Arduino para Nerf: cronógrafo e contador de disparos: 28 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Meu Instructable anterior cobriu os fundamentos da detecção de velocidade de dardo usando um detector e emissor infravermelho. Este projeto dá um passo adiante, usando uma placa de circuito impresso, display e baterias para fazer um contador de munição portátil e um cronógrafo. Além disso, adicionamos alguns LEDs para simular o flash do focinho. Porque pew pew pew…

Este pode parecer um projeto assustador com muitas etapas, mas o uso de uma placa de circuito impresso e componentes comerciais para o display e o microcontrolador tornam muito mais fácil montar um projeto confiável. Também irei fornecer o código de teste para cada elemento do projeto para ajudar a garantir o seu sucesso. Você consegue !

Etapa 1: Peças e suprimentos

Placa de circuito impresso, três cópias custarão apenas $ 12,40 com frete grátis, então faça isso com um amigo para dividir o custo:

OSH Park:

Partes eletrônicas

• 1 ea., Q1 MOSFET N-CH 20V 530MA TO92-3, Microchip TN0702N3-G,
• 5 LEDs de 5 mm, cor de sua escolha
  • White
  • Amber
• 6 ea., 100 ohm 1 / 8W 5% resistores limitadores de corrente,
• 2 cada., 10K 1 / 8W 5% resistor,
• 1 cada. Foto transistor, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 cada. Emissor de IR, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 cada. Resistor de 100 ohm 1 / 8W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 cada., Fios de jumper de 12 "macho-macho, [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 ea., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 cada., BATT HOLDER AAA 3 CELL 6 "LEADS,
• 1 cada., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 cada., SWITCH TACTILE SPST-NO 0.05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 ea., Display I2C de 7 segmentos:

  • RED Adafruit 878
  • Blue Adafruit 881,

Peças 3D

As peças 3D foram criadas principalmente no TinkerCad, o que significa que são fáceis de modificar para seu próprio propósito:

• Cap and Body:
• Adaptador de barril:

Também coloquei cópias dos STLs no Thingiverse:

Ferramentas e diversos:

• Ferro de solda
• Decapantes de arame
• Snippers de corte nivelado
• Pistola de cola quente
• Arame
• # 2 parafusos formadores de rosca
• 3/4 "PCV

Passo 2:

Vamos começar com a placa de circuito.

• Separe as duas tábuas menores "breakout" do meio e reserve para o último usando cortes nivelados ou torcendo.
• Apare as arestas, lixe ou lixe para suavizá-las.

Etapa 3:

Não vou tentar ensinar você a soldar. Aqui estão alguns dos meus vídeos favoritos que mostram isso muito melhor do que eu:

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

Em geral:

• Encontre o local no PCB usando as marcações da tela de seda.
• Dobre as pontas do componente para ajustar a pegada.
• Solde os cabos.
• Apare os leads

Vamos começar com os resistores, já que eles são os mais abundantes, os assentamentos mais baixos e os mais fáceis de soldar. Eles são mais resistentes ao calor e lhe darão a chance de aprimorar sua técnica. Eles também não têm polaridade, portanto, você pode colocá-los de qualquer maneira.

• 6 resistores de 100 ohms cada, que limitam a corrente para os LEDs, vão para os pontos marcados com "* R" e "100".
• 2 resistores de 10.000 ohms cada são colocados nos pontos marcados com "10K".

Passo 4:

A seguir, vamos instalar o par emissor / detector. Se você quiser mais informações sobre como eles funcionam, consulte meus Instructables anteriores.

• O emissor de IV é transparente e vai no local marcado "EMIT" com a lente arredondada apontando para o centro.
• O detector de infravermelho é preto e vai no local marcado "DETECTAR" com a lente arredondada apontando para o emissor de infravermelho.

Etapa 5:

Como os 5 LEDs vão consumir mais corrente do que pode ser fornecida diretamente pelo microcontrolador, usaremos uma chave de transistor para ligá-los e desligá-los. Este pode ser um pequeno MOSFET de canal N ou um transistor NPN comum, uma vez que estamos lidando com cerca de 100 mA.

O N-MOSFET vai no local marcado com "Q1" com a face plana combinando com as marcações

Etapa 6:

Os LEDs têm polaridade. O cabo longo é positivo e marcado com um "+" no PCB. Há também uma borda plana lateral que nunca consigo ver com clareza.

• Instale todos os LEDs no lado oposto aos resistores e MOSFET.
• Vire a placa e solde um cabo, e apenas um cabo de cada LED no lugar.

• Inspecione os LEDs, verificando se o cabo longo está no orifício marcado com "+" e se o LED está alinhado com a placa.

  Reaqueça a junta enquanto empurra suavemente o LED para encaixá-la (veja a foto 4)

• Solde os cabos restantes e apare.

Etapa 7:

Teste o ajuste do anel led na tampa impressa em 3D. Ele só se encaixa de uma maneira, com o MOSFET voltado para a abertura em "forma de t".

Etapa 8:

É hora de começar a fiação!

• Pegue quatro fios de 15 cm e descasque e estanhe cada extremidade.

• Soldar no cabeçalho do PCB:

  • Vermelho para "+".
  • Preto para "-".
  • Escolha de cor para "S" que é "estroboscópio" ou o sinal para ligar os LEDs.
  • Escolha de cor para "G" que é "porta" ou o sinal proveniente do detector de IV.

Etapa 9:

Vamos preparar o display. Eu gosto das "mochilas I2C" da Adafruit porque elas levam apenas dois fios de sinal para funcionar (além da alimentação e do aterramento). Você também pode acorrentá-los.

As instruções oficiais da Adafruit estão em:

• Certifique-se de obter a orientação da tela correta com os pontos decimais correspondentes às marcações do PCB.

• Como na etapa anterior, estanhar e descascar 4 fios de 6 :

  • Vermelho para "+"
  • Preto para "-".
  • Escolha de cores para "SDA" e "SCL".

Etapa 10:

O botão é para entrada do usuário. Eu o uso para zerar o contador de munição, mas pode ser usado para ligar e desligar os LEDs como uma lanterna, ou o que quer que sua imaginação venha a fazer. É o seu projeto.

• Insira a chave na placa de breakout e solde os cabos.
• Apare, descasque e estanhe dois fios de 6 ". Um deve ser preto para aterramento, o outro deve ter uma cor distinta.
• Solde os fios na placa de breakout. A orientação não importa.

Etapa 11:

O interruptor deslizante é usado para ligar e desligar. O design é um pouco confuso, mas ajuda na montagem. As marcações na tela de seda mostram como a chave está interrompendo o contato entre os dois fios positivos.

• Corte as pontas da caixa de massa de modo que aproximadamente 2 "permaneçam presas.
• Solde o interruptor deslizante na placa de fuga.
• Retire e estanhe os fios de ~ 4 "restantes do suporte da bateria e solde em um lado da placa de breakout (vermelho para" + ", preto para" - ").
• Solde os cabos do suporte da bateria para o outro lado da placa de breakout (vermelho para "+", preto para "-").

Etapa 12:

É hora de começar a integrar os vários componentes. Vamos deixar o botão para o último, pois só podemos encaixar facilmente três fios em um único orifício.

• Pegue as três pontas vermelhas, descasque e torça juntas:

  • Anel de LED
  • Display de 7 segmentos
  • Interruptor deslizante

• Insira-os pela parte inferior da almofada "3V" do ItsyBitsy e solde no lugar.

  Se você estiver usando outro tipo de placa, use o pino "5V"

• Pegue os três fios terra pretos dos mesmos componentes, descasque, torça e insira no pad "G" em frente ao pad "3V".

Etapa 13:

Termine de conectar o anel de LED conectando os fios da porta e do estroboscópio aos pinos apropriados:

• Conecte o "G" ou o fio da porta ao pino A0 de ItsyBitsy. Isso nos permitirá obter leituras analógicas para solução de problemas.
• Conecte o "S" ou fio estroboscópico ao pino 9, o que nos permitirá fazer o PWM do sinal de luz se quisermos controlar o brilho posteriormente.

Etapa 14:

Termine de conectar a tela de 7 segmentos conectando os fios I2C:

• Conecte o pino SCL ("relógio") da tela ao pino SCL no ItsyBitsy.
• Conecte o pino SDA ("dados") do monitor ao pino SDA no ItsyBitsy.

Etapa 15:

É hora de adicionar o botão:

• Prenda a ponta preta ao pino ItsyBitsy "G" na borda curta inferior da placa. Este é o mesmo sinal de aterramento que o outro pino "G".
• Anexe a ponta de prova colorida ao pino "7" de ItsyBitsy. Isso nos permitirá usar um sinal de interrupção de hardware para zerar o contador.

Etapa 16:

Neste ponto, é hora de testar nossos vários componentes.

Se esta é sua primeira vez usando o Adafruit ItsyBitsy, você terá que configurar seu IDE Arduino para reconhecer a placa.

Siga as instruções em

Se esta é a primeira vez que usa os visores I2C da Adafruit, você terá que configurar novamente o IDE do Arduino para usar as bibliotecas da Adafruit.

Siga as instruções em

Hora de testar:

• Conecte seu ItsyBitsy ao computador usando um Micro USB.
• [Ferramentas] -> [Placa] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8 MHz].
• [Ferramentas] -> [Porta] -> qualquer porta conectada, geralmente o número mais alto.
• [Arquivo] -> [Exemplos] -> [Biblioteca de mochilas Adafruit LED] -> [sevenseg]
• [Sketch] -> [Upload]

Se o upload for bem-sucedido, o display deve ganhar vida e começar a mostrar números crescentes. É hora de soltar um "grito!" de glória. Do contrário, é hora de colocar o chapéu do solucionador de problemas.

Se o upload falhar, verifique as instruções de configuração do ItsyBitsy, as configurações IDE e a conexão do cabo USB.

Se o visor não acender, verifique as instruções da mochila e as conexões dos fios.

Etapa 17:

É hora de testar o par emissor / detector de infravermelho.

• [Arquivo] -> [Exemplos] -> [Analógico] -> [AnalogReadSerial]
• Faça o upload para o seu quadro.
• Clique no ícone "Monitor serial" no canto direito do IDE.

Com um pouco de sorte, você verá um fluxo de valores chegando. Esses são valores analógicos de 10 bits, portanto, variam de 0 a 1023.

• Quando o foto-transistor é exposto à luz, ele permite que a corrente passe e o sinal caia para 0.
• Quando o foto-transistor não vê infravermelho, ele interrompe o fluxo de corrente permitindo que o sinal fique alto.

Se você não está obtendo as alterações esperadas, aqui estão algumas coisas para verificar:

• Verifique novamente a fiação do anel ao microcontrolador.

• O LED IV está aceso?

  • Deve estar ligeiramente quente ao toque.
  • Uma câmera de celular barata mostrará bem a luz infravermelha.
  • Se não estiver, provavelmente está conectado ao contrário.

Etapa 18:

É hora de testar o estroboscópio. Vamos apenas usar o exemplo básico de "Blink" e alterar o número do pino:

• [Arquivo] -> [Exemplos] -> [01. Básico] -> [Piscar]
• Dependendo da sua versão IDE, altere o número do pino para corresponder ao que selecionamos na etapa 13 (pino 9).
• Carregue o esboço e prepare-se para ser cegado.

Se você não obtiver a intermitência esperada, verifique a fiação e os números dos pinos.

Etapa 19:

Tudo o que resta para testar é o botão de pressão:

• [Arquivo] -> [Exemplos] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Alterar pushButton = 2; para pushButton = 7;
• Alterar pinMode (pushButton, INPUT); para pinMode (pushButton, INPUT_PULLUP);
• Envio.

O INPUT_PULLUP conecta um resistor pullup fraco a 3 V, o que significa que digitalRead () deve retornar "HIGH" ou "1". Quando o botão é pressionado, ele deve retornar "LOW" ou "0".

Se você não estiver obtendo os valores esperados, volte e verifique a fiação do botão.

Etapa 20:

É hora de colocar nosso sistema testado em uma integração. Comece preparando o barril de PVC:

• Corte uma seção de 3/4 "PCV 85 mm de comprimento.
• Marque 6 mm da extremidade e faça um orifício de 1/4 "ou maior em ambos os lados, o mais centralizado possível.
• Pulverize o interior do cilindro totalmente preto para absorver a luz infravermelha refletida quando o dardo passar.
• Use uma lima para marcar a posição dos furos na extremidade do cano.

Etapa 21:

• Teste o encaixe da caixa da bateria e corte, se necessário.
• Insira a caixa (a extremidade do cabo em direção à abertura da chave liga / desliga).
• Prenda a caixa com cola quente (não muito, caso tenhamos que desmontá-la posteriormente).

Etapa 22:

Insira o botão liga / desliga e o botão nos orifícios da caixa 3D e prenda no lugar com cola quente

Etapa 23:

Deslize o ItsyBitsy em seu slot e organize a fiação de modo que tenhamos um caminho para o cano

Etapa 24:

• Insira o anel de LED na tampa e fixe com cola quente.
• Coloque a tampa para que a porta USB ItsyBitsy saia na posição correta.

Etapa 25:

• Insira o barril de forma que as marcas de alinhamento na extremidade do barril correspondam às marcas da tampa.
• Verifique visualmente o emissor de IV e o detector e visível através dos orifícios do cilindro. Aumente os orifícios, se necessário.
• Conecte o USB ao ItsyBitsy e execute novamente as verificações de IV (esboço AnalogReadSerial).

Etapa 26:

Obter o alinhamento final é um pouco complicado. Você deseja ancorar seu barril na posição correta.

• Conecte o adaptador de barril a um blaster Nerf.
• Deslize a caixa do cilindro no adaptador, verificando se os três orifícios dos parafusos na extremidade do blaster estão alinhados.
• Verifique o alinhamento do cilindro no lado da saída.
• Remova cuidadosamente o conjunto usando o adaptador de cilindro.
• Deslize cuidadosamente a caixa do cilindro para fora do adaptador enquanto segura o PVC no lugar com o dedo dentro.
• Prenda o barril no lugar com cola quente.
• Remonte, verifique novamente o alimento
• Prenda a tampa e o adaptador de cilindro usando parafusos. # 2 formação de rosca ou parafusos Nerf sobressalentes funcionarão.

Etapa 27:

É hora de algum firmware para armas.

• Baixe e carregue o esboço em anexo para o ItsyBitsy.
• Verifique se o visor está piscando traços (até que o primeiro tiro seja disparado).
• Coloque o dedo na extremidade do cilindro longe o suficiente para bloquear o feixe de infravermelho e, em seguida, remova-o rapidamente.
• Verifique se você obtém um flash de luz dos LEDs.
• Verifique se você obteve uma leitura numérica que alternará entre "1" (contagem de disparos) e alguns valores pequenos em pés por segundo como "1,5".
• Pressione o botão na parte inferior do cano e verifique se ele volta a piscar os traços (zerar a contagem de tiros).

Se alguma dessas etapas falhar, volte e verifique a operação usando os esboços de teste anteriores. Examine a fiação para ver se algo foi empurrado durante a montagem.

Etapa 28: O que vem a seguir?

Agora que você sabe o quão rápido sua arma Nerf está atirando, você pode medir os efeitos de quaisquer mods que você fizer. Como o cano é removível e portátil, você pode deixar seus amigos cronometrarem seus blasters.

Avançando nesta série, examinaremos a atualização da bateria e da fiação para LiPo, usando um MOSFET para controlar os volantes e trabalhando em um sistema de incêndio selecionado com operação totalmente personalizável.

Vice-campeão do Arduino Contest 2019