Canhão com braço laser real de Metroid !: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

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Não existem muitos personagens de videogame tão impressionantes quanto Samus. Universo salvando caçador de recompensas com uma das armas mais legais de toda a ficção científica. Quando eu vi que a Instructables estava hospedando uma competição baseada em videogame, eu imediatamente soube que era a arma dela que eu queria tornar realidade.

E esse é o resultado! Este canhão de laser é poderoso o suficiente para destruir facilmente um balão instantaneamente, inflamar materiais inflamáveis em contato e até mesmo cortar plástico fino! Sem mencionar que é facilmente visível no ar (por uma câmera, não olhe para ela). Tem até efeitos de luz e som!

Aproveitar!

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Etapa 1: AVISO

Lasers deste poder são incrivelmente perigosos. Sem proteção adequada, este laser irá cegá-lo com um reflexo. Dito isto, dispositivos como este podem ser seguros, muito mais seguros do que muitos cortadores a laser de estrutura aberta, se forem tomadas as medidas adequadas.

PRIMEIRO: Sempre use proteção para os olhos feita para este laser. Isso não pode ser exagerado o suficiente. Bons óculos de segurança significam a diferença entre um laser que você precisa ter cuidado e um laser que você não poderia pagar para estar na mesma sala.

SEGUNDO: Tenha MUITOS óculos de laser extras por perto. Você vai querer fazer uma demonstração disso. NUNCA faça uma demonstração sem que todos ao seu redor tenham óculos de laser. Existem alguns pacotes a granel razoavelmente baratos por aí.

TERCEIRO: Tenha controle total sobre o espaço que você demonstra. Isso significa que ninguém entra sem sua permissão. Sem portas abertas e sem janelas descobertas.

QUARTO: Eu construí uma porta que pode ser desconectada para o laser. Sempre que o laser não for usado, desconecte-o. Esta é uma segurança final para que ninguém que não deva usá-lo machuque a si mesmo ou aos outros.

Basicamente, trate o laser como ele é. Entenda o perigo e evite-o. Se você seguir essas etapas, o laser pode chegar ao ponto em que é "utilizável" e "seguro o suficiente". Mas nunca trate isso como uma piada. Por fim, pretende-se que seja uma demonstração. Se você replicar este projeto, aprenda sozinho os perigos. Eu não sou responsável se você se machucar.

Etapa 2: Componentes:

Para este projeto, você precisará do seguinte: Componentes:

• Anel NeoPixel caseiro (confira meu tutorial aqui)
• 1 metro de NeoPixel Strip
• Diodo laser de 2,5 watts
• Arduino Nano
• 11,1 V Lipo
• TIP31A NPN Transistor
• 2N2222 Transistor NPN
• MOSFET IRF9540n P-Channel
• 3 resistências 1k
• Resistor de 48 ohm
• Resistor de 500 ohm
• LED azul
• 2 conectores JST fêmeas
• 5x conectores de 3 fios (Extensores PWM)
• Tábua de pão perfurada
• Regulador 5v
• Chave seletora de 3 posições
• Alto-falante 8 Ohm
• Muitas peças impressas em 3D

Ferramentas:

• Impressora 3D (ou serviço de impressão como este)
• Ferro de solda
• Óculos de segurança para laser !!

Etapa 3: Impressão e design 3D

A parte mais difícil deste projeto foi definitivamente a modelagem e design 3D. A maneira como projetei este canhão começou com algumas imagens de referência que encontrei online. Aproximei a escala comparando o tamanho do meu antebraço com o de Samus, depois usei principalmente a ferramenta "Curva" junto com as habilidades típicas de fazer modelos para projetar a forma básica. Divido o braço em 9 peças principais para facilitar a impressão.

Em seguida, passei pelo processo de adicionar os detalhes personalizados. Isso inclui uma montagem central que contém o laser, bateria, alto-falante, placa de circuito e chave seletora. Também recortei canais nas laterais para adicionar tiras NeoPixel adicionais e uma placa plana para montar o anel NeoPixel personalizado.

Para unir as peças, optei por meu método básico: fios impressos em 3D. Isso permite um método forte e concêntrico de fixação de duas peças impressas em 3D sem ter que mexer com qualquer ferragem ou cola extra.

