Pi Catapult: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ყოველწლიურად ოქტომბრის ბოლო შაბათს, კანტინიის ისტორიულ მუზეუმში ტარდება სამოყვარულო კატაპულტის კონკურსი. ეს არის მშვენიერი შეჯიბრი, რომელიც ყველა ამომრჩეველს საშუალებას აძლევს ააშენონ და გაათავისუფლონ კატაპულტი 3 -მდე სხვადასხვა კატეგორიაში: მანძილი, დარტყმის დაჯგუფება და სიზუსტე. კონკურსის შესახებ დამატებითი ინფორმაციისათვის ეწვიეთ მათ ვებგვერდს https://www.fdmuseum.org/event/cantigny-catapult-c… ამ წლების განმავლობაში კონკურსმა ჩემმა გუნდმა, Pi Throwers– მა გადაწყვიტა გამოეყენებინა Raspberry Pi დასახმარებლად გაუშვით ჩვენი დარტყმის ნაწილი.

ჩვენს დიზაინში, ჩვენ გვაქვს სენსორების ნაკრები, რომელსაც მონიტორინგს უწევს Raspberry Pi Zero Wireless. კატაპულტის შეიარაღებისა და გამოშვების შემდეგ Raspberry Pi აკონტროლებს როდის გათავისუფლდება ბეისბოლის თამაში. ამ მარტივი პროცესის გამოყენებით, ჩვენ შევძელით მეორე ადგილზე გასვლა 186 ფუტის დისტანციით.

ეს ინსტრუქცია განიხილავს Raspberry Pi კონტროლერისა და მასთან დაკავშირებული ელექტრონიკის დიზაინს, განვითარებას და განხორციელებას. მიუხედავად იმისა, რომ მე არ ვფარავ წლევანდელი კატაპულტის შენობას, ახალი წლის დაწყების შემდეგ მოძებნეთ ინსტრუქცია მომავალი წლების კატაპულტის დიზაინისა და მშენებლობის შესახებ.

გასართობად, მე ჩავრთე ვიდეო ჩვენი 186 ფუტიანი გადაღებისა. იმედი მაქვს ისიამოვნებთ.

ასევე მინდა მადლობა გადავუხადო ჩემს თანაგუნდელებს წელს: სტივენ ბობსა და გუს მენუდაკისს.

ნაბიჯი 1: საერთო დიზაინი

გასული წლების კონკურსზე ჩვენ საკმაოდ დიდი პრობლემა გვქონდა ჩვენი კატაპულტისთვის თანმიმდევრული გამოშვების მიღებაში. როგორც დიდი მოაზროვნე, ჩემი ცოლის თქმით, მე გადავწყვიტე გამოვიყენო ჩემი ცოდნა ელექტრონიკაში და Raspberry Pi Zero ($ 5) უკიდურესად დაბალი ღირებულება კომპიუტერის კონტროლის დასამატებლად.

აქ არის კატაპულტის გასროლის საერთო პროცესი. პირველი, ჩართეთ Pi. მეორე, დაუკავშირდით Pi– ს უკაბელო ცხელ წერტილს ჩემი iPhone– ით და დაიწყეთ ჩემი Catapult აპლიკაცია. შემდეგი, დაახურეთ კატაპულტი და დააყენეთ გამოშვება. ჩატვირთეთ კატაპულტი და დააყენეთ ტრიგერი. შეიარაღეთ კატაპულტი აპლიკაციით. როდესაც მზად იქნებით კატაპულტის გასანათებლად, გაიყვანეთ გათავისუფლება. ახლა Pi, ჩამონტაჟებული სენსორების გამოყენებით, ათავისუფლებს ტრიგერს ზუსტად შესაბამის დროს და ბურთი იხსნება.

