Cañón Neumático Automático. Portátil y con Arduino: 13 pasos

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

¡Hola a todos!

Esta es la instrucción para montar un cañón neumático portátil. La idea era crear un cañón que pudiera disparar diferentes cosas. Establecí algunos objetivos principales. Entonces, cuál debería ser mi cañón:

• Automático. Para no comprimir el aire manualmente con una bomba de mano o de pie;
• Portátil. Para no ser confiable de la red eléctrica doméstica, puedo llevarlo afuera;
• Interactivo. Pensé que es genial conectar una pantalla táctil a un sistema neumático;
• Apariencia guay. El cañón debería verse como una especie de arma de ciencia ficción del espacio exterior =).

A continuación, describiré todo el proceso y le diré cómo crear dicho dispositivo y qué componentes necesita.

Tenga en cuenta que escribí estas instrucciones exclusivamente para los componentes que utilicé o para sus análogos. Lo más probable es que tus piezas sean diferentes a las mías. En este caso, tendrá que editar los archivos fuente para que el ensamblaje sea adecuado para usted y finalizar el proyecto usted mismo.

Capítulos de instrucción:

1. Revisión de video.
2. Componentes. Neumática.
3. Componentes. Acoplamientos, hardware y consumibles.
4. Diseño. Neumática.
5. Componentes. Electrónica.
6. Preparación. Corte CNC.
7. Montaje. Bomba, solenoide y carcasa neumática.
8. Montaje. Mango, tanque de aire y barril.
9. Montaje. Electrónica, válvulas y manómetros.
10. Montaje. Alambrado.
11. Programación. Taller 4D 4 IDE.
12. Programación. XOD IDE.
13. Programación.

Paso 1: revisión del video

Paso 2: Componentes. Neumática

Bien, comencemos por el diseño del sistema neumático.

Bomba de aire

Para comprimir el aire automáticamente, utilicé una bomba de aire portátil para automóvil (Imagen 1). Dichas bombas funcionan con la red eléctrica del automóvil de 12 V CC y son capaces de bombear una presión de aire de hasta 8 bares o aproximadamente 116 psi. El mío era de un baúl, pero estoy casi seguro de que este es un análogo completo.

1 x Automaze Heavy Duty Metal 12V Bomba de compresor de aire para automóvil eléctrico Inflador de neumáticos con bolsa y abrazaderas de cocodrilo ≈ 63 $;

De dicho kit para automóvil, solo necesita un compresor en su carcasa de metal nativa. Por lo tanto, elimine las salidas neumáticas innecesarias (por ejemplo, para un manómetro), retire la cubierta de plástico lateral, el asa de transporte y el interruptor de encendido / apagado.

Todas estas cosas solo suceden, por lo que ya no las necesita. Deje solo el compresor con dos cables que sobresalen de su carcasa. También se puede dejar una manguera flexible si no quiere molestarse con la nueva.

Por lo general, estos compresores tienen una salida neumática con rosca de tubería en pulgadas G1 / 4 "o G1 / 8".

Tanque de aire

Para almacenar el aire comprimido, necesita un tanque. El valor de presión máxima en el sistema depende de la presión máxima generada por el compresor. Entonces, en mi caso, no supera los 116 psi. Este valor de presión no es alto, pero excluye el uso de recipientes de plástico o vidrio para almacenar aire. Utilice cilindros de metal. La mayoría de ellos tienen un margen de seguridad más que suficiente para este tipo de tareas.

Los tanques de aire vacíos están disponibles en tiendas especializadas en sistemas de suspensión de automóviles. Este es un ejemplo:

1 x Viking Horns V1003ATK, 1.5 galones (5.6 litros) Tanque de aire de metal ≈ 46 $;

Facilité mi tarea y tomé el tanque del extintor de incendios de polvo de 5 litros. Sí, no es una broma (Imagen 2). El tanque de aire del extintor salió más barato que el comprado. Agoté el extintor de incendios de polvo químico seco BC / ABC de 5 litros. No pude encontrar una referencia de producto exacta, por lo que mi uno se veía así:

1 x 5 kg BC / ABC extintor de extinción de incendios en polvo químico seco con presión de gas de almacenamiento ≈ 10 $;

Después de desmontar y limpiar las lías de polvo, obtuve mi cilindro (Fig. 3).

