Canhão pneumático automático. Portátil e com Arduino: 13 etapas

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

Olá a todos!

Esta é a instrução para montar um canhão pneumático portátil. A ideia era criar um canhão que pudesse disparar coisas diferentes. Eu defino alguns objetivos principais. Então, qual deve ser o meu canhão:

• Automático. Para não comprimir o ar manualmente com bomba manual ou de pé;
• Portátil. Para não ser dependente da rede elétrica doméstica, posso levá-la para fora;
• Interativo. Achei ótimo conectar uma tela touchscreen a um sistema pneumático;
• Aparência legal. O canhão deve se parecer com algum tipo de arma de ficção científica do espaço sideral =).

A seguir, descreverei todo o processo e direi como criar tal dispositivo e de quais componentes você precisa.

Observe, eu escrevi esta instrução exclusivamente para os componentes que usei ou para seus análogos. Provavelmente suas peças serão diferentes das minhas. Neste caso, você terá que editar os arquivos de origem para tornar a montagem adequada para você e finalizar o projeto você mesmo.

Capítulos de instrução:

1. Revisão de vídeo.
2. Componentes. Pneumática.
3. Componentes. Acoplamentos, hardware e consumíveis.
4. Projeto. Pneumática.
5. Componentes. Eletrônicos.
6. Preparação. Corte CNC.
7. Montagem. Bomba, solenóide e caixa pneumática.
8. Montagem. Alça, tanque de ar e barril.
9. Montagem. Eletrônica, válvulas e medidores.
10. Montagem. Fiação.
11. Programação. 4D Workshop 4 IDE.
12. Programação. XOD IDE.
13. Programação.

Etapa 1: revisão do vídeo

Etapa 2: componentes. Pneumática

Ok, vamos começar pelo projeto do sistema pneumático.

Bomba de ar

Para comprimir o ar automaticamente, usei uma bomba de ar portátil para carro (fig. 1). Essas bombas funcionam a partir da rede elétrica de carros elétricos de 12 Vcc e são capazes de bombear pressão de ar de até 8 bar ou cerca de 116 psi. O meu era de um baú, mas tenho quase certeza de que este é um análogo completo.

1 x Automaze Heavy Duty Metal 12V Bomba de compressor de ar de carro elétrico Inflator com bolsa e braçadeiras de jacaré ≈ 63 $;

A partir desse kit veicular, você só precisa de um compressor em sua caixa de metal original. Portanto, elimine as saídas pneumáticas desnecessárias (por exemplo, para um manômetro), remova a tampa de plástico lateral, a alça de transporte e o botão liga / desliga.

Todas essas coisas apenas acontecem, então você não precisa mais delas. Deixe apenas o próprio compressor com dois fios saindo de sua caixa. Uma mangueira flexível também pode ser deixada se você não quiser se preocupar com a nova.

Normalmente, esses compressores têm uma saída pneumática com rosca de polegada de tubo G1 / 4 "ou G1 / 8".

Tanque de ar

Para armazenar o ar comprimido, você precisa de um tanque. O valor da pressão máxima no sistema depende da pressão máxima gerada pelo compressor. Portanto, no meu caso, não excede 116 psi. Este valor de pressão não é alto, mas exclui o uso de recipientes de plástico ou vidro para armazenar o ar. Use cilindros de metal. A maioria deles tem uma margem de segurança que é mais do que suficiente para essas tarefas.

Tanques de ar vazios estão disponíveis em lojas especializadas em sistemas de suspensão de automóveis. Este é um exemplo:

1 x Buzinas Viking V1003ATK, tanque de ar totalmente metálico de 1,5 galão (5,6 litros) ≈ 46 $;

Facilitei minha tarefa e tirei o tanque do extintor de pó de 5 litros. Sim, não é uma piada (Fig. 2). O tanque de ar do extintor era mais barato do que o comprado. Esgotei o extintor de pó químico seco de 5 litros BC / ABC. Não consegui encontrar uma referência de produto exata, então meu se parecia com isto:

1 x 5kg BC / ABC extintor de pó químico seco de combate a incêndio com pressão de gás armazenado ≈ 10 $;

Após desmontar e limpar as borras do pó, peguei meu cilindro (Fig. 3).

Então, meu tanque de 5 litros parece muito normal, exceto por um detalhe. O extintor que usei é padronizado ISO; é por isso que o tanque possui a rosca métrica M30x1,5 em seu orifício de entrada (Fig. 4). Nesta etapa, enfrentei um problema. As conexões pneumáticas geralmente têm roscas de tubo em polegadas e é difícil adicionar esse cilindro de rosca métrica ao sistema pneumático.

