¡Cañón de brazo láser real de Metroid !: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

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No hay muchos personajes de videojuegos tan impresionantes como Samus. Cazarrecompensas que salva el universo con una de las armas más geniales de toda la ciencia ficción. Cuando vi que Instructables estaba organizando una competencia basada en videojuegos, inmediatamente supe que era su arma lo que quería hacer realidad.

¡Y este es el resultado! Este cañón láser es lo suficientemente poderoso como para destruir fácilmente un globo al instante, encender materiales inflamables al contacto e incluso cortar plástico delgado. Sin mencionar que es fácilmente visible en el aire (por una cámara, no lo mires). ¡Incluso tiene efectos de luz y sonido!

¡Disfrutar!

norte

Paso 1: ADVERTENCIA

Los láseres de este poder son increíblemente peligrosos. Sin la protección adecuada, este láser lo cegará con un reflejo. Dicho esto, dispositivos como este pueden ser seguros, mucho más seguros que muchas cortadoras láser de marco abierto, si se toman las medidas adecuadas.

PRIMERO: Utilice siempre protección para los ojos fabricada para este láser. Esto no se puede exagerar lo suficiente. Unas buenas gafas de seguridad marcan la diferencia entre un láser con el que debes tener cuidado y un láser con el que no me podrías pagar por estar en la misma habitación.

SEGUNDO: Tenga a mano MUCHOS anteojos láser adicionales. Vas a querer hacer una demostración de esto. NUNCA haga una demostración sin que todos los que le rodean tengan anteojos láser. Existen algunos paquetes a granel bastante económicos.

TERCERO: Tenga control total sobre el espacio en el que realiza la demostración. Esto significa que nadie ingresa sin su permiso. Sin puertas que se abren ni ventanas descubiertas.

CUARTO: He incorporado un puerto desenchufable para el láser. Siempre que no se vaya a utilizar el láser, desenchúfelo. Esta es una seguridad final para que nadie que no deba usarla se lastime a sí mismo ni a los demás.

Esencialmente, trate el láser como lo que es. Comprenda el peligro y evítelo. Si sigue estos pasos, el láser puede alcanzar el punto en el que es "utilizable" y "lo suficientemente seguro". Pero nunca lo trates como una broma. Finalmente, esto pretende ser una demostración. Si reproduce este proyecto, aprenda los peligros por su cuenta. No soy responsable si te lastimas.

Paso 2: Componentes:

Para este proyecto necesitará lo siguiente: Componentes:

• Anillo NeoPixel hecho en casa (Mira mi tutorial aquí)
• 1 metro de NeoPixel Strip
• Diodo láser de 2,5 vatios
• Arduino Nano
• Lipo de 11,1 V
• Transistor NPN TIP31A
• Transistor NPN 2N2222
• IRF9540n MOSFET de canal P
• 3 resistencias de 1k
• Resistencia de 48 ohmios
• Resistencia de 500 ohmios
• LED azul
• 2x conectores JST hembra
• 5 conectores de 3 cables (extensores PWM)
• Protoboard perforado
• Regulador de 5v
• Interruptor de palanca de 3 posiciones
• Altavoz de 8 ohmios
• Muchas piezas impresas en 3D

Instrumentos:

• Impresora 3D (o servicio de impresión como este)
• Soldador
• Gafas de seguridad láser !!

Paso 3: Impresión y Diseño 3D

La parte más difícil de este proyecto fue definitivamente el modelado y diseño 3D. La forma en que diseñé este cañón comenzó con algunas imágenes de referencia que encontré en línea. Aproximé la escala comparando el tamaño de mi antebrazo con el de Samus, luego usé principalmente la herramienta "Curva" junto con las habilidades típicas de creación de modelos para diseñar la forma básica. Divido el brazo en 9 piezas principales para facilitar la impresión.

Luego pasé por el proceso de agregar los detalles personalizados. Esto incluye un soporte central que sostiene el láser, la batería, el altavoz, la placa de circuito y el interruptor de palanca. También corté canales a lo largo de los lados para agregar tiras NeoPixel adicionales y una placa plana para montar el anillo NeoPixel personalizado.

Para asegurar las piezas juntas, opté por mi método habitual: hilos impresos en 3D. Esto permite un método fuerte y concéntrico de unión de dos piezas impresas en 3D sin tener que meterse con ningún hardware o pegamento adicional.