Entonces, mi tanque de 5 litros parece muy habitual excepto por un detalle. El extintor que utilicé está estandarizado ISO; por eso el tanque tiene la rosca métrica M30x1.5 en su orificio de entrada (Fig. 4). En este paso, enfrenté un problema. Las conexiones neumáticas generalmente tienen roscas de tubo en pulgadas y es difícil agregar un cilindro de rosca métrica al sistema neumático.

Opcional.

Para no molestarme con un montón de adaptadores y racores, decidí hacer yo mismo un racor de tubo G1 a M30x1.5 (Imagen 5, Imagen 6). Esta pieza es muy opcional y puede omitirla si El tanque de aire se puede vincular fácilmente con el sistema. Adjunté un dibujo CAD de mi conexión para aquellos que pueden enfrentar el mismo problema.

Válvula de solenoide.

Para liberar el aire acumulado en el cilindro se necesita una válvula. Para no abrir la válvula manualmente sino automáticamente, la válvula solenoide es la mejor opción. Usé este (Imagen 7):

1 x S1010 (TORK-GP) VÁLVULA DE SOLENOIDE DE USO GENERAL, NORMALMENTE CERRADA ≈ 59 $;

Usé una válvula normalmente cerrada para aplicar corriente solo cuando se disparó y no desperdiciar energía de la batería. La válvula DN 25 y su presión permitida es de 16 bar, que es el doble de la presión en mi sistema. Esta válvula tiene una conexión de acoplamiento hembra G1 "- hembra G1".

Válvula de descarga de seguridad

Esta válvula se opera manualmente (Fig. 8).

1 x 1/4 NPT 165 PSI Válvula de presión de alivio de seguridad del compresor de aire, tanque emergente ≈ 8 $;

Se utiliza para descargar la presión del sistema en algunas situaciones críticas, como fugas o fallas de la electrónica. También es muy conveniente para configurar y verificar el sistema neumático al conectar la electrónica. Simplemente puede tirar del anillo para aliviar la presión. La conexión de mi válvula es macho G1 / 4.

Manómetro.

Un manómetro aneroide para controlar la presión en el sistema cuando los componentes electrónicos están apagados. Casi cualquier neumático encaja, por ejemplo:

1 x Herramienta de rendimiento Medidor de aire de 0-200 PSI para accesorio de tanque de aire W10055 ≈ 6 $;

En la imagen está mi conexión de tubo macho G1 / 4 (Fig. 9).

La válvula de retención

Se necesita una válvula de retención para evitar que el aire comprimido regrese a la bomba. La pequeña válvula de retención neumática está bien. Aquí hay un ejemplo:

1 x Válvula de retención en línea Midwest Control M2525 MPT, presión máxima de 250 psi, 1/4 ≈ 15 $;

Mi válvula tiene una conexión de rosca macho G1 / 4 "- macho G1 / 4" (Fig. 10).

Transmisor de presión

Un transmisor de presión o sensor de presión es un dispositivo para medir la presión de gases o líquidos. Un transmisor de presión suele actuar como transductor. Genera una señal eléctrica en función de la presión impuesta. En este instructable, necesita dicho transmisor para controlar la presión del aire automáticamente por medio de la electrónica. Compré esto (Imagen 11):

1 x sensor transductor de presión G1 / 4, entrada 5 V salida 0,5-4,5 V / 0-5 V transmisor de presión para agua, gasóleo (0-10 PSI) ≈ 17 $;

Exactamente este tiene la conexión macho G1 / 4 , presión aceptable y potencias de 5V DC. La última característica hace que este sensor sea ideal para conectarse a microcontroladores tipo Arduino.

Paso 3: componentes. Acoplamientos, hardware y consumibles

Herrajes y acoplamientos metálicos

De acuerdo, para combinar todas las cosas neumáticas, necesita algunos racores y acoplamientos para tubos (Imagen 1). No puedo especificar los enlaces de productos exactos a ellos, pero estoy seguro de que puede encontrarlos en la ferretería más cercana.

Usé accesorios de metal de la lista:

• 1 x Conector tipo Y de 3 vías G1 / 4 "BSPP Hembra-Hembra-Hembra ≈ 2 $;
• 1 x Conector de 4 Vías G1 / 4 "BSPP Macho-Hembra-Hembra-Hembra ≈ 3 $;
• 1 x Conector de 3 vías G1 "BSPP Macho-Macho-Macho ≈ 3 $;
• 1 x Adaptador de conexión hembra G1 "a macho G1 / 2" ≈ 2 $;
• 1 x Adaptador de conexión hembra G1 / 2 "a macho G1 / 4" ≈ 2 $;
• 1 x Unión de conexión macho G1 "a G1" ≈ 3 $;

Acoplamiento del tanque de aire

1 x Adaptador de montaje Hembra G1 a Macho M30x1.5.

