Pi katapulta: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Kasmet paskutinį spalio šeštadienį Kantičio istorijos muziejuje vyksta mėgėjų katapultų konkursas. Tai nuostabus konkursas, leidžiantis visiems atvykusiems sukurti ir paleisti katapultą, varžantis iki 3 skirtingų kategorijų: atstumas, šūvių grupavimas ir tikslumas. Norėdami gauti daugiau informacijos apie konkursą, apsilankykite jų svetainėje adresu https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… atleiskite mūsų metimo dalį.

Mūsų projekte yra jutiklių rinkinys, kurį stebi „Raspberry Pi Zero Wireless“. Apsaugojęs katapultą ir ištraukęs atleidimą, „Raspberry Pi“valdo, kada bus paleistas beisbolas. Naudodami šį paprastą procesą, mes galėjome būti antroje vietoje 186 pėdų atstumu.

Šioje instrukcijoje bus aptariamas „Raspberry Pi“valdiklio ir susijusios elektronikos dizainas, kūrimas ir diegimas. Nors aš neuždengiau šių metų katapultos pastato, pradėjus naujus metus ieškokite pamokomos informacijos apie kitų metų katapultos projektavimą ir statybą.

Įdomumo dėlei įtraukiau vaizdo įrašą apie mūsų 186 pėdų šūvį. Tikiuosi, jums patiks.

Taip pat norėčiau padėkoti savo komandos draugams šiais metais: Stevenui Bobui ir Gusui Menoudakiui.

1 žingsnis: bendras dizainas

Per pastaruosius metus konkurse turėjome nemažai problemų, kad gautume nuoseklius mūsų katapultos leidimus. Būdamas didelis geekas, pasak žmonos, nusprendžiau panaudoti savo įgūdžius dirbdamas su elektronika ir itin mažą „Raspberry Pi Zero“kainą (5 USD), kad galėčiau papildomai valdyti kompiuterį.

Čia yra bendras katapultos šaudymo procesas. Pirmiausia įjunkite „Pi“. Antra, prisijunkite prie „Pi“belaidžio karšto taško naudodami „iPhone“ir paleiskite „Catapult“programą. Tada sujunkite katapultą ir nustatykite atleidimą. Įkelkite katapultą ir nustatykite gaiduką. Apsaugokite katapultą naudodami programą. Kai būsite pasiruošę paleisti katapultą, patraukite atleidimą. Dabar „Pi“, naudodamas įterptus jutiklius, tinkamu laiku atleidžia gaiduką ir kamuolys paleidžiamas.

2 veiksmas: „Raspberry Pi Zero“sąranka

Norint nustatyti „Raspberry Pi“naudoti katapulta, reikia atlikti tris pagrindinius veiksmus. Pirmasis yra prijungti prie maitinimo blokų, esančių „Pi“gale. Antrasis - nustatyti Pi kaip karštą vietą. Paskutinis žingsnis yra sukurti programą „Python“, kuri sąveikauja su valdymo programa, skaitys jutiklius ir prireikus paleis katapultą.

Maitinimo jungtys

1. Uždegkite lituoklį.
2. Maitinimo jungčiai paimkite 16-18 laidų rinkinį. Aš visada naudoju raudoną laidą teigiamam ryšiui. Aš taip pat naudoju laidą, kurio viename gale yra jungtis, kad galėčiau pašalinti pušį iš katapultos.
3. Nulupkite nedidelį kiekį vielos ir skardos galus.
4. Iš anksto lituokite trinkeles, kur prijungsite maitinimą. Nežinau trinkelių numerių, bet nuotraukoje nurodžiau, kokias trinkeles naudoti.
5. Lituokite laidus prie Pi. Manau, kad šis žingsnis yra lengvas, jei pritvirtinsite „Pi“ir vieną laidą laikysite virš lituotinos trinkelės. Tada aš uždedu lituoklį ant vielos, tuo pačiu paspausdamas trinkelę. Pajutę lydmetalį ant vielos tirpsta, atleiskite slėgį.
6. Pakartokite su antrąja viela.
7. Patikrinkite, ar nėra šortų. Trumpas yra, jei abiejų trinkelių laidai ar lydmetalis liečiasi. Jei taip atsitiks, pašildykite lydmetalį, nuimkite laidus ir bandykite dar kartą.

Karšta vieta

Nors galėčiau atlikti visus karšto taško nustatymo veiksmus, yra ir kitų, kurie atliko geresnį darbą. Aš išvardijau keletą svetainių su žingsnis po žingsnio instrukcijomis.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python programa

Katapultos konfigūracijai ir šaudymui valdyti naudojama „Python“programa. Programa, esanti žemiau, veikia „Pi“ir leidžia konfigūruoti ir valdyti katapultą. Ši programa pridedama prie vietinio vartotojo katalogo ir vykdoma kiekvieną kartą, kai „Pi“įjungiamas, pridedant įrašą /etc/rc.local. Ši programa nustato tinklo serverį, prie kurio prisijungiu naudodamas programą, sukurtą mano „iPhone“. Taip pat galite naudoti „telnet“ir prisijungti prie „Pi“prievado 9999. Tada galite naudoti teksto komandas taip pat, kaip ir mano programa.

