Arduino per a Nerf: Cronògraf i comptador de trets: 28 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

El meu anterior Instructable tractava els conceptes bàsics de la detecció de la velocitat dels dards mitjançant un emissor i un detector d'infrarojos. Aquest projecte fa un pas més, fent servir una placa de circuit imprès, pantalla i bateries per fabricar un comptador de municions portàtil i un cronògraf. A més, afegim alguns LED per simular el flaix del musell. Perquè, pew pew pew…

Pot semblar un projecte descoratjador amb molts passos, però l’ús d’una placa de circuit imprès i components comercials per a la pantalla i el microcontrolador fa que sigui molt més fàcil muntar un projecte fiable. També proporcionaré codi de prova per a cada element del projecte per ajudar-vos a garantir el vostre èxit. Tu ho pots fer !

Pas 1: peces i subministraments

Circuit imprès, tres còpies només us costaran 12,40 dòlars amb enviament gratuït, així que feu-ho amb un amic per compartir el cost:

OSH Park:

Parts electròniques

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

• 5 e., LED de 5 mm, color que trieu

  • Blanc
  • Amber
• 6 e., 100 ohm 1 / 8W 5% resistències limitadores de corrent,
• 2 ea., 10K 1 / 8W 5% resistència,
• 1 ea. Photo Transistor, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 ea. Emissor IR, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 ea. Resistència de 100 ohm 1 / 8W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 cable, cables masculins de 12 ", [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 pe., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 pe., SOSTENIDOR DE BATA AAA 3 CÈL·LULES DE 6 ",
• 1 pe., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 pe., COMMUTADOR TACTILE SPST-NO 0.05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 unitat, pantalla I2C de 7 segments:

  • RED Adafruit 878
  • Blue Adafruit 881,

Parts 3D

Les parts en 3D es van crear principalment a TinkerCad, cosa que significa que són fàcils de modificar segons el vostre propòsit:

• Cap i cos:
• Adaptador de barril:

També he posat còpies de les STL a Thingiverse:

Eines i altres:

• Soldador
• Decapants de filferro
• Sabatilles de tacte a ras
• Pistola de cola calenta
• Filferro
• Cargols de formació de rosca # 2
• 3/4 "PCV

Pas 2:

Començarem per la placa de circuits.

• Separeu els dos taulers més petits del centre i reserveu-los per mitjà de talls a ras o girant.
• Retalleu les vores rugoses, llimeu o areneu per suavitzar-les.

Pas 3:

No intentaré ensenyar-vos a soldar. Aquí teniu un parell dels meus vídeos preferits que el mostren molt millor del que puc:

• Carrie Ann de Geek Girl Diaries.
• Colin d'Adafruit

En general:

• Cerqueu la ubicació al PCB mitjançant les marques de serigrafia.
• Doblegueu els cables dels components perquè s’adaptin a la petjada.
• Soldeu els cables.
• Retalleu els cables

Comencem per les resistències, ja que són les places més abundants, més baixes i més fàcils de soldar. Són més resistents a la calor i us donaran l’oportunitat de perfeccionar la vostra tècnica. Tampoc tenen polaritat, de manera que podeu posar-los de qualsevol manera.

• 6 resistències de 100 ohms que limiten el corrent als LED van als punts marcats amb "* R" i "100".
• 2 resistències de 10.000 000 ohms van als punts marcats amb "10K".

Pas 4:

A continuació, instal·larem el parell emissor / detector. Si voleu obtenir més informació sobre com funcionen, consulteu les instruccions anteriors.

• L'emissor IR és clar i va al lloc marcat amb "EMIT" amb la lent arrodonida apuntant cap al centre.
• El detector IR és negre i va al lloc marcat com a "DETECTA" amb la lent arrodonida apuntant cap a l'emissor IR.

Pas 5:

Com que els 5 LED atrauran més corrent del que pot subministrar directament el microcontrolador, utilitzarem un interruptor de transistor per activar-los i apagar-los. Pot ser un MOSFET de canal N petit o un transistor NPN normal, ja que tenim uns 100 mA.

