Arduino para Nerf: cronógrafo y contador de disparos: 28 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Mi Instructable anterior cubría los conceptos básicos de la detección de la velocidad de los dardos utilizando un detector y emisor de infrarrojos. Este proyecto va un paso más allá, utilizando una placa de circuito impreso, una pantalla y baterías para hacer un contador de munición portátil y un cronógrafo. Además, agregamos algunos LED para simular el destello de boca. Porque, banco, banco, banco…

Esto puede parecer un proyecto abrumador con muchos pasos, pero el uso de una placa de circuito impreso y componentes comerciales para la pantalla y el microcontrolador hacen que sea mucho más fácil armar un proyecto confiable. También proporcionaré un código de prueba para cada elemento del proyecto para ayudar a garantizar su éxito. Puedes hacerlo !

Paso 1: Piezas y suministros

Placa de circuito impreso, tres copias le costarán solo $ 12.40 con envío gratis, así que hágalo con un amigo para compartir el costo:

OSH Park:

Partes electronicas

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

• 5 cada uno, LED de 5 mm, color de su elección

  • Blanco
  • Ámbar
• 6 ea., 100 ohmios 1 / 8W 5% resistencias limitadoras de corriente,
• 2 ea., Resistencia 10K 1 / 8W 5%,
• 1 ea. Transistor de foto, [Everlight PT928-6B-F] (https://www.digikey.com/short/qtrp5m)
• 1 ea. Emisor de infrarrojos, [Everlight IR928-6C-F] (https://www.digikey.com/short/jzr3b8)
• 1 ea. Resistencia de 100 ohmios 1 / 8W 5%, [Stackpole CF18JT100R] (https://www.digikey.com/short/q72818)
• 1 ea., Cables de puente macho-macho de 12 ", [Adafruit 1955], (https://www.digikey.com/short/pzhhrt)
• 1 ea., Adafruit ItsyBitys 8Mhz 3V, [Adafruit 3675], (https://www.digikey.com/short/pzhhwj)
• 1 c / u, SOPORTE DE BATERÍA AAA 3 CELDA 6 "CONDUCTORES,
• 1 ea., INTERRUPTOR SPST DESLIZANTE, E-Switch EG1218,
• 1 ea., INTERRUPTOR TACTIL SPST-NO 0.05A 24V, TE 1825910-6,

• 1 cada uno, pantalla I2C de 7 segmentos:

  • Adafruit ROJO 878
  • Adafruit azul 881,

Piezas 3D

Las partes 3D se crearon principalmente en TinkerCad, lo que significa que son fáciles de modificar para su propio propósito:

• Gorra y cuerpo:
• Adaptador de barril:

También he puesto copias de los STL en Thingiverse:

Herramientas y miscelánea:

• Soldador
• Pelacables
• Tijeras de corte al ras
• Pistola de silicona
• Cable
• # 2 tornillos formadores de rosca
• 3/4 "PCV

Paso 2:

Vamos a empezar con la placa de circuito.

• Separe las dos tablas de "ruptura" más pequeñas del medio y déjelas a un lado para las últimas utilizando cortes al ras o girando.
• Recorta los bordes ásperos, lima o lija para suavizarlos.

Paso 3:

No voy a intentar enseñarte a soldar. Aquí hay un par de mis videos favoritos que lo muestran mucho mejor que yo:

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

En general:

• Encuentre la ubicación en la PCB usando las marcas de la pantalla de seda.
• Doble los cables de los componentes para que se ajusten a la huella.
• Suelde los cables.
• Recorta los cables

Comencemos con las resistencias, ya que son las más abundantes, las de menor asiento y las más fáciles de soldar. Son más resistentes al calor y te darán la oportunidad de repasar tu técnica. Tampoco tienen polaridad, por lo que puedes ponerlos de cualquier manera.

• 6 cada uno, resistencias de 100 ohmios que limitan la corriente a los LED van en los puntos marcados "* R" y "100".
• 2 cada uno, resistencias de 10, 000 ohmios van en los puntos marcados con "10K".

Paso 4:

A continuación, instalemos el par emisor / detector. Si desea más información sobre cómo funcionan, consulte mis Instructables anteriores.