ნაბიჯი 2: Raspberry Pi Zero Setup

სამი ძირითადი ნაბიჯია საჭირო Raspberry Pi- ს დასაყენებლად კატაპულტში გამოსაყენებლად. პირველი არის დაამატოთ კავშირები დენის ბალიშებზე, რომლებიც მდებარეობს Pi- ს უკანა მხარეს. მეორე არის Pi- ს დაყენება ცხელ წერტილად. ბოლო ნაბიჯი არის პითონში პროგრამის შემუშავება, რომელიც ურთიერთქმედებს საკონტროლო აპლიკაციასთან, წაიკითხავს სენსორებს და საჭიროების შემთხვევაში გაათავისუფლებს კატაპულტს.

დენის კავშირები

1. აანთეთ თქვენი გამაგრილებელი რკინა.
2. აიღეთ 16-18 ლიანდაგიანი მავთულის ნაკრები დენის კავშირისთვის. მე ყოველთვის ვიყენებ წითელ მავთულს პოზიტიური კავშირისთვის. მე ასევე ვიყენებ მავთულს, რომელსაც ერთ ბოლოზე აქვს კონექტორი, რათა ფიჭვი ამოვიღო კატაპულტიდან.
3. გაწურეთ მცირე რაოდენობის მავთული და დააბრწყინეთ ბოლოები.
4. წინასწარ შეაერთეთ ბალიშები, სადაც დააკავშირებთ დენს. მე არ ვიცი ბალიშების ნომრები, მაგრამ მე აღვნიშნე რომელი ბალიშები გამოვიყენო სურათზე.
5. შეაერთეთ მავთულები პიზე. მე მიმაჩნია, რომ ეს ნაბიჯი ადვილია, თუ თქვენ დაიმახსოვრებთ Pi- ს და დაიჭიროთ ერთი მავთული ბალიშზე გასაყიდად. მე შემდეგ ვრცელდება soldering რკინის მავთულის ხოლო დაჭერით ქვემოთ pad. მას შემდეგ რაც იგრძნობთ, რომ მავთულხლართზე დნება, გაათავისუფლეთ წნევა.
6. გაიმეორეთ მეორე მავთულით.
7. შეამოწმეთ ნებისმიერი შორტი. მოკლე არსებობს თუ ორივე ბალიშიდან მავთულები ან შედუღება შეეხო ერთმანეთს. თუ ეს მოხდება, გაათბეთ შედუღება, ამოიღეთ მავთულები და ისევ სცადეთ.

ცხელი ადგილი

მიუხედავად იმისა, რომ მე შემიძლია გავლა ყველა ნაბიჯი ცხელი ადგილის დასაყენებლად, არის სხვებიც, რომლებმაც უკეთესი სამუშაო გააკეთეს. მე ჩამოვთვალე რამდენიმე საიტი ეტაპობრივად ინსტრუქციით.

RaspberryPi.org

Frillip.com

პითონის პროგრამა

პითონის პროგრამა გამოიყენება კატაპულტის კონფიგურაციისა და გასროლის გასაკონტროლებლად. ქვემოთ მოყვანილი პროგრამა გაშვებულია Pi– ზე და გაძლევთ საშუალებას დააკონფიგურიროთ და გააკონტროლოთ კატაპულტი. ეს პროგრამა ემატება ადგილობრივ მომხმარებლის დირექტორიას და გაუშვით ყოველ ჯერზე, როდესაც Pi იკვებება //c/rc.local- ში ჩანაწერის დამატებით. ეს პროგრამა ქმნის ქსელის სერვერს, რომელსაც ვუკავშირდები ჩემი iPhone– ისთვის შემუშავებული პროგრამის გამოყენებით. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტელნეტი და დაუკავშირდეთ პორტს 9999 Pi- ზე. ამის შემდეგ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტექსტური ბრძანებები იგივე ეფექტისთვის, როგორც ჩემი აპლიკაცია.

