Pi Mancınık: 7 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Her yıl Ekim ayının son Cumartesi günü, Cantigny Tarih Müzesi amatör bir mancınık yarışması düzenler. Bu, tüm gelenlerin 3 farklı kategoride yarışırken bir mancınık inşa etmesine ve ateş etmesine izin veren harika bir yarışma: mesafe, atış gruplandırma ve isabet. Yarışma hakkında daha fazla bilgi için lütfen https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c adresindeki web sitesini ziyaret edin… Bu yılki yarışma için ekibim Pi Atıcılar, aşağıdakilere yardımcı olması için bir Raspberry Pi kullanmaya karar verdi. atışımızın bir kısmını serbest bırakın.

Tasarımımızda, Raspberry Pi Zero Wireless tarafından izlenen bir dizi sensöre sahibiz. Mancınığı kurduktan ve serbest bıraktıktan sonra, Raspberry Pi beyzbolun ne zaman serbest bırakılacağını kontrol eder. Bu basit süreci kullanarak, 186 fitlik bir mesafe ile ikinci sırada yer almayı başardık.

Bu Eğitim Tablosu, Raspberry Pi denetleyicisinin ve ilgili elektroniklerin tasarımını, geliştirilmesini ve uygulanmasını tartışacaktır. Bu yıl mancınık yapımını ele almasam da, yeni yıl başladıktan sonra gelecek yıl mancınık tasarımı ve yapımı hakkında bir talimat arayın.

Sadece eğlence olsun diye 186 ayak vuruşumuzun videosunu ekledim. Umarım eğlenirsiniz.

Bu yıl takım arkadaşlarıma da teşekkür etmek istiyorum: Steven Bob ve Gus Menoudakis.

Adım 1: Genel Tasarım

Son yıllardaki yarışma sırasında, mancınıklarımız için tutarlı sürümler elde etmek için oldukça fazla sorun yaşadık. Karıma göre büyük bir inek olarak, bilgisayar kontrolü eklemek için elektronik ve son derece düşük bir Raspberry Pi Zero (5 $) maliyeti ile becerilerimi kullanmaya karar verdim.

İşte mancınığı ateşlemenin genel süreci. İlk önce Pi'yi açın. İkinci olarak, iPhone'umla Pi'nin kablosuz etkin noktasına bağlanın ve Catapult Uygulamamı başlatın. Ardından, mancınığı sarın ve serbest bırakmayı ayarlayın. Mancınığı yükleyin ve tetiği ayarlayın. Uygulama ile mancınığı silahlandırın. Mancınığı ateşlemeye hazır olduğunuzda, serbest bırakma düğmesini çekin. Şimdi Pi, gömülü sensörleri kullanarak tetiği tam doğru zamanda serbest bırakır ve top serbest bırakılır.

Adım 2: Raspberry Pi Zero Kurulumu

Raspberry Pi'yi mancınıkta kullanmak üzere kurmak için gereken üç ana adım vardır. Birincisi Pi'nin arkasında bulunan güç pedlerine bağlantı eklemek. İkincisi, Pi'yi sıcak nokta olarak ayarlamaktır. Son adım, Python'da kontrol uygulamasıyla etkileşime girecek, sensörleri okuyacak ve gerektiğinde mancınığı ateşleyecek bir program geliştirmektir.

Güç Bağlantıları

1. Havyanızı ateşleyin.
2. Güç bağlantısı için bir dizi 16-18 ölçü teli alın. Pozitif bağlantı için her zaman kırmızı kablo kullanırım. Ayrıca, çamı mancınıktan çıkarabilmem için bir ucunda konektör olan tel kullanıyorum.
3. Az miktarda teli soyun ve uçlarını kalaylayın.
4. Gücü bağlayacağınız pedleri önceden lehimleyin. Pad numaralarını bilmiyorum ama hangi padlerin kullanılacağını resimde belirttim.
5. Telleri Pi'ye lehimleyin. Pi'yi sabitlerseniz ve lehimlenecek pedin üzerine bir tel tutarsanız bu adımı kolay buluyorum. Daha sonra pedin üzerine bastırırken havyayı tele uygularım. Telin üzerindeki lehimin eridiğini hissettiğinizde, basıncı bırakın.
6. İkinci tel ile tekrarlayın.
7. Herhangi bir şort olup olmadığını kontrol edin. Her iki pedden gelen teller veya lehim birbirine temas ederse kısa devre vardır. Bu olursa, lehimi ısıtın, telleri çıkarın ve tekrar deneyin.

