Nerf Chronograph and Rate of Fire Barrel: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εισαγωγή

Ως τσιγκούνης είναι πάντα πολύ ικανοποιητικό να βλέπεις τα αριθμητικά αποτελέσματα του μαστοριά σου. Πολλοί από εμάς έχουμε τροποποιήσει τα όπλα Nerf στο παρελθόν και ποιος δεν λατρεύει να πετάει κομμάτια αφρού στο σπίτι με πάνω από 100 fps;

Αφού τροποποίησα πολλά όπλα Nerf σε όλη μου τη ζωή, ξεκινώντας όταν ήμουν 10 ~ με τον μπαμπά μου μέχρι τώρα όταν εγώ και οι συγκάτοικοι μου συνεχίζουμε να πετάμε αφρούς στο διαμέρισμα ο ένας στον άλλο, πάντα ήθελα να ξέρω πόσο γρήγορα πετάνε τα βελάκια, και πόσα βελάκια ανά δευτερόλεπτο πυροβολεί ο συγκάτοικός μου στο Rapid-Strike. Υπάρχουν εμπορικοί χρονογράφοι που διατίθενται για τη Nerf και την Airsoft, αλλά οι υψηλής ακρίβειας είναι ακριβές και είναι διασκεδαστικό να κατασκευάζουμε μόνοι μας. Εάν θέλετε να αγοράσετε ένα, η Nerf κυκλοφόρησε ένα βαρέλι σχεδόν πανομοιότυπο με αυτό που παρουσιάζεται σε αυτό το έργο (με καλύτερο βιομηχανικό σχεδιασμό) και μπορείτε να το βρείτε εδώ:

Nerf Modulus Ghost-Ops Chrono Barrel

Η έκδοση Nerf τροφοδοτείται επίσης από μπαταρία και εμφανίζει έναν μετρητή για βέλη που εκτοξεύονται. Το Instructable εδώ περιλαμβάνει επίσης μια οθόνη και ένα κουμπί επαναφοράς, ωστόσο βασίζεται στο μήκος βελάκι για τον υπολογισμό της ταχύτητας και δεν φαίνεται να χρησιμοποιεί διακοπές. Ο κύριος στόχος αυτού του έργου θα είναι η σειριακή επικοινωνία (ως απλό παράδειγμα όπως αυτό που δεν ήταν το πιο εύκολο να βρεθεί στο διαδίκτυο) και η χρήση διακοπών για ακριβή χρονισμό. Αυτό μπορεί να μετατραπεί εύκολα σε χρονογράφο airsoft για τους ίδιους λόγους με πιο σφιχτό περίβλημα και καλύτερο σύστημα τοποθέτησης για όπλα airsoft. Χωρίς τη χρήση διακοπών ο κώδικας μπορεί να είναι πιο αργός και λιγότερο αποδοτικός, είναι επίσης πολύ πιο δύσκολο να προσδιοριστεί με ακρίβεια τα μικροδευτερόλεπτα, καθώς τα χιλιοστά του δευτερολέπτου δεν θα παράγουν ακριβείς τιμές για την ταχύτητα του βελάκι.

Δεν θα επικεντρωθώ πολύ στον σχεδιασμό του περιβλήματος, αν και τα αρχεία STL είναι διαθέσιμα στο GitHub, επειδή ο καθένας μπορεί απλώς να αγοράσει την έκδοση Nerf που είναι σίγουρα καλύτερη για πραγματικό παιχνίδι, αλλά μια μελλοντική έκδοση αυτού μπορεί να μετριάσει τα αποτελέσματα.