კვანძი-წითელი პროგრამა

როგორც პითონის პროგრამის დამატება, მე შევქმენი Node-Red პროგრამა მსგავსი ფუნქციონირებით, მაგრამ ის იყენებს ვებ ინტერფეისს. მას შემდეგ, რაც Rasbian, Raspberry Pi– სთვის რეკომენდებული ოპერაციული სისტემა, მოიცავს Node-Red– ს, როგორც ინსტალაციის ნაწილს, ვიფიქრე, რომ ეს შეიძლება იყოს კარგი დამატება. დააკოპირეთ catapult.json ფაილის შინაარსი თქვენს ბუფერში, გახსენით Node-Red Pi– ზე, რომლის გამოყენებასაც აპირებთ თქვენი კატაპულტისთვის, აირჩიეთ მენიუდან იმპორტი-> ბუფერი მარჯვნივ და ჩასვით კოდი იქ. ახლა თქვენ მხოლოდ უნდა განათავსოთ კოდი და დაუკავშიროთ თქვენი Pi მისამართს მომხმარებლის ინტერფეისისთვის. ჩემს შემთხვევაში ეს არის https://192.168.1.103/:1880/ui/#/0, თქვენი IP მისამართი ძალიან იქნება.

ნაბიჯი 3: ნაწილების გაყვანილობა

მიუხედავად იმისა, რომ ის არეულად გამოიყურება, სისტემის რეალური გაყვანილობა საკმაოდ წინ არის. ცუდად შესრულებული PowerPoint სქემა გვიჩვენებს ყველა კავშირს. საჭირო ნაწილები ჩამოთვლილია ქვემოთ.

ნაწილების სია

1. ჟოლო Pi Zero უკაბელო - $ 5
2. 16 GB მიკრო SD ბარათი - $ 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 to 1.5-35V კვების ბლოკი მოდული-$ 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 Inch) - $ 27
6. გადამრთველის გადართვა - $ 2-10 თითო გადამრთველზე, მე მქონდა ძველი, რომელსაც ვიყენებდი
7. Finware 6 წყვილი XT60 XT -60 მამრობითი ქალი ტყვიის კონექტორები დენის დანამატები სითბოს შემცირებით RC Lipo ბატარეისთვის - $ 7.50
8. Cylewet 15pcs ლერწმის გადამრთველი მოოქროვილი ტყვიით ჩვეულებრივ ღია (N/O) მაგნიტური ინდუქციური გადამრთველი Arduino– სთვის (15 ცალი) CYT1065 - $ 10
9. Tolako 5v სარელეო მოდული Arduino ARM PIC AVR MCU 5V ინდიკატორის სინათლის LED 1 არხის სარელეო მოდული მუშაობს ოფიციალურ Arduino დაფებზე - 6 $. თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ სარელეო, რომელიც მუშაობს 3.3 ვ -ზე და გვერდის ავლით NPN ტრანზისტორი, მე მქონდა, თუ მე დავიწყებდი სწორს დაწყებას.
10. 100 x 2N2222 NPN TO-92 პლასტიკური დამცავი ტრანზისტორი 75V 600mA-$ 2
11. მავთულის და სხვადასხვა ნაწილები - ეს მოიცავს დაახლოებით 20 მმ მაგნიტს.

კავშირები

როგორც ჩემი საშინელი ელექტრონიკის დიაგრამიდან ხედავთ, ელექტრონიკის დაკავშირება საკმაოდ მარტივია. თქვენ შეიძლება გაინტერესებთ, რატომ არის იქ გადაყრილი NPN ტრანზისტორი, მას აქვს კავშირი 5 ვოლტზე მოქმედი რელესთან და Pi 3.3 ვ -ზე. დიახ, Pi– ზე არის 5 ვ ქინძისთავები, მაგრამ ისინი არ არის განკუთვნილი GPIO ქინძისთავებთან დასაკავშირებლად. მკითხე საიდან ვიცი …

როგორ დააკავშიროთ კომპონენტები ერთმანეთთან არის თქვენი არჩევანი. მე გამოვიყენე ძველი RC servo კონექტორები, რადგან მათ აქვთ სწორი ინტერვალი Raspberry Pi– ზე GPIO ქინძისთავებისთვის გამოსაყენებლად და მე მაქვს მათი დიდი კოლექცია. სურვილისამებრ, თქვენ შეგიძლიათ მიამაგროთ ხვრელები/ქინძისთავები Pi- ზე. თქვენ უბრალოდ უნდა დარწმუნდეთ, რომ კავშირები დაცულია და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ განცალკევდეს ძალადობრივი პროცესის დროს, რაც კატაპულტის გაშვებაა.

