Arduino für Nerf: Chronograph und Schusszähler - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Mein vorheriges Instructable deckte die Grundlagen der Erkennung der Dartgeschwindigkeit mit einem Infrarot-Emitter und -Detektor ab. Dieses Projekt geht noch einen Schritt weiter und verwendet eine Leiterplatte, ein Display und Batterien, um einen tragbaren Munitionszähler und Chronographen herzustellen. Zusätzlich fügen wir einige LEDs hinzu, um Mündungsfeuer zu simulieren. Denn, pew pew pew…

Dies mag wie ein entmutigendes Projekt mit vielen Schritten erscheinen, aber die Verwendung einer Leiterplatte und kommerzieller Komponenten für das Display und den Mikrocontroller machen es viel einfacher, ein zuverlässiges Projekt zusammenzustellen. Ich werde auch Testcode für jedes Element des Projekts bereitstellen, um Ihren Erfolg sicherzustellen. Du kannst es schaffen !

Schritt 1: Teile und Zubehör

Printed Circuit Board, drei Exemplare kosten Sie nur 12,40 USD mit kostenlosem Versand, also machen Sie dies mit einem Freund, um die Kosten zu teilen:

Arbeitsschutzpark:

Elektronische Teile

• 1 St., Q1 MOSFET N-CH 20V 530MA TO92-3, Microchip TN0702N3-G,

• 5 Stück, 5mm LEDs, Farbe nach Wahl

  • Weiß
  • Bernstein
• 6 Stück, 100 Ohm 1/8W 5% Strombegrenzungswiderstände,
• 2 Stück, 10K 1/8W 5% Widerstand,
• 1 St. Fototransistor, [Everlight PT928-6B-F](https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 St. IR-Sender, [Everlight IR928-6C-F](https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 St. 100 Ohm Widerstand 1/8W 5%, [Stackpole CF18JT100R](https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 St., männlich-männlich 12" Überbrückungskabel, [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 St., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 St., BATT HOLDER AAA 3 CELL 6" LEADS,
• 1 St., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 St., SCHALTER TAKTILE SPST-NO 0.05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 St. 7-Segment-I2C-Anzeige:

  • ROTE Adafrucht 878
  • Blaue Adafruit 881,

3D-Teile

Die 3D-Teile wurden hauptsächlich in TinkerCad erstellt, was bedeutet, dass sie leicht an Ihre eigenen Zwecke angepasst werden können:

• Kappe und Körper:
• Laufadapter:

Ich habe auch Kopien der STLs auf Thingiverse gestellt:

Werkzeuge & Sonstiges:

• Lötkolben
• Abisolierzangen
• Bündig geschnittene Scharfschützen
• Heißklebepistole
• Kabel
• #2 gewindeformende Schrauben
• 3/4" PCV

Schritt 2:

Wir beginnen mit der Platine.

• Trennen Sie die beiden kleineren "Breakout"-Bretter aus der Mitte und legen Sie sie durch Bündigschnitte oder durch Verdrehen für letztere beiseite.
• Schneiden Sie die rauen Kanten ab, feilen oder schleifen Sie sie, um sie zu glätten.

Schritt 3:

Ich werde nicht versuchen, dir das Löten beizubringen. Hier sind ein paar meiner Lieblingsvideos, die es viel besser zeigen, als ich es kann:

• Carrie Ann von Geek Girl Diaries.
• Colin von Adafruit

Im Allgemeinen:

• Finden Sie die Position auf der Platine mithilfe der Siebdruckmarkierungen.
• Biegen Sie die Komponentenkabel, um sie an den Fußabdruck anzupassen.
• Löten Sie die Leitungen.
• Trimmen Sie die Leitungen

Beginnen wir mit Widerständen, da sie am zahlreichsten, am niedrigsten und am einfachsten zu löten sind. Sie sind hitzebeständiger und geben Ihnen die Möglichkeit, Ihre Technik aufzufrischen. Sie haben auch keine Polarität, sodass Sie sie in beide Richtungen legen können.

