Arduino för Nerf: Chronograph and Shot Counter: 28 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Min tidigare Instructable täckte grunderna för att upptäcka pilhastighet med hjälp av en infraröd emitter och detektor. Detta projekt tar ett steg längre med hjälp av ett kretskort, display och batterier för att göra en bärbar ammunitionsräknare och kronograf. Dessutom lägger vi till några lysdioder för att simulera nosblixt. För, pew pew pew…

Det här kan verka som ett skrämmande projekt med många steg, men användningen av ett kretskort och kommersiella komponenter för displayen och mikrokontrollern gör det mycket lättare att montera ett pålitligt projekt. Jag kommer också att tillhandahålla testkod för varje del av projektet för att säkerställa din framgång. Du kan göra det !

Steg 1: Delar och tillbehör

Tryckt kretskort, tre kopior kostar dig endast $ 12,40 med gratis frakt, så gör detta med en vän för att dela kostnaden:

OSH Park:

Elektroniska delar

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

• 5 st., 5 mm lysdioder, valfri färg

  • Vit
  • Amber
• 6 st., 100 ohm 1/8W 5% strömbegränsande motstånd,
• 2 st., 10K 1/8W 5% motstånd,
• 1 st. Fototransistor, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 st. IR-sändare, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 st. 100 ohm motstånd 1/8W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 ea., Hane-han 12-tums bygelkablar, [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 ea., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 st., BATTHÅLLARE AAA 3 CELL 6 "LEADS,
• 1 st., SWITCH SLIDE SPST, E-Switch EG1218,
• 1 ea., SWITCH TACTILE SPST-NO 0.05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 st., 7-segment I2C-skärm:

  • RÖD Adafruit 878
  • Blue Adafruit 881,

3D -delar

3D -delarna skapades främst i TinkerCad, vilket innebär att de är lätta att ändra till ditt eget syfte:

• Keps och kropp:
• Fatadapter:

Jag har också lagt kopior av STL: erna på Thingiverse:

Verktyg och diverse:

• Lödkolv
• Wire strippers
• Snygga sneakers
• Lim pistol
• Tråd
• #2 gängformande skruvar
• 3/4 "PCV

Steg 2:

Vi ska börja med kretskortet.

• Separera de två mindre "breakout" -brädorna från mitten och lägg åt sidan för de senare med genomskärningar eller genom att vrida.
• Trimma de grova kanterna, fil eller sand för att släta ut dem.

Steg 3:

Jag tänker inte försöka lära dig lödning. Här är några av mina favoritvideor som visar det mycket bättre än jag kan:

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

I allmänhet:

• Hitta platsen på kretskortet med silkskärmsmarkeringarna.
• Böj komponentledningarna så att de passar fotavtrycket.
• Löd ledningarna.
• Trimma ledningarna

Låt oss börja med motstånd eftersom de är de rikligaste, lägsta sittplatserna och enklaste att lödas. De är mer värmebeständiga och ger dig en chans att borsta upp din teknik. De har inte heller någon polaritet, så du kan sätta dem på båda sätten.

• 6 st., 100 ohm motstånd som begränsar strömmen till lysdioderna går i punkterna märkta "*R" och "100".
• 2 st., 10 000 ohm motstånd går i fläckarna märkta "10K".

Steg 4:

Låt oss sedan installera emitter / detektorparet. Om du vill ha mer information om hur dessa fungerar, hänvisa tillbaka till mina tidigare instruktioner.

• IR -sändaren är klar och går på platsen märkt "EMIT" med den rundade linsen pekande mot mitten.
• IR -detektorn är svart och går i punkten märkt "DETECT" med den rundade linsen pekande mot IR -sändaren.

Steg 5:

Eftersom de fem lysdioderna drar mer ström än vad som kan levereras direkt av mikrokontrollern, kommer vi att använda en transistoromkopplare för att slå dem på och av. Detta kan vara en liten N-kanal MOSFET eller en vanlig NPN-transistor eftersom vi har att göra med cirka 100 mA.