Opcional.

Para não me incomodar com um monte de adaptadores e acessórios, decidi fazer um encaixe de tubo G1 a M30x1,5 sozinho (Fig. 5, Fig. 6). Esta parte é muito opcional e você pode pular se o seu O tanque de ar pode ser facilmente conectado ao sistema. Anexei um desenho em CAD da minha adaptação para aqueles que podem enfrentar o mesmo problema.

Válvula solenoide.

Para liberar o ar acumulado no cilindro é necessária uma válvula. Para não abrir a válvula manualmente, mas automaticamente, a válvula solenóide é a melhor escolha. Eu usei este (Fig. 7):

1 x S1010 (TORK-GP) VÁLVULA SOLENÓIDE PARA FINS GERAIS, NORMALMENTE FECHADA ≈ 59 $;

Usei uma válvula normalmente fechada para aplicar corrente nela apenas quando acionada e não desperdiçar energia da bateria. A válvula DN 25 e sua pressão permitida é de 16 bar, que é o dobro da pressão no meu sistema. Esta válvula possui uma conexão de acoplamento fêmea G1 "- fêmea G1".

Válvula de sopro de segurança

Esta válvula é operada manualmente (Fig. 8).

1 x 1/4 NPT 165 PSI Válvula de segurança de alívio de pressão do compressor de ar, tanque liberado ≈ 8 $;

É usado para exaurir a pressão do sistema em algumas situações críticas, como vazamento ou falha de componentes eletrônicos. Também é muito conveniente para configurar e verificar o sistema pneumático ao conectar os componentes eletrônicos. Você pode simplesmente puxar o anel para aliviar a pressão. A conexão da minha válvula é macho G1 / 4.

Medidor de pressão.

Um manômetro aneróide para monitorar a pressão no sistema quando os componentes eletrônicos estão desligados. Quase qualquer pneumático se encaixa, por exemplo:

1 x ferramenta de desempenho Medidor de ar de 0-200 PSI para acessório do tanque de ar W10055 ≈ 6 $;

Meu com conexão de tubo macho G1 / 4 está na foto (Fig. 9).

Válvula de retenção

É necessária uma válvula de retenção para evitar que o ar comprimido volte para a bomba. A pequena válvula de retenção pneumática está ok. Aqui está um exemplo:

1 x Válvula de retenção em linha Midwest Control M2525 MPT, pressão máxima de 250 psi, 1/4 ≈ 15 $;

Minha válvula tem conexão de rosca macho G1 / 4 "- macho G1 / 4" (Fig. 10).

Transmissor de pressão

Um transmissor de pressão ou sensor de pressão é um dispositivo para medição de pressão de gases ou líquidos. Um transmissor de pressão geralmente atua como um transdutor. Ele gera um sinal elétrico em função da pressão imposta. Neste instrutível, você precisa de tal transmissor para controlar a pressão do ar automaticamente por eletrônicos. Comprei isto (Fig. 11):

1 x G1 / 4 Sensor Transdutor de Pressão, Entrada 5V Saída 0,5-4,5V / 0-5V Transmissor de Pressão para Água Gás Óleo (0-10PSI) ≈ 17 $;

Exatamente este aqui tem a conexão macho G1 / 4 , pressão aceitável e potências de 5 Vcc. O último recurso torna este sensor ideal para conexão com microcontroladores do tipo Arduino.

Etapa 3: Componentes. Acoplamentos, hardware e consumíveis

Acessórios e acoplamentos de metal

Ok, para combinar todo o material pneumático você precisa de algumas conexões e conexões para tubos (Fig. 1). Não posso especificar os links de produto exatos para eles, mas tenho certeza que você pode encontrá-los na loja de ferragens mais próxima de você.

Usei acessórios de metal da lista:

• 1 x Conector tipo Y de 3 vias G1 / 4 "BSPP Fêmea-Fêmea-Fêmea ≈ 2 $;
• 1 x Conector de 4 vias G1 / 4 "BSPP Macho-Fêmea-Fêmea-Fêmea ≈ 3 $;
• 1 x Conector de 3 vias G1 "BSPP Macho-Macho-Macho ≈ 3 $;
• 1 x Adaptador de montagem Fêmea G1 "para Macho G1 / 2" ≈ 2 $;
• 1 x Adaptador de encaixe Fêmea G1 / 2 "para Macho G1 / 4" ≈ 2 $;
• 1 x União de Adaptação Macho G1 "a G1" ≈ 3 $;

Encaixe do tanque de ar

1 x Adaptador de encaixe fêmea G1 para macho M30x1.5.