Sıcak nokta

Bir sıcak nokta kurmak için tüm adımları atabilirken, daha iyi bir iş çıkaran başkaları da var. Adım adım talimatlarla birkaç site listeledim.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python Programı

Mancınık konfigürasyonunu ve ateşlemesini kontrol etmek için bir Python programı kullanılır. Aşağıda bulunan program Pi üzerinde çalışır ve mancınığı konfigüre etmenize ve kontrol etmenize izin verir. Bu program yerel kullanıcı dizinine eklenir ve /etc/rc.local içine bir giriş eklenerek Pi her açıldığında çalıştırılır. Bu program, iPhone'um için geliştirilmiş bir uygulamayı kullanarak bağlandığım bir ağ sunucusu kuruyor. Ayrıca telnet kullanabilir ve Pi üzerindeki 9999 numaralı bağlantı noktasına bağlanabilirsiniz. Daha sonra, uygulamamla aynı etkiye sahip metin komutlarını kullanabilirsiniz.

Düğüm-Kırmızı Programı

Python programına ek olarak, benzer işlevselliğe sahip bir Node-Red programı oluşturdum ancak bir web arayüzü kullanıyor. Raspberry Pi için önerilen işletim sistemi Rasbian, kurulumun bir parçası olarak Node-Red'i içerdiğinden, bunun iyi bir ek olabileceğini düşündüm. catapult.json dosyasının içeriğini panonuza kopyalayın, catapult'unuz için kullanmayı düşündüğünüz Pi üzerinde Node-Red'i açın, sağdaki menüden Import->Clipboard'u seçin ve kodu buraya yapıştırın. Şimdi tek yapmanız gereken, kodu dağıtmak ve kullanıcı arayüzü için Pi'nizin IP adresine bağlanmak. Benim durumumda https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, IP adresiniz çok olacaktır.

Adım 3: Parçaları Kablolama

Bir karışıklık gibi görünse de, sistemin gerçek kablolaması oldukça basittir. Kötü yapılmış PowerPoint şeması tüm bağlantıları gösterir. Gerekli parçalar aşağıda listelenmiştir.

Parça listesi

1. Raspberry Pi Sıfır Kablosuz - 5 $
2. 16 GB mikro SD kart - 8-10 dolar
3. Uxcell DC12V 25N Force 2 Telli Çekme Solenoidi, Elektromıknatıs, 10 mm Aktüatör - 18 $
4. eBoot 6 Paket LM2596 DC - DC Buck Dönüştürücü 3.0-40V - 1.5-35V Güç Kaynağı Yavaşlatma Modülü - $2
5. Floureon 2 Paket 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo Pil, RC Araba için XT60 Fişli, Skylark m4-fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone ve FPV (2.91 x 1.46 x 1.08 İnç) - 27 $
6. Geçiş anahtarı - anahtar başına 2-10 dolar, kullandığım eski bir tane vardı
7. Finware 6 Çift XT60 XT-60 Erkek Dişi Bullet Konnektörler RC Lipo Pil için Isıyla Daralan Güç Fişleri - 7,50 $
8. Cylewet Yaldızlı Kurşunlu 15 Adet Manyetik Anahtar Normalde Açık (N/O) Manyetik İndüksiyon Anahtarı Arduino için Elektromanyetik (15'li Paket) CYT1065 - $10
9. Arduino için Tolako 5v Röle Modülü ARM PIC AVR MCU 5V Gösterge Işığı LED 1 Kanal Röle Modülü Resmi Arduino Kartlarıyla Çalışır - $6. 3.3v'de çalışan ve NPN transistörünü atlayan bir röle alabilirdiniz, başlamak için doğru olanı sipariş etmiş olsaydım yapardım.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Plastik Kapsüllü Güç Transistörleri 75V 600mA - $2
11. Tel ve çeşitli parçalar - buna 20 mm'lik mıknatıslar dahildir.

Bağlantılar

Korkunç elektronik şemamdan da görebileceğiniz gibi, elektronikler için bağlantılar oldukça basit. Oraya neden bir NPN transistör atıldığını merak edebilirsiniz, bunun 5 voltta çalışan röle ve 3.3v'de çalışan Pi ile ilgisi var. Evet, Pi üzerinde 5V pinler var ama bunlar GPIO pinlerine bağlanmak için değil. Nasıl bildiğimi sor…

Bileşenleri nasıl birbirine bağlayacağınız sizin seçiminizdir. Raspberry Pi'deki GPIO pinleri için doğru boşluklara sahip oldukları için eski RC servo konektörlerini kullandım ve geniş bir koleksiyonum var. İsterseniz lehimi Pi üzerindeki deliklere/pimlere yönlendirebilirsiniz. Sadece bağlantıların güvenli olduğundan ve bir mancınık fırlatma olan şiddetli süreç sırasında ayrılma olasılığının düşük olduğundan emin olmanız gerekir.

Adım 4: Basılı Parçalar

Bu proje için yazdırmam gereken üç ürün var ve bunlar aşağıda listelenmiştir.

1. Elektronik kasa
2. solenoid kasa
3. Beyzbol tutma kolu

Yazdırmam gereken parçaların her biri için STL dosyalarını ekledim. Kol yazdırırken %25-50 doluluk oranı kullanmanızı tavsiye ederim. Bu, kolun ateşleme sırasında maruz kaldığı gerilimler nedeniyle kırılmamasını sağlamak içindir.