N-MOSFET går på plats märkt "Q1" med den plana ytan som matchar markeringarna

Steg 6:

Lysdioder har en polaritet. Den långa ledningen är positiv och markerad med ett "+" på kretskortet. Det finns också en platt kant på sidan som jag aldrig kan se tydligt.

• Installera alla lysdioder på sidan motsatt motstånd och MOSFET.
• Vänd styrelsen och löd en ledning, och bara en ledning för varje lysdiod på plats.

• Inspektera lysdioderna, verifiera att den långa ledningen är i hålet märkt "+", och att lysdioden är i linje med kortet.

  Värm upp leden samtidigt som du försiktigt trycker ned LED -lampan för att sitta i den (se bild 4)

• Löd de återstående ledningarna och trimma.

Steg 7:

Testpassa ledringen i 3D -tryckt lock. Den passar bara på ett sätt, med MOSFET mot den "t-formade" öppningen.

Steg 8:

Dags att börja leda!

• Ta fyra 6 "trådar och ta bort och tina varje ände.

• Lödning i rubriken på kretskortet:

  • Röd för "+".
  • Svart för "-".
  • Färgval för "S" som är "strobe", eller signalen för att slå på lysdioderna.
  • Färgval för "G" som är "grind", eller signalen som kommer från IR -detektorn.

Steg 9:

Låt oss göra skärmen klar. Jag gillar Adafruits "I2C -ryggsäckar" eftersom de bara tar två signaltrådar för att fungera (förutom kraft och jord). Du kan också kedja ihop dem.

De officiella Adafruit-instruktionerna finns på:

• Se till att du får rätt skärmorientering med decimalerna som matchar PCB -markeringarna.

• Som i föregående steg, tenn och remsa 4 ea., 6 trådar:

  • Röd för "+"
  • Svart för "-".
  • Färgval för "SDA" och "SCL".

Steg 10:

Knappen är för användarinmatning. Jag använder den för att återställa ammunitionsräknaren, men den kan användas för att slå på och stänga av lysdioderna som en ficklampa, eller vad din fantasi kommer på. Det är ditt projekt.

• Sätt in omkopplaren i brytbordet och löd ledningarna.
• Trimma, ta bort och tenn två 6 "trådar. Den ena ska vara svart för marken, den andra en distinkt färg.
• Löd kablarna till brytskivan. Orientering spelar ingen roll.

Steg 11:

Skjutreglaget används för att slå på och stänga av strömmen. Designen är lite förvirrande, men hjälper till med montering. Markeringarna på siden visar hur omkopplaren bryter kontakten mellan de två positiva ledningarna.

• Skär av ledningarna på smetfodralet så att cirka 2 "sitter kvar.
• Löd skjutreglaget till brytbordet.
• Ta bort och tina de återstående ~ 4 "-ledningarna från batterihållaren och lödet till ena sidan av utbrottskortet (rött till"+", svart till"-").
• Löd kablarna från batterihållaren till andra sidan av brytkortet (rött till "+", svart till "-").

Steg 12:

Dags att börja integrera de olika komponenterna. Vi kommer att spara knappen för den senare eftersom vi bara enkelt kan passa tre ledningar genom ett enda hål.

• Ta de tre röda sladdarna, ta bort och vrid ihop:

  • LED -ring
  • 7-segment display
  • Skjutreglage

• För in dem genom botten av "3V" -kudden på ItsyBitsy och löd på plats.

  Om du använder en annan typ av kort, använd "5V" -nålen

• Ta de tre svarta jordledningarna från samma komponenter, remsa, vrid och sätt i "G" -plattan mittemot "3V" -plattan.