Você precisa de mais um acoplamento, e isso depende do cilindro de ar específico que você usará. Eu fabriquei o meu de acordo com o desenho da etapa anterior desta instrução. Você mesmo deve pegar o encaixe embaixo do tanque de ar. Se o seu tanque de ar tiver a mesma rosca M30x1.5, você pode fazer o acoplamento conforme meu desenho.

Tubo de esgoto em PVC

Este tubo é um cano do seu canhão. Escolha o diâmetro e o comprimento do tubo, mas lembre-se de que quanto maior o diâmetro, mais fraco é o tiro. Peguei o tubo DN50 (2 ) com 500 mm de comprimento (Fig. 2).

Aqui está um exemplo:

1 x tubo Charlotte 2 pol. X 20 pés 280 Schedule 40 tubo de PVC

Encaixe de compressão

Esta parte é para ligar o tubo de PVC de 2 "com o sistema pneumático de metal G1". Usei o acoplamento de compressão de tubo DN50 para fêmea G1, rosca 1/2 "(Fig. 3), e o adaptador macho G1, 1/2" para fêmea G1 "(Fig. 4).

Os exemplos:

1 x Sistema de tubulação de encaixe de ar comprimido Conexões do compressor de ar Fêmea reta DN 50G11 / 2 ≈ 15 $;

1 x Banjo RB150-100 Encaixe de tubo de polipropileno, Bucha de redução, Cronograma 80, 1-1 / 2 NPT Macho x 1 NPT Fêmea ≈ 4 $;

Mangueira pneumática

Além disso, é necessária uma mangueira flexível para conectar o compressor de ar ao sistema pneumático (Fig. 5). O tubo deve ter roscas de 1/4 NPT ou G1 / 4 em ambas as extremidades. É melhor comprar o de aço e não muito longo. Algo assim está ok:

1 x Chifres de Vixen em aço inoxidável Compressor de ar trançado mangueira líder 1/4 "NPT Macho a 1/4" NPT ≈ 13 $;

Algumas dessas mangueiras já podem ter uma válvula de retenção instalada.

Fasteners. Screws:

• Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 10 mm - 10 peças;
• Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) 20 mm de comprimento - 20 peças;
• Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 25 mm - 21 peças;
• Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 30 mm - 8 peças;

Nozes:

Porca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 55 peças;

Arruelas:

Arruela M3 (DIN 125) - 75 peças;

Impasses:

• PCB hex standoff M3 Macho-Fêmea 24-25mm comprimento - 4 peças;
• PCB hex standoff M3 Macho-Fêmea 14 mm de comprimento - 10 peças;

Suportes de canto

Você precisa de dois suportes de canto de metal de 30x30 mm para prender a placa de componentes eletrônicos. Tudo isso pode ser facilmente encontrado em uma loja de ferragens local.

Aqui está um exemplo:

1 x Hulless Shelf Bracket 30 x 30mm Canto Brace Joint Bracket Fastener 24 pcs

Selante de tubo pneumático

Existem muitas conexões pneumáticas neste projeto. Para que o sistema mantenha a pressão, todos os seus acoplamentos devem estar bem apertados. Para vedação, usei um selante anaeróbio especial para pneumática. Usei o Vibra-tite 446 (Fig. 6). A cor vermelha significa solidificação muito rápida. Meu conselho Se você vai usar o mesmo, aperte a linha rapidamente e na posição desejada. Será um desafio desparafusá-lo depois.

1 x Vibra-Tite 446 Selante de Refrigerante - Selante de Rosca de Alta Pressão ≈ 30-40 $;

Etapa 4: Design. Pneumática

Observe o esquema acima. Isso o ajudará a descobrir o princípio.

A ideia é comprimir o ar no sistema aplicando o sinal de 12 V à bomba. Quando o ar enche o sistema (setas verdes no esquema), a pressão começa a subir.

O medidor de pressão mede e exibe a pressão atual, e o transmissor pneumático envia um sinal proporcional ao microcontrolador. Quando a pressão no sistema atinge o valor especificado pelo microcontrolador, a bomba desliga e o aumento de pressão para.

