Pi katapult: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Igal aastal oktoobri viimasel laupäeval korraldab Cantigny ajaloomuuseum amatöörkatapultide võistluse. See on suurepärane võistlus, mis võimaldab kõigil tulijatel ehitada ja tulistada katapuldi, võisteldes kuni 3 erinevas kategoorias: kaugus, löökide rühmitamine ja täpsus. Konkursi kohta lisateabe saamiseks külastage nende veebisaiti aadressil https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Selle aasta võistlusel otsustas minu meeskond Pi viskajad kasutada Raspberry Pi vabasta osa meie viskest.

Meie kujunduses on meil andurite komplekt, mida jälgib Raspberry Pi Zero Wireless. Pärast katapuldi relvastamist ja vabastuse tõmbamist kontrollib Raspberry Pi pesapalli vabastamise aega. Seda lihtsat protsessi kasutades suutsime 186 jalga kaugusega teisele kohale tulla.

Selles juhendis arutatakse Raspberry Pi kontrolleri ja sellega seotud elektroonika kavandamist, arendamist ja rakendamist. Kuigi ma ei kata selle aasta katapuldi ehitust, otsige pärast uue aasta algust juhendit järgmise aasta katapuldi projekteerimise ja ehitamise kohta.

Lihtsalt lõbu pärast olen lisanud video meie 186 jalalasust. Loodan, et naudite.

Tahaksin tänada ka sel aastal oma meeskonnakaaslasi: Steven Bobit ja Gus Menoudakist.

Samm: üldine disain

Viimastel aastatel toimunud võistlusel oli meil üsna palju probleeme oma katapuldile järjepidevate väljaannete saamisega. Olles suur geek, otsustasin oma naise sõnul kasutada oma elektroonikaoskusi ja Raspberry Pi Zero ülimadalat hinda (5 dollarit) arvuti juhtimise lisamiseks.

Siin on katapuldi tulistamise üldine protsess. Esiteks lülitage Pi sisse. Teiseks ühendage oma iPhone'iga Pi traadita kuumpunkt ja käivitage minu Catapult App. Seejärel kerige katapult üles ja seadke vabastus. Laadige katapult ja seadke päästik. Rakendage ragulka rakendusega. Kui olete valmis katapuldi vallandama, tõmmake vabastust. Nüüd vabastab Pi sisseehitatud andureid kasutades päästiku õigel ajal ja pall vabastatakse.

Samm: Raspberry Pi Zero seadistamine

Raspberry Pi seadistamiseks katapuldis kasutamiseks on vaja teha kolm peamist sammu. Esimene on ühenduste lisamine toiteplokkidele, mis asuvad Pi tagaküljel. Teine on Pi seadistamine kuumaks kohaks. Viimane samm on Pythonis programmi väljatöötamine, mis hakkab juhtimisrakendusega suhtlema, andureid lugema ja vajadusel katapuldi vallandama.

Toiteühendused

1. Pane oma jootekolb põlema.
2. Haarake toiteühenduse jaoks 16–18-meetrise juhtme komplekt. Positiivse ühenduse jaoks kasutan alati punast traati. Kasutan ka traati, mille ühes otsas on pistik, et saaks mändi katapuldilt eemaldada.
3. Eemaldage väike kogus traati ja tinake otsad.
4. Eeljootke padjad, kuhu ühendate toite. Ma ei tea padjade numbreid, kuid olen pildil näidanud, milliseid padjaid kasutada.
5. Jootke juhtmed Pi külge. Ma leian, et see samm on lihtne, kui kinnitate Pi ja hoiate jootmiseks ühe juhtme üle padja. Seejärel panen jootekolbi juhtmele, samal ajal padja alla vajutades. Kui tunnete, et traadi joodis sulab, vabastage rõhk.
6. Korda teise juhtmega.
7. Kontrollige lühikesi pükse. Lühis on olemas, kui mõlema padja juhtmed või joodis puutuvad üksteisega kokku. Kui see juhtub, kuumutage jootet, eemaldage juhtmed ja proovige uuesti.