• An den mit "*R" und "100" gekennzeichneten Stellen befinden sich je 6 100-Ohm-Widerstände, die den Strom zu den LEDs begrenzen.
• 2 Stück, 10.000-Ohm-Widerstände gehen in die mit "10K" gekennzeichneten Stellen.

Schritt 4:

Als nächstes installieren wir das Emitter / Detektor-Paar. Wenn Sie weitere Informationen dazu wünschen, wie diese funktionieren, beziehen Sie sich auf meine früheren Instructables.

• Der IR-Strahler ist klar und geht in die mit "EMIT" gekennzeichnete Stelle, wobei die abgerundete Linse zur Mitte zeigt.
• Der IR-Detektor ist schwarz und geht in die mit "DETECT" gekennzeichnete Stelle, wobei die abgerundete Linse zum IR-Sender zeigt.

Schritt 5:

Da die 5 LEDs mehr Strom verbrauchen, als der Mikrocontroller direkt liefern kann, verwenden wir einen Transistorschalter, um sie ein- und auszuschalten. Dies kann ein kleiner N-Kanal-MOSFET oder ein normaler NPN-Transistor sein, da es sich um etwa 100 mA handelt.

Der N-MOSFET geht in die mit "Q1" gekennzeichnete Stelle, wobei die flache Seite den Markierungen entspricht

Schritt 6:

LEDs haben eine Polarität. Die lange Leitung ist positiv und auf der Platine mit einem "+" gekennzeichnet. Es gibt auch eine flache Kante an der Seite, die ich nie klar sehen kann.

• Installieren Sie alle LEDs auf der Seite gegenüber den Widerständen und dem MOSFET.
• Drehen Sie die Platine um und löten Sie eine Leitung und nur eine Leitung jeder LED an.

• Überprüfen Sie die LEDs und stellen Sie sicher, dass sich das lange Kabel in dem mit "+" gekennzeichneten Loch befindet und dass die LED bündig mit der Platine ist.

  Erhitzen Sie das Gelenk erneut, während Sie die LED vorsichtig nach unten drücken, um es zu platzieren (siehe Foto 4)

• Löten Sie die restlichen Leitungen und trimmen.

Schritt 7:

Testen Sie den LED-Ring in der 3D-gedruckten Kappe. Es passt nur in eine Richtung, mit dem MOSFET in Richtung der "t-förmigen" Öffnung.

Schritt 8:

Zeit, mit der Verkabelung zu beginnen!

• Nehmen Sie vier 6-Zoll-Drähte und streifen und verzinnen Sie jedes Ende.

• In den Header auf der Platine einlöten:

  • Rot für „+“.
  • Schwarz für "-".
  • Farbauswahl für "S", was "Strobe" ist, oder das Signal zum Einschalten der LEDs.
  • Farbauswahl für "G", was "Gate" ist, oder das Signal, das vom IR-Detektor kommt.

Schritt 9:

Machen wir das Display fertig. Ich mag die "I2C-Rucksäcke" von Adafruit, weil sie nur zwei Signalleitungen benötigen (zusätzlich zu Strom und Masse). Sie können sie auch miteinander verketten.

Die offiziellen Anweisungen von Adafruit finden Sie unter:

• Stellen Sie sicher, dass die Anzeigeausrichtung korrekt ist, wobei die Dezimalpunkte mit den PCB-Markierungen übereinstimmen.

• Wie im vorherigen Schritt verzinnen und abisolieren 4 ea. 6 Drähte:

  • Rot für "+"
  • Schwarz für "-".
  • Farbauswahl für "SDA" und "SCL".

Schritt 10:

Die Schaltfläche dient zur Benutzereingabe. Ich benutze es, um den Munitionszähler zurückzusetzen, aber es könnte verwendet werden, um die LEDs wie eine Taschenlampe ein- und auszuschalten, oder was auch immer Sie sich einfallen lassen. Es ist Ihr Projekt.

• Setzen Sie den Schalter in die Breakout-Platine ein und verlöten Sie die Leitungen.
• Schneiden, streifen und verzinnen Sie zwei 6-Zoll-Drähte. Einer sollte schwarz für den Boden sein, der andere eine charakteristische Farbe.
• Löten Sie die Drähte an die Breakout-Platine. Orientierung ist egal.

