Cannone con braccio laser reale di Metroid!: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

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Non ci sono molti personaggi dei videogiochi così fantastici come Samus. Cacciatore di taglie che salva l'universo con una delle armi più belle di tutta la fantascienza. Quando ho visto che Instructables stava organizzando una competizione basata sui videogiochi, ho capito subito che era la sua arma che volevo trasformare in realtà.

E questo è il risultato! Questo cannone laser è abbastanza potente da distruggere facilmente un palloncino all'istante, incendiare materiali infiammabili al contatto e persino tagliare la plastica sottile! Per non parlare del fatto che è facilmente visibile in aria (da una macchina fotografica, non guardarlo). Ha anche effetti luminosi e sonori!

Divertiti!

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Passaggio 1: ATTENZIONE

I laser di questo potere sono incredibilmente pericolosi. Senza una protezione adeguata questo laser ti accecherà con un riflesso. Detto questo, dispositivi come questo possono essere sicuri, molto più sicuri di molti laser cutter a telaio aperto, se vengono prese le misure appropriate.

PRIMO: indossare sempre una protezione per gli occhi realizzata per questo laser. Questo non può essere sopravvalutato abbastanza. Buoni occhiali di sicurezza fanno la differenza tra un laser a cui devi stare attento e un laser a cui non potresti pagare per stare nella stessa stanza.

SECONDO: avere un sacco di occhiali laser in più in giro. Avrai voglia di provare questo. MAI demo senza che tutti intorno a te abbiano occhiali laser. Ci sono alcune confezioni sfuse abbastanza economiche là fuori.

TERZO: avere il pieno controllo dello spazio demo. Ciò significa che nessuno entra senza il tuo permesso. Nessuna apertura di porte e nessuna finestra scoperta.

QUARTO: Ho integrato una porta scollegabile per il laser. Ogni volta che il laser non sta per essere utilizzato, scollegarlo. Questa è una sicurezza finale, quindi nessuno che non dovrebbe usarlo fa male a se stesso o agli altri.

In sostanza, tratta il laser per quello che è. Comprendi il pericolo ed evitalo. Se segui questi passaggi, il laser può raggiungere il punto in cui è "utilizzabile" e "sufficientemente sicuro". Ma non trattarlo mai come uno scherzo. Infine, questo vuole essere una dimostrazione. Se replichi questo progetto, impara da solo i pericoli. Non sono responsabile se ti fai del male.

Passaggio 2: componenti:

Per questo progetto avrai bisogno di quanto segue: Componenti:

• Anello NeoPixel fatto in casa (guarda il mio tutorial qui)
• 1 metro di striscia NeoPixel
• Diodo laser da 2,5 Watt
• Arduino Nano
• 11.1V Lipo
• Transistor NPN TIP31A
• Transistor NPN 2N2222
• MOSFET a canale P IRF9540n
• 3 resistenze da 1k
• Resistenza da 48 ohm
• Resistenza da 500 ohm
• LED blu
• 2x connettori JST femmina
• 5 connettori a 3 fili (prolunghe PWM)
• Tagliere Perforato
• Regolatore 5v
• Interruttore a levetta a 3 posizioni
• Altoparlante da 8 Ohm
• Molte parti stampate in 3D

Utensili:

• Stampante 3D (o servizio di stampa come questo)
• Saldatore
• Occhiali di sicurezza laser!!

Passaggio 3: stampa e design 3D

La parte più difficile di questo progetto è stata sicuramente la modellazione e il design 3D. Il modo in cui ho progettato questo cannone è iniziato con alcune immagini di riferimento che ho trovato online. Ho approssimato la scala confrontando le dimensioni del mio avambraccio con quelle di Samus, quindi ho utilizzato principalmente lo strumento "Curva" insieme alle abilità tipiche del modellismo per progettare la forma di base. Ho diviso il braccio in 9 pezzi principali per facilitare la stampa.

Ho quindi seguito il processo di aggiunta dei dettagli personalizzati. Ciò include un supporto centrale che contiene il laser, la batteria, l'altoparlante, il circuito stampato e l'interruttore a levetta. Ho anche ritagliato i canali lungo i lati per aggiungere ulteriori strisce NeoPixel e una piastra piatta per montare l'anello NeoPixel personalizzato.

Per mettere insieme i pezzi, sono andato con il mio metodo preferito: fili stampati in 3D. Ciò consente un metodo di fissaggio forte e concentrico di due pezzi stampati in 3D senza dover pasticciare con hardware o colla aggiuntivi.

