Nerf hronograf i brzina vatrene cijevi: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Uvod

Kao petljač, uvijek je zadovoljavajuće vidjeti numeričke rezultate vašeg petljanja. Mnogi od nas su već mijenjali pištolje Nerf, a tko ne voli bacati komade pjene po kući pri brzini većoj od 100 fps?

Nakon što sam mijenjao mnoge pištolje Nerf tokom svog života, počevši od moga tate oko 10 godina pa do sada kada ja i moji cimeri nastavljamo da bacamo pjenu po stanu jedan na drugog, oduvijek sam želio znati koliko brzo pikado leti, i koliko strelica u sekundi puca moj cimer Rapid-Strike. Za Nerf i Airsoft dostupni su komercijalni hronografi, ali oni visoke preciznosti su skupi, a zabavno je samostalno ih napraviti. Ako ga želite kupiti, Nerf je pustio bačvu gotovo identičnu onoj predstavljenoj u ovom projektu (s nekim boljim industrijskim dizajnom), a može se pronaći ovdje:

Nerf modul Ghost-Ops Chrono cijev

Verzija Nerf takođe se napaja iz baterije i prikazuje brojač za pikado. Instructable ovdje također uključuje zaslon i gumb za resetiranje, međutim oslanja se na duljinu strelice za proračun brzine i čini se da ne koristi prekide. Glavni fokus ovog projekta bit će na serijskoj komunikaciji (kao jednostavan primjer kakav nije bilo najlakše pronaći na internetu) i korištenju prekida za precizno mjerenje vremena. Ovo se vjerojatno može lako pretvoriti u airsoft hronograf iz istih razloga sa čvršćim kućištem i boljim sistemom montaže za airsoft pištolje. Bez upotrebe prekida kod može biti sporiji i manje efikasan, a također je i mnogo teže mjeriti precizno mikrosekunde jer milisekunde neće proizvesti točne vrijednosti brzine strelice.

Neću se previše fokusirati na dizajn kućišta, iako su STL datoteke dostupne na GitHub -u, jer svatko može samo kupiti Nerf verziju koja je definitivno bolja za stvarno igranje, ali buduća verzija ovoga može umanjiti rezultate.

Osnovni principi (ishodi učenja):

• Ima oblik standardne Nerf cijevi
• Upotreba fototranzistora kao vremenskih vrata za strelicu.
• Prikazuje upotrebu Adruino prekida za mjerenje vremena
• Korištenje obrade s Arduinom za serijsku komunikaciju

Opseg projekta:

Planiram prijeći uglavnom na specifičnosti ovog projekta s kratkim pregledima i preporučiti čitanje referenci za Arduino i Processsing za detaljnije informacije. Ovo vas neće naučiti lemljenju, već više kako integrirati Arduino i obradu te koristiti prekide. Veći dio ovog učenja odvijat će se kroz čitanje stvarnog kodiranog koda, stoga provjerite jeste li pročitali cijeli kôd prije slijepog učitavanja i pokušaja da ga natjerate na rad.

Prednosti sličnih projekata:

• Upotreba prekida za precizno mjerenje velike brzine
• Opsežan odjeljak za otklanjanje grešaka za fototranzistere
• Brzina paljbe (ROF) Izračun izračunavanja rundi u sekundi (RPS)
• Računalno sučelje na cijelom ekranu - nije korisno tokom bitke, ali odlično ako želite drugima pokazati rezultate na streamu ili Youtubeu sa snimačem ekrana.
• Mogućnost prilagodbe za Airsoft ili Paintball promjenom samo kućišta
• Nema potrebe za prilagođenim PCB -ovima (bilo bi dobro u budućem ažuriranju, ali svako to može napraviti uz relativno niske troškove)
• Ukupni troškovi ispod 10 USD kada su dijelovi raspodijeljeni i ako je dostupan 3D štampač - Ravno s komercijalnim troškovima, uz dodatak ROF -a

