Pi Catapult: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

Çdo vit të Shtunën e fundit të Tetorit, Muzeu Historik Cantigny mban një garë amatore katapultash. Ky është një konkurs i mrekullueshëm që lejon të gjithë ata që vijnë të ndërtojnë dhe shkrepin një katapultë ndërsa konkurrojnë në deri në 3 kategori të ndryshme: distanca, grupimi i të shtënave dhe saktësia. Për më shumë informacion mbi konkursin ju lutemi vizitoni faqen e tyre në internet https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Për këtë garë ekipi im, Pi Throwers, vendosi të përdorë një Raspberry Pi për të ndihmuar me lëshoni pjesën e hedhjes sonë.

Në modelin tonë, ne kemi një sërë sensorë që monitorohen nga një Raspberry Pi Zero Wireless. Pas armatosjes së katapultës dhe tërheqjes së lëshimit, Raspberry Pi kontrollon se kur do të lëshohet bejsbolli. Duke përdorur këtë proces të thjeshtë, ne ishim në gjendje të dilnim në vendin e dytë me një distancë prej 186 këmbësh.

Ky Instructable do të diskutojë projektimin, zhvillimin dhe zbatimin e kontrolluesit Raspberry Pi dhe pajisjeve elektronike të lidhura me të. Edhe pse nuk e mbuloj ndërtesën e katapultit të këtij viti, kërkoni një udhëzues pas fillimit të vitit të ri në lidhje me projektimin dhe ndërtimin e katapultës së viteve të ardhshme.

Vetëm për argëtim, kam përfshirë një video të xhirimit tonë 186 këmbë. Shpresoj se ju pelqen.

Gjithashtu do të doja të falënderoja shokët e skuadrës këtë vit: Steven Bob dhe Gus Menoudakis.

Hapi 1: Dizajni i përgjithshëm

Gjatë konkursit të viteve të fundit ne patëm një sasi të madhe problemesh për të marrë lëshime të qëndrueshme për katapultën tonë. Duke qenë një geek i madh, sipas gruas sime, vendosa të përdor aftësitë e mia me elektronikë dhe koston jashtëzakonisht të ulët të një Raspberry Pi Zero (5 dollarë) për të shtuar kontrollin e kompjuterit.

Këtu është procesi i përgjithshëm i qitjes së katapultës. Së pari, ndizni Pi. Së dyti, lidheni me pikën e nxehtë pa tel të Pi me iPhone tim dhe filloni Aplikacionin tim Catapult. Tjetra, përfundoni katapultën dhe vendosni lëshimin. Ngarkoni katapultën dhe vendosni këmbëzën. Armatos katapultën me aplikacionin. Kur të jeni gati për të ndezur katapultën, tërhiqeni lëshimin. Tani Pi, duke përdorur sensorët e ngulitur, lëshon këmbëzën në kohën e duhur dhe topi lëshohet.

Hapi 2: Konfigurimi i Raspberry Pi Zero

Janë tre hapa kryesorë të nevojshëm për të konfiguruar Raspberry Pi për përdorim në katapultë. E para është shtimi i lidhjeve në prizat e energjisë të vendosura në anën e pasme të Pi. E dyta është të vendosni Pi si një pikë të nxehtë. Hapi i fundit është zhvillimi i një programi në Python që do të ndërveprojë me aplikacionin e kontrollit, do të lexojë sensorët dhe do të ndezë katapultën kur është e nevojshme.

Lidhjet e energjisë

1. Ndezni hekurin tuaj të saldimit.
2. Merrni një grup telash 16-18 matës për lidhjen e energjisë. Unë gjithmonë përdor tela të kuq për lidhjen pozitive. Unë gjithashtu përdor tela që ka një lidhës në njërën anë në mënyrë që të mund ta heq pishën nga katapulta.
3. Zhvesh një sasi të vogël teli dhe kallaji skajet.
4. Lidhni paraprakisht jastëkët ku do të lidhni energjinë. Unë nuk i di numrat e jastëkut, por kam treguar se cilat jastëkë të përdoren në foto.
5. Lidhni telat në Pi. Unë mendoj se ky hap është i lehtë nëse siguroni Pi dhe mbani një tel mbi jastëkun për t'u bashkuar. Unë pastaj aplikoj hekurin e saldimit në tel ndërsa shtypni poshtë në jastëk. Pasi të ndjeni se saldimi në tel shkrihet, lironi presionin.
6. Përsëriteni me tela të dytë.
7. Kontrolloni për çdo pantallona të shkurtra. Një e shkurtër ekziston nëse telat ose saldimi nga të dy pads prekin njëri -tjetrin. Nëse kjo ndodh, ngrohni saldimin, hiqni telat dhe provoni përsëri.