Tutti i pezzi sono stati stampati sulla mia stampante QIDI Tech One con una risoluzione di 0,3 mm alla massima velocità. Ho rimosso il supporto dai thread, tuttavia in genere non è necessario a meno che tu non stia tentando una risoluzione più elevata. Ho scoperto che a risoluzioni più elevate il supporto a volte può intasare i fili e renderli un po' troppo stretti. Ho incluso i miei profili di stampa nel link dell'unità per chiunque sia curioso.

Credo fermamente nella condivisione di versioni modificabili dei file, quindi ho fornito sia i file STL che i file modificabili Solidworks sia qui che sulla mia pagina di Thingsiverse.

Fase 4: Elettronica

Il circuito che ho progettato per questo progetto ha quattro sezioni principali:

MOSFET di potenza:

Nella parte superiore del circuito è presente un MOSFET a canale P irf9540n collegato tra un regolatore da 5 volt e l'alimentazione dalla batteria. Il motivo per cui lo uso è perché l'interruttore che preferirei utilizzare ha tre stati. Da un lato e al centro si blocca in posizione mentre sul lato opposto funge da interruttore momentaneo. Chiudo per usare il lato dell'interruttore momentaneo per fungere da ingresso digitale all'arduino per "caricare il laser", per il centro per essere "alimentato" (ma senza fare nulla) e per l'estrema destra per essere "spento". Il modo migliore in cui potrei pensare di farlo sarebbe quello di collegare l'alimentazione al cavo centrale dell'interruttore ed eseguire il cavo all'estrema destra alla base di un MOSFET a canale P. In questo modo, quando l'interruttore è collegato, l'alimentazione è a destra, l'alimentazione viene applicata alla base del MOSFET e il circuito viene disabilitato. Quando l'interruttore è all'estrema sinistra, la tensione passa attraverso un partitore di tensione e quindi a un pin Arduino dove è possibile leggere il segnale. Quando l'interruttore è nel mezzo, non viene applicata alcuna tensione e il resistore di pull down sul MOSFET a canale P chiude il MOSFET a canale P e consente l'alimentazione di Arduino.

Driver laser:

Il diodo laser da 2,5 watt è pilotato da un transistor NPN TIP31A. Ho dovuto tagliare il dissipatore di calore del transistor quando ho scoperto che il gioco era un po' troppo stretto. Anche se non lo consiglierei, dovrebbe andare bene. Il transistor è pilotato da un resistore da 1k ohm collegato tra il pin 7 e il gate del transistor. Ho anche un LED blu e un resistore in parallelo con il diodo laser per fungere da indicatore se il laser era destinato a sparare, anche se il laser non è collegato. Questo è un metodo molto più sicuro per la risoluzione dei problemi.

Driver audio:

Per abilitare gli effetti sonori audio di base, un piccolo transistor 2n2222 e un resistore da 48 ohm di accompagnamento vengono utilizzati come driver audio di base. Un altoparlante da 8 ohm è collegato tra 5v e questo transistor, che è collegato a massa. L'Arduino fa oscillare il pin 11 rapidamente, facendo oscillare l'altoparlante avanti e indietro e generando il suono.

NeoPixel:

Per i pochi che non hanno mai lavorato con loro, i NeoPixel sono una striscia di LED RGB indirizzabili individualmente. Essenzialmente si applica alimentazione, messa a terra e gli si fornisce un segnale dati e si può controllarne una linea enorme. Ci sono 8 sezioni in tutto il cannone costruite per ospitare le strisce NeoPixel e una per un anello NeoPixel personalizzato. Basta collegarli insieme in una lunga catena e collegare un'estremità al pin 9 dell'Arduino.

Passaggio 5: assemblaggio, prima parte: il nucleo

Dopo aver completato l'elettronica, il passaggio successivo è l'assemblaggio meccanico. Iniziamo assemblando il componente che ho chiamato "Core" basato sul "Core Frame" stampato in 3D. Questa è l'intera parte funzionale del cannone, meno le strisce NeoPixel. Il cannone funzionerà solo con questo componente assemblato, tutto il resto è semplicemente ascetico.

1. Inizia fissando l'interruttore a levetta nel foro designato utilizzando il dado incluso. Avere il lato non momentaneo rivolto verso l'esterno.
2. Quindi fissare il modulo laser da 2,5 watt utilizzando due viti M4 lunghe 7,5 mm. Ho dovuto usare due rondelle per il mio perché le mie viti erano troppo lunghe, tuttavia questo non dovrebbe essere un problema per te se hai la misura corretta.
3. Dopo che il laser è stato fissato, avvitare la scheda elettronica utilizzando le due viti autofilettanti M2. Questi dovrebbero mordere la plastica per tenere la tavola in posizione.
4. Usando la colla super e lo spray instabile, fissa la batteria e l'altoparlante ai lati del Core Frame. In alternativa puoi usare del velcro o della colla a caldo.
5. Collega la batteria, l'interruttore, il laser e l'altoparlante alle porte designate.

