Arduino per Nerf: Cronografo e Contacolpi: 28 Passi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Il mio precedente Instructable trattava le basi del rilevamento della velocità del dardo utilizzando un emettitore e un rilevatore a infrarossi. Questo progetto fa un ulteriore passo avanti, utilizzando un circuito stampato, un display e batterie per creare un contatore di munizioni e un cronografo portatile. Inoltre, aggiungiamo alcuni LED per simulare il flash della museruola. Perché, pew pew pew…

Questo può sembrare un progetto scoraggiante con molti passaggi, ma l'uso di un circuito stampato e componenti commerciali per il display e il microcontrollore rendono molto più facile assemblare un progetto affidabile. Fornirò anche il codice di prova per ogni elemento del progetto per aiutarti a garantire il tuo successo. Puoi farlo !

Passaggio 1: parti e materiali di consumo

Circuito stampato, tre copie ti costeranno solo $ 12,40 con spedizione gratuita, quindi fallo con un amico per condividere il costo:

Parco SSL:

Parti elettroniche

• 1 ciascuno, MOSFET Q1 N-CH 20V 530MA TO92-3, Microchip TN0702N3-G,
• 5 ciascuno, LED da 5 mm, colore a scelta
  • Bianco
  • Ambra
• 6 ciascuno, 100 ohm 1/8 W 5% resistori di limitazione della corrente,
• 2 ciascuno, resistenza 10K 1/8W 5%,
• 1 cad. Transistor fotografico, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 cad. Emettitore IR, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 cad. Resistenza da 100 ohm 1/8 W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 ciascuno, cavi per ponticelli maschio-maschio da 12", [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 cad., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 ciascuno, BATT HOLDER AAA 3 CELLA 6" LEADS,
• 1 cad., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 cad., INTERRUTTORE TATTILE SPST-NO 0,05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 ciascuno, display I2C a 7 segmenti:

  • ROSSO Adafruit 878
  • Adafruit blu 881,

Parti 3D

Le parti 3D sono state create principalmente in TinkerCad, il che significa che sono facili da modificare per i tuoi scopi:

• Cappuccio e corpo:
• Adattatore per canna:

Ho anche messo copie degli STL su Thingiverse:

Strumenti e Varie:

• Saldatore
• Spelafili
• Cesoie a filo
• Pistola per colla a caldo
• Filo
• #2 viti autoformanti
• 3/4" PCV

Passo 2:

Inizieremo con il circuito stampato.

• Separare le due tavole più piccole "breakout" dal centro e mettere da parte per quest'ultima utilizzando tagli a filo o torcendo.
• Tagliare i bordi ruvidi, limare o levigare per levigarli.

Passaggio 3:

Non cercherò di insegnarti a saldare. Ecco un paio dei miei video preferiti che lo mostrano molto meglio di me:

• Carrie Ann di Geek Girl Diaries.
• Colin di Adafruit

Generalmente:

• Trova la posizione sul PCB usando i segni della serigrafia.
• Piegare i cavi del componente per adattarli all'impronta del piede.
• Saldare i cavi.
• Taglia i cavi

Iniziamo con i resistori poiché sono i più abbondanti, i posti più bassi e i più facili da saldare. Sono più resistenti al calore e ti daranno la possibilità di rispolverare la tua tecnica. Inoltre non hanno polarità, quindi puoi metterli in entrambi i modi.

• 6 ciascuno, resistori da 100 ohm che limitano la corrente ai LED vanno nei punti contrassegnati con "*R" e "100".
• 2 ciascuno, resistori da 10.000 ohm vanno nei punti contrassegnati con "10K".

Passaggio 4:

Successivamente, installiamo la coppia emettitore/rilevatore. Se vuoi maggiori informazioni su come funzionano, fai riferimento ai miei precedenti Instructables.

• L'emettitore IR è chiaro e va nel punto contrassegnato "EMIT" con la lente arrotondata rivolta verso il centro.
• Il rilevatore IR è nero e va nel punto contrassegnato "DETECT" con la lente arrotondata rivolta verso l'emettitore IR.

Passaggio 5:

Poiché i 5 LED assorbiranno più corrente di quella che può essere fornita direttamente dal microcontrollore, utilizzeremo un interruttore a transistor per accenderli e spegnerli. Questo può essere un piccolo MOSFET a canale N o un normale transistor NPN poiché abbiamo a che fare con circa 100 mA.