Schritt 11:

Der Schiebeschalter dient zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung. Das Design ist etwas verwirrend, hilft aber beim Zusammenbau. Die Markierungen auf dem Siebdruck zeigen, wie der Schalter den Kontakt zwischen den beiden Plusleitungen unterbricht.

• Schneiden Sie die Kabel am Batteriefach so ab, dass ca. 2" befestigt bleiben.
• Löten Sie den Schiebeschalter auf die Breakout-Platine.
• Die restlichen ~ 4" Kabel vom Batteriehalter abziehen und verzinnen und an einer Seite der Breakout-Platine anlöten (rot auf "+", schwarz auf "-").
• Löten Sie die Kabel vom Batteriehalter auf die andere Seite der Breakout-Platine (rot auf "+", schwarz auf "-").

Schritt 12:

Es ist Zeit, mit der Integration der verschiedenen Komponenten zu beginnen. Wir speichern den Knopf für letzteres, da wir nur drei Drähte problemlos durch ein einziges Loch stecken können.

• Nehmen Sie die drei roten Kabel, streifen Sie sie ab und drehen Sie sie zusammen:

  • LED-Ring
  • 7-Segment-Anzeige
  • Schiebeschalter

• Stecken Sie sie durch die Unterseite des "3V" -Pads des ItsyBitsy und löten Sie sie an.

  Wenn Sie einen anderen Platinentyp verwenden, verwenden Sie den "5V" -Pin

• Nehmen Sie die drei schwarzen Erdungsdrähte von den gleichen Komponenten, isolieren Sie, verdrehen Sie sie und stecken Sie sie in das "G" -Pad gegenüber dem "3V" -Pad.

Schritt 13:

Schließen Sie das Anschließen des LED-Rings ab, indem Sie die Gate- und Blitzkabel an die entsprechenden Pins anschließen:

• Verbinden Sie das "G" oder Gate-Kabel mit dem ItsyBitsy-Pin A0. Dies ermöglicht es uns, analoge Messwerte zur Fehlerbehebung zu erhalten.
• Schließen Sie das "S" oder Stroboskop-Kabel an Pin 9 an, damit wir das Lichtsignal PWM können, wenn wir die Helligkeit später steuern möchten.

Schritt 14:

Schließen Sie den Anschluss der 7-Segment-Anzeige ab, indem Sie die I2C-Drähte anschließen:

• Verbinden Sie den SCL-Pin ("clock") vom Display mit dem SCL-Pin des ItsyBitsy.
• Verbinden Sie den SDA ("Daten")-Pin vom Display mit dem SDA-Pin des ItsyBitsy.

Schritt 15:

Zeit, die Schaltfläche hinzuzufügen:

• Befestigen Sie das schwarze Kabel am ItsyBitsy "G" -Pin an der unteren kurzen Kante der Platine. Dies ist das gleiche Massesignal wie der andere "G" -Pin.
• Bringen Sie das Farbkabel am ItsyBitsy-Pin "7" an. Dies ermöglicht es uns, ein Hardware-Interrupt-Signal zu verwenden, um den Zähler zurückzusetzen.

Schritt 16:

An dieser Stelle ist es an der Zeit, unsere verschiedenen Komponenten zu testen.

Wenn Sie Adafruit ItsyBitsy zum ersten Mal verwenden, müssen Sie Ihre Arduino-IDE so konfigurieren, dass sie das Board erkennt.

Folgen Sie den Anweisungen unter

Wenn Sie die I2C-Displays von Adafruit zum ersten Mal verwenden, müssen Sie Ihre Arduino-IDE erneut konfigurieren, um die Bibliotheken von Adafruit zu verwenden.

Folgen Sie den Anweisungen unter

Zeit zum Ausprobieren:

• Schließen Sie Ihr ItsyBitsy mit einem USB-Mikro an Ihren Computer an.
• [Tools] -> [Board] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Tools] -> [Port] -> welcher Port auch immer angeschlossen ist, normalerweise die höchste Nummer.
• [Datei] -> [Beispiele] -> [Adafruit LED Backpack Library] -> [sevenseg]
• [Skizze] -> [Hochladen]

Wenn der Upload erfolgreich ist, sollte das Display zum Leben erwachen und beginnen, aufsteigende Zahlen anzuzeigen. Zeit, ein "Whoop!" von Ruhm. Wenn nicht, ist es an der Zeit, den Troubleshooter-Hut aufzusetzen.