Depois disso, você pode exaurir o ar comprimido manualmente puxando o anel da válvula de sopro, ou você pode dar um tiro (setas vermelhas no esquema).

Se você aplicar o sinal de 24 V à bobina, a válvula solenóide se abre momentaneamente e libera o ar comprimido em uma velocidade muito alta devido ao grande diâmetro interno. Para que o fluxo de ar possa empurrar a munição para dentro de um cano e com isso dê um tiro.

Etapa 5: componentes. Eletrônicos

Então, de quais componentes eletrônicos você precisa para operar e automatizar tudo isso?

Microcontrolador

Um microcontrolador é o cérebro da sua arma. Ele lê a pressão do sensor e também controla a válvula solenóide e a bomba. Para esses projetos, o Arduino é a melhor escolha. Qualquer tipo de placa Arduino é aceitável. Usei o analógico de uma placa Arduino Mega (Fig. 1).

1 x Arduino Uno ≈ 23 $ ou 1 x Arduino Mega 2560 ≈ 45 $;

Claro, eu entendo que não preciso de tantos pinos de entrada e poderia economizar dinheiro. Escolhi o Mega apenas por causa de várias interfaces UART de hardware para que eu possa conectar um display touchscreen. Além disso, você pode conectar vários aparelhos eletrônicos mais divertidos ao seu canhão.

Módulo de exibição

Como escrevi anteriormente, queria adicionar alguma interatividade ao canhão. Para isso, instalei um display touch-screen de 3,2 (Fig. 2). Nele, mostro o valor digitalizado da pressão no sistema e defino o valor máximo da pressão. Usei uma tela da empresa 4d Systems e outra coisas para atualizá-lo e conectar-se ao Arduino.

1 x SK-gen4-32DT (Starter Kit) ≈ 79 $;

Para a programação de tais visores existe o ambiente de desenvolvimento 4D System Workshop. Mas vou falar mais sobre isso.

Bateria

Meu canhão deve ser portátil, pois quero usá-lo do lado de fora. Isso significa que preciso retirar energia de algum lugar para operar a válvula, a bomba e o controlador do Arduino.

A bobina da válvula opera em 24V. A placa Arduino pode ser alimentada de 5 a 12V. O compressor da bomba é um automóvel e é alimentado por uma rede elétrica automotiva de 12V. Portanto, a tensão máxima que preciso é de 24V.

Além disso, ao bombear o ar, o motor do compressor faz muito trabalho e consome uma corrente considerável. Além disso, você precisa aplicar uma grande corrente à bobina solenóide para superar a pressão do ar no plugue da válvula.

Para mim, a solução é o uso de bateria Li-Po para máquinas controladas por rádio. Comprei uma bateria de 6 células (22,2V) com capacidade de 3300mAh e corrente de 30C (Fig. 3).

1 x LiPo 6S 22, 2V 3300 30C ≈ 106 $;

Você pode usar qualquer outra bateria ou um tipo diferente de células. O principal é ter corrente e voltagem suficientes. Observe, quanto mais capacidade, mais tempo o canhão trabalha sem recarregar.

Conversor de tensão DC-DC

A bateria Li-Po é de 24 V e alimenta a válvula solenóide. Preciso de um conversor de tensão DC-DC 24 a 12 para alimentar a placa Arduino e o compressor. Deve ser potente porque o compressor consome uma corrente considerável. A saída para essa situação foi a compra de um conversor de tensão 30A para automóveis (Fig. 4).

Um exemplo:

1 x DC 24v para DC 12v Abaixe 30A 360W Caminhão Pesado Fonte de alimentação ≈ 20 $;

Caminhões pesados têm uma tensão interna de 24V. Portanto, para alimentar a eletrônica de 12 V, tais conversores são usados.

Relés

Você precisa de alguns módulos de relé para abrir e fechar circuitos - o primeiro para o compressor e o segundo para a válvula solenóide. Eu usei estes:

2 x Relé (Módulo Troyka) ≈ 20 $;

Botões

Alguns botões momentâneos padrão. O primeiro para ligar o compressor e o segundo para usar como gatilho para dar um tiro.

2 x Botão Simples (Módulo Troyka) ≈ 2 $;

Leds

Um par de leds para indicar o estado do canhão.

2 x LED Simples (Módulo Troyka) ≈ 4 $;

Etapa 6: Preparação. Corte CNC

Para montar todos os componentes pneumáticos e eletrônicos, precisei fazer algumas peças do case. Cortei-os com fresadora CNC de 6 mm e 4 mm de compensado e pintei.