L'N-MOSFET va nel punto contrassegnato con "Q1" con la faccia piatta che corrisponde ai segni

Passaggio 6:

I LED hanno una polarità. Il cavo lungo è positivo e contrassegnato con un "+" sul PCB. C'è anche un bordo piatto sul lato che non riesco mai a vedere chiaramente.

• Installare tutti i LED sul lato opposto alle resistenze e al MOSFET.
• Capovolgi la scheda e salda un cavo e solo un cavo di ciascun LED in posizione.

• Ispezionare i LED, verificando che il cavo lungo sia nel foro contrassegnato con "+" e che il LED sia a filo con la scheda.

  Riscaldare il giunto spingendo delicatamente verso il basso il LED per posizionarlo (vedi foto 4)

• Saldare i cavi rimanenti e tagliare.

Passaggio 7:

Prova a montare l'anello led nel cappuccio stampato in 3D. Si adatterà solo in un modo, con il MOSFET verso l'apertura "a forma di t".

Passaggio 8:

È ora di iniziare a cablare!

• Prendi quattro fili da 6 pollici e spela e stagna ciascuna estremità.

• Saldare nell'intestazione sul PCB:

  • Rosso per "+".
  • Nero per "-".
  • Scelta del colore per "S" che è "strobo", o il segnale per accendere i LED.
  • Scelta del colore per "G" che è "gate", o il segnale proveniente dal rivelatore IR.

Passaggio 9:

Prepariamo il display. Mi piacciono gli "zaini I2C" di Adafruit perché per funzionare richiedono solo due cavi di segnale (oltre all'alimentazione e alla massa). Puoi anche concatenarli insieme.

Le istruzioni ufficiali di Adafruit sono su:

• Assicurati di ottenere l'orientamento del display corretto con i punti decimali che corrispondono ai segni del PCB.

• Come nel passaggio precedente, stagnare e spelare 4 fili ciascuno da 6 pollici:

  • Rosso per "+"
  • Nero per "-".
  • Scelta del colore per "SDA" e "SCL".

Passaggio 10:

Il pulsante serve per l'input dell'utente. Lo uso per resettare il contatore delle munizioni, ma potrebbe essere usato per accendere e spegnere i LED come una torcia, o qualunque cosa ti venga in mente la tua immaginazione. È il tuo progetto.

• Inserire l'interruttore nella scheda breakout e saldare i cavi.
• Taglia, spela e stagna due fili da 6". Uno dovrebbe essere nero per la messa a terra, l'altro un colore distintivo.
• Saldare i fili alla scheda breakout. L'orientamento non ha importanza.

Passaggio 11:

L'interruttore a scorrimento viene utilizzato per accendere e spegnere. Il design è un po' confuso, ma aiuta con il montaggio. I segni sulla serigrafia mostrano come l'interruttore sta interrompendo il contatto tra i due cavi positivi.

• Tagliare i cavi sulla custodia della batteria in modo che rimangano attaccati circa 2 pollici.
• Saldare l'interruttore a scorrimento alla scheda breakout.
• Spellare e stagnare i restanti cavi da ~4" dal supporto della batteria e saldare su un lato della scheda breakout (rosso su "+", nero su "-").
• Saldare i cavi dal supporto della batteria all'altro lato della scheda breakout (rosso su "+", nero su "-").

Passaggio 12:

È ora di iniziare a integrare i vari componenti. Conserveremo il pulsante per quest'ultimo poiché possiamo inserire facilmente solo tre fili attraverso un singolo foro.

• Prendi i tre fili rossi, spela e attorciglia insieme:

  • Anello LED
  • Display a 7 segmenti
  • Interruttore a scorrimento

• Inserirli attraverso la parte inferiore del pad "3V" di ItsyBitsy e saldare in posizione.

  Se stai usando un altro tipo di scheda, usa il pin "5V"

• Prendi i tre fili di terra neri dagli stessi componenti, spela, attorciglia e inserisci nel pad "G" di fronte al pad "3V".