ნაბიჯი 4: ნაბეჭდი ნაწილები

არის სამი პუნქტი, რომელიც უნდა ამობეჭდო ამ პროექტისათვის და ისინი ჩამოთვლილია ქვემოთ.

1. ელექტრონიკის ქეისი
2. სოლენოიდის შემთხვევა
3. ბეისბოლის შეკავების მკლავი

მე შევიტანე STL ფაილები თითოეული იმ ნაწილისთვის, რომლის დაბეჭდვაც მომიწია. ხელის დაბეჭდვისას გირჩევთ გამოიყენოთ შევსების მაჩვენებელი 25-50%. ეს არის იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ხელი არ გატეხოს იმ სტრესების გამო, რომელსაც იგი განიცდის სროლის დროს.

ნაბიჯი 5: მაგნიტები და ლერწმის გადამრთველები

დიზაინის ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტი არის იმის განსაზღვრა, თუ როგორ უნდა გითხრათ, სად არის მკლავი კატაპულტის სროლის დროს. არსებობს რამდენიმე განსხვავებული ვარიანტი, Hall Effect სენსორები, ლერწმის გადამრთველები და ამაჩქარებლები მხოლოდ რამდენიმეა. თავდაპირველად მე ვგეგმავდი Hall Effect სენსორების გამოყენებას, მაგრამ აღმოვაჩინე, რომ ისინი არ მუშაობდნენ თანმიმდევრულად, ამიტომ გადავედი ლერწმის კონცენტრატორებზე. თუ ირჩევთ ლერწმის კონცენტრატორების გამოყენებას, ერთი სიფრთხილით, ლერწმის გადამრთველები უნდა იყოს ორიენტირებული ისე, რომ ისინი პერპენდიკულარულია ცენტრიდანული ძალის მიმართ. წინააღმდეგ შემთხვევაში შესაძლებელია, რომ ლერწმის გადამრთველები იძულებით გაიხსნას/დაიხუროს მკლავის მბრუნავი მოძრაობით.

როგორც დიაგრამადან ხედავთ, მე გამოვიყენე ოთხი მაგნიტი და ორი ლერწმის გადამრთველი. თითოეული მაგნიტი განლაგებულია ერთმანეთისგან 90 გრადუსით. ეს, ლერწმის გადამრთველებისთვის 135 გრადუსიანი გამორთვის კომბინაციასთან ერთად, იძლევა რვა სენსორის კითხვას თითო რევოლუციაზე. სენსორის ოფსეტურით, ორივე სენსორი არ გადაკვეთს მაგნიტს ერთდროულად, რაც გვაძლევს იგივე სიზუსტეს, როგორც ერთი ლერწმის გადამრთველისა და 8 მაგნიტის გამოყენებით. ნებისმიერ შემთხვევაში, ყოველი 45 გრადუსი, რომლითაც Pi გადატრიალდება, მიიღებს ერთ იმპულსს.

თითოეული მაგნიტი ჩადგმულია საყრდენის დასაყრდენ საყრდენში. მე გამოვიყენე 7/8 დიუმიანი უძლიერესი ბიტი და გაბურღული დაახლოებით 6 მმ -ში, რათა ემთხვეოდა მაგნიტების სიმაღლეს, რაც მე მქონდა ხელთ. შემდეგ დავამატე ცოტაოდენი ცხელი წებო ხვრელში და მაგნიტები დავაჭირე ადგილზე. თითოეული მაგნიტი უნდა იყოს თანაბარი ბაზის ზედაპირთან.