Necesita un acoplamiento más, y depende del cilindro de aire específico que utilizará. Hice el mío de acuerdo con el dibujo del paso anterior de esta instrucción. Usted mismo debe recoger el accesorio debajo de su tanque de aire. Si su tanque de aire tiene la misma rosca M30x1.5, puede hacer el acoplamiento de acuerdo con mi dibujo.

Tubería de alcantarillado de PVC

Esta pipa es un cañón de tu cañón. Elija el diámetro y la longitud del tubo, pero tenga en cuenta que cuanto mayor sea el diámetro, más débil será el disparo. Tomé el tubo DN50 (2 ) con una longitud de 500 mm (Imagen 2).

Aquí hay un ejemplo:

1 x tubería Charlotte de 2 pulgadas x 20 pies 280 tubería de PVC cédula 40

Ajuste de compresión

Esta parte es para unir la tubería de PVC de 2 "con el sistema neumático de metal G1". Usé el acoplamiento de compresión de tubería DN50 a hembra G1, rosca de 1/2 "(Imagen 3), y el adaptador macho G1, 1/2" a hembra G1 "(Imagen 4).

Los ejemplos:

1 x Sistema de tubería de conexión de aire comprimido Conexiones del compresor de aire Hembra recta DN 50G11 / 2 ≈ 15 $;

1 x Accesorio de tubería de polipropileno Banjo RB150-100, buje reductor, cédula 80, 1-1 / 2 NPT macho x 1 NPT hembra ≈ 4 $;

Manguera neumática

Además, necesita una manguera flexible para conectar el compresor de aire con el sistema neumático (Fig. 5). El tubo debe tener roscas de 1/4 NPT o G1 / 4 en ambos extremos. Es mejor comprar uno de acero y no demasiado largo. Algo como esto está bien:

1 x Vixen Horns Compresor de aire de acero inoxidable Manguera guía trenzada 1/4 "NPT macho a 1/4" NPT ≈ 13 $;

Es posible que algunas de estas mangueras ya tengan instalada una válvula de retención.

Sujetadores Tornillos:

• Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 10 mm de longitud - 10 piezas;
• Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 20 mm de longitud - 20 piezas;
• Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 25 mm de longitud - 21 piezas;
• Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 30 mm de longitud - 8 piezas;

Nueces:

Tuerca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 55 piezas;

Arandelas:

Arandela M3 (DIN 125) - 75 piezas;

Separadores:

• Separador hexagonal de PCB M3 Macho-Hembra de 24-25 mm de longitud - 4 piezas;
• Separador hexagonal de PCB M3 Macho-Hembra de 14 mm de longitud - 10 piezas;

Soportes de esquina

Necesita dos escuadras de metal de 30x30 mm para fijar la placa de la electrónica. Todo esto se puede encontrar fácilmente en una ferretería local.

Aquí hay un ejemplo:

1 x Soporte de estante sin Hulless 30 x 30 mm Sujetador de soporte de unión de soporte de esquina 24 piezas

Sellador de tubos neumáticos

Hay muchas conexiones neumáticas en este proyecto. Para que el sistema mantenga la presión, todos sus acoplamientos deben estar muy apretados. Para sellar, utilicé un sellador anaeróbico especial para neumática. Usé Vibra-tite 446 (Imagen 6). El color rojo significa una solidificación muy rápida. Mi consejo si vas a utilizar el mismo, entonces aprieta el hilo rápidamente y en la posición deseada. Será un desafío desenroscarlo después.

1 x Sellador refrigerante Vibra-Tite 446 - Sellador de roscas de alta presión ≈ 30-40 $;

Paso 4: Diseño. Neumática

Mira el esquema de arriba. Te ayudará a descubrir el principio.

La idea es comprimir el aire en el sistema aplicando la señal de 12V a la bomba. Cuando el aire llena el sistema (flechas verdes en el esquema), la presión comienza a subir.

El manómetro mide y muestra la presión actual, y el transmisor neumático envía una señal proporcional al microcontrolador. Cuando la presión en el sistema alcanza el valor especificado por el microcontrolador, la bomba se apaga y el aumento de presión se detiene.

Después de esto, puede extraer el aire comprimido manualmente tirando del anillo de la válvula de purga, o puede realizar un disparo (flechas rojas en el esquema).