„Node-Red“programa

Papildydamas „Python“programą, sukūriau panašaus funkcionalumo „Node-Red“programą, tačiau ji naudoja žiniatinklio sąsają. Kadangi į „Rasbian“, rekomenduojamą „Raspberry Pi“OS, diegimo metu įeina „Node-Red“, maniau, kad tai gali būti geras papildymas. Nukopijuokite failo catapult.json turinį į mainų sritį, „Pi“, kurį ketinate naudoti savo katapulta, atidarykite „Node-Red“, dešinėje esančiame meniu pasirinkite Import-> Clipboard ir įklijuokite kodą. Dabar viskas, ką jums reikia padaryti, tai įdiegti kodą ir prisijungti prie vartotojo Pi sąsajos „Pi“IP adreso. Mano atveju tai yra https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, jūsų IP adresas bus labai.

3 žingsnis: dalių prijungimas

Nors tai atrodo kaip netvarka, tikroji sistemos instaliacija yra gana paprasta. Prastai atlikta „PowerPoint“schema rodo visus ryšius. Reikalingos dalys yra išvardytos žemiau.

Dalių sąrašas

1. „Raspberry Pi Zero Wireless“- 5 USD
2. 16 GB „micro SD“kortelė - 8–10 USD
3. „Uxcell DC12V 25N Force 2 -Wire“traukimo stūmimo solenoidas, elektromagnetas, 10 mm pavara - 18 USD
4. „eBoot 6 Pack LM2596 DC to DC Buck Converter“3.0-40V į 1.5-35V maitinimo šaltinio modulis-2 USD
5. „Floureon 2“paketai 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo baterija su XT60 kištuku RC automobiliui, „Skylark m4 -fpv250“, „Mini Shredder 200“, „Qav250“, „Vortex“, „Drone“ir FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 colio) - 27 USD
6. Perjungimo jungiklis - 2–10 USD už jungiklį, turėjau seną, kurį naudojau
7. „Finware“6 poros „XT60 XT -60“vyrų patelių kulkų jungtys Maitinimo kištukai su šilumos susitraukimu „RC Lipo Battery“- 7,50 USD
8. „Cylewet“15 vnt. Reed jungiklis su paauksuotu laidu, paprastai atidarytas (N/O), magnetinis indukcinis jungiklis, elektromagnetinis „Arduino“(15 pakuočių) CYT1065 - 10 USD
9. „Tolako 5v“relės modulis „Arduino ARM PIC AVR MCU 5V“indikatoriaus šviesos diodui 1 kanalo relės modulis veikia su oficialiomis „Arduino“plokštėmis - 6 USD. Galite gauti relę, kuri veikia esant 3,3 V įtampai, ir apeiti NPN tranzistorių, jei būčiau užsisakęs teisingą.
10. 100 x 2 N2222 NPN TO-92 plastikiniai kapsuliniai maitinimo tranzistoriai 75V 600mA-2 USD
11. Vielos ir įvairios dalys - tai apima maždaug 20 mm magnetus.

Sujungimai

Kaip matote iš mano siaubingos elektronikos schemos, elektronikos prijungimas yra gana paprastas. Jums gali kilti klausimas, kodėl ten įmestas NPN tranzistorius, tai susiję su 5 voltų relės veikimu ir „Pi“veikimu 3,3 V. Taip, „Pi“yra 5 V kaiščiai, tačiau jie nėra skirti prijungti prie GPIO kaiščių. Paklausk, kaip aš žinau…

Kaip prijungti komponentus, yra jūsų pasirinkimas. Aš naudojau senas RC servo jungtis, nes jos turi tinkamą atstumą, skirtą naudoti „Raspberry Pi“GPIO kaiščiams, ir aš turiu didelę jų kolekciją. Jei norite, galite nukreipti lydmetalį prie Pi skylių/kaiščių. Jums tiesiog reikia įsitikinti, kad ryšiai yra saugūs ir mažai tikėtina, kad jie atsiskirs per žiaurų procesą, kuris yra katapultos paleidimas.

4 žingsnis: spausdintos dalys

Šiam projektui turėjau atsispausdinti tris elementus ir jie yra išvardyti žemiau.

1. Elektronikos dėklas
2. Solenoidinis dėklas
3. Beisbolo laikymo rankena

Aš įtraukiau STL failus kiekvienai daliai, kurią turėjau spausdinti. Spausdindami ranką, rekomenduoju naudoti 25–50%užpildymo rodiklį. Taip siekiama įsitikinti, kad ranka nesulaužta dėl įtempimų, kuriuos ji patiria šaudymo metu.