El N-MOSFET va al lloc marcat amb "Q1" amb la cara plana que coincideix amb les marques

Pas 6:

Els LED tenen una polaritat. El llarg avantatge és positiu i està marcat amb un "+" al PCB. També hi ha una vora plana al costat que mai no puc veure amb claredat.

• Instal·leu tots els LED del costat oposat a les resistències i al MOSFET.
• Capgirar el tauler i soldar un cable, i només un cable de cada LED al seu lloc.

• Inspeccioneu els LED, comprovant que el cable llarg estigui al forat marcat amb "+" i que el LED estigui al mateix nivell que el tauler.

  Torneu a escalfar l’articulació mentre premeu suaument el LED per assentar-la (vegeu la foto 4)

• Soldeu els cables restants i retalleu-los.

Pas 7:

Proveu l’ajust de l’anell LED a la tapa impresa en 3D. Només s’adapta d’una manera, amb el MOSFET cap a l’obertura “en forma de t”.

Pas 8:

És hora de començar el cablejat.

• Agafeu quatre cables de 6 "i tireu-los i esteneu-los per cada extrem.

• Soldeu a la capçalera del PCB:

  • Vermell per a "+".
  • Negre per a "-".
  • Opció de color per a "S" que és "estroboscòpic" o el senyal per encendre els LED.
  • Opció de color per a "G" que és "porta" o el senyal que prové del detector IR.

Pas 9:

Preparem la pantalla. M'agraden les "motxilles I2C" d'Adafruit perquè només prenen dos cables de senyal perquè funcionin (a més de l'alimentació i la terra). També podeu encadenar-los.

Les instruccions oficials d’Adafruit es troben a:

• Assegureu-vos que l’orientació de la pantalla sigui correcta amb els punts decimals que coincideixin amb les marques del PCB.

• Com al pas anterior, esteneu i tirau 4 cables de 6 :

  • Vermell per a "+"
  • Negre per a "-".
  • Opció de color per a "SDA" i "SCL".

Pas 10:

El botó és per a l’entrada de l’usuari. El faig servir per restablir el comptador de municions, però es podria utilitzar per encendre i apagar els LEDs com una llanterna, o amb el que aparegui la vostra imaginació. És el vostre projecte.

• Introduïu l'interruptor al tauler de ruptura i soldeu els cables.
• Retalleu, tires i esteneu dos cables de 6 ". Un ha de ser negre per a terra, i l'altre un color distintiu.
• Soldeu els cables al tauler de ruptura. L’orientació no importa.

Pas 11:

L’interruptor de corredissa s’utilitza per encendre i apagar l’alimentació. El disseny és una mica confús, però ajuda al muntatge. Les marques de la pantalla de seda mostren com l’interruptor trenca el contacte entre els dos cables positius.

• Talleu els cables de la caixa de la batedora de manera que quedi fixat aproximadament 2 ".
• Soldeu l’interruptor lliscant al tauler de ruptura.
• Retireu i esteneu els cables de ~ 4 "restants del suport de la bateria i soldeu-los a un costat del tauler de ruptura (vermell a" + ", negre a" - ").
• Soldeu els cables del suport de la bateria a l’altre costat del tauler de ruptura (vermell a "+", negre a "-").

Pas 12:

És hora de començar a integrar els diferents components. Desarem el botó per a aquest últim, ja que només podem introduir fàcilment tres cables a través d’un sol forat.

• Agafeu els tres cables vermells, retireu-los i torceu-los junts:

  • Anell LED
  • Pantalla de 7 segments
  • Interruptor lliscant

• Inseriu-los per la part inferior del coixinet "3V" del ItsyBitsy i soldeu-los al lloc.

  Si feu servir un altre tipus de tauler, utilitzeu el pin "5V"

• Agafeu els tres cables negres de terra dels mateixos components, tireu-los, torceu-los i introduïu-los al coixinet "G" davant del coixinet "3V".

Pas 13:

Acabeu de connectar l'anell LED connectant els cables de la porta i dels estroboscòpics als pins adequats:

• Connecteu el "G" o el filferro de la porta al pin ItsyBitsy A0. Això ens permetrà obtenir lectures analògiques per a la resolució de problemes.
• Connecteu el cable "S" o estroboscòpic al pin 9 que ens permetrà PWM el senyal de llum si volem controlar la brillantor més endavant.

