdecydowaliśmy się na użycie większego tranzystora, 2N7000. Najpierw wyjaśnimy podstawy używania tranzystorów MOSFET (tranzystorów polowych z tlenkiem metalu i półprzewodnika) jako przełączników: przenosząc napięcie bramki powyżej Źródła, możemy umożliwić przepływ prądu od drenu do źródła. Z arkusza danych 2N7000 wyodrębniliśmy rysunek 1, który pokazuje zależność między prądem drenu a napięciem dren-źródło dla różnych ustawień napięcia bramka-źródło. Jest kilka ważnych rzeczy, których możesz się nauczyć z tego wykresu: 1. Dla VGS poniżej około 3,0 V nie może płynąć żaden prąd. Jest to stan wyłączenia, zwany także „odcięciem”. 2. W przypadku małych VDS krzywa wygląda z grubsza liniowo w początkach - co oznacza, że elektrycznie "wygląda" jak rezystor. Równoważny opór to odwrotne nachylenie krzywej. Ten obszar działania MOSFET nazywany jest „triodą”. 3. W przypadku większych VDS osiągany jest pewien maksymalny poziom prądu. Nazywa się to „nasyceniem”. 4. Gdy zwiększamy VGS, więcej prądu może przepływać zarówno w trybach triody, jak i nasycenia. A teraz poznałeś wszystkie trzy tryby działania MOSFET: odcięcie, triodę i nasycenie. Ponieważ sterowanie bramką jest cyfrowe (+5 lub 0), interesuje nas tylko krzywa podświetlona na żółto, dla VGS=5V. Zwykle użycie MOSFET jako przełącznika zazwyczaj wiąże się z trybem triody, ponieważ MOSFET rozprasza moc PD = ID * VDS, a dobry przełącznik powinien rozpraszać niewiele energii w samym przełączniku. Ale w tym przypadku mamy do czynienia z silnikiem, a silniki zwykle wymagają dużego prądu (z niewielkim spadkiem napięcia) podczas pierwszego rozruchu. Tak więc przez pierwszą sekundę lub dwie MOSFET będzie działał z wysokim VDS i będzie ograniczony przez maksymalny prąd - około 800mA z czerwonej przerywanej linii, którą narysowaliśmy w arkuszu danych. Odkryliśmy, że to nie wystarczyło do uruchomienia pompy, więc zastosowaliśmy małą sztuczkę i umieściliśmy dwa tranzystory MOSFET równolegle. W ten sposób dzielą się prądem i mogą skutecznie obniżać razem około 1600 mA. Również ze względu na wysokie wymagania dotyczące mocy pompy, zastosowaliśmy transformator ścienny o wyższym prądzie wyjściowym. Jeśli masz transformator ścienny z wyjściem większym niż 5 V - może 9 V lub 12 V - możesz

Krok 3: Skonfiguruj PWM na MCU

Rejestry i obliczenia PWMW filmie mówimy o dwóch poziomach używanych przez moduł timera/licznika: wartości górnej i wartości porównawczej. Oba są ważne w generowaniu pożądanego sygnału PWM. Ale aby aktywować wyjście PWM twojego ATmega168, musimy ustawić kilka rejestrów. Najpierw wybieramy tryb Fast PWM z OCR1A jako górną wartością, co pozwala nam dowolnie ustawić, jak często ma się uruchamiać nowy impuls. Następnie ustawiamy zegar tak, aby działał z podziałką wstępną 8, co oznacza, że licznik będzie rósł o 1 co 8/(14745600 Hz) = 542 nanosekundy. Ponieważ mamy 16-bitowe rejestry dla tego timera, oznacza to, że możemy ustawić nasz całkowity okres sygnału na tak wysoki, jak 65536*542ns = 36 milisekund. Gdybyśmy użyli większej liczby dzielenia, moglibyśmy oddalić nasze impulsy (co w tej sytuacji nie pomaga) i stracilibyśmy rozdzielczość. Gdybyśmy użyli mniejszego numeru podziału (takiego jak 1), nie bylibyśmy w stanie rozdzielić naszych impulsów na co najmniej 16 milisekund, jak oczekuje nasze serwo. Na koniec ustawiamy tryb Compare Output dla „nieodwracającego” PWM wyjście, które jest opisane w naszym filmie. Ustawiliśmy również pin PB2 jako pin wyjściowy - nie pokazano tutaj, ale jest w kodzie. Kliknij, aby powiększyć te ujęcia ze stron 132-134 arkusza danych ATmega168, z podświetlonymi wyborami wartości rejestru:

Krok 4: Zaprogramuj mikrokontroler

Teraz nadszedł czas, aby właściwie zaprogramować MCU. Pełny kod źródłowy znajduje się na naszej stronie internetowej https://www.nerdkits.com/videos/servosquirterKod najpierw konfiguruje PWM do napędzania serwomechanizmu. Kod następnie po prostu siedzi w pętli chwilę, czekając na dane wejściowe użytkownika. Znaki 1 i 0 włączają lub wyłączają pin MCU podłączony do tranzystora pompy. To włączy i wyłączy pompę dając nam możliwość odpalenia do woli. silnik do zmiany pozycji. Daje to możliwość celowania przed oddaniem strzału.

Krok 5: Komunikacja portu szeregowego

Ostatnim krokiem jest skonfigurowanie komputera tak, aby można było wysyłać polecenia do mikrokontrolera. W NerdKit używamy kabla szeregowego do wysyłania poleceń i informacji do komputera. Możliwe jest pisanie prostych programów w większości języków programowania, które mogą komunikować się z NerdKit przez port szeregowy. Jednak dużo prościej jest użyć programu terminalowego do komunikacji szeregowej za nas. W ten sposób możesz po prostu pisać na klawiaturze i zobaczyć odpowiedź NerdKit. WindowsJeśli używasz systemu Windows XP lub starszego, HyperTerminal jest dołączony i powinien znajdować się w menu Start w "Start -> Programy -> Akcesoria -> Komunikacja". Kiedy po raz pierwszy otworzysz HyperTerminal, zostaniesz poproszony o skonfigurowanie połączenia. Anuluj z nich, dopóki nie znajdziesz się na głównym ekranie HyperTerminal. Będziesz musiał skonfigurować HyperTerminal, wybierając odpowiedni port COM i ustawiając ustawienia portu odpowiednio do pracy z NerdKit. Postępuj zgodnie z poniższymi zrzutami ekranu, aby uzyskać prawidłową konfigurację HyperTerm. Jeśli korzystasz z systemu Windows Vista, HyperTerminal nie jest już uwzględniony. W takim przypadku pobierz PuTTY (instalator Windows). Użyj poniższych ustawień połączenia, aby skonfigurować Putty, używając odpowiedniego portu COM. Mac OS XPo wejściu do aplikacji Terminal wpisz "screen /dev/tty. PL* 115200", aby rozpocząć komunikację przez port szeregowy. LinuxW systemie Linux używamy " minicom”, aby rozmawiać z portem szeregowym. Aby rozpocząć, uruchom "minicom -s" w konsoli, aby wejść do menu ustawień minicom. Przejdź do „Konfiguracja portu szeregowego”. Ustaw parametry w następujący sposób: Konfiguracja Minicom w systemie LinuxNastępnie naciśnij klawisz Escape i użyj opcji „Zapisz konfigurację jako dfl”, aby zapisać ustawienia jako domyślne. Powinieneś teraz być w stanie nacisnąć „Wyjdź” i użyć minicomu do rozmowy z NerdKit.