5 žingsnis: magnetai ir nendrių jungikliai

Vienas iš svarbesnių dizaino aspektų yra nustatyti, kaip pasakyti, kur yra ranka katapultos šaudymo metu. Yra keletas skirtingų variantų, „Hall Effect“jutikliai, nendrių jungikliai ir akselerometrai yra tik keletas. Iš pradžių planavau naudoti „Hall Effect“jutiklius, tačiau pastebėjau, kad jie neveikia nuosekliai, todėl perėjau prie nendrinių jungiklių. Jei nuspręsite naudoti nendrinius jungiklius, vienas atsargumo žodis, nendriniai jungikliai turi būti nukreipti taip, kad jie būtų statmeni išcentrinei jėgai. Priešingu atveju gali būti, kad nendriniai jungikliai bus priversti atidaryti/uždaryti rankos sukimosi judesiu.

Kaip matote iš diagramos, aš naudoju keturis magnetus ir du nendrinius jungiklius. Kiekvienas magnetas yra 90 laipsnių kampu. Tai kartu su 135 laipsnių išjungimo nendrių jungikliams funkcija leidžia 8 jutiklių rodmenis per apsisukimą. Kai jutiklis yra nukrypęs, abu jutikliai nekeis magneto tuo pačiu metu, o tai leis mums pasiekti tokį pat tikslumą, kaip naudojant vieną nendrinį jungiklį ir 8 magnetus. Bet kuriuo atveju kas 45 laipsniai, kai ranka pasisuka į Pi, gaus vieną impulsą.

Kiekvienas iš magnetų yra įmontuotas į metimo rankos pagrindo atramą. Aš panaudojau 7/8 colio „forstner“antgalį ir gręžiau apie 6 mm, kad atitiktų po ranka turimų magnetų aukštį. Tada į skylę įpyliau šiek tiek karštų klijų ir prispaudžiau magnetus. Kiekvienas magnetas turi būti lygus pagrindo paviršiui.

Nendrių jungikliams jungiklius pirmiausia prijungiau prie laidų, kuriuos vėliau prijungsiu prie „Pi“GPIO kaiščių. Tada aš išgręžiau plyšį nendrių jungikliui apatinėje metimo rankos pusėje. Šis lizdas turėtų būti tokio dydžio, kad visiškai uždengtų nendrių jungiklį. Tada aš išgręžiau skylę per ranką lizdo gale. Ši skylė yra tai, kaip viela ir nendrinis jungiklis yra sriegiuoti per ranką, todėl ji turėtų būti pakankamai didelė, kad galėtų valdyti abu. Tada siūlau vielos jungtį prie nendrinio jungiklio ir priklijuoju nendrinį jungiklį į jam sukurtą angą. Kadangi savo metimo rankai naudojau medieną, nendrių jungiklio angos vietas užpildžiau medžio užpildu. Tai buvo būdas įsitikinti, kad nendrinis jungiklis yra pritvirtintas ir negali trintis ant pagrindo.

6 žingsnis: bandymas

Testavimas yra įdomus procesas. Tai vieta, kur jūs einate, kur nepakenksite žmonėms ir nesugadinsite turto, ir pamatysite, ar jūsų daiktai veikia. Norėčiau, kad būčiau tai padaręs. Per pirmąjį mūsų bandymą atleiskite ranką per vėlai, ir aš turėjau beisbolo burę virš savo furgono, maždaug už 100 pėdų. Pakoregavę išleidimo laiką, bandėme dar kartą. Šį kartą beisbolas atsitrenkė į mano automobilio padangą ir atšoko į mus. Perkėliau savo automobilį.

Dar po kelių bandymų pajudėjome ten, kur virvė buvo pritvirtinta prie rankos, kad ranka sustotų 90 laipsnių kampu iš kairės į viršų. Tai leido mums šaudyti beveik tiesiai į priekį ir 45 laipsnių kampu. Daug geriau. Kai surinkome leidimą, keletą kartų pakeitėme svorį ir pakeitėme kamuoliuką, kad gautume geriausius rezultatus.

7 žingsnis: paskutinės mintys

Norėčiau padėkoti visiems žmonėms, padėjusiems šiais metais katapulta. Stevenas Bobas ir Gusas Menoudakis, mano komandos draugai. Mano žmona, kuri kasmet klausia, kodėl turiu sukurti kitokį katapultos dizainą. Ir Cantigny už tai, kad konkursas įvyko pirmoje vietoje. Tai sprogimas ir tikrai turėtų būti didesnė minia.

Dėkojame už jūsų laiką ir praneškite man, jei turite klausimų.