Pi Catapult: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Svake godine posljednje subote u oktobru, Historijski muzej Cantigny održava amatersko takmičenje u katapultima. Ovo je predivno natjecanje koje omogućava svim dolazcima da naprave i ispaljuju katapult, natječući se u najviše 3 različite kategorije: udaljenost, grupiranje hitaca i preciznost. Za više informacija o natjecanju posjetite njihovu web stranicu na adresi https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Za ovogodišnji natječaj moj tim, Pi Throwers, odlučio je upotrijebiti Raspberry Pi za pomoć oslobodite dio našeg bacanja.

U našem dizajnu imamo niz senzora koje nadzire Raspberry Pi Zero Wireless. Nakon što aktivira katapult i povuče okidač, Raspberry Pi kontrolira kada će bejzbol biti oslobođen. Pomoću ovog jednostavnog procesa uspjeli smo doći na drugo mjesto s udaljenosti od 186 stopa.

Ovaj Instructable će raspravljati o dizajnu, razvoju i implementaciji Raspberry Pi kontrolera i povezane elektronike. Iako ne pokrivam izgradnju ovogodišnjeg katapulta, potražite upute nakon početka nove godine o dizajnu i izgradnji katapulta za sljedeće godine.

Samo za zabavu, uključio sam video snimak našeg snimanja od 186 stopa. Nadam se da uživaš.

Također bih se zahvalio svojim saigračima ove godine: Stevenu Bobu i Gusu Menoudakisu.

Korak 1: Opći dizajn

Tokom prošlogodišnjeg takmičenja imali smo dosta problema sa dobijanjem doslednih izdanja za naš katapult. Budući da sam veliki štreber, prema riječima moje supruge, odlučio sam upotrijebiti svoje vještine u elektronici i izuzetno niskim troškovima Raspberry Pi Zero (5 USD) kako bih dodao kontrolu nad računarom.

Evo cjelokupnog procesa ispaljivanja katapulta. Prvo uključite Pi. Drugo, povežite se s Pi -jevom bežičnom žarišnom točkom s mojim iPhoneom i pokrenite aplikaciju Catapult. Zatim namotajte katapult i podesite otpuštanje. Napunite katapult i postavite okidač. Nabavite katapult pomoću aplikacije. Kad budete spremni za ispaljivanje katapulta, povucite okidač. Sada Pi, koristeći ugrađene senzore, otpušta okidač u pravo vrijeme i lopta se oslobađa.

Korak 2: Raspberry Pi Zero Setup

Tri su glavna koraka potrebna za postavljanje Raspberry Pi -a za upotrebu u katapultu. Prvi je dodavanje veza na jastučiće za napajanje koji se nalaze na stražnjoj strani Pi. Drugi je postavljanje Pi -a kao žarišta. Posljednji korak je razvoj programa u Pythonu koji će komunicirati s aplikacijom za upravljanje, čitati senzore i po potrebi ispaliti katapult.

Priključci za napajanje

1. Upali lemilicu.
2. Uzmite set žice kalibra 16-18 za priključak za napajanje. Za pozitivnu vezu uvijek koristim crvenu žicu. Također koristim žicu koja ima konektor na jednom kraju tako da mogu ukloniti bor iz katapulta.
3. Skinite malu količinu žice i kosite krajeve.
4. Prethodno lemite jastučiće na koje ćete spojiti napajanje. Ne znam brojeve jastučića, ali sam naznačio koje jastučiće treba koristiti na slici.
5. Lemite žice na Pi. Smatram da je ovaj korak lak ako pričvrstite Pi i držite jednu žicu iznad podloge za lemljenje. Zatim nanesem lemilicu na žicu pritiskajući jastučić prema dolje. Kada osjetite da se lem na žici topi, otpustite pritisak.
6. Ponovite sa drugom žicom.
7. Provjerite ima li kratkih hlača. Kratak spoj postoji ako se žice ili lemljenje s oba jastučića dodiruju. Ako se to dogodi, zagrijte lem, uklonite žice i pokušajte ponovo.