Pas 14:

Acabeu de connectar la pantalla de 7 segments connectant els cables I2C:

• Connecteu el pin SCL ("rellotge") de la pantalla al pin SCL de l'ItsyBitsy.
• Connecteu el pin SDA ("dades") de la pantalla al pin SDA de ItsyBitsy.

Pas 15:

És hora d'afegir el botó:

• Col·loqueu el cable negre al pin ItsyBitsy "G" a la vora curta inferior del tauler. Aquest és el mateix senyal de terra que l'altre pin "G".
• Connecteu el cable de color al pin ItsyBitsy "7". Això ens permetrà utilitzar un senyal d’interrupció de maquinari per restablir el comptador.

Pas 16:

En aquest moment, és hora de provar els nostres components.

Si és la primera vegada que utilitzeu Adafruit ItsyBitsy, haureu de configurar el vostre IDE Arduino per reconèixer la placa.

Seguiu les instruccions a

Si és la primera vegada que utilitzeu les pantalles I2C d’Adafruit, haureu de tornar a configurar el vostre Arduino IDE per utilitzar les biblioteques d’Adafruit.

Seguiu les instruccions a

És hora de provar-ho:

• Connecteu el vostre ItsyBitsy a l'ordinador mitjançant un micro USB.
• [Eines] -> [Tauler] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Eines] -> [Port] -> el port connectat mai, normalment el nombre més alt.
• [Fitxer] -> [Exemples] -> [Biblioteca de motxilles LED Adafruit] -> [sevenseg]
• [Sketch] -> [Upload]

Si la càrrega funciona correctament, la pantalla hauria de cobrar vida i començar a mostrar números incrementals. És hora de deixar escapar un "xiufo!" de glòria. Si no és així, és hora de posar-se el barret de resolució de problemes.

Si la càrrega ha fallat, comproveu les instruccions de configuració de ItsyBitsy, la configuració IDE i la connexió del cable USB.

Si la pantalla no s’il·lumina, reviseu les instruccions de la motxilla i les connexions de cablejat.

Pas 17:

És hora de provar el parell emissor / detector d’IR.

• [Fitxer] -> [Exemples] -> [Analògic] -> [AnalogReadSerial]
• Pengeu-ho al vostre tauler.
• Feu clic a la icona "Monitor de sèrie" a l'extrem dret de l'IDE.

Amb sort, veieu que entra un flux de valors. Es tracta de valors analògics de 10 bits, de manera que oscil·laran entre 0 i 1023.

• Quan el transistor fotogràfic està exposat a la llum, permet passar el corrent i el senyal caurà cap a 0.
• Quan el transistor fotogràfic no veu IR, atura el flux de corrent permetent que el senyal pugi alt.

Si no rebeu els canvis esperats, a continuació, es detallen algunes coses:

• Comproveu el cablejat de l'anell al microcontrolador.

• El LED IR està encès?

  • Ha de ser lleugerament càlid al tacte.
  • Una càmera de mòbil barata mostrarà molt bé la llum IR.
  • Si no està activat, és probable que es connecti cap enrere.

Pas 18:

És hora de provar l’estrobe. Simplement utilitzarem l'exemple bàsic "Parpellejar" i canviarem el número del pin:

• [Fitxer] -> [Exemples] -> [01. Bàsic] -> [Parpellejar]
• Depenent de la vostra versió d’IDE, canvieu el número de pin perquè coincideixi amb el que hem seleccionat al pas 13 (pin 9).
• Pengeu l’esbós i prepareu-vos per quedar-vos cecs.

Si no obteniu el parpelleig esperat, comproveu el cablejat i els números de pin.

Pas 19:

Tot el que queda per provar és el polsador:

• [Fitxer] -> [Exemples] -> [01. Bàsic] -> [DigitalReadSerial]
• Canvia el botó push = 2; toButton = 7;
• Canvia pinMode (pushButton, INPUT); per pinMode (pushButton, INPUT_PULLUP);
• Pujar.

L'INPUT_PULLUP connecta una resistència de tracció feble a 3V, el que significa que un digitalRead () hauria de retornar "HIGH" o "1". Quan es prem el botó, ha de tornar "BAIX" o "0".