Pika e nxehtë

Ndërsa unë mund të kaloja nëpër të gjitha hapat për të krijuar një vend të nxehtë, ka të tjerë që kanë bërë një punë më të mirë. Unë kam renditur disa faqe me udhëzime hap pas hapi.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Programi Python

Një program Python përdoret për të kontrolluar konfigurimin dhe ndezjen e katapultës. Programi, i vendosur më poshtë, ekzekutohet në Pi dhe ju lejon të konfiguroni dhe kontrolloni katapultën. Ky program shtohet në drejtorinë lokale të përdoruesve dhe ekzekutohet sa herë që Pi aktivizohet duke shtuar një hyrje në /etc/rc.local. Ky program krijon një server rrjeti me të cilin lidhem duke përdorur një aplikacion të zhvilluar për iPhone tim. Ju gjithashtu mund të përdorni telnet dhe të lidheni me portin 9999 në Pi. Pastaj mund të përdorni komandat e tekstit për të njëjtin ndikim si aplikacioni im.

Programi Nyje-Kuq

Si shtesë e programit Python, unë kam krijuar një program Node-Red me funksionalitet të ngjashëm, por ai përdor një ndërfaqe në internet. Meqenëse Rasbian, sistemi operativ i rekomanduar për Raspberry Pi, përfshin Node-Red si pjesë e instalimit, mendova se kjo mund të jetë një shtesë e mirë. Kopjoni përmbajtjen e skedarit catapult.json në kujtesën tuaj, hapni Node-Red në Pi që keni ndërmend të përdorni për katapultën tuaj, zgjidhni Import-> Clipboard nga menyja në të djathtë dhe ngjisni kodin atje. Tani gjithçka që duhet të bëni është të vendosni kodin dhe të lidheni me adresën IP të Pi tuaj për ndërfaqen e përdoruesit. Në rastin tim është https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, adresa juaj IP do të.

Hapi 3: Instalimi i pjesëve

Edhe pse duket si një rrëmujë, instalimet elektrike të sistemit janë mjaft të drejtpërdrejta. Skema PowerPoint e bërë dobët tregon të gjitha lidhjet. Pjesët e nevojshme janë renditur më poshtë.

Lista e pjesëve

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 dollarë
2. Kartë mikro SD 16 GB - 8-10 dollarë
3. Solenoid Uxcell DC12V 25N Force 2 -Wires Pull Push Push, Electromagnet, 10 mm Actuator - 18 dollarë
4. eBoot 6 Pack LM2596 DC në DC Buck Converter 3.0-40V në 1.5-35V Furnizimi me energji Furnizimi me modul-2 dollarë
5. Floureon 2 Paketa 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Bateri Lipo me Prizë XT60 për RC Car, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone dhe FPV (2.91 x 1.46 x 1.08 Inch) - 27 dollarë
6. Ndërro çelësin - 2-10 dollarë për ndërrues, kisha një të vjetër që e përdori
7. Finware 6 Çifte XT60 XT -60 Mashkull Femra Plumba Lidhës Furnizues me prizë me tkurrje të nxehtësisë për baterinë RC Lipo - 7.50 dollarë
8. Çelës kallami Cylewet 15Pcs me plumb të praruar Normalisht të hapur (N/O) Ndërprerës magnetik me induksion Elektromagnetik për Arduino (Paketa prej 15) CYT1065 - 10 dollarë
9. Moduli stafetë Tolako 5v për Arduino ARM PIC AVR MCU 5V Treguesi i dritës LED 1 Modeli i stafetës funksionon me tabelat zyrtare Arduino - 6 dollarë. Ju mund të merrni një stafetë që funksionon në 3.3v dhe të anashkaloni transistorin NPN, do ta kisha nëse do të kisha urdhëruar atë të duhurin për të filluar.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Transistorë të energjisë me kapak të plastikës 75V 600mA-2 dollarë
11. Pjesë me tela dhe të ndryshme - kjo përfshin disa magnete 20 mm.

Lidhjet

Siç mund ta shihni nga diagrami im i tmerrshëm elektronik, lidhjet për pajisjet elektronike janë mjaft të thjeshta. Ju mund të pyesni veten pse ka një transistor NPN të hedhur atje, ka të bëjë me stafetën që funksionon në 5 volt dhe Pi që funksionon në 3.3v. Po, ka kunja 5V në Pi, por ato nuk janë për t'u lidhur me kunjat GPIO. Më pyesni nga e di…

Si i lidhni përbërësit së bashku është zgjedhja juaj. Kam përdorur lidhës të vjetër servo RC pasi ato kanë hapësirën e duhur për t'u përdorur për kunjat GPIO në Raspberry Pi dhe kam një koleksion të madh të tyre. Nëse dëshironi, mund të drejtoni lidhësin në vrimat/kunjat në Pi. Thjesht duhet të siguroheni që lidhjet të jenë të sigurta dhe nuk ka gjasa të ndahen gjatë procesit të dhunshëm që është një nisje katapultash.

Hapi 4: Pjesët e Shtypura

Janë tre artikuj që duhej të printoja për këtë projekt dhe ato janë të listuara më poshtë.