Passaggio 13:

Termina il collegamento dell'anello LED collegando i fili del cancello e dello stroboscopio ai pin appropriati:

• Attacca il filo "G" o gate al pin A0 di ItsyBitsy. Questo ci consentirà di ottenere letture analogiche per la risoluzione dei problemi.
• Collegare il filo "S" o stroboscopico al pin 9 che ci consentirà di PWM del segnale luminoso se vogliamo controllare la luminosità in seguito.

Passaggio 14:

Completa il collegamento del display a 7 segmenti collegando i cavi I2C:

• Collegare il pin SCL ("orologio") dal display al pin SCL su ItsyBitsy.
• Collegare il pin SDA ("dati") dal display al pin SDA su ItsyBitsy.

Passaggio 15:

È ora di aggiungere il pulsante:

• Attacca il cavo nero al perno "G" di ItsyBitsy sul lato corto inferiore della scheda. Questo è lo stesso segnale di massa dell'altro pin "G".
• Attacca il cavo colorato al pin "7" di ItsyBitsy. Questo ci consentirà di utilizzare un segnale di interruzione hardware per ripristinare il contatore.

Passaggio 16:

A questo punto, è il momento di testare i nostri vari componenti.

Se è la prima volta che usi Adafruit ItsyBitsy, dovrai configurare il tuo IDE Arduino per riconoscere la scheda.

Segui le istruzioni su

Se è la prima volta che utilizzi i display I2C di Adafruit, dovrai configurare nuovamente il tuo IDE Arduino per utilizzare le librerie di Adafruit.

Segui le istruzioni su

È ora di provarlo:

• Collega il tuo ItsyBitsy al tuo computer usando un USB Micro.
• [Strumenti] -> [Scheda] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Strumenti] -> [Porta] -> quale porta sia mai stata collegata, di solito il numero più alto.
• [File] -> [Esempi] -> [Adafruit LED Backpack Library] -> [sevenseg]
• [Schizzo] -> [Carica]

Se il caricamento ha esito positivo, il display dovrebbe prendere vita e iniziare a mostrare numeri crescenti. È ora di lanciare un "whoop!" di gloria. In caso contrario, è ora di indossare il cappello dello strumento di risoluzione dei problemi.

Se il caricamento non è riuscito, ricontrolla le istruzioni di installazione di ItsyBitsy, le impostazioni IDE e la connessione del cavo USB.

Se il display non si accende, ricontrolla le istruzioni dello zaino e i collegamenti dei cavi.

Passaggio 17:

È ora di testare la coppia emettitore/rivelatore IR.

• [File] -> [Esempi] -> [Analogico] -> [AnalogReadSerial]
• Carica sulla tua bacheca.
• Fare clic sull'icona "Monitor seriale" nell'angolo destro dell'IDE.

Con un po' di fortuna, stai vedendo un flusso di valori in arrivo. Questi sono valori analogici a 10 bit, quindi andranno da 0 a 1023.

• Quando il fototransistor è esposto alla luce, lascia passare la corrente e il segnale scenderà verso 0.
• Quando il fototransistor non vede IR, interrompe il flusso di corrente consentendo al segnale di salire.

Se non ricevi le modifiche previste, ecco alcune cose da controllare:

• Ricontrolla il cablaggio dall'anello al microcontrollore.

• Il LED IR è acceso?

  • Dovrebbe essere leggermente caldo al tatto.
  • Una fotocamera per cellulare a buon mercato mostrerà bene la luce IR.
  • Se non è acceso, è probabile che sia cablato al contrario.

Passaggio 18:

È ora di testare lo strobo. Useremo solo l'esempio di base "Blink" e cambieremo il numero di pin:

• [File] -> [Esempi] -> [01. Base]->[Blink]
• A seconda della versione IDE, cambia il numero di pin in modo che corrisponda a quello che abbiamo selezionato nel passaggio 13 (pin 9).
• Carica lo schizzo e preparati ad essere accecato.

Se non si ottiene il lampeggio previsto, controllare il cablaggio e i numeri dei pin.

Passaggio 19:

Tutto ciò che resta da testare è il pulsante:

• [File] -> [Esempi] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Cambia pulsante = 2; premere il pulsante = 7;
• Cambia pinMode(pushButton, INPUT); a pinMode(pushButton, INPUT_PULLUP);
• Caricamento.

