Pi katapult: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

A Cantigny Történeti Múzeum minden évben október utolsó szombatján amatőr katapultversenyt tart. Ez egy csodálatos verseny, amely lehetővé teszi minden érkezőnek, hogy katapultot építsen és lőjön, miközben akár 3 különböző kategóriában is versenyezhet: távolság, lövések csoportosítása és pontosság. A versennyel kapcsolatos további információkért látogasson el honlapjukra a https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… címen. Az idei versenyen a csapatom, a Pi Throwers úgy döntött, hogy Raspberry Pi-t használ. dobja el dobásunk egy részét.

Tervezésünkben van egy érzékelőkészlet, amelyet egy Raspberry Pi Zero Wireless figyel. A katapult élesítése és a kioldó lehúzása után a Raspberry Pi szabályozza, hogy mikor engedik el a baseballt. Ezzel az egyszerű eljárással a második helyre tudtunk kerülni 186 láb távolsággal.

Ez az útmutató leírja a Raspberry Pi vezérlő és a hozzá tartozó elektronika tervezését, fejlesztését és megvalósítását. Bár az idei katapult építésével nem foglalkozom, az új év kezdete után keressen egy tanulságosat a következő évek katapultjának tervezéséről és megépítéséről.

Csak szórakozásból mellékeltem egy videót a 186 lábas lövésünkről. Remélem élvezed.

Ezúton is szeretném megköszönni csapattársaimnak: Steven Bobnak és Gus Menoudakisnak.

1. lépés: Általános tervezés

Az elmúlt évek versenyén elég sok gondunk volt a katapultunk folyamatos kiadásaival. Mivel nagy stréber vagyok, a feleségem szerint úgy döntöttem, hogy az elektronikai ismereteimet és a Raspberry Pi Zero rendkívül alacsony költségét (5 dollár) használom fel a számítógépes vezérléshez.

Íme a katapult elsütésének teljes folyamata. Először kapcsolja be a Pi -t. Másodszor, csatlakozzon a Pi vezeték nélküli hot spotjához az iPhone -mmal, és indítsa el a Catapult alkalmazást. Ezután tekerje fel a katapultot, és állítsa be a kioldást. Töltse be a katapultot, és állítsa be a ravaszt. Élesítse fel a katapultot az alkalmazással. Ha készen áll a katapult kilövésére, húzza ki a kioldót. Most a Pi a beágyazott érzékelők segítségével a megfelelő időben elengedi a ravaszt, és a labda felszabadul.

2. lépés: Raspberry Pi Zero Setup

Három fő lépésre van szükség a Raspberry Pi beállításához a katapult használatához. Az első az, hogy kapcsolatokat kell hozzáadni a Pi hátoldalán található tápegységekhez. A második az, hogy a Pi -t forró pontként kell beállítani. Az utolsó lépés egy olyan program kifejlesztése a Pythonban, amely kölcsönhatásba lép a vezérlőalkalmazással, leolvassa az érzékelőket, és szükség esetén kilövi a katapultot.

Tápcsatlakozások

1. Gyújtsa fel a forrasztópáka.
2. Fogja meg a 16-18-as vezetéket a tápcsatlakozáshoz. Mindig piros vezetéket használok a pozitív csatlakozáshoz. Én is olyan vezetéket használok, amelynek egyik végén csatlakozó van, így eltávolíthatom a fenyőt a katapultról.
3. Csupaszítson le egy kis huzalt, és ónozza be a végeit.
4. Előreforraszthatja a párnákat, ahol csatlakoztatni fogja az áramot. Nem tudom a betétszámokat, de a képen megjelöltem, hogy mely párnákat kell használni.
5. Forrasztja a vezetékeket a Pi -hez. Úgy gondolom, hogy ez a lépés egyszerű, ha rögzíti a Pi -t, és egy vezetéket tart a forrasztandó párna felett. Ezután felhelyezem a forrasztópácot a huzalra, miközben lenyomom a párnát. Ha úgy érzi, hogy a forrasztás megolvad a huzalon, engedje el a nyomást.
6. Ismételje meg a második vezetékkel.
7. Ellenőrizze, nincs -e rövidnadrág. Rövidzárlat áll fenn, ha a vezetékek vagy a forrasztóanyag mindkét párnából összeér. Ha ez megtörténik, melegítse fel a forrasztót, távolítsa el a vezetékeket, és próbálja újra.