• El emisor de infrarrojos es claro y se coloca en el lugar marcado "EMIT" con la lente redondeada apuntando hacia el centro.
• El detector de infrarrojos es negro y se coloca en el lugar marcado "DETECTAR" con la lente redondeada apuntando hacia el emisor de infrarrojos.

Paso 5:

Dado que los 5 LED consumirán más corriente de la que puede suministrar directamente el microcontrolador, utilizaremos un interruptor de transistor para encenderlos y apagarlos. Puede ser un pequeño MOSFET de canal N o un transistor NPN normal, ya que se trata de unos 100 mA.

El N-MOSFET va en el lugar marcado "Q1" con la cara plana que coincide con las marcas

Paso 6:

Los LED tienen polaridad. El cable largo es positivo y está marcado con un "+" en la PCB. También hay un borde plano en el costado que nunca puedo ver con claridad.

• Instale todos los LED en el lado opuesto a las resistencias y MOSFET.
• Voltee la placa y suelde un cable, y solo un cable de cada LED en su lugar.

• Inspeccione los LED, verificando que el cable largo esté en el orificio marcado con "+" y que el LED esté al ras con la placa.

  Vuelva a calentar la articulación mientras presiona suavemente el LED para asentarla (ver foto 4)

• Suelde los cables restantes y recórtelos.

Paso 7:

Pruebe el ajuste del anillo LED en la tapa impresa en 3D. Solo encajará de una manera, con el MOSFET hacia la abertura "en forma de t".

Paso 8:

¡Es hora de comenzar a cablear!

• Tome cuatro cables de 6 "y pele y estañe cada extremo.

• Suelde en el cabezal de la PCB:

  • Rojo para "+".
  • Negro para "-".
  • Elección de color para "S", que es "estroboscópico", o la señal para encender los LED.
  • Elección de color para "G", que es "puerta", o la señal que proviene del detector de infrarrojos.

Paso 9:

Preparemos la pantalla. Me gustan las "mochilas I2C" de Adafruit porque solo necesitan dos cables de señal para funcionar (además de la energía y la tierra). También puede encadenarlos juntos.

Las instrucciones oficiales de Adafruit están en:

• Asegúrese de obtener la orientación correcta de la pantalla con los puntos decimales que coinciden con las marcas de la PCB.

• Como en el paso anterior, estañe y pele 4 cada uno, cables de 6 :

  • Rojo para "+"
  • Negro para "-".
  • Elección de color para "SDA" y "SCL".

Paso 10:

El botón es para la entrada del usuario. Lo uso para restablecer el contador de munición, pero podría usarse para encender y apagar los LED como una linterna, o lo que se le ocurra. Es tu proyecto.

• Inserte el interruptor en la placa de conexión y suelde los cables.
• Recorte, pele y estañe dos cables de 6 ". Uno debe ser negro para el suelo y el otro de un color distintivo.
• Suelde los cables a la placa de conexión. La orientación no importa.

Paso 11:

El interruptor deslizante se usa para encender y apagar. El diseño es un poco confuso, pero ayuda con el montaje. Las marcas en la pantalla de seda muestran cómo el interruptor está rompiendo el contacto entre los dos cables positivos.

• Corte los cables en la caja de la batería de modo que permanezcan adheridos aproximadamente 2 ".
• Suelde el interruptor deslizante a la placa de conexión.
• Pele y estañe los cables restantes de ~ 4 "del soporte de la batería y suelde a un lado de la placa de conexiones (rojo a" + ", negro a" - ").
• Suelde los cables del soporte de la batería al otro lado de la placa de conexiones (rojo a "+", negro a "-").

Paso 12:

Es hora de empezar a integrar los distintos componentes. Guardaremos el botón para este último, ya que solo podemos colocar fácilmente tres cables a través de un solo orificio.

• Tome los tres cables rojos, quítelos y gírelos juntos:

  • Anillo LED
  • Pantalla de 7 segmentos
  • Interruptor deslizante

• Insértelos a través de la parte inferior de la almohadilla "3V" del ItsyBitsy y suelde en su lugar.

  Si está utilizando otro tipo de placa, utilice el pin "5V"

• Tome los tres cables de tierra negros de los mismos componentes, pele, gire e inserte en la almohadilla "G" frente a la almohadilla "3V".

