Canon à bras laser réel de Metroid ! : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

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Il n'y a pas beaucoup de personnages de jeux vidéo aussi géniaux que Samus. Chasseur de primes qui sauve l'univers avec l'une des armes les plus cool de toute la science-fiction. Quand j'ai vu qu'Instructables organisait une compétition basée sur un jeu vidéo, j'ai immédiatement su que c'était son arme que je voulais faire une réalité.

Et voilà le résultat ! Ce canon laser est suffisamment puissant pour détruire facilement un ballon instantanément, enflammer des matériaux inflammables au contact et même couper à travers du plastique fin ! Sans oublier qu'il est facilement visible dans l'air (par une caméra, ne le regardez pas). Il a même des effets lumineux et sonores !

Prendre plaisir!

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Étape 1: AVERTISSEMENT

Les lasers de cette puissance sont incroyablement dangereux. Sans protection adéquate, ce laser vous aveuglera par un reflet. Cela étant dit, des appareils comme celui-ci peuvent être sûrs, bien plus sûrs que de nombreuses découpeuses laser à cadre ouvert, si les mesures appropriées sont prises.

D'ABORD: Portez toujours des lunettes de protection conçues pour ce laser. Cela ne peut pas être assez surestimé. De bonnes lunettes de sécurité font la différence entre un laser auquel vous devez faire attention et un laser dont vous ne pourriez pas me payer pour être dans la même pièce.

DEUXIÈME: Ayez BEAUCOUP de lunettes laser supplémentaires à portée de main. Vous allez vouloir faire une démonstration. Ne faites JAMAIS de démonstration sans que tout le monde autour de vous ait des lunettes laser. Il existe des packs en vrac assez bon marché.

TROISIÈME: Ayez un contrôle total sur l'espace dont vous faites la démonstration. Cela signifie que personne n'entre sans votre permission. Pas de portes qui s'ouvrent et pas de fenêtres découvertes.

QUATRIÈME: J'ai intégré un port débrochable pour le laser. Chaque fois que le laser n'est pas sur le point d'être utilisé, débranchez-le. Il s'agit d'une sécurité finale afin que personne qui n'est pas censé l'utiliser ne se blesse ou ne blesse les autres.

Essentiellement, traitez le laser comme ce qu'il est. Comprenez le danger et évitez-le. Si vous suivez ces étapes, le laser peut atteindre le point où il est « utilisable » et « assez sûr ». Mais ne le traitez jamais comme une blague. Enfin, il s'agit d'une démonstration. Si vous reproduisez ce projet, découvrez les dangers par vous-même. Je ne suis pas responsable si vous vous blessez.

Étape 2: Composants:

Pour ce projet, vous aurez besoin des éléments suivants: Composants:

• Anneau NeoPixel fait maison (Consultez mon tutoriel ici)
• 1 mètre de bande NeoPixel
• Diode laser de 2,5 watts
• Arduino Nano
• 11.1V Lipo
• Transistor TIP31A NPN
• Transistor 2N2222 NPN
• MOSFET à canal P IRF9540n
• 3x résistances 1k
• résistance de 48 ohms
• résistance de 500 ohms
• DEL bleue
• 2x connecteurs JST femelles
• Connecteurs 5x 3 fils (Prolongateurs PWM)
• Planche à pain perforée
• Régulateur 5v
• Interrupteur à bascule à 3 positions
• Haut-parleur 8 ohms
• De nombreuses pièces imprimées en 3D

Outils:

• Imprimante 3D (ou service d'impression comme celui-ci)
• Fer à souder
• Lunettes de sécurité laser !!

Étape 3: Impression et conception 3D

La partie la plus difficile de ce projet était certainement la modélisation et la conception 3D. La façon dont j'ai conçu ce canon a commencé avec quelques images de référence que j'ai trouvées en ligne. J'ai approximé l'échelle en comparant la taille de mon avant-bras à celle de Samus, puis j'ai principalement utilisé l'outil "Courbe" avec les compétences typiques en modélisme pour concevoir la forme de base. J'ai divisé le bras en 9 pièces principales afin de faciliter une impression plus facile.

J'ai ensuite suivi le processus d'ajout des détails personnalisés. Cela comprend un support de base qui contient le laser, la batterie, le haut-parleur, la carte de circuit imprimé et l'interrupteur à bascule. J'ai également découpé des canaux le long des côtés pour ajouter des bandes NeoPixel supplémentaires et une plaque plate afin de monter l'anneau NeoPixel personnalisé.

Afin de sécuriser les pièces ensemble, j'ai opté pour ma méthode de prédilection: les fils imprimés en 3D. Cela permet une méthode solide et concentrique de fixation de deux pièces imprimées en 3D sans avoir à se soucier de matériel ou de colle supplémentaire.