Todas as peças foram impressas na minha impressora QIDI Tech One com resolução de 0,3 mm e velocidade máxima. Removi o suporte em torno dos threads, no entanto, isso normalmente não é necessário, a menos que você esteja tentando uma resolução mais alta. Descobri que em resoluções mais altas, o suporte às vezes pode obstruir os fios e torná-los um pouco apertados. Incluí meus perfis de impressão no link da unidade para quem estiver curioso.

Eu acredito fortemente no compartilhamento de versões editáveis de arquivos, então forneci os arquivos STL e os arquivos editáveis do Solidworks aqui e na minha página do thingiverse.

Etapa 4: Eletrônica

O circuito que projetei para este projeto tem quatro seções principais:

Power MOSFET:

No topo do circuito há um MOSFET irf9540n P-Channel conectado entre um regulador de 5 volts e a energia da bateria. A razão de eu usar isso é porque o switch que eu preferiria usar tem três estados. De um lado e no meio, ele trava no lugar, enquanto do outro lado ele atua como um interruptor momentâneo. Estou prestes a usar o lado do interruptor momentâneo para atuar como uma entrada digital para o arduino para "carregar o laser", para que o meio seja "ligado" (mas não faça nada) e que a extrema direita seja "desligada". A melhor maneira que eu poderia imaginar para fazer isso seria conectar a alimentação ao cabo central do switch e passar o cabo da extrema direita até a base de um MOSFET de canal P. Dessa forma, quando o switch está conectado, a alimentação está para a direita, a alimentação é aplicada à base do MOSFET e o circuito é desabilitado. Quando a chave está na extrema esquerda, a tensão passa por um divisor de tensão e depois para um pino do Arduino onde o sinal pode ser lido. Quando a chave está no meio, nenhuma tensão é aplicada e o resistor pull down no MOSFET do Canal P fecha o MOSFET do Canal P e permite que o Arduino seja alimentado.

Driver de laser:

O diodo laser de 2,5 watts é acionado por um transistor NPN TIP31A. Tive que cortar o dissipador de calor do transistor quando descobri que a folga estava um pouco apertada. Embora eu não recomende isso, deve ser bom. O transistor é acionado por um resistor de 1k ohm conectado entre o pino 7 e a porta do transistor. Eu também tenho um LED azul e um resistor em paralelo com o diodo laser para atuar como um indicador para saber se o laser foi projetado para disparar, mesmo se o laser não estiver conectado. Este é um método muito mais seguro de resolução de problemas.

Driver de áudio:

A fim de habilitar os efeitos sonoros de áudio básicos, um pequeno transistor 2n2222 e o resistor de 48 ohms que o acompanha são usados para atuar como um driver de áudio básico. Um alto-falante de 8 ohms é conectado entre 5 V e este transistor, que é conectado ao aterramento. O Arduino oscila rapidamente o pino 11, fazendo com que o alto-falante oscile para frente e para trás e gere som.

NeoPixels:

Para os poucos que não trabalharam com eles antes, os NeoPixels são uma faixa de LEDs RGB endereçáveis individualmente. Basicamente, você aplica energia, aterramento e fornece um sinal de dados e pode controlar uma grande linha deles. Existem 8 seções em todo o canhão construídas para abrigar Tiras NeoPixel e uma para um anel NeoPixel personalizado. Simplesmente conecte-os em uma longa cadeia e conecte uma extremidade ao pino 9 no Arduino.

Etapa 5: Montagem, Parte Um: o núcleo

Após a finalização da eletrônica, a próxima etapa é a montagem mecânica. Começamos montando o componente que denominei de "Core" com base no "Core Frame" impresso em 3D. Esta é toda a parte funcional do canhão, menos as tiras de NeoPixel. O canhão funcionará apenas com este componente montado, todo o resto é simplesmente ascético.

1. Comece prendendo a chave seletora em seu orifício designado usando a porca incluída. Tenha o lado não momentâneo voltado para fora.
2. Em seguida, prenda o módulo de laser de 2,5 watts usando dois parafusos de máquina M4 de 7,5 mm de comprimento. Tive que usar duas arruelas para a minha porque meus parafusos eram muito longos, no entanto, isso não deve ser um problema para você se você tiver o tamanho correto.
3. Depois de fixar o laser, aparafuse a placa eletrônica usando os dois parafusos auto-atarraxantes M2. Eles devem morder o plástico para segurar a placa no lugar.
4. Usando super cola e spray fixador, fixe a bateria e o alto-falante nas laterais do Core Frame. Alternativamente, você pode usar velcro ou cola quente.
5. Conecte a bateria, o switch, o laser e o alto-falante nas portas designadas.

Neste ponto, o Core deve estar pronto para o teste! Coloque um par de óculos de segurança e ligue-o! Pode ser necessário ajustar o foco do laser para obter os melhores resultados.

Etapa 6: Montagem Parte Dois: Luzes

Agora é hora de adicionar as luzes! Se você observar os modelos que fiz, verá que no final de cada canal e no meio de cada anel existem orifícios retangulares. Eles são destinados aos fios de alimentação e dados para as várias tiras de NeoPixel a serem alimentadas. Descobri que o melhor método para mim era pular da placa eletrônica direto para o ponto mais baixo e começar a partir daí.

1. Comece enfiando as peças na parte inferior, garantindo que o padrão esteja alinhado.
2. Adicione extensões de servo à sua "entrada" e "saída" para a metade inferior do canhão. Optei por prendê-los na extremidade inferior das tiras, na parte externa do canhão.
3. Corte e super cole cada faixa de LED em seu canal.
4. Adicione conexões de fio entre as tiras de LED "fechadas". Passe um novo anel após cada conjunto de fios soldados.
5. Adicione um fio PWM longo do conjunto inferior de tiras de LED e os anéis.
6. Adicione um fio PWM longo ao anel NeoPixel personalizado, ele deve ser o fim da corrente. Não cole o anel NeoPixel.

* Observação: esqueci de fazer um orifício no canal do anel inferior. Isso me forçou a tocar nos canais laterais, o que deixou uma pequena lacuna e alguns fios incomuns. Desde então, atualizei o modelo, o que significa que você não deve se preocupar com isso.

Etapa 7: Montagem Parte Três: Finalizando

Agora é a hora da montagem final!

1. Comece aparafusando as duas peças inferiores e a "Estrutura do núcleo", o máximo que puderem.
2. Conecte o conector de "entrada" de 3 fios da metade inferior na conexão da placa eletrônica. Este é o início da cadeia NeoPixel.
3. Solde o conector de 3 fios de "saída" da metade inferior na tira NeoPixel no quadro central.
4. Cole o anel NeoPixel personalizado no lugar.
5. Rosqueie a segunda peça impressa em 3D até o topo.
6. Conecte a saída da tira NeoPixel do anel superior no anel NeoPixel personalizado.
7. Enfie na parte superior impressa em 3D.
8. Encaixe as duas peças laterais na base do canhão. Você pode colá-los, mas eles são projetados para serem encaixados por fricção.

Etapa 8: Código

Agora é hora de fazer upload do código!

A seguir está uma descrição básica de como o código funciona. O código começa esperando em um loop de tempo até que a chave seletora seja pressionada. Em seguida, ele se move para outro loop while até que a chave seletora não seja mais pressionada. Este é o modo de "carregamento". Neste loop while, uma variável é diminuída ao longo do tempo, até chegar a 10, enquanto ao mesmo tempo reproduz um efeito de som e animação. Esta variável controla a frequência do efeito de som de carregamento e a velocidade das animações NeoPixel. Ele também é usado para controlar a duração do pulso do laser assim que a chave seletora é liberada, permitindo que você faça um disparo de laser mais "poderoso" ao carregar por mais tempo.

Etapa 9: Pronto

E é isso! Tudo o que é preciso para construir um canhão laser funcional a partir do videogame Metroid! Ótimo se o seu canto particular do universo estiver sob ataque de balões pretos. Como você pode ver no vídeo, esse laser é facilmente capaz de estourar balões, minha demonstração favorita. Também pode acender fósforos, pólvora, queimar papel ou mesmo perfurar plexiglass fino. Sendo um laser de 2,5 watts, é muito poderoso no que diz respeito a armas a laser caseiras.

Espero que tenham gostado desse projeto! Se você tiver alguma sugestão de como eu poderia melhorá-lo, encorajo você a deixá-la na descrição.

Fique incrível!

-HyperIon