Paso 13:

Termine de conectar el anillo LED conectando la puerta y los cables estroboscópicos a los pines apropiados:

• Conecte el cable "G" o puerta al pin A0 de ItsyBitsy. Esto nos permitirá obtener lecturas analógicas para solucionar problemas.
• Conecte el cable "S" o estroboscópico al pin 9 que nos permitirá PWM la señal de luz si queremos controlar el brillo más tarde.

Paso 14:

Termine de conectar la pantalla de 7 segmentos conectando los cables I2C:

• Conecte el pin SCL ("reloj") de la pantalla al pin SCL del ItsyBitsy.
• Conecte el pin SDA ("datos") de la pantalla al pin SDA en el ItsyBitsy.

Paso 15:

Hora de agregar el botón:

• Conecte el cable negro al pin ItsyBitsy "G" en el borde inferior corto de la placa. Esta es la misma señal de tierra que el otro pin "G".
• Conecte el cable de color al pin ItsyBitsy "7". Esto nos permitirá usar una señal de interrupción de hardware para restablecer el contador.

Paso 16:

En este punto, es hora de probar nuestros diversos componentes.

Si es la primera vez que usa Adafruit ItsyBitsy, tendrá que configurar su IDE de Arduino para que reconozca la placa.

Siga las instrucciones en

Si es la primera vez que usa las pantallas I2C de Adafruit, tendrá que configurar nuevamente su IDE de Arduino para usar las bibliotecas de Adafruit.

Siga las instrucciones en

Es hora de probarlo:

• Conecte su ItsyBitsy a su computadora usando un micro USB.
• [Herramientas] -> [Tablero] -> [Adafruit IstyBitsy 32U4 8MHz].
• [Herramientas] -> [Puerto] -> cualquier puerto conectado, normalmente el número más alto.
• [Archivo] -> [Ejemplos] -> [Biblioteca de mochila LED Adafruit] -> [sevenseg]
• [Sketch] -> [Subir]

Si la carga es exitosa, la pantalla debería cobrar vida y comenzar a mostrar números crecientes. ¡Es hora de dejar escapar un "whoop!" de gloria. Si no es así, es hora de ponerse el sombrero del solucionador de problemas.

Si la carga falló, verifique las instrucciones de configuración de ItsyBitsy, la configuración IDE y la conexión del cable USB.

Si la pantalla no se ilumina, revisa las instrucciones de la mochila y las conexiones de cableado.

Paso 17:

Es hora de probar el par de emisor / detector de infrarrojos.

• [Archivo] -> [Ejemplos] -> [Analógico] -> [AnalogReadSerial]
• Sube a tu tablero.
• Haga clic en el icono "Monitor en serie" en la esquina derecha del IDE.

Con suerte, verá un flujo de valores entrando. Estos son valores analógicos de 10 bits, por lo que oscilarán entre 0 y 1023.

• Cuando el fototransistor se expone a la luz, deja pasar la corriente y la señal descenderá hacia 0.
• Cuando el fototransistor no ve IR, detiene el flujo de corriente permitiendo que la señal sea alta.

Si no recibe los cambios esperados, aquí hay algunas cosas que debe verificar:

• Verifique el cableado desde el anillo hasta el microcontrolador.

• ¿Está encendido el LED de infrarrojos?

  • Debe estar ligeramente caliente al tacto.
  • Una cámara de teléfono celular barata mostrará muy bien la luz infrarroja.
  • Si no está encendido, es probable que esté conectado al revés.

Paso 18:

Es hora de probar la luz estroboscópica. Solo usaremos el ejemplo básico de "Blink" y cambiaremos el número de pin:

• [Archivo] -> [Ejemplos] -> [01. Básico] -> [Parpadeo]
• Dependiendo de su versión IDE, cambie el número de pin para que coincida con el que seleccionamos en el paso 13 (pin 9).
• Sube el boceto y prepárate para ser cegado.

Si no obtiene el parpadeo esperado, verifique el cableado y los números de clavija.

Paso 19:

Todo lo que queda por probar es el botón pulsador:

• [Archivo] -> [Ejemplos] -> [01. Basic] -> [DigitalReadSerial]
• Cambiar pushButton = 2; to pushButton = 7;
• Cambiar pinMode (pulsador, ENTRADA); a pinMode (pulsador, INPUT_PULLUP);
• Subir.