Wenn der Upload fehlgeschlagen ist, überprüfen Sie die Installationsanweisungen von ItsyBitsy, die IDE-Einstellungen und die USB-Kabelverbindung.

Wenn das Display nicht aufleuchtet, überprüfen Sie die Anweisungen des Rucksacks und Ihre Kabelverbindungen.

Schritt 17:

Zeit zum Testen des IR-Sender/Detektor-Paares.

• [Datei] -> [Beispiele] -> [Analog] -> [AnalogReadSerial]
• Auf dein Board hochladen.
• Klicken Sie auf das Symbol "Serieller Monitor" in der rechten Ecke der IDE.

Mit etwas Glück sehen Sie einen Strom von Werten, die eintreffen. Dies sind 10-Bit-Analogwerte, die von 0 bis 1023 reichen.

• Wenn der Fototransistor Licht ausgesetzt wird, lässt er Strom durch und das Signal fällt gegen 0.
• Wenn der Fototransistor kein IR sieht, stoppt er den Stromfluss und lässt das Signal hoch werden.

Wenn Sie keine erwarteten Änderungen erhalten, sollten Sie Folgendes überprüfen:

• Überprüfen Sie die Verkabelung vom Ring zum Mikrocontroller.

• Leuchtet die IR-LED?

  • Es sollte sich leicht warm anfühlen.
  • Eine billige Handykamera zeigt IR-Licht gut an.
  • Wenn es nicht eingeschaltet ist, ist es wahrscheinlich rückwärts verdrahtet.

Schritt 18:

Zeit, den Blitz zu testen. Wir werden nur das grundlegende "Blink"-Beispiel verwenden und die PIN-Nummer ändern:

• [Datei] -> [Beispiele] -> [01. Basic] ->[Blinken]
• Ändern Sie je nach IDE-Version die Pin-Nummer so, dass sie mit der in Schritt 13 ausgewählten (Pin 9) übereinstimmt.
• Laden Sie die Skizze hoch und bereiten Sie sich darauf vor, geblendet zu werden.

Wenn Sie nicht das erwartete Blinken erhalten, überprüfen Sie Ihre Verdrahtung und Pin-Nummern.

Schritt 19:

Es bleibt nur noch der Druckknopf zu testen:

• [Datei] -> [Beispiele] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Taster ändern = 2; zu pushButton = 7;
• PinMode ändern (Drucktaste, INPUT); zu pinMode (Drucktaste, INPUT_PULLUP);
• Hochladen.

Der INPUT_PULLUP legt einen schwachen Pullup-Widerstand an 3V an, was bedeutet, dass ein digitalRead() "HIGH" oder "1" zurückgeben sollte. Wenn die Taste gedrückt wird, sollte sie "LOW" oder "0" zurückgeben.

Wenn Sie keine erwarteten Werte erhalten, gehen Sie zurück und überprüfen Sie die Tastenverdrahtung.

Schritt 20:

Zeit, unser getestetes System in eine Integration zu überführen. Beginnen Sie mit der Vorbereitung des PVC-Fass:

• Schneiden Sie einen Abschnitt von 3/4" PCV mit einer Länge von 85 mm ab.
• Markieren Sie 6 mm vom Ende und bohren Sie ein 1/4" oder größeres Loch durch beide Seiten, so zentriert wie möglich.
• Sprühen Sie die Innenseite des Laufs flach schwarz, um reflektiertes IR-Licht zu absorbieren, wenn der Pfeil vorbeikommt.
• Verwenden Sie eine Feile, um die Position der Löcher am Ende des Laufs zu markieren.