Βασικές αρχές (μαθησιακά αποτελέσματα):

• Έχει τη μορφή ενός τυπικού βαρελιού Nerf
• Χρήση φωτοτρανζίστορ ως πύλες χρονισμού για το βελάκι.
• Δείχνει τη χρήση των διακοπών Adruino για χρονισμό
• Χρήση επεξεργασίας με Arduino για σειριακή επικοινωνία

Πεδίο εφαρμογής έργου:

Σκοπεύω να αναφερθώ κυρίως σε συγκεκριμένες λεπτομέρειες αυτού του έργου με μερικές σύντομες επισκοπήσεις και να προτείνω να διαβάσετε τις αναφορές για το Arduino και την επεξεργασία για πιο συγκεκριμένες πληροφορίες. Αυτό δεν θα σας διδάξει πώς να κολλήσετε, αλλά περισσότερο πώς να ενσωματώσετε το Arduino και την επεξεργασία και τη χρήση διακοπών. Μεγάλο μέρος αυτής της εκμάθησης θα γίνει μέσω της ανάγνωσης του πραγματικού σχολιασμένου κώδικα, οπότε βεβαιωθείτε ότι έχετε διαβάσει όλο τον κώδικα προτού ανεβάσετε τυφλά και επιχειρήσετε να λειτουργήσει.

Οφέλη έναντι παρόμοιων έργων:

• Χρήση διακοπών για ακριβή μέτρηση υψηλής ταχύτητας
• Εκτεταμένο τμήμα εντοπισμού σφαλμάτων για φωτοτρανζίστορ
• Ρυθμός πυρκαγιάς (ROF) Υπολογισμός έξοδος γύρων ανά δευτερόλεπτο (RPS)
• Διεπαφή υπολογιστή πλήρους οθόνης - δεν είναι χρήσιμη κατά τη διάρκεια της μάχης, αλλά είναι εξαιρετική αν θέλετε να δείξετε σε άλλους τα αποτελέσματα στη ροή ή στο Youtube με συσκευή εγγραφής οθόνης.
• Δυνατότητα προσαρμογής για Airsoft ή Paintball με τροποποίηση μόνο του περιβλήματος
• Δεν χρειάζεται προσαρμοσμένα PCB (Θα ήταν ωραίο σε μελλοντική ενημέρωση, αλλά ο καθένας μπορεί να το κάνει με σχετικά χαμηλό κόστος
• Συνολικό κόστος κάτω των $ 10 όταν τα εξαρτήματα διαχωρίζονται και εάν υπάρχει διαθέσιμος εκτυπωτής 3D - Στο ίδιο επίπεδο με το εμπορικό κόστος, με προσθήκη ROF

Βήμα 1: Απαιτούμενα μέρη και εργαλεία

Εάν έχετε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, αυτό θα είναι ένα μεγάλο έργο για εσάς, καθώς θα παρέχω τα αρχεία για το περίβλημα. Μη διστάσετε να ενημερώσετε το περίβλημα. Δεν είχα LCD στο χέρι, αλλά μια δεύτερη έκδοση ελπίζω να έχει LCD και να χρησιμοποιεί WEMOS D1 ή παρόμοιο πίνακα με δυνατότητα WiFi/BT και μπαταρία. Αυτό θα επιτρέψει την καταγραφή δεδομένων σε κινητά και ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο - για παράδειγμα, πόσα βελάκια έχουν απομείνει στο όπλο. Συνιστάται κάποια εμπειρία συγκόλλησης, εάν δεν αισθάνεστε άνετα, προτείνω να ακολουθήσετε ένα Instructable για συγκόλληση και πιθανώς να αγοράσετε επιπλέον ηλεκτρονικά εξαρτήματα για παν ενδεχόμενο.

Απαιτούμενα εργαλεία:

1. Συγκολλητικό σίδερο
2. Φυσητήρας ζεστού αέρα/ πιστόλι θερμότητας/ αναπτήρας (εάν χρησιμοποιείτε θερμοσυρρικνωτή)
3. Συρματόσχοινα
4. Mini - B καλώδιο USB (ή όποιο καλώδιο απαιτείται για τον μικροελεγκτή σας)
5. Gun Glue Hot ή παρόμοιο (χρησιμοποίησα ένα στυλό τρισδιάστατης εκτύπωσης για να προσαρτήσω όλα τα εξαρτήματα στο τρισδιάστατο περίβλημα)

Απαιτούμενα υλικά:

1. 22AWG Καλώδιο συμπαγούς πυρήνα ex: Σετ καλωδίων στερεού πυρήνα 22AWG
2. Arduino Nano (ή παρόμοιο, χρησιμοποίησα κλώνο) π.χ.: 3 x Arduino Nano (Κλώνος)
3. Κιτ αντοχής (2 x 220 ohm, 2 x 220k ohm) beσως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις αναδίπλωσης χαμηλότερης τιμής όπως 47k με επιτυχία, μόλις έτυχε να διαπιστώσω ότι χρειαζόμουν αυτήν την τιμή για να λειτουργήσει. Ο οδηγός αντιμετώπισης προβλημάτων περιγράφει πώς να προσδιορίσετε εάν η αντίσταση ανατροπής είναι η σωστή τιμή για το συγκεκριμένο φωτοτρανζίστορ και το σετ LED. Εξαιτίας αυτού, συνιστώ να πάρετε ένα σετ: π.χ.: Σετ αντίστασης
4. 2 x IR LED ex: IR LED και PhotoTransistor Set
5. 2 x PhotoTransistor
6. 1 x τρισδιάστατο περίβλημα - σε IR αδιαφανές νήμα (το ασημί Hatchbox δούλεψε και ήταν το μόνο χρώμα που δοκίμασα)
7. Τα πλήρη αρχεία έργου είναι διαθέσιμα εδώ στο GitHub καθώς και στο συνημμένο αρχείο Zip. Τα STL είναι επίσης διαθέσιμα στο Thingiverse εδώ.

Βήμα 2: Δοκιμή Breadboard

Μόλις φτάσουν τα ηλεκτρονικά, η συγκόλληση οδηγεί στα φωτοτρανζίστορ και στο IR Leds ~ 20-30cm για εντοπισμό σφαλμάτων, προτείνω τη συρρίκνωση της θερμότητας. Δεν είχα το σωστό μέγεθος συρρίκνωσης και έπρεπε να χρησιμοποιήσω ηλεκτρική ταινία για αυτό το πρωτότυπο. Αυτό θα σας επιτρέψει να τα χρησιμοποιήσετε για δοκιμή στο περίβλημα. Εάν έχετε εκτυπώσει το περίβλημα και έχετε LED και τρανζίστορ φωτογραφιών στις σωστές θέσεις, μπορείτε να ξεκινήσετε τον έλεγχο.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε εγκαταστήσει το Arduino και το Processing.

Το αρχείο zip στην αρχή έχει όλο τον κωδικό καθώς και τα αρχεία STL για την εκτύπωση του περιβλήματος.

Χρησιμοποιήστε το Arduino για εντοπισμό σφαλμάτων στην αρχή και χρησιμοποιήστε μόνο την επεξεργασία για τον τελικό έλεγχο (μπορείτε να δείτε τα πάντα στη σειριακή οθόνη από το Arduino).

Μπορείτε να δοκιμάσετε απλά να πυροβολήσετε ένα βελάκι Nerf μέσω του χρονογράφου με το Chronogrpah_Updated.ino εγκατεστημένο στο Arduino. Εάν αυτό λειτουργεί, τότε είστε έτοιμοι. Εάν αυτό δεν λειτουργεί, πιθανότατα θα πρέπει να προσαρμόσετε τις τιμές της αντίστασης. Αυτό συζητείται στο επόμενο βήμα.

Λίγα λόγια για το πώς λειτουργεί ο κώδικας:

1. Το Interrupst σταματά τον κώδικα κάθε φορά που ένα βελάκι περνάει από μια πύλη και καθορίζει τον χρόνο σε μικροδευτερόλεπτα
2. Η ταχύτητα υπολογίζεται με αυτό και αποθηκεύεται ο χρόνος
3. Ο χρόνος μεταξύ των βολών υπολογίζεται και μετατρέπεται σε γύρους ανά δευτερόλεπτο

4. Ο χρόνος μεταξύ των πυλών υπολογίζεται και μετατρέπεται σε πόδια ανά δευτερόλεπτο με βάση την απόσταση της πύλης.

