Pi Catapult: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Setiap tahun pada hari Sabtu terakhir pada bulan Oktober, Muzium Sejarah Cantigny mengadakan pertandingan ketapel amatur. Ini adalah pertandingan hebat yang membolehkan semua pendatang membina dan menembak ketapel sambil bertanding dalam 3 kategori berbeza: jarak, kumpulan tembakan, dan ketepatan. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai peraduan ini, sila lawati laman web mereka di https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… Untuk bertanding tahun ini, pasukan saya, Pi Throwers, memutuskan untuk menggunakan Raspberry Pi untuk membantu lepaskan bahagian lemparan kita.

Dalam reka bentuk kami, kami mempunyai sekumpulan sensor yang dipantau oleh Raspberry Pi Zero Wireless. Setelah melengkapkan ketapel dan menarik pelepasan, Raspberry Pi mengawal kapan besbol akan dilepaskan. Dengan menggunakan proses mudah ini, kami berjaya berada di tempat kedua dengan jarak 186 kaki.

Instructable ini akan membincangkan reka bentuk, pengembangan, dan pelaksanaan pengawal Raspberry Pi dan elektronik yang berkaitan. Walaupun saya tidak merangkumi pembangunan ketapel tahun ini, carilah petunjuk yang dapat dipelajari setelah permulaan tahun baru mengenai reka bentuk dan pembinaan ketapel tahun-tahun berikutnya.

Hanya untuk bersenang-senang, saya telah memasukkan video tembakan 186 kaki kami. Saya harap anda menikmati.

Saya juga ingin mengucapkan terima kasih kepada rakan sepasukan saya tahun ini: Steven Bob dan Gus Menoudakis.

Langkah 1: Reka Bentuk Keseluruhan

Selama peraduan tahun-tahun lalu, kami menghadapi banyak masalah untuk mendapatkan pelepasan yang konsisten untuk ketapel kami. Sebagai seorang geek besar, menurut isteri saya, saya memutuskan untuk menggunakan kemahiran saya dengan elektronik dan kos Raspberry Pi Zero yang sangat rendah ($ 5) untuk menambahkan kawalan komputer.

Inilah keseluruhan proses penembakan katapel. Pertama, hidupkan Pi. Kedua, sambungkan ke tempat panas wayarles Pi dengan iPhone saya dan mulakan Aplikasi Catapult saya. Seterusnya, matikan ketapel dan tetapkan pelepasan. Muatkan ketapel dan tetapkan pencetus. Lengkapkan ketapel dengan aplikasi. Apabila anda sudah siap melepaskan tembok, tarik pelepasan. Sekarang Pi, menggunakan sensor tertanam, melepaskan pemicu pada waktu yang tepat dan bola dilepaskan.

Langkah 2: Persediaan Raspberry Pi Zero

Terdapat tiga langkah utama yang diperlukan untuk menyiapkan Raspberry Pi untuk digunakan di ketapel. Yang pertama adalah menambahkan sambungan ke pad kuasa yang terletak di bahagian belakang Pi. Yang kedua adalah menetapkan Pi sebagai tempat panas. Langkah terakhir adalah mengembangkan program di Python yang akan berinteraksi dengan aplikasi kawalan, membaca sensor, dan menyalakan ketapel apabila diperlukan.

Sambungan Kuasa

1. Nyalakan besi pematerian anda.
2. Ambil satu set wayar tolok 16-18 untuk sambungan kuasa. Saya selalu menggunakan wayar merah untuk hubungan positif. Saya juga menggunakan wayar yang mempunyai penyambung di satu hujungnya sehingga saya dapat mengeluarkan pinus dari ketapel.
3. Keluarkan sebilangan kecil wayar dan timah hujungnya.
4. Pra-solder pad di mana anda akan menyambungkan kuasa. Saya tidak tahu nombor pad tetapi saya telah menunjukkan pad mana yang akan digunakan dalam gambar.
5. Pateri wayar ke Pi. Saya dapati langkah ini mudah jika anda mengamankan Pi dan memegang satu wayar di atas pad yang akan disolder. Saya kemudian meletakkan besi pematerian pada wayar sambil menekan pad. Setelah anda merasakan solder pada wayar mencair, lepaskan tekanan.
6. Ulangi dengan wayar kedua.
7. Periksa seluar pendek. Kekurangan berlaku sekiranya wayar atau pateri dari kedua-dua pad saling bersentuhan. Sekiranya ini berlaku, panaskan pateri, tanggalkan wayar dan cuba lagi.

Tempat Panas

Walaupun saya dapat melalui semua langkah untuk menyiapkan tempat panas, ada yang lain yang telah melakukan pekerjaan yang lebih baik. Saya telah menyenaraikan beberapa laman web dengan arahan langkah demi langkah.

