Pi Catapult: 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Ամեն տարի հոկտեմբեր ամսվա վերջին շաբաթ օրը Cantigny պատմական թանգարանում անցկացվում է սիրողական կատապուլտների մրցույթ: Սա հիանալի մրցույթ է, որը թույլ է տալիս բոլոր եկողներին կառուցել և կրակել կատապուլտ ՝ մրցելով մինչև 3 տարբեր կատեգորիաներում ՝ հեռավորություն, կրակոցների խմբավորում և ճշգրտություն: Մրցույթի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք նրանց կայքը ՝ https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Այս տարիների մրցույթի համար իմ թիմը ՝ Pi Throwers- ը, որոշեց օգտագործել Raspberry Pi- ն ազատել մեր նետման հատվածը:

Մեր նախագծում մենք ունենք սենսորների մի շարք, որոնք վերահսկվում են Raspberry Pi Zero Wireless- ի կողմից: Քարաձիգը զինելուց և արձակումը քաշելուց հետո, Raspberry Pi- ն վերահսկում է, թե երբ կթողարկվի բեյսբոլը: Օգտագործելով այս պարզ գործընթացը, մենք կարողացանք երկրորդ տեղը զբաղեցնել 186 ոտնաչափ հեռավորությամբ:

Այս Instructable- ը կքննարկի Raspberry Pi վերահսկիչի և հարակից էլեկտրոնիկայի նախագծումը, մշակումն ու ներդրումը: Չնայած ես չեմ լուսաբանում այս տարիների քարաձիգի շենքը, նոր տարվա մեկնարկից հետո փնտրեք հրահանգելիք հաջորդ տարիների քարաձիգ նախագծման և կառուցման վերաբերյալ:

Պարզապես հաճույքի համար ես ներառել եմ մեր 186 ոտնաչափ կրակոցի տեսանյութը: Հուսով եմ, որ դուք կվայելեք:

Նաև ցանկանում եմ շնորհակալություն հայտնել այս տարի իմ թիմակիցներին ՝ Սթիվեն Բոբին և Գուս Մենուդակիսին:

Քայլ 1: Ընդհանուր ձևավորում

Անցած տարիների մրցույթում մենք բավականին դժվարություններ ունեցանք մեր քարաձիգի հետևողական թողարկումների համար: Լինելով մեծ գեյք, ըստ կնոջս, ես որոշեցի օգտագործել իմ հմտությունները էլեկտրոնիկայի և Raspberry Pi Zero- ի (5 դոլար) չափազանց ցածր արժեքը `համակարգչային հսկողություն ավելացնելու համար:

Ահա կատապուլտին կրակելու ընդհանուր գործընթացը: Նախ, միացրեք Pi- ն: Երկրորդ, միացեք Pi- ի անլար թեժ կետին իմ iPhone- ով և գործարկեք իմ Catapult ծրագիրը: Հաջորդը, քամեք քարաձիգը և տեղադրեք արձակումը: Տեղադրեք քարաձիգը և տեղադրեք ձգանը: Armինացրեք քարաձիգը հավելվածով: Երբ պատրաստ եք կրակ արձակել կատապուլտին, քաշեք արձակումը: Այժմ Pi- ն, օգտագործելով ներկառուցված տվիչները, բաց է թողնում ձգանը ճիշտ ժամանակին, և գնդակը բաց է թողնվում:

Քայլ 2: Raspberry Pi Zero Setup

Երեք հիմնական քայլ է անհրաժեշտ ՝ Raspberry Pi- ն քարաձիգում օգտագործելու համար տեղադրելու համար: Առաջինը ՝ Pi- ի հետևի մասում տեղադրված հոսանքի բարձիկներին միացումներ ավելացնելն է: Երկրորդն այն է, որ Pi- ն ստեղծվի որպես թեժ կետ: Վերջին քայլը Python- ում ծրագիր մշակելն է, որը փոխազդելու է կառավարման ծրագրի հետ, կարդալու է սենսորները և անհրաժեշտության դեպքում կատապուլտին կրակելու:

Էլեկտրաէներգիայի միացումներ

1. Հրդեհեք ձեր զոդման երկաթը:
2. Ձեռք բերեք 16-18 չափիչ մետաղալարերի հավաքածու հոսանքի միացման համար: Ես միշտ կարմիր կապ եմ օգտագործում դրական միացման համար: Ես նաև օգտագործում եմ մետաղալար, որը մի ծայրում միակցիչ ունի, որպեսզի կարողանամ սոճին հեռացնել քարաձիգից:
3. Քաշեք մի փոքր քանակությամբ մետաղալար և թիթեղացրեք ծայրերը:
4. Նախապես կպցրեք բարձիկները, որտեղից միացնելու եք հոսանքը: Ես չգիտեմ բարձիկների համարները, բայց ես նշել եմ, թե որ բարձիկներն օգտագործել նկարում:
5. Լարերը կպցրեք Pi- ին: Կարծում եմ, որ այս քայլը հեշտ է, եթե դուք ամրացնեք Pi- ն և մեկ մետաղալար պահեք այն բարձի վրայով, որը կպցրեք: Այնուհետև ես կպցնում եմ զոդման մետաղը մետաղալարին, միաժամանակ սեղմելով պահոցը: Երբ զգաք, որ մետաղալարերի վրա եռակցումը հալվում է, ճնշումը բաց թողեք:
6. Կրկնել երկրորդ մետաղալարով:
7. Ստուգեք շորտերի առկայությունը: Կարճ գոյություն ունի, եթե երկու բարձիկներից լարերը կամ զոդերը դիպչեն միմյանց: Եթե դա տեղի ունենա, տաքացրեք զոդումը, հեռացրեք լարերը և նորից փորձեք:

Թեժ կետ

Թեև ես կարող էի անցնել թեժ կետ ստեղծելու բոլոր քայլերը, կան ուրիշներ, որոնք ավելի լավ աշխատանք են կատարել: Ես թվարկել եմ մի քանի կայք ՝ քայլ առ քայլ հրահանգներով:

RaspberryPi.org

Frillip.com

Python ծրագիր

Քարաձիգի կազմաձևումն ու կրակը վերահսկելու համար օգտագործվում է Python ծրագիր: Ստորև տեղադրված ծրագիրը գործարկվում է Pi- ով և թույլ է տալիս կարգավորել և վերահսկել քարաձիգը: Այս ծրագիրը ավելացվում է տեղական օգտվողների գրացուցակում և գործարկվում է ամեն անգամ, երբ Pi- ն սնվում է /etc/rc.local գրառում ավելացնելով: Այս ծրագիրը ստեղծում է ցանցային սերվեր, որին ես միանում եմ ՝ օգտագործելով iPhone- ի համար մշակված ծրագիր: Կարող եք նաև օգտագործել telnet և միանալ Pi 9999 նավահանգստին: Այնուհետև կարող եք օգտագործել տեքստային հրամաններ նույն ազդեցությամբ, ինչ իմ ծրագիրը:

Հանգույց-կարմիր ծրագիր

Որպես Python ծրագրի լրացում, ես ստեղծել եմ Node-Red ծրագիր, որը նման գործառույթ ունի, բայց այն օգտագործում է վեբ ինտերֆեյս: Քանի որ Rasbian- ը, Raspberry Pi- ի համար առաջարկվող ՕՀ-ն, տեղադրման շրջանակներում ներառում է Node-Red- ը, ես մտածեցի, որ սա կարող է լավ հավելում լինել: Պատճենեք catapult.json ֆայլի բովանդակությունը ձեր սեղմատախտակի մեջ, բացեք Node-Red- ը Pi- ի վրա, որը մտադիր եք օգտագործել ձեր քարաձիգի համար, աջ մենյուից ընտրեք Ներմուծում-> սեղմատախտակ և այնտեղ տեղադրեք կոդը: Այժմ այն, ինչ ձեզ հարկավոր է անել, տեղադրել կոդն ու օգտվողի միջերեսի համար միանալ ձեր Pi- ի IP հասցեին: Իմ դեպքում դա https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0 է, ձեր IP հասցեն շատ կլինի:

Քայլ 3: Մասերի միացում

Չնայած այն կարծես խառնաշփոթ է, համակարգի իրական էլեկտրագծերը բավականին ուղիղ են: Վատ կատարված PowerPoint սխեման ցույց է տալիս բոլոր կապերը: Անհրաժեշտ մասերը թվարկված են ստորև:

Մասերի ցուցակ

1. Raspberry Pi Zero Wireless - 5 դոլար
2. 16 ԳԲ միկրո SD քարտ - 8-10 դոլար
3. Uxcell DC12V 25N Force 2 -Wires Pull Push Pulsner, Electromagnet, 10 մմ Actuator - $ 18
4. eBoot 6 Pack LM2596 DC to DC Buck Converter 3.0-40V to 1.5-35V Power Supply Step Down Module-$ 2
5. Floureon 2 փաթեթ 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo մարտկոց ՝ XT60 վարդակից RC ավտոմեքենայի համար, Skylark m4 -fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone և FPV (2.91 x 1.46 x 1.08 դյույմ) - 27 դոլար
6. Փոխարկիչ - 2-10 դոլար մեկ անջատիչի համար, ես ունեի հին, որն օգտագործում էի
7. Finware 6 Pairs XT60 XT -60 Արական իգական փամփուշտի միակցիչներ Էլեկտրական վարդակներ RC Lipo մարտկոցի համար ջերմային նվազեցմամբ - 7.50 դոլար
8. Cylewet 15 հատ Reed Switch with Gilded Lead Normally Open (N/O) Magnetic Induction Switch Electromagnetic for Arduino (Pack of 15) CYT1065 - 10 $
9. Tolako 5v ռելեի մոդուլ Arduino- ի համար ARM PIC AVR MCU 5V icուցանիշ Light LED 1 ալիքի ռելեի մոդուլը աշխատում է պաշտոնական Arduino տախտակների հետ - $ 6: Կարող եք ձեռք բերել 3.3 վ լարման վրա աշխատող ռելե և շրջանցել NPN տրանզիստորը, ես կունենայի, եթե պատվիրեի ճիշտը սկսել:
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Պլաստիկ-ծածկված էներգիայի տրանզիստորներ 75V 600mA-2 դոլար
11. Մետաղական և այլ մասեր. Սա ներառում է մոտ 20 մմ մագնիսներ:

Միացումներ

Ինչպես տեսնում եք իմ սարսափելի էլեկտրոնիկայի գծապատկերից, էլեկտրոնիկայի միացումները բավականին պարզ են: Դուք կարող եք մտածել, թե ինչու է այնտեղ նետված NPN տրանզիստորը, դա կապված է 5 վոլտ հզորությամբ ռելեի և 3.3 վ լարման վրա աշխատող ռելեի հետ: Այո, Pi- ի վրա կա 5V կապ, բայց դրանք նախատեսված չեն GPIO կապումներին միանալու համար: Հարցրեք, թե որտեղից գիտեմ…

Ինչպես եք միացնում բաղադրիչները միասին, ձեր ընտրությունն է: Ես օգտագործել եմ հին RC servo միակցիչներ, քանի որ նրանք ունեն ճիշտ տարածություն Raspberry Pi- ի GPIO կապերի համար օգտագործելու համար, և ես դրանցից մեծ հավաքածու ունեմ: Եթե ցանկանում եք, կարող եք զոդն ուղղել Pi- ի անցքերին/կապումներին: Պարզապես պետք է համոզվեք, որ կապերն ապահով են և դժվար թե բաժանվեն կատաղի գործընթացի ընթացքում, որը կատապուլտի մեկնարկ է:

Քայլ 4: Տպագիր մասեր

Երեք նյութ կա, որ ես պետք է տպեի այս նախագծի համար, և դրանք թվարկված են ստորև:

1. Էլեկտրոնիկայի պատյան
2. Էլեկտրամագնիսական գործ
3. Բեյսբոլի պահպանման բազուկ

Ես ներառել եմ STL ֆայլերը այն մասերից յուրաքանչյուրի համար, որոնք պետք է տպագրեի: Թևը տպելիս խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել լրացման տոկոսադրույքը 25-50%-ով: Սա անհրաժեշտ է համոզվել, որ թևը չի կոտրվում այն սթրեսների պատճառով, որոնց ենթարկվում է կրակոցների ժամանակ:

Քայլ 5. Մագնիսներ և եղեգի անջատիչներ

Դիզայնի առավել կարևոր ասպեկտներից մեկն այն է, թե ինչպես կարելի է ասել, թե որտեղ է գտնվում ձեռքը կատապուլտի կրակման ժամանակ: Կան մի քանի տարբեր ընտրանքներ, Hall Effect սենսորները, եղեգի անջատիչները և արագացուցիչները ընդամենը մի քանիսն են: Սկզբում ես պլանավորել էի օգտագործել Hall Effect սենսորները, բայց պարզեցի, որ դրանք հետևողականորեն չեն աշխատում, ուստի ես անցա եղեգի անջատիչներին: Եթե դուք ընտրում եք օգտագործել եղեգի անջատիչներ, մեկ զգուշավոր խոսք ՝ եղեգի անջատիչները պետք է ուղղված լինեն այնպես, որ դրանք ուղղահայաց լինեն կենտրոնախույս ուժին: Հակառակ դեպքում հնարավոր է, որ եղեգի անջատիչները բռնի կերպով բացվեն/փակվեն թեւի պտտվող շարժումով:

Ինչպես տեսնում եք գծապատկերից, ես օգտագործել եմ չորս մագնիս և երկու եղեգի անջատիչ: Մագնիսներից յուրաքանչյուրը գտնվում է 90 աստիճանի հեռավորության վրա: Սա, եղեգի անջատիչների համար 135 աստիճանի անջատված համադրության հետ մեկտեղ, թույլ է տալիս 8 պտույտ ցուցիչների մեկ ընթերցում: Սենսորների անջատմամբ երկու սենսորները միաժամանակ չեն հատի մագնիսը, ինչը թույլ է տալիս մեզ նույն ճշգրտությամբ, ինչպես մեկ եղեգի անջատիչ և 8 մագնիս օգտագործելը: Caseանկացած դեպքում, յուրաքանչյուր 45 աստիճան, որ ձեռքը պտտում է Pi- ն, կստանա մեկ զարկերակ:

Մագնիսներից յուրաքանչյուրը ներկառուցված է նետող բազկի հիմքի հենարանում: Ես օգտագործեցի 7/8 դյույմ forstner bit և փորեցի մոտ 6 մմ տրամագծով ՝ համապատասխանեցնելու իմ ձեռքի մագնիսների բարձրությանը: Այնուհետև ես մի փոքր տաք սոսինձ ավելացրեցի անցքի մեջ և սեղմեցի մագնիսները տեղում: Մագնիսներից յուրաքանչյուրը պետք է համընկնի հիմքի մակերեսի հետ:

Եղեգի անջատիչների համար ես սկզբում անջատիչները միացրեցի լարերին, որոնք հետագայում կմիացնեի Pi- ի GPIO կապումներին: Այնուհետև ես անցք բացեցի նետվող թևի ներքևի մասում ՝ եղեգի անջատիչի համար: Այս անցքը պետք է լինի այնպես, որ ձեր եղեգի անջատիչը ամբողջությամբ պարունակի: Հետո ես անցք արեցի թևի միջով ՝ անցքի վերջում: Այս անցքն այն է, թե ինչպես են մետաղալարն ու եղեգի անջատիչը թեքվում թևով, այնպես որ այն պետք է բավականաչափ մեծ լինի երկուսն էլ բռնելու համար: Այնուհետև ես մետաղալարով միացնում եմ եղեգի անջատիչին և սոսնձում եղեգի անջատիչը դրա համար ստեղծված անցքի մեջ: Քանի որ ես փայտ էի օգտագործում նետող թևիս համար, եղեգն անջատիչի անցքի տարածությունները լցնում էի փայտի լցոնիչով: Սա միջոց էր `համոզվելու համար, որ եղեգի անջատիչը ամրացված է և չի կարող շփվել հիմքի վրա:

Քայլ 6: Փորձարկում

Թեստավորումը զվարճալի գործընթաց է: Դա այն վայրն է, որտեղ դուք գնում եք ինչ -որ տեղ, որտեղ դուք չեք վիրավորի մարդկանց կամ կվնասեք գույքը և տեսեք, թե արդյոք ձեր իրերն աշխատում են: Երանի ես դա անեի: Մեր առաջին փորձարկման ժամանակ ձեռքի արձակումը նետեց շատ ուշ, և ես բեյսբոլի առագաստ վարեցի իմ ֆուրգոնի վրայով, մոտ 100 ոտնաչափ հեռավորության վրա: Թողարկման ժամանակը ճշգրտելուց հետո մենք նորից փորձեցինք: Այս անգամ բեյսբոլը հարվածեց իմ մեքենայի անվադողին և վերադարձավ դեպի մեզ: Տեղափոխեցի մեքենաս:

Եվս մի քանի փորձից հետո մենք շարժվեցինք այնտեղ, որտեղ պարանը ամրացված էր թևին, այնպես որ թևը կանգնեց 90 աստիճան CCW ուղիղ վերևից: Սա թույլ տվեց մեզ կրակել բավականին ուղիղ առաջ և 45 աստիճանի անկյան տակ: Շատ ավելի լավ. Երբ թողարկումը հավաքեցինք, մենք փոխեցինք քաշը և մի քանի անգամ փոփոխեցինք գնդակի պարսատիկը `մեր լավագույն արդյունքը ստանալու համար:

Քայլ 7: Վերջնական մտքեր

Iանկանում եմ շնորհակալություն հայտնել բոլոր այն մարդկանց, ովքեր օգնեցին այս տարիների քարաձիգ աշխատանքին: Սթիվեն Բոբը և Գուս Մենուդակիսը ՝ իմ թիմակիցները: Իմ կինը, ով ամեն տարի հարցնում է, թե ինչու ես պետք է քարաձիգի համար այլ նախագիծ կառուցեմ: Եվ Cantigny- ն `մրցույթն առաջին տեղում անցկացնելու համար: Դա պայթյուն է, և իսկապես պետք է ավելի մեծ բազմություն ունենա:

Շնորհակալություն ձեր ժամանակի համար և եթե հարցեր ունեք, տեղեկացրեք ինձ: