Arduino for Nerf: Chronograph và Shot Counter: 28 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tài liệu hướng dẫn trước của tôi đã đề cập đến những điều cơ bản về phát hiện tốc độ phi tiêu bằng cách sử dụng bộ phát và máy dò hồng ngoại. Dự án này tiến thêm một bước nữa, sử dụng bảng mạch in, màn hình và pin để tạo ra một bộ đếm đạn di động và đồng hồ bấm giờ. Ngoài ra, chúng tôi thêm một số đèn LED để mô phỏng đèn flash mõm. Bởi vì, pew pew pew…

Đây có vẻ là một dự án khó khăn với rất nhiều bước, nhưng việc sử dụng bảng mạch in và các thành phần thương mại cho màn hình và vi điều khiển giúp việc lắp ráp một dự án đáng tin cậy dễ dàng hơn nhiều. Tôi cũng sẽ cung cấp mã kiểm tra cho từng phần tử của dự án để giúp đảm bảo thành công của bạn. Bạn có thể làm được !

Bước 1: Các bộ phận và nguồn cung cấp

Bảng mạch in, ba bản sao sẽ chỉ tốn của bạn 12,40 đô la với giao hàng miễn phí, vì vậy hãy làm điều này với một người bạn để chia sẻ chi phí:

Công viên OSH:

Phần điện tử

• 1 ea., Q1 MOSFET N-CH 20V 530MA TO92-3, Microchip TN0702N3-G,

• 5 đèn LED, 5mm, màu sắc của sự lựa chọn của bạn

  • Màu trắng
  • Amber
• Điện trở giới hạn dòng điện 6 ea, 100 ohm 1 / 8W 5%,
• 2 ea., 10K 1 / 8W 5% điện trở,
• 1 ea. Bóng bán dẫn hình ảnh, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 ea. IR Emitter, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 ea. Điện trở 100 ohm 1 / 8W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 ea., Dây nhảy nam-nam 12 ", [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 ea., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 ea., BATT HOLDER AAA 3 CELL 6 "LEADS,
• 1 ea., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 ea., SWITCH TACTILE SPST-NO 0,05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 ea., Màn hình I2C 7 đoạn:

  • RED Adafruit 878
  • Blue Adafruit 881,

Bộ phận 3D

Các phần 3D được tạo chủ yếu trong TinkerCad, có nghĩa là chúng dễ dàng sửa đổi theo mục đích của riêng bạn:

• Cap và Body:
• Bộ chuyển đổi thùng:

Tôi cũng đã đặt các bản sao của STL trên Thingiverse:

Công cụ & Khác:

• Sắt hàn
• Dụng cụ tuốt dây
• Máy cắt tỉa bằng phẳng
• Súng bắn keo nóng
• Dây điện
• # 2 vít tạo ren
• 3/4 "PCV

Bước 2:

Chúng ta sẽ bắt đầu với bảng mạch.

• Tách hai tấm ván nhỏ hơn ở giữa và để sang một bên bằng cách sử dụng các đường cắt phẳng hoặc bằng cách xoắn.
• Tỉa các cạnh thô, dũa hoặc cát để làm phẳng chúng.

Bước 3:

Tôi sẽ không thử dạy bạn cách hàn. Dưới đây là một số video yêu thích của tôi cho thấy điều đó tốt hơn nhiều so với khả năng của tôi:

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

Nói chung:

• Tìm vị trí trên PCB bằng cách sử dụng các dấu hiệu in lụa.
• Uốn cong các thành phần để phù hợp với hình in chân.
• Hàn các dây dẫn.
• Cắt dây dẫn

Hãy bắt đầu với điện trở vì chúng là loại điện trở dồi dào nhất, chỗ ngồi thấp nhất và dễ hàn nhất. Chúng có khả năng chịu nhiệt tốt hơn và sẽ giúp bạn có cơ hội hoàn thiện kỹ thuật của mình. Chúng cũng không có cực, vì vậy bạn có thể đặt chúng theo một trong hai cách.