RaspberryPi.org

Frillip.com

Program Python

Program Python digunakan untuk mengawal konfigurasi dan penembakan ketapel. Program, yang terletak di bawah, dijalankan pada Pi dan membolehkan anda mengkonfigurasi dan mengawal ketapel. Program ini ditambahkan ke direktori pengguna tempatan dan dijalankan setiap kali Pi diaktifkan dengan menambahkan entri di /etc/rc.local. Program ini menyediakan pelayan rangkaian yang saya sambungkan menggunakan aplikasi yang dibangunkan untuk iPhone saya. Anda juga boleh menggunakan telnet dan menyambung ke port 9999 pada Pi. Anda kemudian boleh menggunakan perintah teks untuk kesan yang sama seperti aplikasi saya.

Program Node-Red

Sebagai tambahan kepada program Python, saya telah membuat program Node-Red dengan fungsi yang serupa tetapi menggunakan antara muka web. Oleh kerana Rasbian, OS yang disyorkan untuk Raspberry Pi, termasuk Node-Red sebagai sebahagian daripada pemasangan, saya fikir ini mungkin merupakan tambahan yang baik. Salin kandungan fail catapult.json ke papan keratan anda, buka Node-Red pada Pi yang anda ingin gunakan untuk catapult anda, pilih Import-> Clipboard dari menu di sebelah kanan, dan tampal kod di sana. Sekarang yang perlu anda lakukan adalah menggunakan kod dan menyambung ke alamat IP Pi anda untuk antara muka pengguna. Dalam kes saya adalah https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, alamat IP anda akan sangat.

Langkah 3: Memasang Bahagian

Walaupun kelihatan seperti keadaan huru-hara, pendawaian sistem sebenarnya agak lurus ke hadapan. Skema PowerPoint yang tidak dilakukan dengan baik menunjukkan semua sambungan. Bahagian yang diperlukan disenaraikan di bawah.

Senarai bahagian

1. Raspberry Pi Zero Wireless - $ 5
2. Kad SD mikro 16 GB - $ 8-10
3. Uxcell DC12V 25N Force 2-Wires Pull Push Solenoid, Electromagnet, 10 mm Actuator - $ 18
4. eBoot 6 Pack LM2596 DC to DC Buck Converter 3.0-40V hingga 1.5-35V Power Down Step Down Module - $ 2
5. Floureon 2 Packs 3S 11.1V 1500mAh 35C RC Lipo Battery with XT60 Plug for RC Car, Skylark m4-fpv250, Mini Shredder 200, Qav250, Vortex, Drone and FPV (2,91 x 1,46 x 1,08 Inci) - $ 27
6. Toggle switch - $ 2-10 per suis, saya mempunyai yang lama yang saya gunakan
7. Finware 6 Pasangan XT60 XT-60 Palam Penyambung Peluru Wanita Lelaki dengan Pengecutan Panas untuk Bateri Lipo RC - $ 7,50
8. Suis Reed Cylewet 15Pcs dengan Plumbum Disepuh Biasanya Terbuka (N / O) Elektromagnetik Suis Induksi Magnetik untuk Arduino (Pek 15) CYT1065 - $ 10
9. Modul Relay Tolako 5v untuk Arduino ARM PIC AVR MCU 5V Lampu Indikator 1 Saluran Relay Modul Bekerja dengan Papan Arduino Rasmi - $ 6. Anda boleh mendapatkan geganti yang beroperasi pada 3.3v dan memintas transistor NPN, saya akan mempunyai jika saya memerintahkan yang betul untuk memulakannya.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 Transistor Kuasa Plastik-Encapsulate 75V 600mA - $ 2
11. Bahagian wayar dan misc - ini termasuk beberapa magnet 20mm.

Sambungan

Seperti yang anda lihat dari rajah elektronik saya yang mengerikan, penyambungan untuk elektronik agak mudah. Anda mungkin tertanya-tanya mengapa ada transistor NPN yang dilemparkan di sana, ia mempunyai kaitan dengan relay yang beroperasi pada 5 volt dan Pi berjalan pada 3.3v. Ya, ada pin 5V pada Pi, tetapi tidak untuk menyambung ke pin GPIO. Tanya saya bagaimana saya tahu …

Cara anda menyatukan komponen adalah pilihan anda. Saya menggunakan penyambung servo RC lama kerana jaraknya betul untuk digunakan untuk pin GPIO pada Raspberry Pi dan saya mempunyai banyak koleksi. Anda boleh mengarahkan solder ke lubang / pin pada Pi jika anda mahu. Anda hanya perlu memastikan bahawa sambungannya selamat dan tidak mungkin berpisah semasa proses ganas yang dilancarkan.

Langkah 4: Bahagian Bercetak

Terdapat tiga item yang perlu saya cetak untuk projek ini dan ia disenaraikan di bawah.