INPUT_PULLUP collega un debole resistore di pullup a 3V, il che significa che digitalRead() dovrebbe restituire "HIGH" o "1". Quando il pulsante viene premuto, dovrebbe restituire "LOW" o "0".

Se non ottieni i valori previsti, torna indietro e controlla il cablaggio dei pulsanti.

Passaggio 20:

È ora di inserire il nostro sistema testato in un'integrazione. Inizia preparando la canna in PVC:

• Taglia una sezione di PCV da 3/4" lunga 85 mm.
• Segna 6 mm dall'estremità e pratica un foro da 1/4" o più grande attraverso entrambi i lati, il più centrato possibile.
• Spruzzare l'interno della canna nero piatto per assorbire la luce IR riflessa quando passa il dardo.
• Usa una lima per segnare la posizione dei fori all'estremità della canna.

Passo 21:

• Prova a montare la custodia della batteria e taglia se necessario.
• Inserire la custodia (l'estremità del cavo verso l'apertura dell'interruttore di alimentazione).
• Fissate la custodia con della colla a caldo (non troppa nel caso dovessimo smontarla quest'ultima).

Passaggio 22:

Inserisci l'interruttore di alimentazione e il pulsante nei fori della custodia 3D e fissali con la colla a caldo

Passaggio 23:

Fai scorrere l'ItsyBitsy nella sua fessura e sistema il cablaggio in modo da avere un percorso per la canna

Passaggio 24:

• Inserisci l'anello LED nel cappuccio e fissalo con la colla a caldo.
• Attacca il cappuccio in modo che la porta USB di ItsyBitsy emerga nella posizione corretta.

Passaggio 25:

• Inserisci la canna in modo che i segni di allineamento sull'estremità della canna corrispondano ai segni del cappuccio.
• Controllare visivamente l'emettitore e il rilevatore IR e visibili attraverso i fori nella canna. Se necessario, allargare i fori.
• Collegare l'USB a ItsyBitsy ed eseguire nuovamente i controlli IR (schizzo AnalogReadSerial).

Passaggio 26:

Ottenere l'allineamento finale è un po' complicato. Vuoi ancorare la tua canna nella posizione corretta.

• Attacca l'adattatore per canna a un blaster Nerf.
• Far scorrere la custodia della canna sull'adattatore, verificando che i tre fori delle viti sull'estremità del blaster siano allineati.
• Verificare l'allineamento della canna sul lato di uscita.
• Staccare con cautela il gruppo utilizzando l'adattatore per canna.
• Fai scorrere con cautela la custodia della canna dall'adattatore tenendo il PVC in posizione con il dito all'interno.
• Fissare la canna in posizione con la colla a caldo.
• Riassemblare, ricontrollare gli alimenti
• Fissare il cappuccio e l'adattatore del cilindro utilizzando le viti. La filettatura n. 2 o le viti Nerf di ricambio funzioneranno.

Passaggio 27:

È ora di un firmware per armi.

• Scarica e poi carica lo schizzo allegato su ItsyBitsy.
• Verificare che il display lampeggi con trattini (fino allo sparo del primo colpo).
• Metti il dito nell'estremità della canna abbastanza lontano da bloccare il raggio IR e poi rimuovilo rapidamente.
• Verifica di ricevere un lampo di luce dai LED.
• Verifica di ottenere una lettura numerica che si alternerà da "1" (conteggio dei colpi) e alcuni piccoli piedi al secondo come "1,5".
• Premere il pulsante sul fondo della canna e verificare che torni a lampeggiare (reset conteggio colpi).

Se uno di questi passaggi fallisce, torna indietro e ricontrolla l'operazione utilizzando gli schizzi di prova precedenti. Esaminare il cablaggio per vedere se qualcosa è stato urtato durante il montaggio.

Passaggio 28: e dopo?

Ora sai quanto velocemente sta sparando la tua pistola Nerf, puoi misurare gli effetti di tutte le modifiche che fai. Poiché la canna è rimovibile e portatile, puoi lasciare che i tuoi amici cronometrano i loro blaster.

Andando avanti in questa serie, esamineremo l'aggiornamento della batteria e del cablaggio per LiPo, utilizzando un MOSFET per controllare i volani e lavorando verso un sistema antincendio selezionato con un funzionamento completamente personalizzabile.

Secondo classificato all'Arduino Contest 2019