   Η χρήση δύο θυρών επιτρέπει καλύτερα αποτελέσματα με τον ίδιο χρονισμό (πόσο από τον αισθητήρα πρέπει να καλύπτεται) και μειώνει την υστέρηση

5. Η ταχύτητα και ο ρυθμός πυρκαγιάς αποστέλλονται μέσω σειριακής διάκρισης με κόμμα είτε στη σειριακή οθόνη στο arduino είτε στο σκίτσο επεξεργασίας που επιτρέπει ένα ωραίο περιβάλλον χρήστη (επικεντρωθείτε στην επεξεργασία όταν όλα τα άλλα λειτουργούν!).

Βήμα 3: Δοκιμή και εντοπισμός σφαλμάτων

Εάν δεν είχατε επιτυχία με την αρχική δοκιμή, τότε πρέπει να καταλάβουμε τι πήγε στραβά.

Ανοίξτε το παράδειγμα Arduino AnalogReadSerial που βρέθηκε στο Αρχείο-> Παραδείγματα-> 0.1 Βασικά στοιχεία-> AnalogReadSerial

Θέλουμε να διασφαλίσουμε ότι τα φωτοτρανζίστορ λειτουργούν όπως τα περιμένουμε. Θέλουμε να διαβάζουν Υ HIGHΗΛΟ όταν το βελάκι δεν τους εμποδίζει και ΧΑΜΗΛΟ όταν το βελάκι δεν είναι. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κώδικας χρησιμοποιεί Διακοπές για να καταγράψει την ώρα που το βελάκι περνάει από τον αισθητήρα και ο τύπος διακοπής που χρησιμοποιείται είναι ΠΤΩΣΗ, πράγμα που σημαίνει ότι θα ενεργοποιηθεί όταν πηγαίνει από Υ HIGHΗΛΟ σε ΧΑΜΗΛΟ. Για να διασφαλίσουμε ότι η καρφίτσα είναι Υ HIGHΗΛΗ μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις αναλογικές ακίδες για να καθορίσουμε την τιμή αυτών των ακίδων.

Ανεβάστε το Παράδειγμα Arduino AnalogReadSerial και μεταβείτε από την ψηφιακή ακίδα D2 ή D3 στο A0.

Ο D2 πρέπει να είναι ο πρώτος αισθητήρας και ο D3 ο δεύτερος αισθητήρας. Επιλέξτε 1 για να διαβάσετε και ξεκινήστε εκεί. Ακολουθήστε τον παρακάτω οδηγό για να καθορίσετε τη σωστή λύση με βάση τις αναγνώσεις:

Η τιμή είναι 0 ή πολύ χαμηλή:

Η τιμή θα πρέπει αρχικά να είναι περίπου 1000, εάν διαβάζει πολύ χαμηλή τιμή ή μηδέν, βεβαιωθείτε ότι τα LED σας είναι σωστά συνδεδεμένα και δεν έχουν καεί, καθώς και ευθυγραμμισμένα καλά. Έκαψα τα LED μου κατά τη δοκιμή όταν χρησιμοποιούσα αντίσταση 100 ohm αντί για 220 ohm. Είναι καλύτερο να ανατρέξετε στο φύλλο δεδομένων για τις λυχνίες LED για να καθορίσετε τη σωστή τιμή αντίστασης, αλλά τα περισσότερα LED πιθανότατα θα λειτουργούν με την αντίσταση 220 ohm.

Οι λυχνίες LED λειτουργούν και η τιμή εξακολουθεί να είναι 0 ή πολύ χαμηλή:

Το ζήτημα πιθανότατα είναι ότι η αντίσταση έλξης είναι πολύ χαμηλή σε αντίσταση. Εάν αντιμετωπίζετε πρόβλημα με την αντίσταση 220k, ίσως να το αυξήσετε ψηλότερα από αυτό, αλλά μπορεί να πάρετε θόρυβο. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το τρανζίστορ φωτογραφιών σας δεν έχει καεί.