ლერწმის გადამრთველებისთვის, მე პირველად ჩავრთე კონცენტრატორები მავთულხლართებთან, რომლებსაც მოგვიანებით Pi- ს GPIO ქინძისთავებს დავუკავშირებდი. შემდეგ მე გავხვრიტე სროლის მკლავის ქვედა მხარეს ლერწმის გადართვის ადგილი. ეს სლოტი უნდა იყოს ისეთი ზომის, რომ სრულად დაიხუროს თქვენი ლერწმის გადამრთველი. შემდეგ მე გავაღე ხვრელი მკლავში, ჭრილობის ბოლოს. ეს ხვრელი არის ის, თუ როგორ ხრახნიან მავთულს და ლერწმის ჩამრთველს მკლავში, ასე რომ ის უნდა იყოს საკმარისად დიდი, რომ გაუმკლავდეს ორივეს. შემდეგ მე ვასხამ მავთულის შეერთებას ლერწმის გადამრთველთან და ლერწმის გადამრთველს ვაწებებ მასში შექმნილ ჭრილში. მას შემდეგ, რაც მე ხე გამოვიყენე ჩემი საცეცხლე მკლავისთვის, ლერწმის გადამრთველში არსებული ადგილები შეავსო ხის შემავსებელით. ეს იყო საშუალება დავრწმუნდეთ, რომ ლერწმის გადამრთველი დაცულია და არ შეუძლია ბაზაზე რუბლს.

ნაბიჯი 6: ტესტირება

ტესტირება სახალისო პროცესია. ეს არის ადგილი, სადაც მიდიხარ სადმე, სადაც არ დააზარალებ ხალხს და არ დააზიანებ ქონებას და ნახე მუშაობს თუ არა შენი ნივთები. ვისურვებდი რომ ეს გამეკეთებინა. ჩვენს პირველ გამოცდაზე ხელის გაშვება დაგვიანებულია და მე ბეისბოლის აფრები ჩავდიოდი ჩემს ფურგონზე, დაახლოებით 100 ფუტის მოშორებით. გამოშვების დროის კორექტირების შემდეგ, ჩვენ კვლავ ვცადეთ. ამჯერად ბეისბოლმა ჩემი მანქანის საბურავი დაარტყა და უკან დაგვიბრუნა. ჩემი მანქანა გადავიტანე.

კიდევ რამდენიმე მცდელობის შემდეგ ჩვენ გადავედით იქ, სადაც თოკი იყო მიმაგრებული მკლავზე ისე, რომ მკლავი შეჩერდა 90 გრადუსი CCW პირდაპირ ზევით. ამან მოგვცა საშუალება გვესროლა საკმაოდ წინ და 45 გრადუსიანი კუთხით. Ბევრად უკეთესი. მას შემდეგ რაც გამოშვება აკრიფა, ჩვენ შევიცვალეთ წონა და რამდენჯერმე შევცვალეთ ბურთის სლინგი ჩვენი საუკეთესო შედეგის მისაღებად.

ნაბიჯი 7: საბოლოო აზრები

მინდა მადლობა გადავუხადო ყველა იმ ადამიანს, ვინც დამეხმარა ამ წლების კატაპულტში. სტივენ ბობი და გუს მენუდაქისი, ჩემი თანაგუნდელები. ჩემი მეუღლე, რომელიც ყოველწლიურად მეკითხება, რატომ უნდა ავაშენო განსხვავებული დიზაინი კატაპულტისთვის. და Cantigny კონკურსის ჩატარების მიზნით. ეს არის აფეთქება და მართლაც უნდა იყოს უფრო დიდი ხალხი.

მადლობა დროისთვის და შემატყობინეთ თუ გაქვთ რაიმე შეკითხვა.