Echte Laserarmkanone von Metroid! - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Von Hyper_IonYoutube!Folgen Sie mehr vom Autor:

Über: Ingenieur/Macher/Hobbyste Mehr über Hyper_Ion »

Es gibt nicht viele Videospielcharaktere, die so großartig sind wie Samus. Das Universum rettende Kopfgeldjäger mit einer der coolsten Waffen in der gesamten SciFi-Welt. Als ich sah, dass Instructables einen Videospiel-basierten Wettbewerb veranstaltete, wusste ich sofort, dass es ihre Waffe war, die ich verwirklichen wollte.

Und das ist das Ergebnis! Diese Laserkanone ist stark genug, um einen Ballon sofort zu zerstören, brennbare Materialien bei Kontakt zu entzünden und sogar durch dünnes Plastik zu schneiden! Ganz zu schweigen davon, dass es in der Luft leicht sichtbar ist (mit einer Kamera, nicht hinsehen). Es hat sogar Licht- und Soundeffekte!

Genießen!

n

Schritt 1: WARNUNG

Laser dieser Leistung sind unglaublich gefährlich. Ohne ausreichenden Schutz wird Sie dieser Laser mit einer Reflexion blenden. Davon abgesehen können Geräte wie dieses sicher sein, viel sicherer als viele Open-Frame-Laserschneider, wenn die richtigen Schritte unternommen werden.

ZUERST: Tragen Sie immer einen Augenschutz, der für diesen Laser entwickelt wurde. Dies kann nicht genug betont werden. Eine gute Schutzbrille macht den Unterschied zwischen einem Laser, bei dem man vorsichtig sein muss, und einem Laser, für den man mich nicht bezahlen könnte, im selben Raum zu sein.

ZWEITENS: Halten Sie VIELE zusätzliche Laserbrillen bereit. Sie werden dies demonstrieren wollen. Machen Sie NIEMALS eine Demo, ohne dass alle um Sie herum eine Laserbrille haben. Es gibt einige recht günstige Großpackungen.

DRITTENS: Behalten Sie die volle Kontrolle über den Speicherplatz, den Sie demonstrieren. Dies bedeutet, dass niemand ohne Ihre Erlaubnis eintreten darf. Keine zu öffnenden Türen und keine offenen Fenster.

Viertens: Ich habe einen nicht steckbaren Anschluss für den Laser eingebaut. Wenn der Laser nicht verwendet wird, ziehen Sie ihn aus der Steckdose. Dies ist eine letzte Sicherheit, damit sich niemand, der sie nicht verwenden soll, selbst oder andere verletzt.

Behandeln Sie den Laser im Wesentlichen so, wie er ist. Verstehe die Gefahr und vermeide sie. Wenn Sie diese Schritte befolgen, kann der Laser den Punkt erreichen, an dem er "brauchbar" und "sicher genug" ist. Aber behandle es niemals wie einen Witz. Schließlich ist dies als Demonstration gedacht. Wenn Sie dieses Projekt wiederholen, lernen Sie die Gefahren selbst kennen. Ich bin nicht verantwortlich, wenn Sie sich verletzen.

Schritt 2: Komponenten:

Für dieses Projekt benötigen Sie Folgendes: Komponenten:

• Selbstgemachter NeoPixel-Ring (Schauen Sie sich mein Tutorial hier an)
• 1 Meter NeoPixel-Streifen
• 2,5 Watt Laserdiode
• Arduino Nano
• 11.1V Lipo
• TIP31A NPN-Transistor
• 2N2222 NPN-Transistor
• IRF9540n P-Kanal-MOSFET
• 3x 1k Widerstände
• 48 Ohm Widerstand
• 500 Ohm Widerstand
• Blaue LED
• 2x JST-Buchsen
• 5x 3-Draht-Anschlüsse (PWM-Extender)
• Perforiertes Steckbrett
• 5V-Regler
• 3-Positionen-Kippschalter
• 8 Ohm Lautsprecher
• Viele 3D-gedruckte Teile

Werkzeuge:

• 3D-Drucker (oder Druckservice wie dieser)
• Lötkolben
• Laserschutzbrille!!