1. Rast elektronik
2. Rast solenoid
3. Krah mbajtës bejsbolli

Unë kam përfshirë skedarët STL për secilën nga pjesët që duhej të printoja. Kur shtypni krahun, ju rekomandoj të përdorni një normë mbushjeje prej 25-50%. Kjo është për t'u siguruar që krahu të mos prishet për shkak të streseve që i nënshtrohet gjatë qitjes.

Hapi 5: Magnet dhe çelësa kallami

Një nga aspektet më të rëndësishme të projektimit është përcaktimi se si të tregoni se ku ndodhet krahu gjatë ndezjes së katapultës. Ekzistojnë disa opsione të ndryshme, sensorët e efektit Hall, çelsat e kallamishteve dhe përshpejtuesit janë vetëm disa. Fillimisht kisha planifikuar të përdorja sensorët e Hall Effect, por zbulova se ata nuk funksiononin vazhdimisht, kështu që kalova në çelsin e kallamishteve. Nëse zgjidhni të përdorni çelsat e kallamishteve, një fjalë kujdesi, çelsat e kallamit duhet të orientohen në mënyrë që të jenë pingul me forcën centrifugale. Përndryshe, është e mundur që çelsat e kallamit të hapen/mbyllen me lëvizjen rrotulluese të krahut.

Siç mund ta shihni nga diagrami, kam përdorur katër magnete dhe dy çelsin e kallamit. Secili nga magnetët janë vendosur 90 gradë larg. Kjo, në kombinim me 135 shkallën e fikur për çelsin e kallamit, lejon 8 lexime të sensorit për rrotullim. Me sensorin e kompensuar, të dy sensorët nuk do të kalojnë një magnet në të njëjtën kohë, gjë që na lejon të njëjtën saktësi si përdorimi i një ndërprerësi të vetëm të kallamit dhe 8 magnetë. Në secilin rast, çdo 45 gradë që krahu kthen Pi do të ketë një impuls të vetëm.

Secili nga magnetët janë të ngulitur në bazën bazë për krahun hedhës. Përdora një copë 7/8 inç më të fortë dhe u shpova në rreth 6 mm për të përputhur lartësinë e magneteve që kisha në dorë. Pastaj shtova pak zam të nxehtë në vrimë dhe shtypi magnetët në vend. Secili prej magneteve duhet të jetë i barabartë me sipërfaqen e bazës.

Për çelsat e kallamishteve, fillimisht i lidhja çelsat me tela që më vonë do t'i lidha me kunjat GPIO të Pi. Pastaj shpova një çarë për ndërprerësin e kallamit në pjesën e poshtme të krahut hedhës. Kjo çarë duhet të ketë madhësi për të mbyllur plotësisht çelësin tuaj të kallamit. Pastaj shpova një vrimë përmes krahut në fund të çarë. Kjo vrimë është se si tela dhe kallami kalohen përmes krahut, kështu që duhet të jetë mjaft i madh për të trajtuar të dyja. Unë pastaj lidh lidhjen e telit në kallamin e kallamit dhe ngjit kalimin e kallamit në çarë që është krijuar për të. Meqenëse kam përdorur dru për krahun tim hedhës, i kam mbushur hapësirat në vendin e kalimit të kallamit me mbushës druri. Kjo ishte një mënyrë për t'u siguruar që kaloni i kallamit është i siguruar dhe nuk është në gjendje të fërkohet në bazë.

Hapi 6: Testimi

Testimi është një proces argëtues. Whereshtë vendi ku shkoni diku ku nuk do të dëmtoni njerëzit ose do të dëmtoni pronën dhe shihni nëse gjërat tuaja funksionojnë. Do të doja ta kisha bërë atë. Në provën tonë të parë hidhni lëshimin e krahut shumë vonë dhe unë pata një vela bejsbolli mbi furgonin tim, rreth 100 metra larg. Pas rregullimit të kohës së lëshimit, ne u përpoqëm përsëri. Këtë herë bejsbolli goditi gomën e makinës sime dhe u kthye tek ne. Lëviza makinën time.

Pas disa përpjekjeve të tjera, ne lëvizëm aty ku litari ishte ngjitur në krah, kështu që krahu u ndal 90 gradë CCW nga lart lart. Kjo na lejoi të qëllonim shumë drejtë përpara dhe në një kënd prej 45 gradë. Shumë më mirë. Pasi e kishim lëshuar numrin, ne ndryshuam peshën dhe modifikuam topin disa herë për të marrë rezultatet tona më të mira.

Hapi 7: Mendimet përfundimtare

Dua të falënderoj të gjithë njerëzit që ndihmuan me këtë katapultë. Steven Bob dhe Gus Menoudakis, shokët e mi të skuadrës. Gruaja ime, e cila çdo vit pyet pse duhet të ndërtoj një dizajn të ndryshëm për një katapultë. Dhe Cantigny për të pasur konkursin në radhë të parë. Ashtë një shpërthim dhe me të vërtetë duhet të ketë një turmë më të madhe.

Faleminderit për kohën tuaj dhe më tregoni nëse keni ndonjë pyetje.