Si no obteniu els valors esperats, torneu enrere i comproveu el cablejat del botó.

Pas 20:

És hora de posar el nostre sistema provat en una integració. Comenceu preparant el canó de PVC:

• Talla una secció de 3/4 "PCV de 85 mm de llarg.
• Marqueu a 6 mm de l'extrem i practiqueu un forat de 1/4 "o més gran pels dos costats, el més centrat possible.
• Ruixeu l'interior del canó de color negre pla per absorbir la llum IR reflectida quan passi el dard.
• Utilitzeu un fitxer per marcar la posició dels forats a l’extrem del canó.

Pas 21:

• Feu la prova de la caixa de la bateria i retalleu-la si cal.
• Introduïu la caixa (l’extrem del cable cap a l’obertura de l’interruptor d’alimentació).
• Col·loqueu la caixa al seu lloc amb cola calenta (no massa per si l’hem de desmuntar).

Pas 22:

Introduïu l’interruptor d’alimentació i el botó als forats de la caixa 3D i col·loqueu-los al lloc amb cola calenta

Pas 23:

Feu lliscar el ItsyBitsy a la seva ranura i organitzeu el cablejat perquè tinguem un camí per al barril

Pas 24:

• Introduïu l'anell LED a la tapa i col·loqueu-lo al seu lloc amb cola calenta.
• Col·loqueu la tapa perquè el port USB ItsyBitsy surti a la posició correcta.

Pas 25:

• Inseriu el canó de manera que les marques d'alineació a l'extrem del canó coincideixin amb les marques de la tapa.
• Comproveu visualment l’emissor i el detector d’IR i visibles a través dels forats del canó. Amplieu els forats si cal.
• Connecteu l'USB a ItsyBitsy i torneu a executar els controls IR (esbós AnalogReadSerial).

Pas 26:

Aconseguir l’alineació final és una mica complicat. Voleu ancorar el canó a la posició correcta.

• Connecteu l'adaptador de canó a un blaster Nerf.
• Feu lliscar la caixa del canó cap a l'adaptador, comprovant que els tres forats del cargol de l'explosor acabin alineats.
• Verifiqueu l'alineació del canó al costat de la sortida.
• Desconnecteu el conjunt amb cura mitjançant l'adaptador de canó.
• Llisqueu amb cura la caixa del canó de l'adaptador mentre manteniu el PVC al seu lloc amb el dit dins.
• Col·loqueu el barril al seu lloc amb cola calenta.
• Torneu a muntar, torneu a comprovar l'aliment
• Connecteu la tapa i l'adaptador de canó amb cargols. La formació de rosca # 2 o els cargols Nerf de recanvi funcionaran.

Pas 27:

Temps d’alguns microprogramaris de nivell armamentístic.

• Baixeu-lo i pengeu l'esbós adjunt a ItsyBitsy.
• Verifiqueu que la pantalla fa guions intermitents (fins que es dispari el primer tret).
• Col·loqueu el dit a l'extrem del canó prou lluny per bloquejar el feix IR i, a continuació, traieu-lo ràpidament.
• Verifiqueu que obteniu un flaix de llum dels LED.
• Verifiqueu que obteniu una lectura numèrica que alternarà de "1" (recompte de trets) i d'alguns peus petits per segon, com ara "1,5".
• Premeu el botó que hi ha a la part inferior del canó i comproveu que torne a parpellejar (restableix el recompte de trets).

Si falla algun d'aquests passos, torneu a comprovar l'operació amb els esbossos de prova anteriors. Examineu el cablejat per veure si hi ha hagut alguna cosa durant el muntatge.

Pas 28: Què passa després?

Ara ja sabeu la velocitat amb què dispara la vostra pistola Nerf, podeu mesurar els efectes de qualsevol modificació que feu. Com que el canó és extraïble i portàtil, podeu deixar que els vostres amics facin cronometrar les seves bombes.

Avançant en aquesta sèrie, analitzarem la possibilitat d’actualitzar la bateria i el cablejat per a LiPo, mitjançant un MOSFET per controlar volants i treballar cap a un sistema d’incendis selecte amb un funcionament completament personalitzable.

Finalista del Concurs Arduino 2019