Schritt 3: 3D-Druck und Design

Der schwierigste Teil dieses Projekts war definitiv die 3D-Modellierung und das Design. Die Art und Weise, wie ich diese Kanone entworfen habe, begann mit ein paar Referenzbildern, die ich online gefunden habe. Ich näherte mich dem Maßstab an, indem ich die Größe meines Unterarms mit dem von Samus verglich und dann hauptsächlich das Werkzeug "Kurve" neben den typischen Modellbaufähigkeiten verwendete, um die Grundform zu entwerfen. Ich habe den Arm in 9 Hauptteile geteilt, um das Drucken zu erleichtern.

Ich ging dann durch den Prozess des Hinzufügens der benutzerdefinierten Details. Dazu gehört eine Kernhalterung, die den Laser, die Batterie, den Lautsprecher, die Platine und den Kippschalter hält. Ich schneide auch Kanäle entlang der Seiten aus, um zusätzliche NeoPixel-Streifen und eine flache Platte hinzuzufügen, um den benutzerdefinierten NeoPixel-Ring zu montieren.

Um die Teile zusammen zu befestigen, ging ich mit meiner Go-to-Methode: 3D-gedruckte Fäden. Dies ermöglicht eine starke, konzentrische Methode zur Befestigung von zwei 3D-gedruckten Teilen, ohne mit zusätzlicher Hardware oder Klebstoff herumschlagen zu müssen.

Alle Teile wurden auf meinem QIDI Tech One-Drucker mit einer Auflösung von 0,3 mm bei maximaler Geschwindigkeit gedruckt. Ich habe die Unterstützung aus den Threads entfernt, dies ist jedoch normalerweise nicht erforderlich, es sei denn, Sie versuchen eine höhere Auflösung. Ich habe festgestellt, dass bei höheren Auflösungen Unterstützung manchmal die Fäden verkleben und sie etwas zu eng machen kann. Für alle Neugierigen habe ich meine Druckprofile in den Drive-Link aufgenommen.

Ich glaube fest daran, bearbeitbare Versionen von Dateien zu teilen, daher habe ich sowohl die STL- als auch die bearbeitbaren Solidworks-Dateien sowohl hier als auch auf meiner Dingiverse-Seite bereitgestellt.

Schritt 4: Elektronik

Die Schaltung, die ich für dieses Projekt entworfen habe, besteht aus vier Hauptabschnitten:

Leistungs-MOSFET:

An der Spitze der Schaltung befindet sich ein Irf9540n P-Kanal-MOSFET, der zwischen einem 5-Volt-Regler und der Stromversorgung von der Batterie geschaltet ist. Der Grund, warum ich dies verwende, ist, dass der Schalter, den ich lieber verwenden würde, drei Zustände hat. Auf einer Seite und in der Mitte rastet es ein, während es auf der anderen Seite als Momentschalter fungiert. Ich bin in der Nähe, die Seite des momentanen Schalters zu verwenden, um als digitaler Eingang für das Arduino zu fungieren, um den Laser "aufzuladen", damit die Mitte "mit Strom versorgt" wird (aber nichts tut) und für die rechte Seite "ausgeschaltet" wird. Der beste Weg, dies zu tun, wäre, die Stromversorgung an den mittleren Anschluss des Schalters anzuschließen und den ganz rechten Anschluss an die Basis eines P-Kanal-MOSFET zu führen. Auf diese Weise wird, wenn der Schalter rechts angeschlossen ist, Strom an die Basis des MOSFET angelegt und die Schaltung deaktiviert. Wenn sich der Schalter ganz links befindet, geht die Spannung durch einen Spannungsteiler und dann zu einem Arduino-Pin, an dem das Signal gelesen werden kann. Wenn sich der Schalter in der Mitte befindet, wird keine Spannung angelegt und der Pull-Down-Widerstand am P-Kanal-MOSFET schließt den P-Kanal-MOSFET und ermöglicht die Stromversorgung des Arduino.

