Pi Catapult: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Taun-taon sa huling Sabado ng Oktubre, ang Cantigny Historical Museum ay nagtataglay ng isang amateur catapult contest. Ito ay isang kahanga-hangang paligsahan na nagbibigay-daan sa lahat ng mga darating na bumuo at magsunog ng isang tirador habang nakikipagkumpitensya sa hanggang sa 3 magkakaibang mga kategorya: distansya, pagpapangkat ng shot, at kawastuhan. Para sa karagdagang impormasyon sa paligsahan mangyaring bisitahin ang kanilang website sa https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Para sa paligsahan sa taong ito ang aking koponan, ang Pi Throwers, ay nagpasya na gumamit ng isang Raspberry Pi upang makatulong sa bitawan ang bahagi ng aming itapon.

Sa aming disenyo, mayroon kaming isang hanay ng mga sensor na sinusubaybayan ng isang Raspberry Pi Zero Wireless. Matapos ang pag-armas ng tirador at paghila ng paglabas, kinokontrol ng Raspberry Pi kung kailan lalabas ang baseball. Gamit ang simpleng proseso na ito, nakarating kami sa pangalawang lugar na may distansya na 186 talampakan.

Tatalakayin ng Instructable na ito ang disenyo, pag-unlad, at pagpapatupad ng Raspberry Pi controller at mga nauugnay na electronics. Kahit na hindi ko saklaw ang pagbuo ng mga taong ito tirador, maghanap ng isang itinuturo pagkatapos ng pagsisimula ng bagong taon tungkol sa disenyo at pagbuo ng mga susunod na taon tirador.

Para lang sa kasiyahan, isinama ko ang isang video ng aming 186 shot sa paa. Sana nag-enjoy ka.

Nais ko ring pasalamatan ang aking mga ka-koponan sa taong ito: Steven Bob at Gus Menoudakis.

Hakbang 1: Pangkalahatang Disenyo

Sa nakaraang taon na paligsahan nagkaroon kami ng isang makatarungang halaga ng problema sa pagkuha ng pare-pareho na paglabas para sa aming tirador. Ang pagiging isang malaking geek, ayon sa aking asawa, nagpasya akong gamitin ang aking mga kasanayan sa electronics at ang napakababang gastos ng isang Raspberry Pi Zero ($ 5) upang magdagdag ng kontrol sa computer.

Narito ang pangkalahatang proseso ng pagpapaputok ng tirador. Una, i-on ang Pi. Pangalawa, kumonekta sa wireless hot spot ng Pi sa aking iPhone at simulan ang aking Catapult App. Susunod, i-wind up ang tirador at itakda ang bitawan. I-load ang tirador at itakda ang gatilyo. Braso ang tirador gamit ang app. Kapag handa ka nang sunugin ang tirador, hilahin ang paglabas. Ngayon ang Pi, gamit ang mga naka-embed na sensor, ay naglalabas ng gatilyo sa tamang oras at pinakawalan ang bola.

Hakbang 2: Pag-setup ng Raspberry Pi Zero

Mayroong tatlong pangunahing mga hakbang na kinakailangan upang mai-setup ang Raspberry Pi para magamit sa tirador. Ang una ay upang magdagdag ng mga koneksyon sa mga power pad na matatagpuan sa likuran ng Pi. Ang pangalawa ay ang pag-set up ng Pi bilang isang mainit na lugar. Ang pangwakas na hakbang ay upang bumuo ng isang programa sa Python na makikipag-ugnay sa control app, basahin ang mga sensor, at sunugin ang tirador kung kinakailangan.