Schritt 21:

• Testen Sie das Batteriefach und schneiden Sie es bei Bedarf zu.
• Setzen Sie das Gehäuse ein (das Kabelende in Richtung der Öffnung des Netzschalters).
• Befestigen Sie das Gehäuse mit Heißkleber (nicht zu viel, falls wir es später auseinandernehmen müssen).

Schritt 22:

Stecken Sie den Netzschalter und die Taste in die 3D-Gehäuselöcher und kleben Sie sie mit Heißkleber fest

Schritt 23:

Schieben Sie das ItsyBitsy in seinen Steckplatz und ordnen Sie die Verkabelung so an, dass wir einen Weg für den Lauf haben

Schritt 24:

• Setzen Sie den LED-Ring in die Kappe ein und kleben Sie ihn mit Heißkleber fest.
• Bringen Sie die Kappe so an, dass der ItsyBitsy-USB-Anschluss in der richtigen Position herauskommt.

Schritt 25:

• Setzen Sie den Lauf so ein, dass die Ausrichtungsmarkierungen am Laufende mit den Kappenmarkierungen übereinstimmen.
• Überprüfen Sie den IR-Sender und -Detektor visuell und sind durch die Löcher im Lauf sichtbar. Löcher bei Bedarf vergrößern.
• Schließen Sie den USB an den ItsyBitsy an und führen Sie die IR-Prüfungen erneut aus (AnalogReadSerial-Skizze).

Schritt 26:

Die endgültige Ausrichtung ist etwas schwierig. Sie möchten Ihren Lauf in der richtigen Position verankern.

• Befestigen Sie den Laufadapter an einem Nerf-Blaster.
• Schieben Sie das Laufgehäuse auf den Adapter und vergewissern Sie sich, dass die drei Schraubenlöcher am Blasterende ausgerichtet sind.
• Überprüfen Sie die Laufausrichtung auf der Austrittsseite.
• Lösen Sie die Baugruppe vorsichtig mit dem Laufadapter.
• Schieben Sie das Laufgehäuse vorsichtig vom Adapter, während Sie das PVC mit Ihrem Finger darin festhalten.
• Befestigen Sie den Lauf mit Heißkleber.
• Zusammenbauen, Nahrungsmittel erneut prüfen
• Befestigen Sie die Kappe und den Laufadapter mit Schrauben. #2 Gewindeformen oder Ersatz-Nerf-Schrauben funktionieren.

Schritt 27:

Zeit für einige Waffen-Firmware.

• Laden Sie die angehängte Skizze herunter und laden Sie sie auf ItsyBitsy hoch.
• Stellen Sie sicher, dass die Anzeige Striche blinkt (bis der erste Schuss abgefeuert wird).
• Legen Sie Ihren Finger weit genug in das Laufende, um den IR-Strahl zu blockieren, und entfernen Sie ihn dann schnell.
• Stellen Sie sicher, dass die LEDs einen Lichtblitz erhalten.
• Stellen Sie sicher, dass Sie eine numerische Anzeige erhalten, die von "1" (Schusszahl) und einigen kleinen Fuß pro Sekunde wie "1,5" wechselt.
• Drücken Sie den Knopf an der Unterseite des Laufs und überprüfen Sie, ob er zu blinkenden Strichen zurückkehrt (Schusszähler zurücksetzen).

Wenn einer dieser Schritte fehlschlägt, gehen Sie zurück und überprüfen Sie den Vorgang anhand der vorherigen Testskizzen. Untersuchen Sie die Verkabelung, um zu sehen, ob während der Montage etwas angerempelt wurde.

Schritt 28: Was als nächstes?

Jetzt wissen Sie, wie schnell Ihre Nerf-Pistole schießt, und können die Auswirkungen aller von Ihnen erstellten Mods messen. Da der Lauf abnehmbar und tragbar ist, können Sie Ihre Freunde ihre Blaster chrono lassen.

Im weiteren Verlauf dieser Serie werden wir uns mit der Aufrüstung der Batterie und der Verkabelung für LiPo, der Verwendung eines MOSFET zur Steuerung der Schwungräder und der Arbeit auf ein ausgewähltes Feuersystem mit vollständig anpassbarem Betrieb befassen.

Zweiter Platz beim Arduino-Wettbewerb 2019