Lasertreiber:

Die 2,5 Watt Laserdiode wird von einem TIP31A NPN Transistor angesteuert. Ich musste den Kühlkörper des Transistors abschneiden, als ich feststellte, dass der Abstand etwas zu eng war. Obwohl ich dies nicht empfehlen würde, sollte es in Ordnung sein. Der Transistor wird von einem 1k Ohm Widerstand angesteuert, der zwischen Pin 7 und dem Gate des Transistors geschaltet ist. Ich habe auch eine blaue LED und einen Widerstand parallel zur Laserdiode, um anzuzeigen, ob der Laser feuern soll, auch wenn der Laser nicht angeschlossen ist. Dies ist eine weitaus sicherere Methode zur Fehlersuche.

Audiotreiber:

Um grundlegende Audio-Soundeffekte zu ermöglichen, werden ein kleiner 2n2222-Transistor und ein zugehöriger 48-Ohm-Widerstand als grundlegender Audiotreiber verwendet. Ein 8-Ohm-Lautsprecher ist zwischen 5V und diesem Transistor angeschlossen, der mit Masse verbunden ist. Der Arduino schwingt Pin 11 schnell ein und aus, wodurch der Lautsprecher hin und her schwingt und Ton erzeugt.

NeoPixel:

Für die wenigen, die noch nicht damit gearbeitet haben, sind NeoPixels ein Streifen einzeln adressierbarer RGB-LEDs. Im Wesentlichen legen Sie Strom an, erden und geben ein Datensignal und Sie können eine riesige Reihe davon steuern. Es gibt 8 Abschnitte in der gesamten Kanone, die für die Aufnahme von NeoPixel-Streifen und einen für einen benutzerdefinierten NeoPixel-Ring gebaut wurden. Verdrahten Sie sie einfach in einer langen Kette und verbinden Sie ein Ende mit Pin 9 des Arduino.

Schritt 5: Montage Teil eins: der Kern

Nachdem die Elektronik fertig ist, ist der nächste Schritt die mechanische Montage. Wir beginnen mit dem Zusammenbau der Komponente, die ich als "Kern" bezeichnet habe, basierend auf dem 3D-gedruckten "Kernrahmen". Dies ist der gesamte funktionale Teil der Kanone, abzüglich der NeoPixel-Streifen. Die Kanone funktioniert nur mit dieser Komponente zusammengebaut, alles andere ist einfach asketisch.

1. Beginnen Sie damit, den Kippschalter mit der mitgelieferten Mutter in seinem vorgesehenen Loch zu befestigen. Lassen Sie die nicht momentane Seite nach außen.
2. Als nächstes befestigen Sie das 2,5-Watt-Lasermodul mit zwei M4 7,5 mm langen Maschinenschrauben. Ich musste für meine zwei Unterlegscheiben verwenden, da meine Schrauben zu lang waren, aber das sollte für Sie kein Problem sein, wenn Sie die richtige Größe haben.
3. Nachdem der Laser befestigt ist, schrauben Sie die Elektronikplatine mit den beiden selbstklebenden M2-Schrauben fest. Diese sollten in den Kunststoff beißen, um das Brett an Ort und Stelle zu halten.
4. Befestigen Sie den Akku und den Lautsprecher mit Sekundenkleber und Insta-Set-Spray an den Seiten des Core Frame. Alternativ können Sie Klettverschluss oder Heißkleber verwenden.
5. Stecken Sie Akku, Schalter, Laser und Lautsprecher in die dafür vorgesehenen Anschlüsse.

An diesem Punkt sollte der Core zum Testen bereit sein! Setzen Sie eine Schutzbrille auf und feuern Sie sie an! Möglicherweise müssen Sie den Fokus des Lasers anpassen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Schritt 6: Montage Teil 2: Lichter

Jetzt ist es Zeit, die Lichter hinzuzufügen! Wenn Sie sich die von mir hergestellten Modelle ansehen, werden Sie feststellen, dass sich am Ende jedes Kanals und in der Mitte jedes Rings rechteckige Löcher befinden. Diese sind für die Durchführung der Strom- und Datenleitungen für die verschiedenen NeoPixel-Streifen vorgesehen. Ich fand die beste Methode für mich, von der Elektronikplatine direkt zum tiefsten Punkt zu springen und von dort aus aufzuarbeiten.