Η τιμή είναι ένα μεσαίο εύρος:

Αυτό θα προκαλέσει πολλά προβλήματα, κυρίως ψευδείς ενεργοποιητές ή δεν θα προκαλέσει ποτέ υψηλό. Πρέπει να διασφαλίσουμε ότι λαμβάνεται ένα Υ HIGHΗΛΟ, για να το κάνουμε αυτό χρειαζόμαστε μια τιμή ~ 600, αλλά ας επιδιώξουμε τα 900+ να είναι ασφαλή. Το να είμαστε πολύ κοντά σε αυτό το όριο μπορεί να προκαλέσει ψευδείς εκκινήσεις, οπότε θέλουμε να αποφύγουμε τυχόν ψευδώς θετικά. Για να προσαρμόσουμε αυτήν την τιμή, θέλουμε να αυξήσουμε την αντίσταση αναδίπλωσης (220K). Το έκανα ήδη μερικές φορές στο σχέδιό μου και πιθανότατα δεν θα χρειαστεί να το κάνετε αυτό καθώς πρόκειται για μια πολύ μεγάλη τιμή για μια αντίσταση πτυσσόμενης αντίστασης.

Η αξία είναι πολύ θορυβώδης (πηδάει πολύ χωρίς εξωτερικά ερεθίσματα):

Βεβαιωθείτε ότι η καλωδίωση είναι σωστή με την πτυσσόμενη αντίσταση. Εάν αυτό είναι σωστό, ίσως χρειαστεί να αυξήσετε την τιμή της αντίστασης.

Η τιμή έχει κολλήσει στα 1000+, ακόμη και όταν μπλοκάρετε τον αισθητήρα:

Βεβαιωθείτε ότι η αντίσταση τροφοδοσίας είναι καλωδιωμένη σωστά, αυτό είναι πιθανό να συμβεί εάν δεν υπάρχει τράβηγμα προς τα κάτω. Εάν αυτό εξακολουθεί να είναι ένα ζήτημα, δοκιμάστε να μειώσετε την τιμή αντίστασης πτυσσόμενου.

Η τιμή είναι υψηλή και μηδενίζεται όταν μπλοκάρετε το φως:

Αυτό θα πρέπει να είναι αρκετό για να λειτουργήσει ο αισθητήρας, ωστόσο ενδέχεται να μην είμαστε αρκετά γρήγορη απόκριση καθώς το βελάκι διασχίζει τη διαδρομή. Υπάρχει κάποια χωρητικότητα στο κύκλωμα και με την αντίσταση 220Κ μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος για να πέσει η τάση κάτω από το απαιτούμενο όριο. Εάν συμβαίνει αυτό, μειώστε αυτήν την αντίσταση στα 100K και δείτε πώς λειτουργούν οι δοκιμές.

ΒΕΒΑΙΩΘΕΙΤΕ ΟΠΟΙΑΔΗΠΟΤΕ ΑΛΛΑΓΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΕΙΝΑΙ ΣΥΝΕΧΕΣ ΜΕΤΑΞΥ ΚΑΙ ΤΟΥΣ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ

Η διασφάλιση πανομοιότυπων κυκλωμάτων και για τους δύο αισθητήρες διατηρεί την ίδια καθυστέρηση μεταξύ των αντιστάσεων που θα επιτρέψει την καλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις.

Εάν έχετε επιπλέον ζητήματα, αφήστε ένα σχόλιο παρακάτω και θα κάνω ό, τι μπορώ για να σας βοηθήσω.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση υλικού

Συγκολλήστε τα εξαρτήματα στο μικρό PCB όπως φαίνεται εδώ:

Τα καλώδια για τις λυχνίες LED και τα PhotoTransistors πρέπει να κοπούν σε μήκος, περίπου _.

Συγκολλήστε το Arduino στον πίνακα και συνδέστε τις αντιστάσεις από το έδαφος σε προσβάσιμες ακίδες. Επιπλέον, βεβαιωθείτε ότι τα 4 θετικά καλώδια μπορούν να συνδεθούν εύκολα μεταξύ τους. Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με αυτό, μπορείτε να αφαιρέσετε ένα κομμάτι του σύρματος και να το κολλήσετε σε όλα τα καλώδια στο τέλος.