Korak 1: Potrebni dijelovi i alati

Ako imate 3D pisač, ovo će biti odličan projekt za vas jer ću vam dostaviti datoteke za kućište. Slobodno ažurirajte kućište. Nisam imao pri ruci nikakve LCD ekrane, ali nadamo se da će druga verzija imati LCD i koristiti WEMOS D1 ili sličnu ploču s omogućenim WiFi/BT -om i bateriju. To će omogućiti bilježenje podataka na mobilnom uređaju i povratne informacije u stvarnom vremenu - na primjer, koliko je strelica ostalo u pištolju. Preporučuje se malo iskustva u lemljenju, ako se ne osjećate ugodno, preporučujem da slijedite upute za lemljenje i vjerovatno za svaki slučaj kupite dodatne elektroničke komponente.

Potrebni alati:

1. Lemilica
2. Ventilator toplog zraka/ toplinski pištolj/ upaljač (ako koristite termoskupljanje)
3. Strojevi za skidanje žice
4. Mini - B USB kabel (ili koji je kabel potreban za vaš mikro kontroler)
5. Pištolj za vruće ljepilo ili slično (upotrijebio sam olovku za 3D štampanje za pričvršćivanje svih komponenti na kućište sa 3D štampanjem)

Potrebni materijali:

1. 22AWG Puna žica ex: Puna žica 22AWG
2. Arduino Nano (ili slično, koristio sam klon) npr: 3 x Arduino Nano (klon)
3. Komplet otpornika (2 x 220 ohma, 2 x 220 k ohma) Možda ćete uspješno koristiti otpornike niže vrijednosti, poput 47 k, slučajno sam otkrio da mi je potrebna ova vrijednost da bi funkcionirao. Vodič za rješavanje problema opisuje kako odrediti je li padajući otpornik ispravna vrijednost za vaš specifični fototranzistor i LED set. Zbog toga preporučujem nabavku seta: npr: Set otpornika
4. 2 x IR LED ex: IR LED i set fototranzistora
5. 2 x PhotoTransistor
6. 1 x 3D štampano kućište - U IC neprozirnoj niti (Hatchbox Silver Worked i bila je jedina boja koju sam testirao)
7. Kompletne projektne datoteke dostupne su ovdje na GitHub -u, kao i u priloženoj Zip datoteci. STL -ovi su takođe dostupni na Thingiverse -u ovde.

Korak 2: Testiranje probne ploče

Nakon što elektronika stigne, lemljenje vodi do fototranzistora i infracrvenih svjetiljki ~ 20-30 cm za otklanjanje grešaka, preporučujem da ih smanjite toplinom. Nisam imao termoskupljanje odgovarajuće veličine i morao sam koristiti električnu traku za ovaj prototip. To će vam omogućiti da ih koristite za testiranje u kućištu. Ako ste odštampali kućište i imate LED i foto tranzistore u ispravnim položajima, možete započeti testiranje.

Provjerite imate li instalirane Arduino i Processing.

Zip datoteka na početku ima sav kôd kao i STL datoteke za ispis kućišta.

Prvo koristite Arduino za otklanjanje grešaka, a obradu koristite samo za konačno testiranje (sve možete vidjeti u serijskom monitoru iz Arduina).

Možete pokušati jednostavno ispaliti Nerf strelicu kroz kronograf s Chronogrpah_Updated.ino instaliranim na Arduinu. Ako ovo uspije, onda ste spremni. Ako ovo ne uspije, vjerojatno ćete morati prilagoditi vrijednosti otpornika. O tome se govori u sljedećem koraku.

Malo o tome kako kod funkcionira:

1. Prekid prekida koda kad god strelica prođe kroz kapiju i odredi vrijeme u mikrosekundama
2. S tim se izračunava brzina i pohranjuje vrijeme
3. Vrijeme između hitaca se računa i pretvara u runde u sekundi

4. Vrijeme između kapija se računa i pretvara u stope u sekundi na osnovu udaljenosti vrata.

   Korištenje dvije kapije omogućuje bolje rezultate s istim vremenskim rasporedom (koliko senzora mora biti pokriveno) i smanjuje histerezu

5. Brzina i brzina paljbe šalju se serijskim putem odvojenim zarezima na serijski monitor u arduinu ili na skicu za obradu koja omogućava lijepo korisničko sučelje (fokus na obradu kad sve ostalo radi!).