Os desenhos estão no anexo para que você possa personalizá-los.

A seguir está uma lista de peças que você precisa obter para montar um canhão de acordo com esta instrução. A lista contém os nomes das peças e a qualidade mínima necessária.

• Cabo - 6 mm - 3 peças;
• Pino - 6 mm - 8 peças;
• Arduino_plate - 4 mm - 1 peça;
• Placa_pneumática_A1 - 6mm - 1 peça;
• Placa_pneumática_A2 - 6mm - 1 peça;
• Placa_pneumática_B1 - 6mm - 1 peça;
• Pneumatic_plate_B2 - 6mm - 1 peça;

Etapa 7: montagem. Bomba, solenóide e caixa pneumática

A lista de materiais:

Na primeira etapa de montagem, você precisa fazer um invólucro para os componentes pneumáticos, montar todas as conexões da tubulação, instalar uma válvula solenóide e um compressor.

Eletrônicos:

1. Compressor de ar de carro resistente - 1 peça;

Corte CNC:

2. Pneumatic_plate_A1 - 1 peça;

3. Pneumatic_plate_A2 - 1 peça;

4. Pneumatic_plate_B1 - 1 peça;

5. Pneumatic_plate_B2 - 1 peça;

Válvulas e acessórios para tubos:

6. DN 25 S1010 (TORK-GP) Válvula solenóide 1 peça;

7. Conector de 3 Vias G1 BSPP Macho-Macho-Macho - 1 peça;

8. Montagem do Adaptador Fêmea G1 "para Macho G1 / 2" - 1 peça;

9. Adaptador de montagem Fêmea G1 / 2 "para Macho G1 / 4" - 1 peça;

10. Conector de 4 vias G1 / 4 BSPP Macho-Fêmea-Fêmea-Fêmea - 1 peça;

11. Conector tipo Y de 3 vias G1 / 4 BSPP Fêmea-Fêmea-Fêmea - 1 peça;

12. Encaixe União Macho G1 "a G1" - 1 peça;

13. Adaptador de montagem Fêmea G1 para Macho M30x1.5 - 1 peça;

Parafusos:

14. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) 20 mm de comprimento - 20 peças; 15. Porca sextavada M3 (DIN 934 / DIN 985) - 16 peças;

16. Arruela M3 (DIN 125) - 36 peças;

17. Parafusos M4 do compressor de ar - 4 peças;

De outros:

18. PCB hex standoff M3 Macho-Fêmea 24-25 mm de comprimento - 4 peças;

Consumíveis:

19. Vedante de tubo pneumático.

Processo de montagem:

Veja os esboços. Eles vão te ajudar com a montagem.

Esquema 1. Pegue dois painéis cortados por CNC B1 (pos. 4) e B2 (pos. 5) e conecte-os como mostrado na imagem. Fixe-os com parafusos M3 (pos. 14), porcas (pos. 15) e anilhas (pos. 16)

Esquema 2. Retire os painéis montados B1 + B2 do esquema 1. Insira o adaptador G1 "para M30x1,5 (pos. 13) no painel. O hexágono do adaptador deve encaixar sob a ranhura hexagonal no painel. Portanto, o o adaptador está fixo e não roda. Em seguida, instale o compressor na ranhura redonda do outro lado dos painéis montados. O diâmetro da ranhura tem de ser igual ao diâmetro exterior do compressor. Fixe o compressor com os parafusos M4 (pos. 17) que veio com a bomba do carro

Esquema 3. Insira o conector de 3 vias G1 "(pos. 7) na válvula solenóide (pos. 6). Em seguida, aparafuse o conector (pos. 7) no adaptador G1" para M30x1,5 (pos. 13). Fixe todas as roscas com vedante de tubo pneumático (pos. 19). A saída livre do conector de 3 vias e a bobina magnética da válvula solenóide devem ser direcionadas para cima conforme mostrado na figura. O corpo do compressor (pos. 1) pode impedir que rode o conector para que o possa separar temporariamente do conjunto. Desmonte a superfície lateral do compressor. Recoloque os quatro parafusos que prendem a tampa lateral aos espaçadores hexagonais M3 (pos. 18). Os orifícios para roscas em compressores deste tipo são geralmente M3. Se não estiverem, você mesmo precisa bater nos orifícios roscados M3 ou M4 do compressor