Συνδέω τους αισθητήρες στην αντίθετη πλευρά του περιβλήματος, ωστόσο μη διστάσετε να συνδέσετε είτε αρκεί να διατηρήσετε τις πλευρές σταθερές. Έκοψα τα καλώδια σε μήκος και κόλλησα τα καλώδια σε κάθε μια από τις διόδους τελευταία. Ενημέρωσα ελαφρώς τη διαδρομή των καλωδίων για να έχω περισσότερο χώρο και να μην ανησυχώ αν έχω μερικά καλώδια κάτω από το PCB και άλλα πάνω από αυτό για εύκολη χρήση. Τα STL βρίσκονται στο πλήρες αρχείο zip του έργου στην αρχή του έργου.

Βήμα 5: Τελική συνέλευση

Εάν οι οπές PCB σας δεν ταιριάζουν με τις τρύπες στο κύριο σώμα του χρονογράφου, πιθανότατα μπορείτε να ασφαλίσετε τα ηλεκτρονικά στο περίβλημα με κάποια ταινία ή ζεστή κόλλα, διαπίστωσα ότι δεν χρειάζεται να ασφαλιστεί μετά από καλώδιο και USB υπήρχαν, ωστόσο τα αποτελέσματά σας ενδέχεται να διαφέρουν. Έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει τη συμπίεση του νήματος 1,75mm στις οπές των βιδών για θέρμανση, ωστόσο το PCB μπορεί επίσης να βιδωθεί ή να κολληθεί. Το πιο σημαντικό μέρος εδώ είναι να διασφαλίσετε ότι η θύρα USB είναι προσβάσιμη.

Καλύψτε τα ηλεκτρονικά με το κάλυμμα των ηλεκτρονικών, Τα ενημερωμένα αρχεία θα πρέπει να ταιριάζουν καλύτερα από το δικό μου και ελπίζω να πιέσουν στη θέση τους, ωστόσο χρησιμοποίησα ένα στυλό τρισδιάστατης εκτύπωσης για να συγκολλήσω τα καλύμματα στη θέση τους. Είστε τώρα έτοιμοι να πυροβολήσετε μερικά βελάκια!

Μια μελλοντική ενημέρωση μπορεί να χρησιμοποιεί εσωτερική δρομολόγηση για τα καλώδια, αλλά τα καλύμματα σε αυτή την περίπτωση αποδίδουν ελαφρώς στην αισθητική του Nerf.

Βήμα 6: Χρονογράφος σε δράση

Το άνοιγμα του αρχείου επεξεργασίας: Chronograph_Intitial_Release θα επιτρέψει μια πραγματικά ωραία διεπαφή χρήστη για τον χρονογράφο που εμφανίζει τόσο FPS όσο και RPS (Γύροι ανά δευτερόλεπτο). Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα σύνδεσης, βεβαιωθείτε ότι κλείσατε την σειριακή οθόνη Arduino, ίσως χρειαστεί να αλλάξετε τη σειριακή θύρα στον κώδικα, αλλά αυτό σχολιάζεται και πρέπει να είναι απλό. Για να επαναφέρετε τις μέγιστες τιμές, απλώς πατήστε το πλήκτρο διαστήματος στον υπολογιστή σας.

Λίγα λόγια για το πώς λειτουργεί ο κώδικας (η φωτογραφία της διεπαφής χρήστη φαίνεται παραπάνω):

1. Λαμβάνει πληροφορίες από το Arduino
2. Συγκρίνει αυτό με προηγούμενη εισαγωγή για να βρείτε τη μέγιστη τιμή
3. Εμφανίζει τις τρέχουσες και τις μέγιστες τιμές σε πλήρη οθόνη για εύκολη οπτική ανατροφοδότηση
4. Επαναφέρει τη μέγιστη τιμή όταν πατήσετε το διάστημα

Βήμα 7: Μελλοντικά σχέδια

Μια μελλοντική ενημέρωση για αυτό θα περιλαμβάνει τις ακόλουθες βελτιώσεις. Εάν έχετε επιπλέον δυνατότητες που θα θέλατε, ενημερώστε με και θα προσπαθήσω να τις εφαρμόσω.

1. Συμπεριλάβετε οθόνη LCD
2. Συμπεριλάβετε μπαταρίες
3. Συμβατά σημεία Nerf Attachment
4. Ενημερωμένο περίβλημα
5. Iron Sights