Si aplica la señal de 24 V a la bobina, la válvula solenoide se abre momentáneamente y libera el aire comprimido a una velocidad muy alta debido al gran diámetro interior. De modo que el flujo de aire pueda empujar la munición en un barril y hacer un disparo.

Paso 5: Componentes. Electrónica

Entonces, ¿qué componentes electrónicos necesita para operar y automatizar todo?

Microcontrolador

Un microcontrolador es el cerebro de tu arma. Lee la presión del sensor y controla la válvula solenoide y la bomba. Para tales proyectos, Arduino es la mejor opción. Cualquier tipo de placa Arduino está bien. Usé el análogo de una placa Arduino Mega (Imagen 1).

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

Por supuesto, entiendo que no necesito tantos pines de entrada y podría ahorrar dinero. Elegí el Mega únicamente por varias interfaces de hardware UART para poder conectar una pantalla táctil. Además, puedes conectar un montón de dispositivos electrónicos más divertidos a tu cañón.

Módulo de visualización

Como escribí anteriormente, quería agregar algo de interactividad al cañón. Para esto, instalé una pantalla táctil de 3.2 (Fig. 2). En ella, muestro el valor digitalizado de presión en el sistema y configuro el valor de presión máxima. Usé una pantalla de la compañía 4d Systems y alguna otra cosas para flashearlo y conectarse a Arduino.

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

Para programar este tipo de pantallas, existe un entorno de desarrollo de 4D System Workshop. Pero te lo cuento más.

Batería

Mi cañón debería ser portátil ya que quiero usarlo afuera. Esto significa que necesito tomar energía de algún lugar para operar la válvula, la bomba y el controlador Arduino.

La bobina de la válvula funciona con 24 V. La placa Arduino se puede alimentar de 5 a 12V. El compresor de la bomba es un automóvil y está alimentado por la red eléctrica del automóvil de 12V. Por lo tanto, el voltaje máximo que necesito es de 24 V.

Además, mientras bombea el aire, el motor del compresor hace mucho trabajo y consume una corriente considerable. Además, debe aplicar una gran corriente a la bobina del solenoide para superar la presión de aire en el tapón de la válvula.

Para mí, la solución es el uso de baterías Li-Po para máquinas radiocontroladas. Compré una batería de 6 celdas (22,2 V) con una capacidad de 3300 mAh y una corriente de 30 ° C (Imagen 3).

1 x LiPo 6S 22, 2V 3300 30C ≈ 106 $;

Puede usar cualquier otra batería o usar un tipo diferente de celdas. Lo principal es tener suficiente corriente y voltaje. Tenga en cuenta que cuanto mayor sea la capacidad, más tiempo funcionará el cañón sin recargarse.

Convertidor de voltaje DC-DC

La batería Li-Po es de 24 V y alimenta la válvula solenoide. Necesito un convertidor de voltaje DC-DC de 24 a 12 para alimentar la placa Arduino y el compresor. Debe ser potente porque el compresor consume una corriente considerable. La salida a esta situación fue la compra de un convertidor de voltaje para automóvil de 30 A (Fig. 4).

Un ejemplo:

1 x DC 24v a DC 12v Step Down 30A 360W Heavy Duty Truck Car Fuente de alimentación ≈ 20 $;

Los camiones pesados tienen un voltaje a bordo de 24V. Por lo tanto, para alimentar la electrónica de 12V se utilizan tales convertidores.

Relés

Necesita un par de módulos de relé para abrir y cerrar circuitos: el primero para el compresor y el segundo para la válvula solenoide. Usé estos:

2 x relé (módulo Troyka) ≈ 20 $;

Botones

Un par de botones momentáneos estándar. El primero para encender el compresor y el segundo para usar como disparador para hacer un disparo.

2 x Botón simple (Módulo Troyka) ≈ 2 $;

Leds

Un par de leds para indicar el estado del cañón.

2 x LED simple (módulo Troyka) ≈ 4 $;

Paso 6: preparación. Corte CNC

Para ensamblar todos los componentes neumáticos y electrónicos, necesitaba hacer algunas piezas de caja. Los corté con fresadora CNC de 6 mm y madera contrachapada de 4 mm y luego los pinté.

Los dibujos están en el archivo adjunto para que pueda personalizarlos.

A continuación, se muestra una lista de piezas que debe obtener para ensamblar un cañón de acuerdo con estas instrucciones. La lista contiene los nombres de las piezas y la calidad mínima necesaria.