Mga Koneksyon sa Lakas

1. Sunog ang iyong bakal na panghinang.
2. Grab isang hanay ng 16-18 gauge wire para sa koneksyon ng kuryente. Palagi akong gumagamit ng pulang kawad para sa positibong koneksyon. Gumagamit din ako ng wire na mayroong isang konektor sa isang dulo upang maalis ko ang pine mula sa tirador.
3. Huhubad ang isang maliit na halaga ng kawad at i-lata ang mga dulo.
4. Paunang maghinang ng mga pad kung saan mo ikokonekta ang lakas. Hindi ko alam ang mga numero ng pad ngunit tinukoy ko kung aling mga pad ang gagamitin sa larawan.
5. Paghinang ang mga wire sa Pi. Nahanap ko na ang hakbang na ito ay madali kung ma-secure mo ang Pi at hawakan ang isang kawad sa pad na solder. Pagkatapos ay inilalagay ko ang soldering iron sa kawad habang pinipindot ang pad. Kapag naramdaman mo na ang solder sa wire na natunaw, bitawan ang presyon.
6. Ulitin sa pangalawang kawad.
7. Suriin para sa anumang mga shorts. Ang isang maikling umiiral kung ang mga wires o panghinang mula sa parehong pad ay magkadikit. Kung nangyari ito, painitin ang solder, alisin ang mga wire at subukang muli.

Mainit na Spot

Habang maaari kong dumaan sa lahat ng mga hakbang upang mag-setup ng isang mainit na lugar may mga iba pa na nakagawa ng isang mas mahusay na trabaho. Nakalista ako ng isang pares ng mga site na may sunud-sunod na mga tagubilin.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Program sa Python

Ginagamit ang isang programa sa Python upang makontrol ang pagsasaayos at pagpapaputok ng tirador. Ang programa, na matatagpuan sa ibaba, ay tumatakbo sa Pi at pinapayagan kang i-configure at kontrolin ang tirador. Ang program na ito ay idinagdag sa lokal na direktoryo ng gumagamit at tumatakbo sa tuwing pinapagana ang Pi sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang entry sa /etc/rc.local. Nagtatakda ang program na ito ng isang server ng network na kumokonekta ako sa paggamit ng isang app na binuo para sa aking iPhone. Maaari mo ring gamitin ang telnet at kumonekta sa port 9999 sa Pi. Maaari mo nang magamit ang mga utos ng teksto sa parehong nakakaapekto sa aking app.

Node-Red Program

Bilang karagdagan sa programa ng Python, lumikha ako ng isang Node-Red na programa na may katulad na pag-andar ngunit gumagamit ito ng isang web interface. Dahil ang Rasbian, ang inirekumenda na OS para sa Raspberry Pi, ay nagsasama ng Node-Red bilang bahagi ng pag-install, naisip kong ito ay maaaring maging isang mahusay na karagdagan. Kopyahin ang mga nilalaman ng catapult.json file sa iyong clipboard, buksan ang Node-Red sa Pi na balak mong gamitin para sa iyong tirador, piliin ang I-import-> Clipboard mula sa menu sa kanan, at i-paste ang code doon. Ngayon ang kailangan mo lang gawin ay i-deploy ang code at kumonekta sa IP address ng iyong Pi para sa interface ng gumagamit. Sa aking kaso ito ay https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, ang iyong IP address ay magagawa.

Hakbang 3: Pag-kable sa Mga Bahagi

Bagaman mukhang isang gulo, ang aktwal na mga kable ng system ay medyo tuwid na pasulong. Ipinapakita ng hindi magandang nagawa na skema ng PowerPoint ang lahat ng mga koneksyon. Ang mga bahagi na kinakailangan ay nakalista sa ibaba.