• Điện trở 6 ea., 100 ohm giới hạn dòng điện cho đèn LED đi vào các điểm được đánh dấu "* R" và "100".
• Điện trở 2 ea., 10, 000-ohm đi vào các điểm được đánh dấu "10K".

Bước 4:

Tiếp theo, hãy cài đặt cặp emitter / detector. Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về cách thức hoạt động của những thứ này, hãy tham khảo lại Các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi.

• Bộ phát IR rõ ràng và đi vào điểm được đánh dấu "EMIT" với ống kính tròn hướng về trung tâm.
• Bộ phát hiện hồng ngoại có màu đen và đi vào vị trí được đánh dấu "PHÁT HIỆN" với thấu kính tròn hướng về bộ phát hồng ngoại.

Bước 5:

Vì 5 đèn LED sẽ tạo ra nhiều dòng điện hơn mức có thể được cung cấp trực tiếp bởi bộ vi điều khiển, chúng tôi sẽ sử dụng một công tắc bóng bán dẫn để bật và tắt chúng. Đây có thể là MOSFET kênh N nhỏ hoặc bóng bán dẫn NPN thông thường vì chúng ta đang xử lý khoảng 100 mA.

N-MOSFET đi vào vị trí được đánh dấu "Q1" với mặt phẳng khớp với các dấu

Bước 6:

Đèn LED có một cực tính. Dây dẫn dài là dương và được đánh dấu "+" trên PCB. Ngoài ra còn có một cạnh phẳng ở bên mà tôi không bao giờ có thể nhìn rõ.

• Cài đặt tất cả các đèn LED ở phía đối diện với các điện trở và MOSFET.
• Lật bảng và hàn một dây dẫn và chỉ một dây dẫn của mỗi đèn LED vào đúng vị trí.

• Kiểm tra các đèn LED, xác minh dây dẫn dài nằm trong lỗ được đánh dấu "+" và đèn LED có thẳng hàng với bảng không.

  Làm nóng lại khớp trong khi ấn nhẹ đèn LED xuống chỗ đặt khớp (xem ảnh 4)

• Hàn các dây dẫn còn lại và cắt.

Bước 7:

Kiểm tra độ khít của vòng đèn led trong nắp in 3D. Nó sẽ chỉ phù hợp với một chiều, với MOSFET hướng về lỗ mở "hình chữ t".

Bước 8:

Đã đến lúc bắt đầu đấu dây!

• Lấy bốn dây 6 "và dải và thiếc mỗi đầu.

• Hàn vào tiêu đề trên PCB:

  • Màu đỏ cho "+".
  • Màu đen cho "-".
  • Lựa chọn màu cho "S" là "nhấp nháy" hoặc tín hiệu bật đèn LED.
  • Lựa chọn màu sắc cho "G" là "cổng" hoặc tín hiệu đến từ bộ dò hồng ngoại.

Bước 9:

Hãy chuẩn bị màn hình. Tôi thích "ba lô I2C" của Adafruit vì chúng chỉ lấy hai dây tín hiệu để hoạt động (ngoài nguồn và đất). Bạn cũng có thể xâu chuỗi chúng lại với nhau.

Hướng dẫn chính thức của Adafruit có tại:

• Đảm bảo bạn nhận được hướng hiển thị chính xác với các dấu thập phân phù hợp với các dấu PCB.

• Như trong bước trước, thiếc và dải 4 ea., 6 dây:

  • Màu đỏ cho "+"
  • Màu đen cho "-".
  • Lựa chọn màu cho "SDA" và "SCL".

Bước 10:

Nút này dành cho đầu vào của người dùng. Tôi sử dụng nó để đặt lại bộ đếm đạn, nhưng nó có thể được sử dụng để bật và tắt đèn LED như đèn pin hoặc những gì bạn tưởng tượng ra. Nó là dự án của bạn.

• Chèn công tắc vào bảng ngắt và hàn các dây dẫn.
• Cắt, dải và thiếc hai dây 6 ". Một dây phải có màu đen để nối đất, dây còn lại có màu đặc biệt.
• Hàn các dây vào bảng đột phá. Định hướng không quan trọng.