Hot Spot

Iako bih mogao proći sve korake za postavljanje vruće tačke, postoje i drugi koji su obavili bolji posao. Naveo sam nekoliko web stranica s detaljnim uputama.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python program

Python program se koristi za kontrolu konfiguracije i paljenja katapulta. Program koji se nalazi ispod, pokrenut je na Pi -u i omogućuje vam konfiguriranje i kontrolu katapulta. Ovaj program se dodaje u lokalni korisnički direktorij i pokreće se svaki put kada se Pi uključi uključivanjem unosa u /etc/rc.local. Ovaj program postavlja mrežni poslužitelj na koji se povezujem pomoću aplikacije razvijene za moj iPhone. Takođe možete koristiti telnet i povezati se na port 9999 na Pi -u. Zatim možete koristiti tekstualne naredbe za isti utjecaj kao i moja aplikacija.

Node-Red program

Kao dodatak Python programu, stvorio sam Node-Red program sa sličnom funkcionalnošću, ali koji koristi web sučelje. Budući da Rasbian, preporučeni OS za Raspberry Pi, uključuje Node-Red kao dio instalacije, mislio sam da bi ovo mogao biti dobar dodatak. Kopirajte sadržaj datoteke catapult.json u međuspremnik, otvorite Node-Red na Pi-u koji namjeravate koristiti za svoj katapult, odaberite Uvoz-> Međuspremnik iz izbornika s desne strane i tamo zalijepite kôd. Sada sve što trebate učiniti je postaviti kôd i povezati se s IP adresom vašeg Pi -a za korisničko sučelje. U mom slučaju to je https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, vaša IP adresa će vrlo.

Korak 3: Ožičenje dijelova

Iako izgleda kao nered, stvarno ožičenje sistema prilično je jednostavno. Loše urađena PowerPoint shema prikazuje sve veze. Potrebni dijelovi navedeni su u nastavku.

Lista delova

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 USD
2. Micro SD kartica od 16 GB - 8-10 USD
3. Uxcell DC12V 25N Force dvožilni magnetni magnet za povlačenje, elektromagnet, 10 mm pokretač - 18 USD
4. eBoot 6 Paket LM2596 Pretvarač istosmjernog u istosmjerni u istosmjerni napon 3.0-40V u 1.5-35V Napajanje Modul za smanjenje snage-2 USD
5. Floureon 2 pakiranja 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo baterija s XT60 utikačem za RC automobile, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone i FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 inča) - 27 USD
6. Prekidač - 2-10 USD po prekidaču, imao sam stari koji sam koristio
7. Finware 6 parova XT60 XT -60 Muški ženski konektori za metke Utikači za napajanje sa termoskupljajućim za RC Lipo bateriju - 7,50 USD
8. Cylewet 15 kom Reed prekidač sa pozlaćenim olovom normalno otvoren (N/O) Magnetna indukcijska sklopka Elektromagnetna za Arduino (paket od 15) CYT1065 - 10 USD
9. Tolako 5V relejni modul za Arduino ARM PIC AVR MCU 5V indikatorsko svjetlo LED 1 -kanalni relejni modul radi sa službenim Arduino pločama - 6 USD. Mogli biste nabaviti relej koji radi na 3.3v i zaobići NPN tranzistor, ja bih ga imao da sam naredio ispravan za početak.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Snažni tranzistori sa plastičnom kapsulom 75V 600mA-2 USD
11. Žičani i razni dijelovi - ovo uključuje nekih 20 mm magnete.

Connections

Kao što možete vidjeti iz mog užasnog dijagrama elektronike, veze za elektroniku su prilično jednostavne. Možda ćete se zapitati zašto je tu ubačen NPN tranzistor, to ima veze s relejem koji radi na 5 volti, a Pi radi na 3,3 V. Da, na Pi ima 5V pinova, ali oni nisu za povezivanje s GPIO pinovima. Pitaj me kako znam…

Vaš način povezivanja komponenti je vaš izbor. Koristio sam stare RC servo konektore jer imaju ispravan razmak za upotrebu na GPIO pinovima na Raspberry Pi -u i imam ih veliku zbirku. Ako želite, možete usmjeriti lemljenje na rupe/igle na Pi -u. Samo se morate pobrinuti da su veze sigurne i da se vjerojatno neće razdvojiti tijekom nasilnog procesa koji je lansiranje katapulta.

Korak 4: Štampani dijelovi

Tri su stavke koje sam morao odštampati za ovaj projekat, a one su navedene ispod.