A questo punto il Core dovrebbe essere pronto per il test! Indossa un paio di occhiali protettivi e accendilo! Potrebbe essere necessario regolare la messa a fuoco del laser per ottenere i migliori risultati.

Fase 6: Assemblaggio Parte seconda: Luci

Ora è il momento di aggiungere le luci! Se guardi i modelli che ho realizzato scoprirai che alla fine di ogni canale e al centro di ogni anello ci sono dei fori rettangolari. Questi sono destinati ai cavi di alimentazione e dati per le varie strisce NeoPixel da far passare. Ho scoperto che il metodo migliore per me era saltare dalla scheda elettronica direttamente al punto più basso e lavorare da lì.

1. Inizia infilando insieme la maggior parte dei pezzi in basso, assicurandoti che il motivo sia allineato.
2. Aggiungi estensioni servo al tuo "input" e "output" per la metà inferiore del cannone. Ho scelto di attaccarli all'estremità inferiore delle strisce verso l'esterno del cannone.
3. Taglia e incolla ogni striscia LED nel suo canale.
4. Aggiungi i collegamenti dei cavi tra le strisce LED "chiuse". Infilare un nuovo anello dopo ogni set di fili saldati.
5. Aggiungi un lungo cavo PWM dal set inferiore di strisce LED e anelli.
6. Aggiungi un lungo filo PWM all'anello NeoPixel personalizzato, dovrebbe essere l'estremità della catena. Non incollare l'anello NeoPixel.

*Nota: ho dimenticato di fare un buco nel canale più in basso dell'anello. Questo mi ha costretto ad attingere ai canali laterali, che hanno lasciato un leggero spazio e alcuni cablaggi insoliti. Da allora ho aggiornato il modello, il che significa che non dovresti preoccuparti di questo.

Fase 7: Assemblaggio Terza parte: Fine

Ora è il momento dell'assemblaggio finale!

1. Inizia avvitando i due pezzi inferiori e il "Cornice centrale" insieme fino in fondo.
2. Inserire il connettore a 3 fili "input" dalla metà inferiore nella connessione sulla scheda elettronica. Questo è l'inizio della catena NeoPixel.
3. Saldare il connettore a 3 fili di "uscita" dalla metà inferiore nella striscia NeoPixel sul telaio centrale.
4. Incolla l'anello NeoPixel personalizzato in posizione.
5. Infilare il pezzo stampato in 3D dal secondo al primo.
6. Collega l'uscita dalla striscia NeoPixel dell'anello superiore all'anello NeoPixel personalizzato.
7. Infila il pezzo stampato in 3D in cima.
8. Inserisci i due pezzi laterali alla base del cannone. Puoi incollarli, ma sono progettati per adattarsi all'attrito.

Passaggio 8: codice

Ora è il momento di caricare il codice!

Quella che segue è una descrizione di base di come funziona il codice. Il codice inizia attendendo in un ciclo di tempo fino a quando non viene premuto l'interruttore a levetta. Quindi si sposta in un altro ciclo while finché l'interruttore a levetta non viene più premuto. Questa è la modalità di "ricarica". In questo ciclo while una variabile viene decrementata nel tempo, fino a raggiungere 10, riproducendo allo stesso tempo un effetto sonoro e un'animazione. Questa variabile controlla la frequenza dell'effetto sonoro di carica e la velocità delle animazioni NeoPixel. Viene anche utilizzato per controllare la lunghezza dell'impulso laser una volta rilasciato l'interruttore a levetta, consentendo così di effettuare un colpo laser più "potente" caricando più a lungo.

Passaggio 9: fatto

E questo è tutto! Tutto ciò che serve per costruire un cannone laser funzionale dal videogioco Metroid! Ottimo se il tuo particolare angolo dell'universo è sotto l'assalto di palloncini neri. Come puoi vedere dal video questo laser è facilmente in grado di far scoppiare palloncini, la mia dimostrazione preferita. Può anche accendere fiammiferi, polvere da sparo, bruciare carta o persino perforare un sottile plexiglass. Essendo un laser da 2,5 watt, è molto potente per quanto riguarda le armi laser fatte in casa.

Spero che questo progetto vi sia piaciuto! Se hai suggerimenti su come potrei migliorarlo, ti incoraggio a lasciarli nella descrizione.

Resta fantastico!

-Iperione