Bước 11:

Công tắc trượt được sử dụng để bật và tắt nguồn. Thiết kế hơi khó hiểu, nhưng giúp lắp ráp. Các vạch trên màn lụa cho thấy công tắc ngắt tiếp xúc giữa hai dây dẫn dương như thế nào.

• Cắt các dây dẫn trên hộp bột sao cho khoảng 2 "vẫn được gắn vào.
• Hàn công tắc trượt sang bảng đột phá.
• Dải và thiếc các dây dẫn ~ 4 "còn lại từ giá đỡ pin và hàn vào một mặt của bảng ngắt (màu đỏ thành" + ", màu đen thành" - ").
• Hàn các dây dẫn từ ngăn chứa pin sang phía bên kia của bảng ngắt (màu đỏ thành "+", màu đen thành "-").

Bước 12:

Đã đến lúc bắt đầu tích hợp các thành phần khác nhau. Chúng tôi sẽ để dành nút cho phần sau vì chúng tôi chỉ có thể dễ dàng lắp ba dây qua một lỗ duy nhất.

• Lấy ba dây dẫn màu đỏ, dải và xoắn lại với nhau:

  • Vòng LED
  • Màn hình 7 đoạn
  • Công tắc trượt

• Chèn chúng qua đáy của miếng đệm "3V" của ItsyBitsy và hàn tại chỗ.

  Nếu bạn đang sử dụng một loại bo mạch khác, hãy sử dụng chân "5V"

• Lấy ba dây nối đất màu đen từ các thành phần giống nhau, dải, xoắn và chèn vào đệm "G" đối diện với đệm "3V".

Bước 13:

Kết thúc kết nối vòng LED bằng cách gắn cổng và dây nhấp nháy vào các chân thích hợp:

• Gắn "G" hoặc dây cổng vào chân A0 của ItsyBitsy. Điều này sẽ cho phép chúng tôi nhận được các bài đọc tương tự để khắc phục sự cố.
• Gắn "S" hoặc dây nhấp nháy vào chân số 9 sẽ cho phép chúng tôi PWM tín hiệu ánh sáng nếu chúng tôi muốn kiểm soát độ sáng sau này.

Bước 14:

Kết thúc kết nối màn hình 7 đoạn bằng cách gắn các dây I2C:

• Gắn chân SCL ("đồng hồ") từ màn hình vào chân SCL trên ItsyBitsy.
• Gắn chân SDA ("dữ liệu") từ màn hình vào chân SDA trên ItsyBitsy.

Bước 15:

Đã đến lúc thêm nút:

• Gắn chì đen vào ghim ItsyBitsy "G" trên cạnh ngắn dưới cùng của bảng. Đây là tín hiệu nối đất giống như chân "G" khác.
• Gắn chì màu vào ghim ItsyBitsy "7". Điều này sẽ cho phép chúng tôi sử dụng tín hiệu ngắt phần cứng để đặt lại bộ đếm.

Bước 16:

Tại thời điểm này, đã đến lúc kiểm tra các thành phần khác nhau của chúng tôi.

Nếu đây là lần đầu tiên bạn sử dụng Adafruit ItsyBitsy, bạn sẽ phải định cấu hình IDE Arduino của mình để nhận ra bảng.

Làm theo hướng dẫn tại

Nếu đây là lần đầu tiên bạn sử dụng màn hình I2C của Adafruit, bạn sẽ phải định cấu hình lại Arduino IDE của mình để sử dụng các thư viện của Adafruit.

Làm theo hướng dẫn tại

Đã đến lúc kiểm tra:

• Gắn ItsyBitsy của bạn vào máy tính bằng Micro USB.
• [Công cụ] -> [Bảng] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Công cụ] -> [Cổng] -> cổng nào đã từng kết nối, thường là số cao nhất.
• [Tệp] -> [Ví dụ] -> [Thư viện ba lô Adafruit LED] -> [Riêng]
• [Phác thảo] -> [Tải lên]

Nếu tải lên thành công, màn hình sẽ trở nên sống động và bắt đầu hiển thị các số tăng dần. Đã đến lúc phát ra một tiếng "khục khục!" của vinh quang. Nếu không, đã đến lúc đội chiếc mũ của trình khắc phục sự cố.