Korak 3: Testiranje i otklanjanje grešaka

Ako niste uspjeli s početnim testom, moramo shvatiti što je pošlo po zlu.

Otvorite Arduino primjer AnalogReadSerial koji se nalazi u Datoteka-> Primjeri-> 0.1 Osnove-> AnalogReadSerial

Želimo osigurati da fototranzistori rade onako kako očekujemo. Želimo da čitaju VISOKO kada ih strelica ne blokira, i NISKO kada strelica ne blokira. To je zato što kôd koristi Prekide za bilježenje vremena kada strelica prolazi senzor, a tip prekida koji se koristi je PADAJUĆI, što znači da će se aktivirati pri prelasku s VISOKOG na NIZKO. Kako bismo osigurali da je pin visok, možemo upotrijebiti analogne pinove za određivanje vrijednosti ovih pinova.

Prenesite Arduino primjer AnalogReadSerial i skočite s digitalnog pina D2 ili D3 na A0.

D2 bi trebao biti prvi senzor, a D3 bi trebao biti drugi senzor. Odaberite 1 za čitanje i počnite tamo. Slijedite donji vodič kako biste na osnovu očitanja odredili ispravno rješenje:

Vrijednost je 0 ili vrlo niska:

Vrijednost bi u početku trebala biti oko 1000, ako čita vrlo nisku vrijednost ili nulu, provjerite jesu li vaše LED diode ispravno ožičene i nisu izgorjele, kao i dobro poravnane. Pregorio sam LED diode pri testiranju kada sam koristio otpornik od 100 ohma umjesto 220 ohma. Najbolje je da pogledate tehnički list za LED diode kako biste odredili ispravnu vrijednost otpornika, ali većina LED dioda će vjerojatno raditi s otpornikom od 220 ohma.

LED diode rade, a vrijednost je i dalje 0 ili vrlo niska:

Problem je vjerojatno u tome što je otpornik za spuštanje otpor premali. Ako imate problem s 220k otpornikom, mogli biste ga povećati još više, ali može doći do buke. Trebali biste osigurati da vaš foto tranzistor nije izgorio.

Vrijednost je srednji raspon:

To će uzrokovati mnogo problema, uglavnom lažnih okidača, ili nikada neće uzrokovati visoku vrijednost. Moramo osigurati primanje HIGH -a, da bismo to učinili potrebna nam je vrijednost ~ 600, ali dopustimo da cilj 900+ bude siguran. Previše blizu ovog praga može uzrokovati lažne okidače, pa želimo izbjeći bilo kakve lažno pozitivne rezultate. Da bismo prilagodili ovu vrijednost, želimo povećati otpornik za povlačenje (220K). Već sam to učinio nekoliko puta u svom dizajnu i vjerovatno nećete morati to učiniti jer je ovo vrlo velika vrijednost za otporni otpornik.

Vrijednost je vrlo bučna (puno skakanje bez vanjskih podražaja):

Uvjerite se da je vaše ožičenje ispravno pomoću padajućeg otpornika. Ako je to točno, možda ćete morati povećati vrijednost otpornika.

Vrijednost je zaglavljena na 1000+, čak i kada blokirate senzor:

Uvjerite se da je vaš otpornik ispravno ožičen, to će se vjerojatno dogoditi ako nema povlačenja. Ako je to i dalje problem, pokušajte smanjiti vrijednost otpornika za povlačenje.

Vrijednost je visoka i ide na nulu kada blokira svjetlo:

Ovo bi trebalo biti dovoljno za rad senzora, međutim možda nećemo biti dovoljno brzi odgovor dok strelica prelazi putanju. U krugu postoji neki kapacitet, a sa 220K otpornikom može proći neko vrijeme dok napon ne padne ispod potrebnog praga. Ako je to slučaj, smanjite ovaj otpornik na 100K i pogledajte kako testovi funkcioniraju.