INPUT_PULLUP conecta una resistencia pullup débil a 3V, lo que significa que un digitalRead () debe devolver "HIGH" o "1". Cuando se presiona el botón, debe regresar "LOW" o "0".

Si no obtiene los valores esperados, regrese y verifique el cableado del botón.

Paso 20:

Es hora de integrar nuestro sistema probado. Empiece por preparar el cañón de PVC:

• Corte una sección de PCV de 3/4 "de 85 mm de largo.
• Marque 6 mm desde el extremo y taladre un orificio de 1/4 "o más grande a través de ambos lados, lo más centrado posible.
• Rocíe el interior del cañón de color negro plano para absorber la luz infrarroja reflejada cuando pase el dardo.
• Utilice una lima para marcar la posición de los agujeros en el extremo del cañón.

Paso 21:

• Pruebe el montaje de la caja de la batería y recórtela si es necesario.
• Inserte la caja (el extremo del cable hacia la abertura del interruptor de encendido).
• Fije la caja en su lugar con pegamento termofusible (no demasiado en caso de que tengamos que desarmarla más tarde).

Paso 22:

Inserte el interruptor de encendido y el botón en los orificios de la carcasa 3D y fíjelos en su lugar con pegamento caliente

Paso 23:

Deslice el ItsyBitsy en su ranura y coloque el cableado para que tengamos un camino para el cañón

Paso 24:

• Inserte el anillo LED en la tapa y fíjelo en su lugar con pegamento caliente.
• Coloque la tapa para que el puerto USB ItsyBitsy emerja en la posición correcta.

Paso 25:

• Inserte el cañón de modo que las marcas de alineación en el extremo del cañón coincidan con las marcas de la tapa.
• Verifique visualmente el detector y el emisor de infrarrojos y sea visible a través de los orificios del cañón. Agrande los agujeros si es necesario.
• Conecte el USB al ItsyBitsy y vuelva a ejecutar las comprobaciones de infrarrojos (boceto AnalogReadSerial).

Paso 26:

Conseguir la alineación final es un poco complicado. Quieres anclar tu cañón en la posición correcta.

• Conecte el adaptador de cañón a un blaster Nerf.
• Deslice la caja del barril sobre el adaptador, verificando que los tres orificios para tornillos en el extremo del blaster estén alineados.
• Verifique la alineación del cañón en el lado de salida.
• Separe con cuidado el conjunto utilizando el adaptador de barril.
• Deslice con cuidado la caja del cilindro fuera del adaptador mientras sostiene el PVC en su lugar con el dedo hacia adentro.
• Clava el cañón en su lugar con pegamento termofusible.
• Vuelva a montar, vuelva a comprobar el alimento
• Coloque la tapa y el adaptador de barril con tornillos. La formación de roscas n. ° 2 o los tornillos Nerf de repuesto funcionarán.

Paso 27:

Es hora de un firmware de grado de armas.

• Descargue y luego cargue el boceto adjunto a ItsyBitsy.
• Verifique que la pantalla esté parpadeando con guiones (hasta que se dispare el primer disparo).
• Coloque su dedo en el extremo del cañón lo suficientemente lejos para bloquear el haz de infrarrojos y luego retírelo rápidamente.
• Verifique que obtenga un destello de luz de los LED.
• Verifique que obtenga una lectura numérica que alternará entre "1" (recuento de disparos) y algunos valores pequeños de pies por segundo como "1.5".
• Presione el botón en la parte inferior del cañón y verifique que vuelva a parpadear con guiones (restablecer el recuento de disparos).

Si alguno de estos pasos falla, retroceda y vuelva a verificar la operación utilizando los bocetos de prueba anteriores. Examine el cableado para ver si algo se empujó durante el montaje.

Paso 28: ¿Qué sigue?

Ahora que sabe qué tan rápido dispara su pistola Nerf, puede medir los efectos de cualquier modificación que realice. Dado que el cañón es extraíble y portátil, puede dejar que sus amigos crono sus blasters.

En el futuro en esta serie, veremos cómo actualizar la batería y el cableado para LiPo, usar un MOSFET para controlar los volantes y trabajar hacia un sistema de incendio selecto con una operación completamente personalizable.

Finalista en el Concurso Arduino 2019