Esquema 4. Faça a montagem 3. Aparafuse o adaptador G1 "a G1 / 2" (pos. 8) ao conjunto. Aparafuse o adaptador G1 / 2 "a G1 / 4" (pos. 9) ao adaptador (pos. 8). Em seguida, instale o conector de 4 vias G1 / 4 "(pos.10) e conector de 3 vias Y Tipo G1 / 4 "(pos. 11) conforme mostrado no esquema. Fixe todas as roscas usando vedante de tubo pneumático (pos. 19)

Esquema 5. Pegue dois painéis cortados em CNC A1 (pos. 2) e A2 (pos. 3) e conecte-os como mostrado na imagem. Fixe-os com parafusos M3 (pos. 14), porcas (pos. 15) e anilhas (pos. 16)

Esquema 6. Pegue as placas montadas A1 + A2 do esquema 5. Insira o encaixe G1 "a G1" (pos. 12) nos painéis. O hexágono da conexão deve se encaixar sob a ranhura hexagonal do painel. Portanto, o acessório é fixado no painel e não gira. Em seguida, aparafuse os painéis A1 + A2 com o encaixe (pos. 12) no interior à válvula solenóide do conjunto 4. Rode os painéis A1 + A2 até estarem no mesmo ângulo que os painéis B1 e B2. Fixe a rosca entre a válvula solenóide e o encaixe (pos. 12) com um vedante de tubo pneumático (pos. 19). Em seguida, conclua a montagem aparafusando os painéis A1 + A2 ao compressor com parafusos M3 (pos. 14)

Etapa 8: montagem. Alça, tanque de ar e barril

A lista de materiais:

Nesta etapa, faça uma alça do canhão e instale a carcaça pneumática nela. Em seguida, adicione o barril e o tanque de ar.

1. Tanque de ar - 1 peça;

Corte CNC:

2. Cabo - 3 peças;

3. Pino - 8 peças;

Tubos e acessórios:

4. Tubo de esgoto em PVC DN50 com meio metro de comprimento;

5. Acoplamento de compressão de PVC de DN50 a G1 ;

Parafusos:

6. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 25 mm - 17 peças;

7. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 30 mm - 8 peças;

8. Porca sextavada M3 (DIN 934 / DIN 985) - 25 peças;

9. Arruela M3 (DIN 125) - 50 peças;

Processo de montagem:

Veja os esboços. Eles irão ajudá-lo com a Assembleia.

Esquema 1. Pegue em três alças de corte CNC (pos. 2) e combine-as como mostrado na imagem. Fixe-os com parafusos M3 (pos. 6), porcas (pos. 8) e anilhas (pos. 9)

Esquema 2. Pegue as alças montadas do esquema 1. Insira oito peças de pino de corte CNC (pos. 3) nas ranhuras

Esquema 3. Instale a caixa pneumática da etapa anterior para a montagem. A junta tem um design de encaixe rápido. Fixe-o no manípulo com 8 parafusos M3 (pos. 7), porcas (pos. 8) e anilhas (pos. 9)

Esquema 4. Realizar a montagem 3. Aparafuse o depósito de ar (pos. 1) à caixa pneumática. Meu tanque de ar foi selado com um anel de borracha que foi instalado no extintor de incêndio. Mas, dependendo do seu tanque de ar, você pode precisar selar essa junta com um selante. Pegue no tubo de esgoto de PVC DN 50 e insira-o no acoplamento de compressão de PVC (pos. 5). É o cano do seu canhão =). Aparafuse o outro lado do acoplamento ao conjunto pneumático. Você não pode selar este segmento

Etapa 9: montagem. Eletrônica, válvulas e medidores

A lista de materiais:

A última etapa é instalar os componentes pneumáticos restantes, válvulas e medidores de pressão. Além disso, monte os componentes eletrônicos e o suporte para montar o Arduino e o display.

Válvulas, mangueiras e medidores:

1. Manômetro aneróide G1 / 4 - 1 peça;

2. Transmissor de pressão digital G1 / 4 5V - 1 peça;

3. Válvula de escape de segurança G1 / 4 - 1 peça;

4. Verifique a válvula G1 / 4 "a G1 / 4" - 1 peça;

5. Mangueira pneumática com cerca de 40cm de comprimento;

Corte CNC:

6. Placa Arduino - 1 peça;

Eletrônicos:

7. Conversor DC-DC da tensão do carro 24V a 12V - 1 peça;

8. Arduino Mega 2560 - 1 peça;

9. Módulo de exibição 4D Systems 32DT - 1 peça;

Parafusos:

10. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) Comprimento de 10 mm - 10 peças;

11. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 25 mm - 2 peças;

12. Porca sextavada M3 (DIN 934 / DIN 985) - 12 peças;

13. Arruela M3 (DIN 125) - 4 peças;

De outros:

14. PCB sextavado distanciador M3 Macho-Fêmea 14 mm de comprimento - 8 peças;

15. Canto metálico 30x30mm - 2 peças;

Componentes variáveis para montar o conversor DC-DC:

16. PCB hex standoff M3 Macho-Fêmea 14 mm de comprimento - 2 peças;

17. Arruela M3 (DIN 125) - 4 peças;

18. Parafuso M3 (DIN 912 / ISO 4762) comprimento de 25 mm - 2 peças;

19. Porca sextavada M3 (DIN 934 / DIN 985) - 2 peças;

Consumíveis:

20. Selante de tubo pneumático;

Processo de montagem:

Veja os esboços. Eles irão ajudá-lo com a Assembleia.

Esquema 1. Aparafuse a válvula de retenção (pos. 4) e o transmissor de pressão (pos. 2) ao conector de 4 vias do conjunto. Aparafuse a válvula de sopro de segurança (pos. 3) e o manómetro aneróide (pos. 1) ao conector tipo Y de 3 vias. Sele todas as juntas de rosca com um selante

Esquema 2. Ligue a válvula de retenção (pos. 4) ao compressor com uma mangueira (pos. 5). Normalmente há um anel de borracha nesses tubos, mas se não houver, use um selante

Esquema 3. Monte o conversor de tensão DC-DC (pos. 7) no Conjunto. Esses conversores de voltagem para automóveis podem ter tamanhos e conexões completamente diferentes, e é improvável que você encontre exatamente o mesmo que o meu. Portanto, descubra como instalá-lo sozinho. Para o meu conversor, preparei os dois orifícios do cabo e fixei-o com espaçadores M3 (pos. 16), parafusos (pos. 18), anilhas (pos. 17) e porcas (pos. 19)

Esquema 4. Pegue a placa Arduino com corte CNC (pos. 6). Monte a placa Arduino Mega 2560 (pos. 8) em um lado da placa usando quatro espaçadores (pos. 14), parafusos M3 (pos. 10) e porcas (pos. 12). Monte o módulo do visor 4D (pos. 9) no outro lado da placa (pos. 6) usando quatro espaçadores (pos. 14), parafusos M3 (pos. 10) e porcas (pos. 12). Fixe dois cantos metálicos de 30x30 mm (pos. 15) ao painel, conforme mostrado. Se os orifícios de montagem nos cantos que você possui não corresponderem aos do painel, faça-os você mesmo

Esquema 5. Anexe a placa Arduino montada ao cabo do canhão. Fixe-o com parafusos M3 (pos. 11), anilhas (pos. 13) e porcas (pos. 12)

Etapa 10: montagem. Fiação

Aqui, conecte tudo de acordo com este diagrama. O módulo de exibição pode ser conectado a qualquer UART; Escolhi Serial 1. Não se esqueça da espessura dos fios. É aconselhável usar cabos grossos para ligar o compressor e a válvula solenóide à bateria. Os relés devem ser configurados para normalmente abertos.

Etapa 11: Programação. 4D Workshop 4 IDE

4D System Workshop é o ambiente de desenvolvimento de UI para o display usado neste projeto. Não vou te dizer como conectar e piscar o display. Todas essas informações podem ser encontradas no site oficial do fabricante. Nesta etapa, direi quais widgets usei para a IU do canhão.

Usei um único Form0 (Fig. 1) e os seguintes widgets:

Pressão Angularmeter 1, Bar

Este widget exibe a pressão atual do sistema em barras.

Pressão Angularmeter2, Psi

Este widget exibe a pressão atual do sistema em Psi. O display não opera valores de ponto flutuante. Assim, é impossível saber a pressão exata em bar, por exemplo, se a pressão estiver na faixa de 3 a 4 bar. A escala psi, neste caso, é mais informativa.

Rotaryswitch0

Uma chave rotativa para definir a pressão máxima no sistema. Decidi fazer três valores válidos: 2, 4 e 6 bar.

Strings0

O campo de texto que informa que o controlador alterou com sucesso o valor de pressão máxima.

• Statictext0 Spuit Cannon!
• Pressão máxima do texto estático 1
• Userimages0

São apenas para lulz.

