Volledig geautomatiseerde 3D-geprinte brushless Nerf-blaster aangestuurd door Arduino

Echter, MS1 activeert alleen terwijl MS2 ingedrukt wordt gehouden. Dit voorkomt vastlopers als een pijl in niet-draaiende vliegwielen wordt geduwd. In de code (zie code-sectie) is dit waar de '&&'-operator wordt gebruikt.

De voeding voor de brushless motors en solenoid loopt niet door de microschakelaars. Dit betekent dat je geen hoogstroom-geschikte microschakelaars nodig hebt.

Brushless motors

Ik ga niet uitleggen hoe brushless van brushed motors verschilt, er zijn geweldige uitleggen online.

Er zijn inrunner en outrunner brushless motors. Je wilt een outrunner motor omdat ze platter zijn, zodat er geen lelijke blikjes aan de zijkant van je Nerf-blaster uitsteken. Outrunner motors hebben een deel van de externe behuizing dat mee draait met de as. Dit maakt het makkelijk om vliegwielen te 3D-printen die over de motor passen.

Kies een motor met achterste montagegaten.

• Spanning: min. 12.6V (3s lipo).
• Stroom: mag ESC-stroomwaarde niet overschrijden.
• Vermogen: >60W. Dit project gebruikt 12.6V x gemeten 7A = ~80W per motor.
• RPM: ~25k, bepaald door kV-rating x spanning. Dit project gebruikt 2600kV motors @ 12.6V → ~32.760 RPM. Ik draai de motors op halve gas en pijlen vliegen 25m / 82ft!

Brushless ESCs

Deze regelen het vermogen van de brushless motors.

• Brushless motors werken NIET met brushed ESCs, kies brushless.
• Je hebt één ESC per motor nodig. Anders verstoort de back-EMF van twee motors op één ESC de timing en beschadigt ESC en/of motors.
• Stroomwaarde ESC moet hoger zijn dan stroomtrek motor. Gemeten 7A per motor. Aanbevolen ESC: 20A of hoger.
• Spanningswaarde ESC min. 12.6V (3s Lipo).
• ESC hoeft geen ingebouwde BEC te hebben. Je kunt 'OPTO' ESCs gebruiken. Als je een ESC met BEC hebt, sluit de ground- en signalkabels aan op de Arduino zoals in het schema. Sluit het rode 5V-kabeltje van de ESC NIET aan op iets. (Tenzij je een specifiek doel hebt en weet wat je doet).

Batterij

Eén batterij voor alles. Ik raad een XT60-connector aan.

• Spanning: 12.6V 3S Lipo.
• Capaciteit: 1300mAh minimum aanbevolen.
• Ontlaadsnelheid: moet voldoende zijn voor de stroomtrek van alle belasting. In dit project ~25A.
• Max ontlaadsnelheid = Ontlaadfactor (25C) x Capaciteit in Ah (1300mAh = 1.3Ah) → 25 x 1.3 = 32A max. Controleer deze cijfers in de batterijspecificaties.

MOSFET

Een 12V / 8A solenoid rechtstreeks van een Arduino voeden rookt de Arduino. Oplossing? MOSFET.

De power MOSFET fungeert als aan/uit-schakelaar voor de solenoid. Het onderbreekt de ground die de solenoid voedt. Dit heet een N-kanaal MOSFET. Zorg dat je een N-kanaal krijgt.

De MOSFET weet wanneer aan/uit te gaan door een signaal op de gate-pin van een Arduino-uitgangspin (D4 in dit geval). Arduino's leveren 5V, de gate moet volledig open zijn op 5V. Daarom moet het een Logic Level MOSFET zijn.

• Stroomtrek solenoid: 8A. MOSFET max stroomwaarde hoger. Dit project gebruikt 30A max.
• Spanning door MOSFET: 12.6V. MOSFET 60V max, voldoende marge.
• Temperatuur MOSFET < 35°C. Bereikt omdat MOSFET 30A is terwijl er maar ~8A loopt. Ook omdat de belasting (solenoid) maar kortstondig aangesloten is, niet constant. Heatsink niet nodig.

Solenoid

De solenoid duwt de pijl in de vliegwielen. Je hebt een 12V solenoid met 35mm slaglengte nodig. Kortere slagen duwen volledige Nerf-pijlen niet ver genoeg.

Upgrade de veer naar 0.9mm draaddiameter, 14mm buiten-diameter & 40mm lengte om vastlopers te voorkomen.

Omdat de solenoid maar kortstondig geactiveerd wordt, wordt hij slechts handwarm (~40°C) en heeft geen koeling nodig.

Deze solenoiden zijn goedkoop en generiek. Te vinden op eBay, AliExpress, etc.