1. Beginnen Sie, indem Sie die untersten Teile zusammenfädeln und sicherstellen, dass das Muster ausgerichtet ist.
2. Fügen Sie Servoerweiterungen zu Ihrem "Eingang" und "Ausgang" für die untere Hälfte der Kanone hinzu. Ich entschied mich, diese am unteren Ende der Streifen zur Außenseite der Kanone zu befestigen.
3. Schneiden und kleben Sie jeden LED-Streifen in seinen Kanal.
4. Fügen Sie Drahtverbindungen zwischen "geschlossenen" LED-Streifen hinzu. Fädeln Sie nach jedem gelöteten Kabelsatz einen neuen Ring auf.
5. Fügen Sie einen langen PWM-Draht aus dem unteren Satz LED-Streifen und den Ringen hinzu.
6. Fügen Sie dem benutzerdefinierten NeoPixel-Ring ein langes PWM-Kabel hinzu, es sollte das Ende der Kette sein. Kleben Sie den NeoPixel-Ring nicht fest.

*Hinweis: Ich habe vergessen, ein Loch in den untersten Ringkanal zu setzen. Dies zwang mich, in die Seitenkanäle zu klopfen, was eine leichte Lücke und eine ungewöhnliche Verkabelung hinterließ. Ich habe das Modell inzwischen aktualisiert, was bedeutet, dass Sie sich darüber keine Sorgen machen müssen.

Schritt 7: Montage Teil 3: Fertigstellen

Jetzt ist es Zeit für die Endmontage!

1. Beginnen Sie damit, die unteren beiden Teile und den "Kernrahmen" bis zum Anschlag zusammenzuschrauben.
2. Stecken Sie den 3-adrigen Stecker "Eingang" von der unteren Hälfte in den Anschluss auf der Elektronikplatine. Dies ist der Beginn der NeoPixel-Kette.
3. Löten Sie den "Ausgang" 3-Draht-Stecker von der unteren Hälfte in den NeoPixel-Streifen auf dem Kernrahmen.
4. Kleben Sie den benutzerdefinierten NeoPixel-Ring an Ort und Stelle.
5. Fädeln Sie das zweitoberste 3D-gedruckte Stück auf.
6. Stecken Sie die Ausgabe des Top-Ring-NeoPixel-Strips in den benutzerdefinierten NeoPixel-Ring.
7. Fädeln Sie das oberste 3D-gedruckte Stück auf.
8. Stecken Sie die beiden Seitenteile an der Basis der Kanone ein. Sie können diese kleben, aber sie sind so konzipiert, dass sie eine Reibungspassung haben.

Schritt 8: Code

Jetzt ist es Zeit, den Code hochzuladen!

Im Folgenden finden Sie eine grundlegende Beschreibung der Funktionsweise des Codes. Der Code beginnt mit dem Warten in einer while-Schleife, bis der Kippschalter gedrückt wird. Es geht dann in eine andere while-Schleife, bis der Kippschalter nicht mehr gedrückt wird. Dies ist der "Lademodus". In dieser while-Schleife wird eine Variable mit der Zeit dekrementiert, bis sie 10 erreicht, während gleichzeitig ein Soundeffekt und eine Animation abgespielt werden. Diese Variable steuert die Frequenz des Lade-Soundeffekts und die Geschwindigkeit der NeoPixel-Animationen. Es wird auch verwendet, um die Länge des Laserpulses zu steuern, sobald der Kippschalter losgelassen wird, sodass Sie durch längeres Aufladen einen "leistungsstärkeren" Laserschuss machen können.

Schritt 9: Fertig

Und das ist es! Alles, was Sie brauchen, um eine funktionsfähige Laserkanone aus dem Videospiel Metroid zu bauen! Großartig, wenn Ihre spezielle Ecke des Universums von schwarzen Ballons angegriffen wird. Wie Sie im Video sehen können, kann dieser Laser leicht Ballons platzen lassen, meine Lieblingsdemonstration. Es kann auch Streichhölzer, Schießpulver, Papier verbrennen oder sogar durch dünnes Plexiglas stanzen. Als 2,5-Watt-Laser ist er sehr leistungsstark, was selbstgemachte Laserwaffen angeht.

Ich hoffe, Ihnen hat dieses Projekt gefallen! Wenn Sie Verbesserungsvorschläge haben, ermutige ich Sie, diese in der Beschreibung zu belassen.

Bleib fantastisch!

-HyperIon