Listahan ng mga bahagi

1. Raspberry Pi Zero Wireless - $ 5
2. 16 GB micro SD card - $ 8-10
3. Uxcell DC12V 25N Force 2-Wires Pull Push Solenoid, Electromagnet, 10 mm Actuator - $ 18
4. Ang eBoot 6 Pack LM2596 DC sa DC Buck Converter 3.0-40V hanggang 1.5-35V Power Supply Step Down Down Module - $ 2
5. Floureon 2 Packs 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo Battery na may XT60 Plug para sa RC Car, Skylark m4-fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone at FPV (2.91 x 1.46 x 1.08 Inch) - $ 27
6. Toggle switch - $ 2-10 bawat switch, mayroon akong isang luma na ginamit ko
7. Finware 6 Pares XT60 XT-60 Lalaki Babae Mga Konektor ng Bullet Power Plugs na may Heat Shrink para sa RC Lipo Battery - $ 7.50
8. Cylewet 15Pcs Reed Switch na may Gilded Lead Normally Open (N / O) Magnetic Induction Switch Electromagnetic para sa Arduino (Pack ng 15) CYT1065 - $ 10
9. Ang Tolako 5v Relay Module para sa Arduino ARM PIC AVR MCU 5V tagapagpahiwatig ng ilaw LED 1 Channel Relay Module ay gumagana sa Opisyal na Arduino Boards - $ 6. Maaari kang makakuha ng isang relay na nagpapatakbo sa 3.3v at i-bypass ang transistor ng NPN, magkakaroon ako kung inutos ko ang tamang magsimula.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Plastic-Encapsulate Power Transistors 75V 600mA - $ 2
11. Mga bahagi ng wire at misc - kasama dito ang ilang mga 20mm magnet.

Mga koneksyon

Tulad ng nakikita mo mula sa aking kakila-kilabot na diagram ng electronics, ang mga hookup para sa electronics ay medyo simple. Maaari kang magtaka kung bakit may isang NPN transistor na itinapon doon, ito ay may kinalaman sa relay na tumatakbo sa 5 volts at ang Pi na tumatakbo sa 3.3v. Oo, may mga 5V na pin sa Pi, ngunit hindi ito para sa pagkonekta sa mga GPIO pin. Tanungin mo ako kung paano ko malalaman …

Kung paano mo ikonekta ang mga sangkap nang magkasama ay iyong pinili. Gumamit ako ng mga lumang konektor ng RC servo dahil mayroon silang tamang spacing na gagamitin para sa mga GPIO pin sa Raspberry Pi at mayroon akong isang malaking koleksyon ng mga ito. Maaari kang magdirekta sa mga butas / pin sa Pi kung nais mo. Kailangan mo lamang tiyakin na ang mga koneksyon ay ligtas at malamang na hindi maghiwalay sa panahon ng marahas na proseso na isang paglulunsad ng tirador.

Hakbang 4: Mga Naka-print na Bahagi

Mayroong tatlong mga item na kinailangan kong mai-print para sa proyektong ito at nakalista ang mga ito sa ibaba.

1. Kaso electronics
2. Kaso ng Solenoid
3. Baseball ng pagpapanatili ng baseball

Isinama ko ang mga file ng STL para sa bawat bahagi na kailangan kong mai-print. Kapag nagpi-print ng braso, inirerekumenda kong gumamit ka ng isang rate ng pagpuno ng 25-50%. Ito ay upang matiyak na ang braso ay hindi mabali dahil sa mga stress na isinailalim nito sa panahon ng pagpapaputok.

Hakbang 5: Mga Magneto at Reed Switch

Ang isa sa mga pinakamahalagang aspeto ng disenyo ay ang pagtukoy kung paano sasabihin kung nasaan ang braso habang nagpapaputok ng tirador. Mayroong isang pares ng iba't ibang mga pagpipilian, ang mga sensor ng Hall Effect, mga switch ng tambo, at ang mga accelerometer ay ilan lamang. Orihinal na binalak kong gamitin ang mga sensor ng Hall Effect ngunit nalaman na hindi sila gumagana nang tuloy-tuloy kaya lumipat ako sa mga switch ng tambo. Kung pipiliin mong gumamit ng mga switch na tambo, isang salita ng pag-iingat, ang mga switch ng tambo ay dapat na nakatuon upang ang mga ito ay patayo sa sentripugal na puwersa. Kung hindi posible na ang mga switch ng tambo ay mapipilitang buksan / sarado ng paggalaw ng pag-ikot ng braso.