Kuum koht

Kuigi ma võiksin kuuma punkti seadistamiseks kõik sammud läbi teha, on ka teisi, kes on oma tööd paremini teinud. Olen loetlenud paar saiti samm -sammult juhistega.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Pythoni programm

Katapuldi konfiguratsiooni ja käivitamise juhtimiseks kasutatakse Pythoni programmi. Programm, mis asub allpool, töötab Pi -l ja võimaldab teil katapuldi seadistada ja juhtida. See programm lisatakse kohalikku kasutajakataloogi ja käivitatakse iga kord, kui Pi lülitatakse sisse, lisades kirje kataloogi /etc/rc.local. See programm seadistab võrguserveri, millega ma ühendan oma iPhone'i jaoks välja töötatud rakenduse abil. Võite kasutada ka telnetit ja ühendada Pi 9999 -ga. Seejärel saate kasutada tekstikäsklusi sama efektiga nagu minu rakendus.

Sõlme-punane programm

Lisaks Pythoni programmile olen loonud sarnase funktsionaalsusega programmi Node-Red, kuid see kasutab veebiliidest. Kuna Rasbian, soovitatud operatsioonisüsteem Raspberry Pi jaoks, sisaldab installi osana sõlmepunast, arvasin, et see võib olla hea täiendus. Kopeerige faili catapult.json sisu lõikepuhvrisse, avage Pi-l Node-Red, mida kavatsete oma katapuldi jaoks kasutada, valige paremal asuvast menüüst Import-> Lõikelaud ja kleepige kood sinna. Nüüd peate vaid koodi juurutama ja kasutajaliidese jaoks oma Pi IP -aadressiga ühenduse looma. Minu puhul on see https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, teie IP -aadress on väga.

Samm: osade ühendamine

Kuigi see tundub segadusena, on süsteemi tegelik juhtmestik üsna sirgjooneline. Halvasti tehtud PowerPointi skemaatika näitab kõiki ühendusi. Vajalikud osad on loetletud allpool.

Osade nimekiri

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 dollarit
2. 16 GB micro SD -kaart - 8-10 dollarit
3. Uxcell DC12V 25N Force 2 -juhtmeline tõmbejõu solenoid, elektromagnet, 10 mm ajam - 18 dollarit
4. eBoot 6 Pack LM2596 DC to DC Buck Converter 3.0-40V to 1.5-35V Power Supply Step Down Module-2 dollarit
5. Floureon 2 pakki 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo aku koos XT60 pistikuga RC Car, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone ja FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 tolli) - 27 dollarit
6. Lüliti - 2-10 dollarit lüliti kohta, mul oli vana, mida kasutasin
7. Finware 6 paari XT60 XT -60 isased naissoost kuulipistikud Toitepistikud koos termokahaneva RC Lipo akuga - 7,50 dollarit
8. Cylewet 15tk Reed lüliti kullatud juhtmega tavaliselt avatud (N/O) magnetiline induktsioonlüliti elektromagnetiline Arduino jaoks (pakendis 15) CYT1065 - 10 dollarit
9. Tolako 5v releemoodul Arduino ARM PIC AVR MCU 5V indikaatorlambi LED 1 kanaliga releemoodul töötab ametlike Arduino tahvlitega - 6 dollarit. Võite saada relee, mis töötab 3,3 V pingel ja möödub NPN -transistorist, kui oleksin tellinud õige alustamise.
10. 100 x 2 N2222 NPN TO-92 plastikust kapseldatud jõutransistorid 75V 600mA-2 dollarit
11. Juhtmed ja muud osad - see hõlmab umbes 20 mm magneteid.

Ühendused

Nagu näete minu kohutavast elektroonika skeemist, on elektroonika ühendused üsna lihtsad. Teil võib tekkida küsimus, miks on sinna sisse visatud NPN -transistor, see on seotud releega, mis töötab 5 volti ja Pi töötab 3,3 volti. Jah, Pi -l on 5V nööpnõelad, kuid need ei ole mõeldud GPIO kontaktidega ühendamiseks. Küsige, kuidas ma tean…

Kuidas komponente omavahel ühendada, on teie valik. Kasutasin vanu RC servopistikuid, kuna neil on õige vahekaugus, mida kasutada Raspberry Pi GPIO -tihvtide jaoks, ja mul on neid suur kollektsioon. Soovi korral saate jootet juhtida Pi aukudesse/tihvtidesse. Peate lihtsalt veenduma, et ühendused on turvalised ja tõenäoliselt ei lahku vägivaldse protsessi käigus, mis on ragulka käivitamine.

4. samm: trükitud osad

Selle projekti jaoks pidin trükkima kolm üksust ja need on loetletud allpool.