Csatlakozási pont

Bár végigmehettem az összes lépésen, hogy felállítson egy forró pontot, vannak olyanok is, akik jobb munkát végeztek. Felsoroltam néhány webhelyet lépésről lépésre szóló utasításokkal.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python program

A katapult konfigurációjának és aktiválásának vezérlésére Python program szolgál. Az alábbi program a Pi -n fut, és lehetővé teszi a katapult beállítását és vezérlését. Ez a program hozzáadódik a helyi felhasználói könyvtárhoz, és minden alkalommal futtatódik, amikor a Pi bekapcsol, egy bejegyzés hozzáadásával az /etc/rc.local fájlban. Ez a program beállít egy hálózati szervert, amelyhez az iPhone -hoz kifejlesztett alkalmazás segítségével csatlakozom. Használhatja a telnetet is, és csatlakozhat a Pi 9999 -es portjához. Ezután a szöveges parancsokat ugyanúgy használhatja, mint az alkalmazásomat.

Csomó-vörös program

A Python program kiegészítéseként létrehoztam egy hasonló funkciójú Node-Red programot, de webes felületet használ. Mivel a Rasbian, a Raspberry Pi ajánlott operációs rendszere, a Node-Red-t tartalmazza a telepítés részeként, úgy gondoltam, hogy ez jó kiegészítő lehet. Másolja a catapult.json fájl tartalmát a vágólapra, nyissa meg a csomópontot a Pi-n, amelyet a katapultjához kíván használni, válassza a Importálás> Vágólap lehetőséget a jobb oldali menüből, és illessze be a kódot oda. Most csak annyit kell tennie, hogy telepíti a kódot, és csatlakozik a Pi IP -címéhez a felhasználói felülethez. Esetemben ez a https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, az IP -címe nagyon.

3. lépés: Az alkatrészek bekötése

Bár rendetlenségnek tűnik, a rendszer tényleges huzalozása meglehetősen egyszerű. A rosszul elkészített PowerPoint sematika az összes kapcsolatot mutatja. Az alábbiakban felsoroljuk a szükséges alkatrészeket.

Alkatrész lista

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 dollár
2. 16 GB -os micro SD kártya - 8-10 dollár
3. Uxcell DC12V 25N Force 2 -vezetékes húzó toló mágnesszelep, elektromágnes, 10 mm -es működtető - $ 18
4. eBoot 6 Pack LM2596 DC-DC Buck Converter 3.0-40V to 1.5-35V Power Supply Step Down Module-$ 2
5. Floureon 2 csomag 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo akkumulátor XT60 dugóval RC autóhoz, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone és FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 hüvelyk) - 27 USD
6. Váltó kapcsoló - 2-10 USD kapcsolónként, volt egy régi, amit használtam
7. Finware 6 páros XT60 XT -60 férfi hüvely golyós csatlakozók Hőzsugorodó dugaszok az RC Lipo akkumulátorhoz - $ 7.50
8. Cylewet 15db nádkapcsoló aranyozott ólommal, normál nyitott (N/O) mágneses indukciós kapcsoló elektromágneses Arduino számára (15 db -os csomag) CYT1065 - $ 10
9. Tolako 5v relé modul az Arduino ARM PIC AVR MCU 5V jelzőfényhez LED 1 csatornás relé modul működik a hivatalos Arduino táblákkal - $ 6. Kaphat egy relét, amely 3.3V -on működik, és megkerüli az NPN tranzisztort, ha megtenném, ha a megfelelőt rendeltem volna.
10. 100 x 2 N2222 NPN TO-92 műanyag burkolatú teljesítménytranzisztor 75V 600mA-$ 2
11. Huzal és egyéb alkatrészek - ez magában foglal néhány 20 mm -es mágnest.

Kapcsolatok

Amint az a szörnyű elektronikai diagramomból látható, az elektronika csatlakoztatása meglehetősen egyszerű. Elgondolkodhat azon, hogy miért van NPN tranzisztor bedobva oda, annak köze van a relé 5 voltos működéséhez és a Pi 3,3 V feszültséghez. Igen, 5V -os tűk vannak a Pi -n, de nem a GPIO -tűkhöz való csatlakoztatásra szolgálnak. Kérdezd meg, honnan tudom…

A komponensek összekapcsolásának módja az Ön döntése. Régi RC szervocsatlakozókat használtam, mivel azok megfelelő távolságban vannak a Raspberry Pi GPIO csapjaihoz, és nagy gyűjteményem van. Ha akarja, a forrasztást a Pi lyukakra/csapokra irányíthatja. Csak meg kell győződnie arról, hogy a kapcsolatok biztonságosak, és nem valószínű, hogy szétválnak az erőszakos folyamat során, amely katapult indítása.

4. lépés: Nyomtatott alkatrészek

Három elemet kellett kinyomtatnom ehhez a projekthez, és ezeket az alábbiakban soroljuk fel.