Todas las piezas se imprimieron en mi impresora QIDI Tech One a una resolución de 0,3 mm a la máxima velocidad. Eliminé el soporte de los hilos, sin embargo, eso no suele ser necesario a menos que esté intentando una resolución más alta. Descubrí que en resoluciones más altas, el soporte a veces puede dañar los hilos y hacerlos un poco demasiado apretados. He incluido mis perfiles de impresión en el enlace de la unidad para cualquier persona que tenga curiosidad.

Creo firmemente en compartir versiones editables de archivos, por lo que he proporcionado tanto los archivos STL como los archivos editables de Solidworks tanto aquí como en mi página de thingiverse.

Paso 4: ¡Electrónica

El circuito que diseñé para este proyecto tiene cuatro secciones principales:

MOSFET de potencia:

En la parte superior del circuito hay un MOSFET de canal P irf9540n conectado entre un regulador de 5 voltios y la energía de la batería. La razón por la que uso esto es porque el conmutador que preferiría usar tiene tres estados. A un lado y al medio se bloquea en su lugar, mientras que en el otro lado actúa como un interruptor momentáneo. Cierro de usar el lado del interruptor momentáneo para que actúe como una entrada digital al arduino para "cargar el láser", para que el medio esté "encendido" (pero sin hacer nada), y para que el extremo derecho esté "apagado".. La mejor manera en que podría pensar para hacer esto sería conectar la alimentación al cable central del interruptor y pasar el cable del extremo derecho a la base de un MOSFET de canal P. De esa manera, cuando el interruptor está conectado, la energía está a la derecha, se aplica energía a la base del MOSFET y el circuito se desactiva. Cuando el interruptor está en el extremo izquierdo, el voltaje pasa a través de un divisor de voltaje y luego a un pin Arduino donde se puede leer la señal. Cuando el interruptor está en el medio, no se aplica voltaje y la resistencia desplegable en el MOSFET del canal P cierra el MOSFET del canal P y permite que el Arduino se encienda.

Controlador láser:

El diodo láser de 2,5 vatios es impulsado por un transistor NPN TIP31A. Tuve que cortar el disipador de calor del transistor cuando descubrí que el espacio era demasiado estrecho. Aunque no recomendaría esto, debería estar bien. El transistor es impulsado por una resistencia de 1k ohmios conectada entre el pin 7 y la puerta del transistor. También tengo un LED azul y una resistencia en paralelo con el diodo láser para que actúen como un indicador de si el láser estaba destinado a disparar, incluso si el láser no está enchufado. Este es un método mucho más seguro para solucionar problemas.

Controlador de audio:

Para habilitar los efectos de sonido de audio básicos, se utiliza un pequeño transistor 2n2222 y una resistencia de 48 ohmios que lo acompaña para actuar como un controlador de audio básico. Un altavoz de 8 ohmios está conectado entre 5v y este transistor, que está conectado a tierra. El Arduino hace oscilar el pin 11 de encendido y apagado rápidamente, lo que hace que el altavoz oscile hacia adelante y hacia atrás y genere sonido.

NeoPixels:

Para los pocos que no han trabajado con ellos antes, los NeoPixels son una tira de LED RGB direccionables individualmente. Esencialmente, aplica energía, tierra y le da una señal de datos y puede controlar una gran línea de ellos. Hay 8 secciones en todo el cañón construidas para albergar NeoPixel Strips y una para un anillo NeoPixel personalizado. Simplemente conéctelos en una cadena larga y conecte un extremo al pin 9 del Arduino.

Paso 5: Ensamblaje Parte uno: el núcleo

Una vez finalizada la electrónica, el siguiente paso es el montaje mecánico. Comenzamos ensamblando el componente que he denominado "Core" basado en el "Core Frame" impreso en 3D. Esta es toda la parte funcional del cañón, menos las tiras de NeoPixel. El cañón funcionará con solo este componente ensamblado, todo lo demás es simplemente ascético.

1. Comience asegurando el interruptor de palanca en su orificio designado con la tuerca incluida. Tenga el lado no momentáneo hacia afuera.
2. A continuación, asegure el módulo láser de 2,5 vatios con dos tornillos para metales M4 de 7,5 mm de largo. Tuve que usar dos arandelas para la mía porque mis tornillos eran demasiado largos, sin embargo, eso no debería ser un problema para ti si tienes el tamaño correcto.
3. Después de que el láser esté asegurado, atornille la placa electrónica con los dos tornillos autoadhesivos M2. Estos deben morder el plástico para mantener la tabla en su lugar.
4. Usando superpegamento y spray insta-set, coloque la batería y el altavoz a los lados del Core Frame. Alternativamente, puede usar velcro o pegamento caliente.
5. Conecte la batería, el interruptor, el láser y el altavoz en sus puertos designados.