Steg 13:

Slutför anslutningen av LED -ringen genom att fästa grinden och strobesladdarna till lämpliga stift:

• Anslut "G" eller grindtråd till ItsyBitsy -stiftet A0. Detta gör att vi kan få analoga avläsningar för felsökning.
• Fäst "S" eller strobesladd till stift 9 som gör att vi kan PWM -ljussignalen om vi vill styra ljusstyrkan senare.

Steg 14:

Slutför anslutningen av 7-segmentskärmen genom att fästa I2C-ledningarna:

• Fäst SCL -stiftet ("klocka") från displayen till SCL -stiftet på ItsyBitsy.
• Fäst SDA -stiftet ("data") från displayen till SDA -stiftet på ItsyBitsy.

Steg 15:

Dags att lägga till knappen:

• Fäst den svarta kabeln på ItsyBitsy "G" -nålen på kortets nedre kant. Detta är samma jordsignal som den andra "G" -nålen.
• Fäst färgkabeln på ItsyBitsy pin "7". Detta gör att vi kan använda en maskinvaruavbrottsignal för att återställa räknaren.

Steg 16:

Vid denna tidpunkt är det dags att testa våra olika komponenter.

Om detta är första gången du använder Adafruit ItsyBitsy måste du konfigurera din Arduino IDE för att känna igen tavlan.

Följ instruktionerna på

Om detta är första gången du använder Adafruits I2C -skärmar måste du igen konfigurera din Arduino IDE för att använda Adafruits bibliotek.

Följ instruktionerna på

Dags att testa det:

• Anslut din ItsyBitsy till din dator med en USB -mikro.
• [Verktyg] -> [Board] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Verktyg] -> [Port] -> vilken port som helst anslutits, vanligtvis det högsta numret.
• [Fil] -> [Exempel] -> [Adafruit LED ryggsäckbibliotek] -> [sevenseg]
• [Skiss] -> [Ladda upp]

Om överföringen lyckas ska skärmen vakna till liv och börja visa ökande nummer. Dags att släppa ut en "hup!" av ära. Om inte, dags att ta på sig felsökarhatten.

Om överföringen misslyckades, dubbelkontrollera installationsanvisningarna för ItsyBitsy, IDE -inställningar och USB -kabelanslutning.

Om displayen inte tänds, dubbelkolla instruktionerna för ryggsäcken och dina anslutningar.

Steg 17:

Dags att testa IR -sändaren / detektorparet.

• [Fil] -> [Exempel] -> [Analog] -> [AnalogReadSerial]
• Ladda upp till din tavla.
• Klicka på "Serial Monitor" -ikonen i det högra hörnet av IDE.

Med lycka till ser du en ström av värden som kommer in. Dessa är 10-bitars analoga värden så kommer att sträcka sig från 0 till 1023.

• När fototransistorn exponeras för ljus tillåter den ström att passera och signalen kommer att sjunka mot 0.
• När fototransistorn inte ser IR stoppar det strömflödet så att signalen går högt.

Om du inte får förväntade ändringar, här är några saker att kontrollera:

• Dubbelkolla ledningarna från ringen till mikrokontrollen.

• Lyser IR -lysdioden?

  • Det ska vara något varmt vid beröring.
  • En billig mobiltelefonkamera visar fint IR -ljus.
  • Om den inte är på är den troligen kopplad bakåt.

Steg 18:

Dags att testa stroben. Vi kommer bara att använda det grundläggande "Blink" -exemplet och ändra stiftnumret:

• [Fil] -> [Exempel] -> [01. Basic] -> [Blink]
• Beroende på din IDE -version, ändra PIN -numret så att det matchar det vi valde i steg 13 (pin 9).
• Ladda upp skissen och förbered dig på att bli förblindad.

Om du inte får den förväntade blinkningen, kontrollera dina ledningar och pin -nummer.

Steg 19:

Allt som återstår att testa är tryckknappen:

• [Fil] -> [Exempel] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Ändra pushButton = 2; till pushButton = 7;
• Ändra pinMode (pushButton, INPUT); till pinMode (pushButton, INPUT_PULLUP);
• Ladda upp.