Nếu tải lên không thành công, hãy kiểm tra kỹ hướng dẫn thiết lập ItsyBitsy, cài đặt IDE và kết nối cáp USB.

Nếu màn hình không sáng, hãy kiểm tra kỹ hướng dẫn của ba lô và các kết nối dây điện của bạn.

Bước 17:

Đã đến lúc kiểm tra cặp bộ phát / dò IR.

• [Tệp] -> [Ví dụ] -> [Tương tự] -> [AnalogReadSerial]
• Tải lên bảng của bạn.
• Nhấp vào biểu tượng "Serial Monitor" ở góc bên phải của IDE.

Với bất kỳ sự may mắn nào, bạn sẽ thấy một dòng giá trị đến. Đây là các giá trị tương tự 10 bit, do đó sẽ nằm trong khoảng từ 0 đến 1023.

• Khi bóng bán dẫn quang tiếp xúc với ánh sáng, nó cho phép dòng điện chạy qua và tín hiệu sẽ giảm về 0.
• Khi bóng bán dẫn quang không nhìn thấy IR, nó sẽ dừng dòng điện cho phép tín hiệu tăng cao.

Nếu bạn không nhận được những thay đổi như mong đợi, đây là một số điều cần kiểm tra:

• Kiểm tra kỹ hệ thống dây dẫn từ vòng đến bộ vi điều khiển.

• Đèn LED hồng ngoại có bật không?

  • Nó sẽ hơi ấm khi chạm vào.
  • Một chiếc máy ảnh điện thoại giá rẻ sẽ hiển thị ánh sáng hồng ngoại một cách độc đáo.
  • Nếu nó không được bật, nó có thể đã được nối ngược.

Bước 18:

Đã đến lúc kiểm tra độ nhấp nháy. Chúng tôi sẽ chỉ sử dụng ví dụ cơ bản về "Blink" và thay đổi số pin:

• [Tệp] -> [Ví dụ] -> [01. Basic] -> [Nháy mắt]
• Tùy thuộc vào phiên bản IDE của bạn, hãy thay đổi số pin để khớp với số mà chúng tôi đã chọn ở bước 13 (pin 9).
• Tải lên bản phác thảo và chuẩn bị bị mù.

Nếu bạn không nhận được nhấp nháy như mong đợi, hãy kiểm tra hệ thống dây điện và số pin của bạn.

Bước 19:

Tất cả những gì còn lại để kiểm tra là nút nhấn:

• [Tệp] -> [Ví dụ] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Thay đổi pushButton = 2; để pushButton = 7;
• Thay đổi pinMode (pushButton, INPUT); thành pinMode (pushButton, INPUT_PULLUP);
• Tải lên.

INPUT_PULLUP gắn một điện trở pullup yếu vào 3V có nghĩa là digitalRead () sẽ trả về "HIGH" hoặc "1". Khi nhấn nút, nó sẽ trả về "LOW" hoặc "0".

Nếu bạn không nhận được các giá trị mong đợi, hãy quay lại và kiểm tra hệ thống dây của nút.

Bước 20:

Đã đến lúc đưa hệ thống đã thử nghiệm của chúng tôi vào tích hợp. Bắt đầu bằng cách chuẩn bị thùng PVC:

• Cắt một đoạn PCV 3/4”dài 85mm.
• Đánh dấu 6mm từ cuối và khoan một lỗ 1/4 "hoặc lớn hơn qua cả hai bên, càng chính giữa càng tốt.
• Xịt phẳng mặt trong của thùng màu đen để hấp thụ ánh sáng IR phản xạ khi phi tiêu đi qua.
• Dùng giũa để đánh dấu vị trí của các lỗ trên cuối thùng.