¡En este punto, el Core debería estar listo para probar! ¡Ponte un par de gafas de seguridad y enciéndelo! Es posible que deba ajustar el enfoque del láser para obtener los mejores resultados.

Paso 6: Montaje Parte dos: ¡Luces

¡Ahora es el momento de agregar las luces! Si miras los modelos que hice, encontrarás que al final de cada canal y en el medio de cada anillo hay agujeros rectangulares. Están destinados a los cables de alimentación y de datos de las distintas tiras de NeoPixel que se deben alimentar. Encontré que el mejor método para mí era saltar desde la placa electrónica directamente al punto más bajo y trabajar desde allí.

1. Comience enhebrando la mayoría de las piezas inferiores, asegurándose de que el patrón se alinee.
2. Agregue extensiones de servo a su "entrada" y "salida" para la mitad inferior del cañón. Elegí colocarlos en el extremo inferior de las tiras hacia el exterior del cañón.
3. Corta y pega cada tira de LED en su canal.
4. Agregue conexiones de cables entre las tiras de LED "cerrar". Enhebre un nuevo anillo después de cada juego de cables soldados.
5. Agregue un cable PWM largo del conjunto inferior de tiras de LED y los anillos.
6. Agregue un cable PWM largo al anillo NeoPixel personalizado, debe ser el final de la cadena. No pegue el anillo NeoPixel.

* Nota: Olvidé hacer un agujero en el canal del anillo más inferior. Esto me obligó a aprovechar los canales laterales, lo que dejó un pequeño espacio y un cableado inusual. Desde entonces he actualizado el modelo, lo que significa que no debería tener que preocuparse por eso.

Paso 7: Montaje Tercera parte: ¡Terminando

¡Ahora es el momento del montaje final!

1. Empiece por atornillar las dos piezas inferiores y el "marco del núcleo" juntos tanto como sea posible.
2. Enchufe el conector de 3 cables de "entrada" de la mitad inferior en la conexión de la placa electrónica. Este es el comienzo de la cadena NeoPixel.
3. Suelde el conector de 3 cables de "salida" de la mitad inferior en la tira de NeoPixel en el marco del núcleo.
4. Pegue el anillo NeoPixel personalizado en su lugar.
5. Enhebre la segunda pieza impresa en 3D hasta la parte superior.
6. Conecte la salida de la tira NeoPixel del anillo superior en el anillo NeoPixel personalizado.
7. Hilo en la pieza impresa en 3D muy superior.
8. Coloque las dos piezas laterales en la base del cañón. Puede pegarlos, pero están diseñados para ajustarse por fricción.

Paso 8: ¡Código

¡Ahora es el momento de cargar el código!

La siguiente es una descripción básica de cómo funciona el código. El código comienza esperando en un bucle while hasta que se presiona el interruptor de palanca. Luego pasa a otro bucle while hasta que ya no se presiona el interruptor de palanca. Este es el modo de "carga". En este bucle while una variable se decrementa con el tiempo, hasta llegar a 10, mientras que al mismo tiempo se reproduce un efecto de sonido y una animación. Esta variable controla la frecuencia del efecto de sonido de carga y la velocidad de las animaciones de NeoPixel. También se utiliza para controlar la duración del pulso láser una vez que se suelta el interruptor de palanca, lo que le permite realizar un disparo láser más "potente" al cargar durante más tiempo.

Paso 9: ¡Listo

¡Y eso es! ¡Todo lo que se necesita para construir un cañón láser funcional del videojuego Metroid! Genial si tu rincón particular del universo está siendo atacado por globos negros. Como puede ver en el video, este láser puede hacer estallar globos fácilmente, mi demostración favorita. También puede encender fósforos, pólvora, quemar papel o incluso perforar plexiglás delgado. Al ser un láser de 2,5 vatios, es muy poderoso en lo que respecta a las armas láser caseras.

¡Espero que hayas disfrutado de este proyecto! Si tiene alguna sugerencia sobre cómo podría mejorarla, le animo a que la deje en la descripción.

¡Mantente increíble!

-HiperIón