Adım 5: Mıknatıslar ve Manyetik Anahtarlar

Daha önemli tasarım yönlerinden biri, mancınık ateşi sırasında kolun nerede olduğunu nasıl anlayacağınızı belirlemektir. Birkaç farklı seçenek var, Hall Etkisi sensörleri, manyetik anahtarlar ve ivmeölçerler bunlardan sadece birkaçı. Başlangıçta Hall Etkisi sensörlerini kullanmayı planlamıştım ancak bunların tutarlı bir şekilde çalışmadığını fark edince reed anahtarlarına geçtim. Reed anahtarları kullanmayı seçerseniz, bir uyarı, manyetik anahtarlar merkezkaç kuvvetine dik olacak şekilde yönlendirilmelidir. Aksi takdirde, kolun dönme hareketi ile manyetik şalterlerin zorlanarak açılması/kapatılması mümkündür.

Şemadan da görebileceğiniz gibi, dört mıknatıs ve iki reed anahtar kullandım. Mıknatısların her biri 90 derece aralıklarla yerleştirilmiştir. Bu, manyetik anahtarlar için 135 derecelik kapalı ayar ile birlikte, devir başına 8 sensör okumasına izin verir. Sensör ofseti ile, her iki sensör de aynı anda bir mıknatısı geçmez, bu da bize tek bir manyetik anahtar ve 8 mıknatıs kullanmakla aynı hassasiyeti sağlar. Her iki durumda da, kolun Pi'yi döndürdüğü her 45 derecede tek bir darbe alacaktır.

Mıknatısların her biri, fırlatma kolu için taban desteğine yerleştirilmiştir. 7/8 inçlik bir forstner ucu kullandım ve elimdeki mıknatısların yüksekliğine uyması için yaklaşık 6 mm deldim. Daha sonra deliğe biraz sıcak tutkal ekledim ve mıknatısları yerine bastırdım. Mıknatısların her biri tabanın yüzeyi ile aynı hizada olmalıdır.

Reed switchler için önce switchleri daha sonra Pi'nin GPIO pinlerine bağlayacağım kablolara bağladım. Daha sonra, fırlatma kolunun alt tarafındaki kamış anahtarı için bir yuva açtım. Bu yuva, kamış anahtarınızı tamamen kapatacak şekilde boyutlandırılmalıdır. Daha sonra yuvanın ucundaki koldan bir delik açtım. Bu delik, tel ve indükleme anahtarının koldan geçirilme şeklidir, bu nedenle her ikisini de idare edebilecek kadar büyük olmalıdır. Daha sonra kablo bağlantısını manyetik anahtara geçiriyorum ve manyetik anahtarı bunun için oluşturulan yuvaya yapıştırıyorum. Fırlatma kolum için ahşap kullandığım için kamış anahtarı yuvasındaki boşlukları ahşap dolgu ile doldurdum. Bu, kamış anahtarın sabitlendiğinden ve tabana sürtmediğinden emin olmanın bir yoluydu.

6. Adım: Test Etme

Test etmek eğlenceli bir süreçtir. İnsanlara zarar vermeyeceğiniz veya mülke zarar vermeyeceğiniz ve eşyalarınızın işe yarayıp yaramadığını göreceğiniz bir yere gittiğiniz yerdir. Keşke bunu yapsaydım. İlk testimizde kolu serbest bırakmak çok geç oldu ve minibüsüme yaklaşık 100 metre uzaklıkta bir beyzbol yelkeni açtım. Yayın zamanlamasını ayarladıktan sonra tekrar denedik. Bu sefer beyzbol arabamın lastiğine çarptı ve bize geri döndü. Arabamı hareket ettirdim.

Birkaç denemeden sonra, ipin kola bağlı olduğu yere taşındık, böylece kol dümdüz yukarıya doğru 90 derece CCW durdu. Bu, hemen hemen ileri doğru ve 45 derecelik bir açıyla atış yapmamızı sağladı. Çok daha iyi. Serbest bırakma ayarını yaptıktan sonra, en iyi sonuçları elde etmek için ağırlığı değiştirdik ve top sapanını birkaç kez değiştirdik.

7. Adım: Son Düşünceler

Bu yıl mancınık ile yardımcı olan tüm insanlara teşekkür etmek istiyorum. Steven Bob ve Gus Menoudakis, takım arkadaşlarım. Her yıl bir mancınık için neden farklı bir tasarım yapmam gerektiğini soran karım. Ve Cantigny, yarışmayı ilk etapta yaptığı için. Bu bir patlama ve gerçekten daha büyük bir kalabalığa sahip olmalı.

Zaman ayırdığınız için teşekkürler ve herhangi bir sorunuz olursa bana bildirin.