Bước 21:

• Kiểm tra sự phù hợp của hộp pin và cắt nếu cần.
• Chèn vỏ (đầu dây dẫn về phía công tắc nguồn đang mở).
• Dán vỏ vào vị trí bằng keo nóng (không quá nhiều trong trường hợp chúng ta phải tháo nó ra sau này).

Bước 22:

Chèn công tắc nguồn và nút vào các lỗ của vỏ máy 3D và dán vào vị trí bằng keo nóng

Bước 23:

Trượt ItsyBitsy vào khe của nó và sắp xếp hệ thống dây điện để chúng ta có một đường dẫn cho thùng

Bước 24:

• Chèn vòng LED vào nắp và dán vào vị trí bằng keo nóng.
• Đính nắp để cổng USB ItsyBitsy nổi lên ở đúng vị trí.

Bước 25:

• Chèn thùng sao cho các dấu căn chỉnh trên đầu thùng khớp với các dấu trên nắp.
• Kiểm tra trực quan bộ phát và dò hồng ngoại và có thể nhìn thấy qua các lỗ trên thùng. Mở rộng lỗ nếu cần.
• Gắn USB vào ItsyBitsy và chạy lại kiểm tra IR (AnalogReadSerial sketch).

Bước 26:

Để có được căn chỉnh cuối cùng là một chút khó khăn. Bạn muốn neo thùng của mình vào đúng vị trí.

• Gắn bộ điều hợp thùng vào máy thổi Nerf.
• Trượt vỏ thùng vào bộ điều hợp, kiểm tra xem ba lỗ vít trên đầu blaster có thẳng hàng với nhau hay không.
• Xác minh sự căn chỉnh của thùng ở phía thoát ra.
• Cẩn thận tháo cụm bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi thùng.
• Cẩn thận trượt hộp đựng thùng ra khỏi bộ chuyển đổi trong khi giữ PVC cố định bằng ngón tay của bạn bên trong.
• Dán thùng vào vị trí bằng keo nóng.
• Lắp ráp lại, kiểm tra lại độ thay thế
• Gắn nắp và bộ chuyển đổi thùng bằng vít. # 2 tạo ren hoặc vít Nerf dự phòng sẽ hoạt động.

Bước 27:

Thời gian cho một số phần sụn cấp vũ khí.

• Tải xuống và sau đó Tải bản phác thảo đính kèm lên ItsyBitsy.
• Kiểm tra xem màn hình có nhấp nháy không (cho đến khi bắn phát đầu tiên).
• Đặt ngón tay của bạn vào đầu thùng đủ xa để chặn chùm tia hồng ngoại và sau đó nhanh chóng loại bỏ nó.
• Xác minh rằng bạn nhận được một tia sáng từ đèn LED.
• Xác minh rằng bạn nhận được số đọc sẽ thay thế từ "1" (số lần bắn) và một số giá trị foot / giây nhỏ như "1,5".
• Nhấn nút ở dưới cùng của nòng súng và xác minh rằng nó quay trở lại dấu gạch ngang nhấp nháy (đặt lại số lần bắn).

Nếu bất kỳ bước nào trong số này không thành công, hãy quay lại và kiểm tra kỹ hoạt động bằng các bản phác thảo thử nghiệm trước đó. Kiểm tra hệ thống dây điện để xem có gì bị chen lấn trong quá trình lắp ráp hay không.

Bước 28: Tiếp theo là gì?

Bây giờ bạn biết súng Nerf của bạn bắn nhanh như thế nào, bạn có thể đo lường hiệu ứng của bất kỳ bản mod nào bạn tạo. Vì thùng có thể tháo rời và di động, bạn có thể để bạn bè của mình sắp xếp thời gian cho các vụ nổ của họ.

Tiếp theo trong loạt bài này, chúng ta sẽ xem xét việc nâng cấp pin và hệ thống dây điện cho LiPo, sử dụng MOSFET để điều khiển bánh đà và hướng tới một hệ thống cứu hỏa được chọn với hoạt động hoàn toàn có thể tùy chỉnh.

Về nhì trong Cuộc thi Arduino 2019