• Mango - 6 mm - 3 piezas;
• Pin - 6 mm - 8 piezas;
• Arduino_plate - 4 mm - 1 pieza;
• Placa_neumática_A1 - 6 mm - 1 pieza;
• Placa_neumática_A2 - 6 mm - 1 pieza;
• Placa_neumática_B1 - 6 mm - 1 pieza;
• Placa_neumática_B2 - 6 mm - 1 pieza;

Paso 7: Montaje. Bomba, solenoide y carcasa neumática

La lista de materiales:

En el primer paso de ensamblaje, debe hacer una carcasa para componentes neumáticos, ensamblar todos los accesorios de tubería, instalar una válvula solenoide y un compresor.

Electrónica:

1. Compresor de aire para vehículos de servicio pesado - 1 pieza;

Corte CNC:

2. Pneumatic_plate_A1 - 1 pieza;

3. Pneumatic_plate_A2 - 1 pieza;

4. Pneumatic_plate_B1 - 1 pieza;

5. Pneumatic_plate_B2 - 1 pieza;

Válvulas y racores para tubos:

6. DN 25 S1010 (TORK-GP) Electroválvula 1 pieza;

7. Conector de 3 vías G1 BSPP Macho-Macho-Macho - 1 pieza;

8. Adaptador de montaje Hembra G1 "a Macho G1 / 2" - 1 pieza;

9. Adaptador de conexión hembra G1 / 2 "a macho G1 / 4" - 1 pieza;

10. Conector de 4 vías G1 / 4 BSPP Macho-Hembra-Hembra-Hembra - 1 pieza;

11. Conector tipo Y de 3 vías G1 / 4 BSPP Hembra-Hembra-Hembra - 1 pieza;

12. Unión de unión macho G1 "a G1" - 1 pieza;

13. Adaptador de montaje Hembra G1 a Macho M30x1.5 - 1 pieza;

Empulgueras:

14. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 20 mm de longitud - 20 piezas; 15. Tuerca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 16 piezas;

16. Arandela M3 (DIN 125) - 36 piezas;

17. Tornillos M4 del compresor de aire - 4 piezas;

Otro:

18. Separador hexagonal para PCB M3 Macho-Hembra de 24-25 mm de longitud - 4 piezas;

Consumibles:

19. Sellador de tubos neumáticos.

Proceso de montaje:

Mira los bocetos. Ellos te ayudarán con el montaje.

Esquema 1. Tome dos paneles cortados por CNC B1 (pos. 4) y B2 (pos. 5) y conéctelos como se muestra en la imagen. Fíjelos con tornillos M3 (pos. 14), tuercas (pos. 15) y arandelas (pos. 16)

Esquema 2. Tome los paneles ensamblados B1 + B2 del esquema 1. Inserte el adaptador G1 "a M30x1.5 (pos. 13) en el panel. El hexágono del adaptador debe encajar debajo de la ranura hexagonal en el panel. Por lo tanto, el El adaptador es fijo y no gira. Luego, instale el compresor en la ranura redonda en el otro lado de los paneles ensamblados. El diámetro de la ranura debe ser el mismo que el diámetro exterior del compresor. Fije el compresor con los tornillos M4 (pos.17) que venía con la bomba del coche

Esquema 3. Inserte el conector de 3 vías G1 "(pos. 7) en la electroválvula (pos. 6). A continuación, atornille el conector (pos. 7) en el adaptador G1" a M30x1,5 (pos. 13). Fije todas las roscas con sellador de tubos neumáticos (pos. 19). La salida libre del conector de 3 vías y la bobina magnética de la electroválvula deben dirigirse hacia arriba como se muestra en la figura. El cuerpo del compresor (pos. 1) puede evitar que gire el conector para que pueda desconectarlo temporalmente del conjunto. Desmonte la superficie lateral del compresor. Vuelva a colocar los cuatro tornillos que fijan la cubierta lateral a los separadores hexagonales M3 (pos. 18). Los orificios de rosca en compresores de este tipo suelen ser M3. Si no es así, debe tocar los orificios de rosca M3 o M4 en el compresor usted mismo

Esquema 4. Realice el montaje 3. Atornille el adaptador G1 "a G1 / 2" (pos. 8) al montaje. Atornille el adaptador G1 / 2 "a G1 / 4" (pos. 9) al adaptador (pos. 8). Luego instale el conector de 4 vías G1 / 4 "(pos.10) y conector de 3 vías Y Tipo G1 / 4 "(pos. 11) como se muestra en el esquema. Fije todas las roscas con sellador de tubo neumático (pos. 19)