Tulad ng nakikita mo mula sa diagram, gumamit ako ng apat na magnet at dalawang switch ng tambo. Ang bawat isa sa mga magnet ay itinakda 90 degree ang layo. Ito, na kasama ng naka-set na degree na 135 degree para sa mga switch ng tambo, ay nagbibigay-daan sa 8 mga pagbasa ng sensor bawat rebolusyon. Gamit ang offset ng sensor, ang parehong mga sensor ay hindi tatawid sa isang magnet nang sabay-sabay na nagbibigay-daan sa amin ng parehong katumpakan sa paggamit ng isang solong tambo at 8 magneto. Sa alinmang kaso, bawat 45 degree na pinipihit ng braso ang Pi ay makakakuha ng isang solong pulso.

Ang bawat isa sa mga magnet ay naka-embed sa base support para sa pagkahagis ng braso. Gumamit ako ng isang 7/8 inch forstner bit at nag-drill tungkol sa 6 mm upang tumugma sa taas ng magnet na mayroon ako sa kamay. Pagkatapos ay nagdagdag ako ng kaunting mainit na pandikit sa butas at pinindot ang mga magnet sa lugar. Ang bawat isa sa mga magnet ay dapat na mapula sa ibabaw ng base.

Para sa mga switch ng tambo, una kong ikinonekta ang mga switch sa mga wire na sa paglaon ay makakonekta ako sa mga pin ng GPIO ng Pi. Pagkatapos ay nag-drill ako ng isang puwang para sa switch ng tambo sa ilalim ng nakahagis na braso. Ang slot na ito ay dapat na laki upang ganap na ma-enclose ang iyong reed switch. Pagkatapos ay nag-drill ako ng butas sa braso sa dulo ng puwang. Ang butas na ito ay kung paano ang wire at reed switch ay sinulid sa pamamagitan ng braso kaya dapat itong sapat na malaki upang hawakan ang pareho. Pagkatapos ay sinulid ko ang koneksyon sa wire sa reed switch at idikit ang reed switch sa puwang na nilikha para dito. Dahil gumamit ako ng kahoy para sa aking paghagis ng braso, pinunan ko ang mga puwang sa reed switch slot ng tagapuno ng kahoy. Ito ay isang paraan upang matiyak na ang switch ng tambo ay nai-secure at hindi ma-rub sa base.

Hakbang 6: Pagsubok

Ang pagsubok ay isang kasiya-siyang proseso. Ito ay kung saan ka pupunta sa isang lugar kung saan hindi mo sasaktan ang mga tao o makakasira ng pag-aari at tingnan kung gumagana ang iyong mga bagay. Sana nagawa ko na yan. Sa aming unang pagsubok ihagis ang pagpapakawala ng braso nang huli at mayroon akong isang baseball na paglalayag sa aking van, mga 100 talampakan ang layo. Matapos ayusin ang oras ng paglabas, sinubukan namin ulit. Sa pagkakataong ito ang baseball ay tumama sa gulong ng aking kotse at bumalik sa amin. Inilipat ko na ang kotse ko.

Matapos ang maraming iba pang mga pagtatangka ay lumipat kami kung saan nakakabit ang lubid sa braso upang ang braso ay tumigil sa 90 degree CCW mula diretso. Pinapayagan kaming magpaputok ng mga shot na medyo diretso at sa isang anggulo na 45 degree. Mas mabuti. Kapag na-dial na namin ang paglabas, binago namin ang timbang at binago ang lambanog ng bola ng maraming beses upang makuha ang aming pinakamahusay na mga resulta.

Hakbang 7: Pangwakas na Mga Saloobin

Nais kong pasalamatan ang lahat ng mga taong tumulong sa catapult ngayong taon. Sina Steven Bob at Gus Menoudakis, mga kasama ko sa koponan. Ang aking asawa, na taun-taon ay nagtanong kung bakit kailangan kong bumuo ng ibang disenyo para sa isang tirador. At si Cantigny para sa pagkakaroon ng paligsahan sa una. Ito ay isang sabog at talagang dapat magkaroon ng isang mas malaking karamihan ng tao.

Salamat sa iyong oras at ipaalam sa akin kung mayroon kang anumang mga katanungan.