Além disso, anexei o projeto Workshop para o firmware do monitor. Você pode precisar.

Etapa 12: Programação. XOD IDE

Bibliotecas XOD

Para programar controladores Arduino, uso o ambiente de programação visual XOD. Se você é novo na engenharia elétrica ou talvez goste de escrever programas simples para controladores Arduino como eu, experimente o XOD. É o instrumento ideal para prototipagem rápida de dispositivos.

Eu fiz uma biblioteca XOD que contém o programa cannon:

gabbapeople / canhão pneumático

Esta biblioteca contém um patch de programa para toda a eletrônica e o nó para operar o transmissor de pressão.

Além disso, você precisa de algumas bibliotecas XOD para operar os módulos de exibição dos sistemas 4D:

gabbapeople / 4d-ulcd

Esta biblioteca contém nós para operar widgets 4D-ulcd básicos.

bradzilla84 / visi-genie-extra-library

Esta biblioteca estende os recursos da anterior.

Processo

• Instale o software XOD IDE em seu computador.
• Adicione a biblioteca gabbapeople / pneumatic-cannon ao espaço de trabalho.
• Adicione a biblioteca gabbapeople / 4d-ulcd ao espaço de trabalho.
• Adicione a biblioteca bradzilla84 / visi-genie-extra-library ao espaço de trabalho.

Etapa 13: Programação

Ok, todo o patch do programa é muito grande, então vamos dar uma olhada em suas partes.

Inicializando o display

O nó init (Fig. 1) da biblioteca 4d-ulcd é usado para configurar o dispositivo de exibição. Você deve vincular o nó da interface UART a ele. O nó UART depende de como exatamente o seu monitor está conectado. A tela fica ótima com o software UART, mas se possível, é melhor usar um hardware. O pino RST do nó init é opcional e serve para reinicializar a tela. O nó Init cria um tipo de dados DEV customizado que ajuda a manipular widgets de exibição em XOD. A velocidade BAUD de comunicação deve ser a mesma definida quando o display pisca.

Lendo o transmissor de pressão

Meu transmissor de pressão é um dispositivo analógico. Ele transmite um sinal analógico proporcional à pressão do ar no sistema. Para descobrir a dependência, fiz uma pequena experiência. Eu bombeei o compressor até um certo nível e li o sinal analógico. Então eu obtive um gráfico do sinal analógico da pressão (Fig. 2). Este gráfico mostra que a dependência é linear e posso facilmente expressá-la pela equação y = kx + b. Portanto, para este sensor, a equação é:

Tensão de leitura analógica * 15, 384-1, 384.

Assim, obtenho o valor exato (PRES) da pressão nas barras (Fig. 3). Então, eu o arredondamento para um valor inteiro e o envio para o primeiro widget de medidor angular de gravação. Também traduzo a pressão com a ajuda do mapa de nó do mapa para psi e o envio para o segundo widget de medidor angular de gravação.

Configurando a pressão máxima

O valor máximo da pressão é definido com a leitura da chave rotativa (Fig. 4). O widget da chave rotativa de leitura tem três posições com os índices 0, 1 e 2. que correspondem aos valores de pressão de 2, 4 e 6 bar no visor. Para converter o índice em pressão máxima (EST), multiplico-o por 2 e adiciono 2. Em seguida, atualizo o widget string0 com o nó write-string-pre. Ele muda a string na tela e informa que a pressão máxima está atualizada.

Válvula solenóide operacional e compressor

O primeiro nó do botão é conectado ao pino 6 e liga o relé do compressor. O relé do compressor é controlado via nó de gravação digital conectado ao pino 8. Se o botão for pressionado e a pressão do sistema (PRES) for menor que a definida (EST), o compressor liga e começa a bombear ar até a pressão do sistema (PRES) é maior que o valor máximo (EST) (Fig. 5).

O tiro é feito pressionando o botão de disparo. É simples. O nó do botão de disparo que está conectado ao pino 5 comuta o relé solenóide usando o nó de gravação digital conectado ao pino 12.

Indicando o estado

LEDs nunca são suficientes =). A arma possui dois LEDs: o verde e o vermelho. Se o compressor não estiver ligado e a pressão no sistema (PRES) for igual à estimada (EST) ou ligeiramente inferior, acende-se o led verde (Fig. 6). Isso significa que você pode pressionar o gatilho com segurança. Se a bomba estiver funcionando ou a pressão do sistema for inferior à que você configurou na tela, o led vermelho acende e o verde apaga.