1. Kes elektronik
2. Kes solenoid
3. Lengan penahan besbol

Saya telah memasukkan fail STL untuk setiap bahagian yang harus saya cetak. Semasa mencetak lengan, saya mengesyorkan agar anda menggunakan kadar pengisian 25-50%. Ini untuk memastikan bahawa lengan tidak patah kerana tekanan yang ditanggung semasa menembak.

Langkah 5: Suis Magnet dan Reed

Salah satu aspek reka bentuk yang lebih penting adalah menentukan bagaimana untuk mengetahui di mana lengan semasa penembakan katapel. Terdapat beberapa pilihan yang berbeza, sensor Hall Effect, suis reed, dan pecutan hanya beberapa. Pada asalnya saya telah merancang untuk menggunakan sensor Hall Effect tetapi mendapati bahawa ia tidak berfungsi secara konsisten jadi saya beralih ke suis reed. Sekiranya anda memilih untuk menggunakan suis reed, satu kata berhati-hati, suis reed harus berorientasi sehingga berserenjang dengan daya sentrifugal. Jika tidak, suis buluh akan dipaksa terbuka / ditutup oleh gerakan memutar lengan.

Seperti yang anda lihat dari rajah, saya menggunakan empat magnet dan dua suis buluh. Masing-masing magnet berada pada jarak 90 darjah. Ini, dalam kombinasi dengan set off 135 darjah untuk suis reed, memungkinkan 8 pembacaan sensor per revolusi. Dengan pengimbangan sensor, kedua-dua sensor tidak akan menyeberangi magnet pada masa yang sama yang membolehkan kita ketepatan yang sama seperti menggunakan suis buluh tunggal dan 8 magnet. Dalam kedua-dua keadaan, setiap 45 darjah lengan memutar Pi akan mendapat satu denyutan.

Setiap magnet dilekatkan pada penyokong dasar untuk lengan lempar. Saya menggunakan bit forstner 7/8 inci dan digerudi kira-kira 6 mm untuk menyamai ketinggian magnet yang saya ada. Saya kemudian menambah sedikit gam panas di dalam lubang dan menekan magnet di tempatnya. Setiap magnet mestilah rata dengan permukaan pangkal.

Untuk suis reed, saya pertama kali menghubungkan suis ke wayar yang kemudian saya sambungkan ke pin GPIO Pi. Saya kemudian menggerudi slot untuk reed suis di bahagian bawah lengan baling. Slot ini hendaklah bersaiz untuk menutup suis buluh anda sepenuhnya. Saya kemudian menggerudi lubang melalui lengan di hujung slot. Lubang ini adalah bagaimana suis wayar dan buluh diikat melalui lengan sehingga harus cukup besar untuk menangani kedua-duanya. Saya kemudian memasukkan sambungan wayar ke suis reed dan melekatkan suis reed ke dalam slot yang dibuat untuknya. Oleh kerana saya menggunakan kayu untuk lengan baling saya, saya mengisi ruang di slot suis buluh dengan pengisi kayu. Ini adalah cara untuk memastikan bahawa suis buluh diikat dan tidak dapat digosok di pangkal.

Langkah 6: Menguji

Ujian adalah proses yang menyeronokkan. Ia adalah tempat anda pergi ke suatu tempat di mana anda tidak akan menyakiti orang atau merosakkan harta benda dan melihat apakah barang anda berfungsi. Saya harap saya berjaya melakukannya. Pada ujian pertama kami, pelepasan lengan terlambat dan saya menaiki baseball di atas van saya, sejauh 100 kaki. Setelah menyesuaikan masa pelepasan, kami mencuba lagi. Kali ini besbol memukul tayar kereta saya dan melantun kembali kepada kami. Saya menggerakkan kereta saya.

Setelah beberapa kali percubaan kami bergerak ke mana tali itu dilekatkan pada lengan sehingga lengan berhenti 90 darjah CCW dari lurus ke atas. Ini membolehkan kita melepaskan tembakan hampir lurus ke depan dan pada sudut 45 darjah. Lebih baik. Setelah pelepasan dilakukan, kami mengubah berat badan dan mengubah sling bola beberapa kali untuk mendapatkan hasil terbaik kami.

Langkah 7: Pemikiran Akhir

Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada semua orang yang telah membantu melancarkan tahun ini. Steven Bob dan Gus Menoudakis, rakan sepasukan saya. Isteri saya, yang setiap tahun bertanya mengapa saya perlu membina reka bentuk yang berbeza untuk ketapel. Dan Cantigny kerana mengadakan pertandingan di tempat pertama. Ini adalah letupan dan semestinya mempunyai kerumunan yang lebih besar.

Terima kasih kerana meluangkan masa dan beritahu saya jika anda mempunyai sebarang pertanyaan.