Veiligheidsschakelaar

SW veilighedsschakelaar is een simpele 2-stand schuifschakelaar. Heeft 3 contacten, maar er worden er 2 gebruikt. Haalt voeding van Arduino wanneer veiligheid aanstaat, waardoor vliegwielen en solenoid niet kunnen activeren.

Beschermingsschakeling

Deze sectie legt uit hoe je je elektronica beschermt!

• C1 33µF (100µF aanbevolen) & C2 100nF (0.1µF) verminderen spanningsfluctuaties naar de Arduino-voeding.
• Let op: C1 is polariteitsgevoelig, gestreepte kant is negatief, anders gaat hij KABOEM!
• D1 voorkomt omgekeerde spanning naar Arduino VIN. Let op polariteit.
• D2 is een flyback-/vrijloopdiode. Voorkomt dat de solenoid (of andere spoelen) back-EMF genereert die de MOSFET kan beschadigen. Let op polariteit.
• R1 & R2 zijn 4.7kΩ pull-up weerstanden voor MS1 & MS2. Voorkomt drijfende spanning op de microschakelaars.
• R3 is een 10kΩ pull-down weerstand om drijfende spanning op de MOSFET-gate te voorkomen.
• R4 is 150kΩ voor de optionele LED's. Mijn LED's zitten 2 in serie van 2.4V / 50mA elk. Jouw weerstandswaarde kan afwijken. Deze LED's knipperen synchron met de solenoid om loodvuur na te bootsen!

Videouitleg en testvuur hieronder!

Dit was de gids, vragen? Laat een reactie achter :)

Bestanden downloaden om het zelf te printen!

UPDATE: Hier is de link naar de Thingiverse-bestanden, veel plezier!

https://www.thingiverse.com/thing:3984125

Code

• Nerf Blaster Brushless Motor & Solenoid Arduino Code - Clark3DPR

Nerf Blaster Brushless Motor & Solenoid Arduino Code - Clark3DPR Arduino

1. Bij inschakelen via de veilighedsschakelaar voert de Arduino de armsingssequentie uit voor de brushless ESC's. Mijn ESC's nemen 3,7 sec (3700 in code). Je moet dit misschien verhogen tot 10000 (10 sec) afhankelijk van je ESC om veilige modus te verlaten.

2. Houd secundaire microschakelaar ingedrukt om vliegwielen op te laten draaien, druk dan op primaire microschakelaar om te vuren.

3. Verander throttle.write(92) voor motor idle-snelheid of uitschakelen. Standaard draaien motors op lage snelheid om opstarttijd te verkorten. (Waarde hangt af van motor/ESC). Verander throttle.write(97) voor topsnelheid en pijlsnelheid. (Waarde hangt af van motor/ESC).

Verander delay(90) en delay(100) om vuurfrequentie van solenoid aan te passen.

4. Wanneer microschakelaar losgelaten, stopt ESC PWM-signaal voor vliegwielen & signaal naar MOSFET-gate voor solenoid.

5. Wanneer ESC's signaal van Arduino verliezen (veilighedsschakelaar aan, Arduino uit), gaan ESC's in veilige modus en schakelen motors uit.

const int buttonPinF = 2; // Vliegwiel microschakelaar pin
const int buttonPinS = 5; // Solenoid microschakelaar pin
int buttonStateF = 0;
int buttonStateS = 0;
int solenoidPin = 4; // MOSFET gate pin

#include <Servo.h>
Servo throttle;
int pos = 0;
int pin = 3; // ESC signaal pin

void setup() {
  pinMode(buttonPinF, INPUT);
  pinMode(buttonPinS, INPUT);
  throttle.attach(pin);
  pinMode(solenoidPin, OUTPUT);
  
  // ESC Armsingssequentiel
  for (pos = 90; pos <= 91; pos += 1) {
    throttle.write(pos);
    delay(3700); // Wacht tot ESC armed / veilige modus verlaat
    // Verhoog deze 3700 waarde afhankelijk van hoe lang je ESC erover doet
  }
}

void loop() {
  buttonStateF = digitalRead(buttonPinF);
  if (buttonStateF == HIGH) {
    throttle.write(92); // <(92) = Motor uit / (92) = Idle snelheid
  } else {
    throttle.write(97); // Motor aan (92) = Idle / ~(115) = Max snelheid
  }
  
  buttonStateS = digitalRead(buttonPinS);
  if (buttonStateF == LOW && buttonStateS == LOW) {
    digitalWrite(solenoidPin, HIGH); // Solenoid AAN
    delay(90); // AAN duur
    digitalWrite(solenoidPin, LOW); // Solenoid UIT
    delay(100); // UIT duur
  } else {
    digitalWrite(solenoidPin, LOW); // Solenoid UIT
  }
}

Schema's

Dit is hoe alles bedraad is. Let goed op polariteit van diodes en condensators. Getekend met AutoCAD.