1. Kućište elektronike
2. Elektromagnetsko kućište
3. Ruka za zadržavanje bejzbola

Uključio sam STL datoteke za svaki dio koji sam morao odštampati. Prilikom ispisivanja ruke preporučujem da upotrijebite stopu punjenja od 25-50%. Time se osigurava da se ruka ne slomi zbog naprezanja kojima je izložena tijekom pucanja.

Korak 5: Magneti i trska

Jedan od važnijih aspekata dizajna je određivanje kako odrediti gdje se ruka nalazi prilikom ispaljivanja katapulta. Postoji nekoliko različitih opcija, senzori Hall Effect -a, trska i prekidači za ubrzanje su samo nekoliko. U početku sam planirao koristiti Hall Effect senzore, ali sam otkrio da ne rade dosljedno pa sam prešao na trska. Ako se odlučite za upotrebu trskastih prekidača, jedna riječ opreza, trskaste sklopke trebaju biti orijentirane tako da budu okomite na centrifugalnu silu. U suprotnom je moguće da se trstični prekidači prisilno otvaraju/zatvaraju okretanjem ruke.

Kao što možete vidjeti sa dijagrama, koristio sam četiri magneta i dva trska. Svaki od magneta je udaljen 90 stepeni jedan od drugog. Ovo, u kombinaciji sa isključenim 135 stepeni za trska, omogućuje 8 očitanja senzora po okretu. S pomakom senzora, oba senzora neće prelaziti magnet u isto vrijeme što nam omogućuje istu preciznost kao kod korištenja jednog trska i 8 magneta. U svakom slučaju, svakih 45 stupnjeva koje ruka okreće Pi dobivat će jedan puls.

Svaki od magneta ugrađen je u bazni nosač za ruku za bacanje. Koristio sam bit za tvrdoću 7/8 inča i izbušio oko 6 mm kako bi odgovarao visini magneta koju sam imao pri ruci. Zatim sam dodao malo vrućeg ljepila u rupu i pritisnuo magnete na mjestu. Svaki od magneta trebao bi biti u ravnini s površinom baze.

Za trske prekidače, prvo sam spojio prekidače na žice koje ću kasnije spojiti na Pi -ove GPIO pinove. Zatim sam izbušio otvor za trstični prekidač na donjoj strani ruke za bacanje. Ovaj utor bi trebao biti veličine tako da potpuno obuhvati vaš trskasti prekidač. Zatim sam izbušio rupu kroz ruku na kraju utora. Ova rupa je način na koji se žica i trstični prekidač provlače kroz ruku, tako da bi trebala biti dovoljno velika da rukuje s obje strane. Zatim provučem žičanu vezu na trskasti prekidač i zalijepim trskasti prekidač u utor koji je za njega stvoren. Budući da sam za ruku za bacanje koristio drvo, popunio sam prostore u utoru za sklopku trskom punilom za drvo. Ovo je bio način da se osigura da je trska sklopka osigurana i da se ne može trljati o podnožje.

Korak 6: Testiranje

Testiranje je zabavan proces. Tamo odlazite negdje gdje nećete ozlijediti ljude ili oštetiti imovinu i provjeriti rade li vaše stvari. Voleo bih da sam to uradio. Na našem prvom probnom bacanju ruka je otpuštena prekasno i imao sam jedrilicu za bejzbol koja je preletjela moj kombi, udaljen oko 100 stopa. Nakon što smo prilagodili vrijeme izdanja, pokušali smo ponovo. Ovaj put je bejzbol udario u moju gumu i odskočio nazad do nas. Pomerio sam auto.

Nakon još nekoliko pokušaja preselili smo se tamo gdje je konopac bio pričvršćen za ruku tako da se ruka zaustavila 90 ° CCW ravno od gore. To nam je omogućilo da ispalimo hice prilično ravno prema naprijed i pod kutom od 45 stupnjeva. Mnogo bolje. Nakon što smo ušli u izdanje, promijenili smo težinu i nekoliko puta izmijenili remen za loptu kako bismo postigli najbolje rezultate.

Korak 7: Završne misli

Želeo bih da se zahvalim svima koji su pomogli u ovogodišnjem katapulti. Steven Bob i Gus Menoudakis, moji saigrači. Moja supruga, koja me svake godine pita zašto moram napraviti drugačiji dizajn za katapult. I Cantigny za prvo takmičenje. To je prava eksplozija i zaista bi trebala imati veću publiku.

Hvala vam na izdvojenom vremenu i javite mi ako imate pitanja.