INPUT_PULLUP fäster ett svagt pullup -motstånd till 3V vilket innebär att en digitalRead () ska returnera "HIGH" eller "1". När knappen trycks in ska den returnera "LÅG" eller "0".

Om du inte får förväntade värden, gå tillbaka och kontrollera knappens ledningar.

Steg 20:

Dags att sätta in vårt testade system i en integration. Börja med att förbereda PVC -fatet:

• Skär en sektion på 3/4 "PCV 85 mm lång.
• Markera 6 mm från änden och borra ett 1/4 "eller större hål genom båda sidor, så centrerat som möjligt.
• Spraya insidan av fatet svart för att absorbera reflekterat IR -ljus när pilen passerar.
• Använd en fil för att markera placeringen av hålen på tunnens ände.

Steg 21:

• Testa batteriet och passa om det behövs.
• Sätt i höljet (ledningsänden mot strömbrytarens öppning).
• Klistra fast höljet med varmt lim (inte för mycket om vi måste ta isär det senare).

Steg 22:

Sätt i strömbrytaren och knappen i hålen i 3D -höljet och fäst på plats med varmt lim

Steg 23:

Skjut in ItsyBitsy i dess fack och ordna ledningarna så att vi har en bana för pipan

Steg 24:

• Sätt in LED -ringen i locket och klibba på plats med varmt lim.
• Fäst locket så att ItsyBitsy USB -port kommer fram i rätt position.

Steg 25:

• Sätt in din pipa så att inriktningsmärkena på fatänden matchar lockmärkena.
• Kontrollera visuellt IR -sändaren och detektorn och syns genom hålen i pipan. Förstora hål vid behov.
• Anslut USB till ItsyBitsy och kör IR -kontrollerna igen (AnalogReadSerial sketch).

Steg 26:

Att få den sista inriktningen är lite knepigt. Du vill förankra din fat i rätt position.

• Fäst fatadaptern på en Nerf -blaster.
• Skjut in cylinderhöljet på adaptern och kontrollera att de tre skruvhålen på blasteränden är i linje.
• Kontrollera pipans inriktning på utgångssidan.
• Lossa försiktigt enheten med fatadaptern.
• Skjut försiktigt ut cylinderhöljet från adaptern medan du håller PVC på plats med fingret inuti.
• Fäst fatet på plats med varmt lim.
• Sätt ihop igen, kontrollera maten igen
• Fäst locket och fatadaptern med skruvar. #2 gängformning, eller reserv Nerf -skruvar fungerar.

Steg 27:

Dags för lite firmware i vapenklass.

• Ladda ner och ladda upp den bifogade skissen till ItsyBitsy.
• Kontrollera att displayen blinkar streck (tills det första skottet avlossas).
• Placera fingret i cylinderänden tillräckligt långt för att blockera IR -strålen och ta sedan bort det snabbt.
• Kontrollera att du får en blixt av lysdioderna.
• Kontrollera att du får en numerisk avläsning som växlar från "1" (skotträkning) och några små fot per sekund värde som "1,5".
• Tryck på knappen längst ner på pipan och kontrollera att den går tillbaka till blinkande streck (återställ skottantal).

Om något av dessa steg misslyckas, så återvänd och dubbelkolla operationen med hjälp av de tidigare testskisserna. Undersök kablarna för att se om något skakades under montering.

Steg 28: Vad nästa?

Nu vet du hur snabbt din Nerf -pistol skjuter, du kan mäta effekterna av alla mods du gör. Eftersom pipan är avtagbar och bärbar kan du låta dina vänner chrono sina blasters.

Framåt i denna serie kommer vi att titta på uppgradering av batteri och ledningar för LiPo, med hjälp av en MOSFET för att styra svänghjul och arbeta mot ett utvalt brandsystem med helt anpassningsbar drift.

Tvåa i Arduino -tävlingen 2019