Esquema 5. Tome dos paneles A1 (pos. 2) y A2 (pos. 3) cortados con CNC y conéctelos como se muestra en la imagen. Fíjelos con tornillos M3 (pos. 14), tuercas (pos. 15) y arandelas (pos. 16)

Esquema 6. Tome las placas ensambladas A1 + A2 del esquema 5. Inserte el racor G1 "a G1" (pos. 12) en los paneles. El hexágono del racor debe encajar debajo de la ranura hexagonal del panel. Por tanto, el herraje se fija en el panel y no gira. A continuación, atornille los paneles A1 + A2 con el racor (pos. 12) en el interior a la electroválvula del conjunto 4. Gire los paneles A1 + A2 hasta que queden en el mismo ángulo que los paneles B1 y B2. Asegure la rosca entre la electroválvula y el racor (pos. 12) con un sellador de tubos neumáticos (pos. 19). Luego, complete el montaje atornillando los paneles A1 + A2 al compresor con tornillos M3 (pos. 14)

Paso 8: Montaje. Mango, tanque de aire y barril

La lista de materiales:

En este paso, haga un mango del cañón e instale la carcasa neumática en él. Luego agregue el barril y el tanque de aire.

1. Tanque de aire - 1 pieza;

Corte CNC:

2. Mango - 3 piezas;

3. Pin - 8 piezas;

Tubos y racores:

4. Tubería de alcantarillado de PVC DN50 de medio metro de largo;

5. Acoplamiento de compresión de PVC de DN50 a G1 ;

Empulgueras:

6. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 25 mm de longitud - 17 piezas;

7. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 30 mm de longitud - 8 piezas;

8. Tuerca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 25 piezas;

9. Arandela M3 (DIN 125) - 50 piezas;

Proceso de montaje:

Mira los bocetos. Te ayudarán con el montaje.

Esquema 1. Tome tres mangos cortados por CNC (pos. 2) y combínelos como se muestra en la imagen. Fíjelos con tornillos M3 (pos. 6), tuercas (pos. 8) y arandelas (pos. 9)

Esquema 2. Tome las manijas ensambladas del esquema 1. Inserte ocho piezas de pasador cortadas con CNC (pos. 3) en las ranuras

Esquema 3. Instale la carcasa neumática del paso anterior al Ensamblaje. La articulación tiene un diseño de ajuste a presión. Fíjelo al mango con 8 tornillos M3 (pos. 7), tuercas (pos. 8) y arandelas (pos. 9)

Esquema 4. Montaje 3. Atornille el tanque de aire (pos. 1) a la carcasa neumática. Mi tanque de aire estaba sellado con un anillo de goma que se instaló en el extintor. Pero, dependiendo de su tanque de aire, es posible que deba sellar esta junta con un sellador. Tome el tubo de alcantarillado de PVC DN 50 e insértelo en el acoplamiento de compresión de PVC (pos. 5). Es el cañón de tu cañón =). Atornille el otro lado del acoplamiento al conjunto neumático. No puede sellar este hilo

Paso 9: Montaje. Electrónica, válvulas y manómetros

La lista de materiales:

El último paso es instalar los componentes neumáticos, válvulas y manómetros restantes. Además, monte la electrónica y el soporte para montar Arduino y la pantalla.

Válvulas, mangueras y manómetros:

1. Manómetro aneroide G1 / 4 - 1 pieza;

2. Transmisor de presión digital G1 / 4 5V - 1 pieza;

3. Válvula de descarga de seguridad G1 / 4 - 1 pieza;

4. Compruebe la válvula G1 / 4 "a G1 / 4" - 1 pieza;

5. Manguera neumática de unos 40 cm de largo;

Corte CNC:

6. Placa Arduino - 1 pieza;

Electrónica:

7. Convertidor DC-DC de voltaje de coche de 24 V a 12 V - 1 pieza;

8. Arduino Mega 2560 - 1 pieza;

9. Módulo de visualización 4D Systems 32DT - 1 pieza;

Empulgueras:

10. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 10 mm de longitud - 10 piezas;

11. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 25 mm de longitud - 2 piezas;

12. Tuerca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 12 piezas;

13. Arandela M3 (DIN 125) - 4 piezas;

Otro:

14. Separador hexagonal de PCB M3 Macho-Hembra de 14 mm de longitud - 8 piezas;

15. Esquina de metal 30x30mm - 2 piezas;

Componentes variables para montar convertidor DC-DC:

16. PCB separador hexagonal M3 Macho-Hembra de 14 mm de longitud - 2 piezas;

17. Arandela M3 (DIN 125) - 4 piezas;

18. Tornillo M3 (DIN 912 / ISO 4762) 25 mm de longitud - 2 piezas;

19. Tuerca hexagonal M3 (DIN 934 / DIN 985) - 2 piezas;

Consumibles:

20. Sellador de tubos neumáticos;

Proceso de montaje:

Mira los bocetos. Te ayudarán con el montaje.

Esquema 1. Enrosque la válvula de retención (pos. 4) y el transmisor de presión (pos. 2) al conector de 4 vías del conjunto. Atornille la válvula de descarga de seguridad (pos. 3) y el manómetro aneroide (pos. 1) al conector tipo Y de 3 vías. Selle todas las juntas roscadas con un sellador

Esquema 2. Conecte la válvula de retención (pos. 4) al compresor con una manguera (pos. 5). Por lo general, hay un anillo de goma en dichos tubos, pero si no, use un sellador

Esquema 3. Monte el convertidor de voltaje CC-CC (pos. 7) en el conjunto. Dichos convertidores de voltaje de automóvil pueden tener tamaños y conexiones completamente diferentes, y es poco probable que encuentre exactamente lo mismo que el mío. Así que averigüe cómo instalarlo usted mismo. Para mi convertidor preparé los dos agujeros en el mango y lo fijé usando separadores M3 (pos. 16), tornillos (pos. 18), arandelas (pos. 17) y tuercas (pos. 19)

Esquema 4: Tome la placa Arduino cortada con CNC (pos. 6). Monte la placa Arduino Mega 2560 (pos. 8) a un lado de la placa usando cuatro separadores (pos.14), tornillos M3 (pos. 10) y tuercas (pos. 12). Monte el módulo de pantalla 4D (pos. 9) al otro lado de la placa (pos. 6) usando cuatro separadores (pos.14), tornillos M3 (pos. 10) y tuercas (pos. 12). Fije dos esquinas metálicas de 30x30 mm (pos. 15) al panel como se muestra. Si los orificios de montaje en las esquinas que tiene no coinciden con los del panel, perfore usted mismo

Esquema 5. Coloque la placa Arduino ensamblada al mango del cañón. Fíjelo con tornillos M3 (pos. 11), arandelas (pos. 13) y tuercas (pos. 12)

Paso 10: Montaje. Alambrado

Aquí, conecta todo de acuerdo con este diagrama. El módulo de visualización se puede conectar a cualquier UART; Elegí Serial 1. No olvides el grosor de los cables. Es aconsejable utilizar cables gruesos para conectar el compresor y la electroválvula con la batería. Los relés deben establecerse en normalmente abiertos.

Paso 11: Programación. Taller 4D 4 IDE

4D System Workshop es el entorno de desarrollo de la interfaz de usuario para la pantalla utilizada en este proyecto. No te diré cómo conectar y flashear la pantalla. Toda esta información se puede encontrar en el sitio web oficial del fabricante. En este paso, te cuento qué widgets utilicé para la interfaz de usuario del cañón.

Usé un solo Form0 (Imagen 1) y los siguientes widgets:

Angularmeter1 Presión, Bar

Este widget muestra la presión actual del sistema en barras.

Angularmeter2 Presión, Psi

Este widget muestra la presión actual del sistema en Psi. La pantalla no opera valores de coma flotante. Por lo tanto, es imposible conocer la presión exacta en bares, por ejemplo, si la presión está en el rango de 3 a 4 bares. La escala psi, en este caso, es más informativa.

Interruptor giratorio0

Un interruptor giratorio para establecer la presión máxima en el sistema. Decidí hacer tres valores válidos: 2, 4 y 6 bar.

Cuerdas0

El campo de texto que informa que el controlador ha cambiado correctamente el valor de presión máxima.

• Statictext0 Spuit Cannon!
• Statictext1 Presión máxima
• Userimages0

Son solo para lulz.

Además, adjunto el proyecto del Workshop para el firmware de la pantalla. Puede que lo necesite.