Uvjerite se da su sve promjene otpornika dosljedne između oba senzora

Osiguravanje identičnih kola za oba senzora održava istu latenciju između otpornika što će omogućiti najbolju tačnost u mjerenjima.

Ako imate dodatnih problema, ostavite komentar ispod i potrudit ću se da vam pomognem.

Korak 4: Sklapanje hardvera

Lemite komponente na malu PCB ploču kako je ovdje prikazano:

Kablovi za LED diode i fotoTranzistore trebaju se presjeći na dužinu, otprilike _.

Lemite Arduino na ploču i povežite otpornike sa zemlje na pristupačne pinove. Dodatno osigurajte da se 4 pozitivne žice mogu lako spojiti. Ako imate problema s ovim, možete odvojiti komad žice i lemiti ga po svim žicama na kraju.

Spojio sam senzore na suprotnu stranu kućišta, međutim slobodno ih povežite sve dok držite stranice dosljednima. Prerezao sam žice da se produže i posljednje sam lemio na svaku diodu. Malo sam ažurirao usmjeravanje žica kako bih pružio više prostora i manje brige zbog toga što su neke žice ispod PCB -a, a druge preko nje radi lakše upotrebe. STL -ovi su u cijeloj zip datoteci projekta na početku projekta.

Korak 5: Završna montaža

Ako se vaše rupe na PCB-u ne podudaraju s rupama na glavnom kućištu kronografa, vjerojatno ćete elektroniku u kućištu pričvrstiti nekom trakom ili vrućim ljepilom, otkrio sam da je nije potrebno učvrstiti nakon žice i USB-a bili na mjestu, međutim vaši rezultati mogu varirati. Dizajniran je tako da omogućava utiskivanje niti od 1,75 mm u otvore za vijke radi zagrijavanja, međutim PCB se također može uvrnuti ili zalijepiti. Najvažniji dio ovdje je osiguravanje pristupa USB priključku.

Pokrijte elektroniku poklopcem elektronike. Ažurirane datoteke trebale bi se bolje uklopiti nego moje i nadam se da će stati na svoje mjesto, međutim upotrijebio sam olovku za 3D štampanje da zavarim poklopce na mjestu. Sada ste spremni za ispaljivanje strelica!

Buduće ažuriranje može koristiti interno usmjeravanje žica, ali poklopci u ovom slučaju blago popuštaju prema Nerf estetici.

Korak 6: Hronograf na djelu

Otvaranje datoteke za obradu: Chronograph_Intitial_Release omogućit će zaista lijepo korisničko sučelje za kronograf koji prikazuje i FPS i RPS (runde u sekundi). Ako imate problema pri povezivanju, provjerite jeste li zatvorili Arduino serijski monitor, možda ćete morati promijeniti i serijski port u kodu, ali to je komentirano i trebalo bi biti jednostavno. Za poništavanje maksimalnih vrijednosti jednostavno pritisnite razmaknicu na računaru.

Malo o tome kako kod funkcionira (Fotografija korisničkog sučelja može se vidjeti gore):

1. Prima ulaz od Arduina
2. Upoređuje ovo s prošlim unosom kako bi se pronašla maksimalna vrijednost
3. Prikazuje trenutne i maksimalne vrijednosti na cijelom ekranu radi lakše vizualne povratne informacije
4. Vraća maksimalnu vrijednost kada se pritisne razmak

Korak 7: Planovi za budućnost

Buduće ažuriranje za ovo uključivat će sljedeća poboljšanja. Ako imate dodatne funkcije koje biste željeli, obavijestite me i pokušat ću ih implementirati.

1. Uključuje LCD ekran
2. Uključuje baterije
3. Nerf kompatibilne tačke pričvršćivanja
4. Ažurirano kućište
5. Iron Sights