Toutes les pièces ont été imprimées sur mon imprimante QIDI Tech One à une résolution de 0,3 mm à vitesse maximale. J'ai supprimé le support autour des threads, mais ce n'est généralement pas nécessaire, sauf si vous essayez une résolution plus élevée. J'ai trouvé qu'à des résolutions plus élevées, le support peut parfois gommer les fils et les rendre un peu trop serrés. J'ai inclus mes profils d'impression dans le lien du lecteur pour tous ceux qui sont curieux.

Je crois fermement au partage de versions modifiables de fichiers, j'ai donc fourni à la fois les fichiers STL et Solidworks modifiables ici et sur ma page de choses.

Étape 4: Électronique

Le circuit que j'ai conçu pour ce projet comporte quatre sections principales:

MOSFET de puissance:

Au sommet du circuit se trouve un MOSFET à canal P irf9540n connecté entre un régulateur de 5 volts et l'alimentation de la batterie. La raison pour laquelle j'utilise ceci est que le commutateur que je préférerais utiliser a trois états. D'un côté et au milieu, il se verrouille en place tandis que de l'autre côté, il agit comme un interrupteur momentané. Je ferme pour utiliser le côté du commutateur momentané pour agir comme une entrée numérique vers l'arduino pour "charger le laser", pour que le milieu soit "alimenté" (mais ne fait rien), et pour que l'extrême droite soit "éteinte". La meilleure façon de procéder serait de connecter l'alimentation au fil central du commutateur et de faire passer le fil d'extrême droite à la base d'un MOSFET à canal P. De cette façon, lorsque le commutateur est connecté, l'alimentation est à droite, l'alimentation est appliquée à la base du MOSFET et le circuit est désactivé. Lorsque le commutateur est à l'extrême gauche, la tension passe par un diviseur de tension, puis vers une broche Arduino où le signal peut être lu. Lorsque le commutateur est au milieu, aucune tension n'est appliquée et la résistance de rappel sur le MOSFET P-Channel ferme le MOSFET P-Channel et permet à l'Arduino d'être alimenté.

Pilote laser:

La diode laser de 2,5 watts est pilotée par un transistor TIP31A NPN. J'ai dû couper le dissipateur de chaleur du transistor quand j'ai trouvé que l'espace était juste un peu trop serré. Même si je ne le recommanderais pas, ça devrait aller. Le transistor est piloté par une résistance de 1k ohm connectée entre la broche 7 et la grille du transistor. J'ai également une LED bleue et une résistance en parallèle avec la diode laser pour indiquer si le laser était destiné à se déclencher, même si le laser n'est pas branché. C'est une méthode de dépannage beaucoup plus sûre.

Pilote audio:

Afin de permettre des effets sonores audio de base, un petit transistor 2n2222 et une résistance de 48 ohms sont utilisés pour agir comme un pilote audio de base. Un haut-parleur de 8 ohms est connecté entre 5v et ce transistor, qui est connecté à la masse. L'Arduino oscille rapidement sur la broche 11, ce qui fait que le haut-parleur oscille d'avant en arrière et génère du son.

NéoPixels:

Pour les rares qui n'ont jamais travaillé avec eux auparavant, les NeoPixels sont une bande de LED RVB adressables individuellement. Essentiellement, vous appliquez l'alimentation, la terre et vous lui donnez un signal de données et vous pouvez en contrôler une énorme ligne. Il y a 8 sections dans tout le canon construites pour abriter des bandes NeoPixel et une pour un anneau NeoPixel personnalisé. Câblez-les simplement ensemble dans une longue chaîne et connectez une extrémité à la broche 9 de l'Arduino.

Étape 5: Assemblage Première partie: le noyau

Une fois l'électronique terminée, l'étape suivante est l'assemblage mécanique. Nous commençons par assembler le composant que j'ai appelé le "Core" basé sur le "Core Frame" imprimé en 3D. C'est toute la partie fonctionnelle du canon, moins les bandes NeoPixel. Le canon fonctionnera avec seulement ce composant assemblé, tout le reste est simplement ascétique.

1. Commencez par fixer l'interrupteur à bascule dans son trou désigné à l'aide de son écrou inclus. Avoir le côté non momentané tourné vers l'extérieur.
2. Fixez ensuite le module laser de 2,5 watts à l'aide de deux vis à métaux M4 de 7,5 mm de long. J'ai dû utiliser deux rondelles pour la mienne car mes vis étaient trop longues, mais cela ne devrait pas vous poser de problème si vous avez la bonne taille.
3. Une fois le laser fixé, vissez la carte électronique à l'aide des deux vis autotaraudeuses M2. Ceux-ci devraient mordre dans le plastique pour maintenir la planche en place.
4. À l'aide de super colle et d'un spray instantané, fixez la batterie et le haut-parleur sur les côtés du Core Frame. Alternativement, vous pouvez utiliser du velcro ou de la colle chaude.
5. Branchez la batterie, le commutateur, le laser et le haut-parleur dans leurs ports désignés.