1. Elektroonika korpus
2. Solenoidkorpus
3. Pesapalli kinnitushoob

Olen lisanud iga trükitava osa jaoks STL -failid. Käe printimisel soovitan kasutada täitmismäära 25–50%. Selle eesmärk on tagada, et õlg ei puruneks laskmise ajal tekkivate pingete tõttu.

Samm: magnetid ja pilliroo lülitid

Üks olulisemaid projekteerimisaspekte on määrata, kuidas katapuldi tulistamise ajal öelda, kus käsi asub. Seal on paar erinevat võimalust, Hall Effecti andurid, pilliroo lülitid ja kiirendusmõõturid on vaid mõned. Algselt oli mul plaanis kasutada Hall Effecti andureid, kuid leidsin, et need ei tööta järjepidevalt, nii et läksin üle pilliroo lülititele. Kui otsustate kasutada pilliroo lüliteid, siis üks hoiatus, pilliroo lülitid peaksid olema nii, et need oleksid tsentrifugaaljõuga risti. Vastasel juhul on võimalik, et pilliroo lülitid sunnitakse käe pöörleva liigutusega avama/sulgema.

Nagu diagrammilt näha, kasutasin nelja magnetit ja kahte pilliroo lülitit. Kõik magnetid on 90 kraadi kaugusel. See koos pilliroo lülitite 135 -kraadise väljalülitusega võimaldab 8 anduri näitu pöörde kohta. Anduri nihkega ei ületa mõlemad andurid magnetit korraga, mis võimaldab meil sama täpsust kui ühe pilliroo lüliti ja 8 magneti kasutamine. Mõlemal juhul saab iga 45 kraadi, mil käsi Pi pöörab, ühe pulsi.

Kõik magnetid on visatud õla aluse toesse. Kasutasin 7/8 tolli forstneriotsikut ja puurisin umbes 6 mm sisse, et see sobiks käes oleva magneti kõrgusega. Seejärel lisasin auku veidi kuuma liimi ja vajutasin magnetid paika. Kõik magnetid peavad olema aluse pinnaga samal tasemel.

Pilliroo lülitite jaoks ühendasin esmalt lülitid juhtmetega, mille hiljem ühendasin Pi GPIO -tihvtidega. Seejärel puurisin pilliroo lüliti jaoks pilu viskekangi alumisele küljele. Selle pesa suurus peaks olema nii, et see hõlmaks täielikult teie pilliroo lülitit. Seejärel puurisin pilu otsas oleva käe kaudu augu. See auk on see, kuidas traat ja pilliroo lüliti keermestatakse läbi käe, nii et see peaks olema mõlema käsitsemiseks piisavalt suur. Seejärel keermestan traatühenduse pilliroo lülitiga ja liimin pilliroo lüliti selle jaoks loodud pilusse. Kuna kasutasin oma viskekäe jaoks puitu, täitsin pilliroo lüliti pesa tühikud puidutäidisega. See oli viis veendumaks, et pilliroo lüliti on kinnitatud ja ei saa alust hõõruda.

6. etapp: testimine

Testimine on lõbus protsess. See on koht, kus te lähete kuhugi, kus te ei tee inimestele haiget ega kahjusta vara ja vaatate, kas teie asjad töötavad. Ma soovin, et oleksin seda teinud. Meie esimesel testil visake käe lahtilaskmine liiga hilja ja mul oli pesapallipurje üle oma kaubiku, umbes 100 meetri kaugusel. Pärast vabastamise ajastuse kohandamist proovisime uuesti. Seekord lõi pesapall mu autokummi ja põrkas meie juurde tagasi. Kolisin oma auto.

Pärast veel mitmeid katseid liikusime kohale, kus köis oli õla külge kinnitatud nii, et käsi peatus 90 ° CCW otse üles. See võimaldas meil tulistada peaaegu otse ja 45 kraadise nurga all. Palju parem. Kui lasime väljaande valida, muutsime kaalu ja muutsime paar korda pallitroppi, et saada parimaid tulemusi.

7. samm: lõplikud mõtted

Tahaksin tänada kõiki inimesi, kes selle aasta katapulti aitasid. Steven Bob ja Gus Menoudakis, minu meeskonnakaaslased. Mu naine, kes küsib igal aastal, miks ma pean ehitama katapuldile erineva kujunduse. Ja Cantigny selle eest, et võistlus oli esikohal. See on lööklaine ja tõesti peaks olema rohkem rahvast.

Täname teie aja eest ja andke mulle teada, kui teil on küsimusi.