1. Elektronikai tok
2. Mágnesszelep tok
3. Baseball rögzítő kar

Minden egyes részhez mellékeltem az STL fájlokat, amelyeket ki kellett nyomtatnom. A kar kinyomtatásakor 25-50%-os kitöltési arány használatát javaslom. Ennek célja annak biztosítása, hogy a kar ne törjön el az égetés során fellépő feszültségek miatt.

5. lépés: Mágnesek és nádkapcsolók

Az egyik legfontosabb tervezési szempont annak meghatározása, hogyan lehet megmondani, hol van a kar a katapult kilövése során. Van néhány különböző lehetőség, Hall Effect érzékelők, nádkapcsolók és gyorsulásmérők csak néhány. Eredetileg a Hall Effect érzékelők használatát terveztem, de azt tapasztaltam, hogy nem működnek következetesen, ezért áttértem a nádkapcsolókra. Ha a nádkapcsolók használatát választja, egy óvatossággal, a nádkapcsolókat úgy kell beállítani, hogy merőlegesek legyenek a centrifugális erőre. Ellenkező esetben lehetséges, hogy a nádkapcsolókat a kar forgó mozgása kényszeríti nyitásra/zárásra.

Amint az ábrán látható, négy mágnest és két nádkapcsolót használtam. Mindegyik mágnes 90 fokos távolságra van egymástól. Ez a nádkapcsolók 135 fokos kikapcsolásával kombinálva fordulatonként 8 érzékelő leolvasást tesz lehetővé. Az érzékelő eltolásával mindkét érzékelő nem keresztezi egyszerre a mágnest, ami ugyanolyan pontosságot tesz lehetővé, mint egyetlen nádkapcsoló és 8 mágnes használata. Mindkét esetben minden 45 fok, amelyen a kar elfordítja a Pi -t, egyetlen impulzust kap.

A mágnesek mindegyike be van ágyazva a dobókar alaptartójába. Egy 7/8 hüvelykes forstner fúrót használtam, és körülbelül 6 mm -t fúrtam, hogy megfeleljen a kézben lévő mágnesek magasságának. Ezután hozzáadtam egy kis forró ragasztót a lyukba, és a helyére nyomtam a mágneseket. Mindegyik mágnesnek egy síkban kell lennie az alap felületével.

A nádkapcsolókhoz először a vezetékeket csatlakoztattam a vezetékekhez, amelyeket később a Pi GPIO csapjaihoz csatlakoztatok. Ezután a dobókar alján fúrtam egy rést a nádkapcsolóhoz. Ennek a nyílásnak olyan méretűnek kell lennie, hogy teljesen magába zárja a nádkapcsolót. Ezután lyukat fúrtam a karon a nyílás végén. Ez a lyuk a huzal és a nádkapcsoló menete a karon keresztül, így elég nagynak kell lennie mindkettő kezeléséhez. Ezután befűzöm a vezetékcsatlakozót a nádkapcsolóba, és ragasztom a nádkapcsolót a számára létrehozott nyílásba. Mivel fát használtam a dobókaromhoz, a nádkapcsoló nyílásában lévő fákat kitöltöttem fa töltőanyaggal. Ez volt a módja annak, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a nádkapcsoló rögzítve van, és nem tud dörzsölni az alapon.

6. lépés: Tesztelés

A tesztelés szórakoztató folyamat. Ez az a hely, ahová elmegy valahova, ahol nem fog bántani embereket, és nem rongálja meg a tulajdonát, és megnézi, működik -e a dolga. Bárcsak ezt tettem volna. Az első tesztünkön túl későn dobtuk el a kar kioldását, és egy baseball vitorlát vittem a furgonom fölé, körülbelül 100 méterre. A kiadási időzítés beállítása után újra megpróbáltuk. Ezúttal a baseball elütötte az autóm gumiját, és visszapattant hozzánk. Megmozgattam az autómat.

Több próbálkozás után elköltöztünk a kötélhez a karhoz úgy, hogy a kar egyenesen felfelé 90 ° -os irányban megállt. Ez lehetővé tette számunkra, hogy nagyjából egyenesen és 45 fokos szögben lőjünk. Sokkal jobb. Miután felhívtuk a kiadást, megváltoztattuk a súlyt és néhányszor módosítottuk a labdahevedert, hogy a legjobb eredményt érjük el.

7. lépés: Utolsó gondolatok

Szeretnék köszönetet mondani mindenkinek, aki segített ebben az évben a katapultban. Steven Bob és Gus Menoudakis, a csapattársaim. A feleségem, aki minden évben megkérdezi, hogy miért kell más konstrukciót építenem a katapulthoz. És Cantigny -nek, hogy a versenyt első helyen rendezte. Ez egy robbanás, és tényleg nagyobb tömeg kellene.

Köszönöm az idejét, és ha kérdése van, jelezze felém.