À ce stade, le Core devrait être prêt à tester ! Enfilez une paire de lunettes de sécurité et allumez-le ! Vous devrez peut-être ajuster la mise au point du laser afin d'obtenir les meilleurs résultats.

Étape 6: Assemblage Deuxième partie: Lumières

Il est maintenant temps d'ajouter les lumières ! Si vous regardez les modèles que j'ai réalisés, vous constaterez qu'au bout de chaque canal et au milieu de chaque anneau, il y a des trous rectangulaires. Ceux-ci sont destinés aux câbles d'alimentation et de données des différentes bandes NeoPixel à traverser. J'ai trouvé que la meilleure méthode pour moi était de sauter directement de la carte électronique au point le plus bas et de remonter à partir de là.

1. Commencez par enfiler la plupart des pièces du bas, en vous assurant que le motif s'aligne.
2. Ajoutez des extensions de servo à votre "entrée" et "sortie" pour la moitié inférieure du canon. J'ai choisi de les attacher à l'extrémité inférieure des bandes vers l'extérieur du canon.
3. Coupez et super collez chaque bande LED dans son canal.
4. Ajoutez des connexions de fils entre les bandes LED "fermées". Enfilez un nouvel anneau après chaque jeu de fils soudés.
5. Ajoutez un long fil PWM à partir de l'ensemble inférieur de bandes LED et des anneaux.
6. Ajoutez un long fil PWM à l'anneau NeoPixel personnalisé, ce devrait être la fin de la chaîne. Ne collez pas l'anneau NeoPixel.

*Remarque: j'ai oublié de percer un trou dans le canal annulaire le plus bas. Cela m'a obligé à puiser dans les canaux latéraux, ce qui a laissé un léger écart et un câblage inhabituel. J'ai depuis mis à jour le modèle, ce qui signifie que vous ne devriez pas avoir à vous en soucier.

Étape 7: Assemblage Troisième partie: Finir

C'est maintenant l'heure de l'assemblage final !

1. Commencez par visser les deux pièces du bas et le "Core frame" ensemble aussi loin que possible.
2. Branchez le connecteur 3 fils "d'entrée" de la moitié inférieure dans la connexion sur la carte électronique. C'est le début de la chaîne NeoPixel.
3. Soudez le connecteur à 3 fils "de sortie" de la moitié inférieure dans la bande NeoPixel sur le cadre de base.
4. Collez l'anneau NeoPixel personnalisé en place.
5. Enfilez la deuxième pièce imprimée en 3D jusqu'en haut.
6. Branchez la sortie de la bande NeoPixel de l'anneau supérieur dans l'anneau NeoPixel personnalisé.
7. Enfilez la pièce imprimée en 3D tout en haut.
8. Enclenchez les deux pièces latérales à la base du canon. Vous pouvez les coller, mais ils sont conçus pour un ajustement par friction.

Étape 8: Codez

Il est maintenant temps de télécharger le code !

Ce qui suit est une description de base du fonctionnement du code. Le code commence par attendre dans une boucle while jusqu'à ce que l'interrupteur à bascule soit enfoncé. Il se déplace ensuite dans une autre boucle while jusqu'à ce que l'interrupteur à bascule ne soit plus enfoncé. C'est le mode "chargement". Dans cette boucle while, une variable est décrémentée au fil du temps, jusqu'à ce qu'elle atteigne 10, tout en jouant un effet sonore et une animation. Cette variable contrôle la fréquence de l'effet sonore de charge et la vitesse des animations NeoPixel. Il est également utilisé pour contrôler la durée de l'impulsion laser une fois l'interrupteur à bascule relâché, vous permettant ainsi de réaliser un tir laser plus "puissant" en chargeant plus longtemps.

Étape 9: Terminé

Et c'est tout! Tout ce qu'il faut pour construire un canon laser fonctionnel à partir du jeu vidéo Metroid ! Idéal si votre coin particulier de l'univers est attaqué par des ballons noirs. Comme vous pouvez le voir sur la vidéo, ce laser est facilement capable de faire éclater des ballons, ma démonstration préférée. Il peut également allumer des allumettes, de la poudre à canon, brûler du papier ou même perforer du plexiglas fin. Étant un laser de 2,5 watts, il est très puissant en ce qui concerne les armes laser artisanales.

J'espère que ce projet vous a plu ! Si vous avez des suggestions sur la façon dont je pourrais l'améliorer, je vous encourage à les laisser dans la description.

Restez génial !

-Hyperion