Paso 12: Programación. XOD IDE

Bibliotecas XOD

Para programar controladores Arduino, utilizo el entorno de programación visual XOD. Si eres nuevo en ingeniería eléctrica o tal vez te gusta escribir programas simples para controladores Arduino como yo, prueba XOD. Es el instrumento ideal para la creación rápida de prototipos de dispositivos.

Hice una biblioteca XOD que contiene el programa cannon:

gabbapeople / cañón-neumático

Esta biblioteca contiene un parche de programa para toda la electrónica y el nodo para operar el transmisor de presión.

Además, necesita algunas bibliotecas XOD para poder operar los módulos de visualización de los sistemas 4D:

gabbapeople / 4d-ulcd

Esta biblioteca contiene nodos para operar widgets 4D-ulcd básicos.

bradzilla84 / visi-genie-extra-library

Esta biblioteca amplía las capacidades de la anterior.

Proceso

• Instale el software XOD IDE en su computadora.
• Agregue la biblioteca gabbapeople / pneumatic-cannon al espacio de trabajo.
• Agregue la biblioteca gabbapeople / 4d-ulcd al espacio de trabajo.
• Agregue la biblioteca bradzilla84 / visi-genie-extra-library al espacio de trabajo.

Paso 13: Programación

Ok, todo el parche del programa es bastante grande, así que veamos sus partes.

Inicializando la pantalla

El nodo init (Imagen 1) de la biblioteca 4d-ulcd se utiliza para configurar el dispositivo de visualización. Debe vincularle el nodo de la interfaz UART. El nodo UART depende de cómo esté conectada exactamente su pantalla. La pantalla se siente muy bien con el software UART, pero si es posible, es mejor usar hardware. El pin RST del nodo init es opcional y sirve para reiniciar la pantalla. El nodo de inicio crea un tipo de datos DEV personalizado que le ayuda a manejar los widgets de visualización en XOD. La velocidad de comunicación en BAUDIOS debe ser la misma que se estableció cuando la pantalla parpadea.

Leyendo el transmisor de presión

Mi transmisor de presión es un dispositivo analógico. Transmite una señal analógica proporcional a la presión del aire en el sistema. Para averiguar la dependencia, hice un pequeño experimento. Bombeé el compresor a un cierto nivel y leí la señal analógica. Entonces obtuve un gráfico de la señal analógica de la presión (Imagen 2). Este gráfico muestra que la dependencia es lineal y puedo expresarla fácilmente mediante la ecuación y = kx + b. Entonces, para este sensor, la ecuación es:

Voltaje de lectura analógica * 15, 384 - 1, 384.

Así obtengo el valor exacto (PRES) de la presión en las barras (Fig. 3). Luego lo redondeo a un valor entero y lo envío al primer widget de medidor angular de escritura. También traduzco la presión con la ayuda del mapa del nodo del mapa a psi y la envío al segundo widget de medidor angular de escritura.

Configuración de la presión máxima

El valor máximo de presión se configura leyendo el interruptor giratorio (Fig. 4). El widget de interruptor giratorio de lectura tiene tres posiciones con los índices 0, 1 y 2. que corresponden a los valores de presión de 2, 4 y 6 bar en la pantalla. Para convertir el índice a la presión máxima (EST), lo multiplico por 2 y agrego 2. A continuación, actualizo el widget string0 con el nodo write-string-pre. Cambia el hilo en la pantalla e informa que se actualiza la presión máxima.

Funcionamiento de la electroválvula y el compresor

El primer nodo de botón está conectado al pin 6 y enciende el relé de los compresores. El relé del compresor se controla mediante un nodo de escritura digital que está conectado al pin 8. Si se presiona el botón y la presión del sistema (PRES) es menor que la establecida (EST), el compresor se enciende y comienza a bombear aire hasta que la presión del sistema (PRES) es mayor que el valor máximo (EST) (Imagen 5).

El disparo se realiza presionando el botón de disparo. Es simple. El nodo del botón de disparo que está conectado al pin 5 conmuta el relé del solenoide utilizando el nodo de escritura digital conectado al pin 12.

Indicando el estado

Los LED nunca son suficientes =). La pistola tiene dos LED: el verde y el rojo. Si el compresor no está encendido y la presión en el sistema (PRES) es igual a la estimada (EST) o ligeramente menor que ella, entonces se enciende el led verde (Fig. 6). Significa que puede presionar el gatillo con seguridad. Si la bomba está funcionando o la presión del sistema es más baja que la que ha configurado en la pantalla, el LED rojo se enciende y el verde se apaga.