Trasser

Трассерная насадка для игры в страйкбол

Содержание

1. Цель проекта
2. Режимы работы
3. Принцип работы
4. Необходимые компоненты
5. Используемые инструменты и станки
6. Проблемы и трудности
7. Результат

Цель проекта

Разработка и изготовление компактной и надежной трассерной насадки для страйкбольного оружия, которая позволяет визуализировать полет шаров в условиях низкой освещенности. Насадка будет крепиться на ствол оружия на резьбу M14- и активироваться при выстреле, подсвечивая траекторию полета шаров с помощью ультрафиолетовых светодиодов. Управление устройством осуществляется на базе микроконтроллера ATtiny13, что обеспечивает минимальные габариты и энергопотребление.

Режимы работы

Трассерная насадка будет иметь 3 режима работы:

1. Ультрафиолетовая вспышка для подсветки шаров
2. Оранжевая вспышка на срезе ствола для имитации вспышки выстрела
3. Ультрафиолетовая вспышка и имитация вспышки выстрела

Принцип работы

• При выстреле страйкбольный шар проходит через ствол, пересекая луч инфракрасного датчика.
• Датчик передает сигнал на микроконтроллер ATtiny13.
• Микроконтроллер активирует ультрафиолетовые светодиоды на короткий промежуток времени (0.1 секунду).
• Светодиоды подсвечивают шар внутри ствола, делая его видимым в темноте.
• После завершения цикла устройство возвращается в режим ожидания для экономии энергии.

Идейная схема реализации

Необходимые компоненты

Список необходимых компонентов:

Электроника

Корпус

Используемые инструменты и станки

В этом проекте было задействовано следующее оборудование:

Для изготовления корпуса

Для изготовления корпуса и переходника M11/M14- были использованы:

1. Токарно-винторезный станок JET GHB-1340A DRO - для токарных работ

2. Редукторный фрезерно-сверлильный станок JET JMD-45LPFD - для фрезерно-сверлильных работ

3. Ленточнопильный станок JET MBS-1011DAP - для отрезания заготовок

Для изготовления электроники

1. Настольный фрезерно-гравировальный станок Charly 4U - для изготовления печатных плат

2. Осцилограф цифровой UNI TREND UTD2102CM - для диагностики схемы

3. Паяльная станция Ersa i-CON1 с паяльником i-TOOL 0IC1100A - для сборки печатной платы

Процесс изготовления

Измерение всех стыковочных параметров, таких как характерные габариты, толщина ствола и параметры резьбы.

В результате этих измерений было установлено, что в качестве основной резьбы крепления насадки к стволу служит левая резьба стандарта М14 шаг 1мм Но в качестве дополнения для использования на стволе пистолета решено было добавить в комплект переходник с M14- на резьбу M11 шаг 1мм, потому что именно такую резьбу имеет ствол пистолета.

Выбор материалов корпуса, соответствующих требованиям по прочности.

Материалом корпуса должен был быть прочный металл, который легко выдерживает попадания страйкбольной пули. Из вариантов представляется сталь и алюминий. Сталь отбрасывается из-за своей массы и в итоге выбор падает на алюминий.

Разработка 3D моделей корпуса и внутреннего каркаса.

После выбора материала и получения понимания о габаритах разрабатывается 3D модель корпуса в 5 основных деталях:

• Передняя крышка
• Основная труба
• Задняя крышка
• Внутренняя прозрачная трубка
• Резьбовой переходник

Выбор микроконтроллера, датчиков и дополнительных компонентов.

Выбор микроконтроллеров на текущий момент велик, но из-за полноты документации и низкой цены выбор пал на Attiny13 архитектуры AVR Это компактный 8-ми битный микроконтроллер, работающий на тактовой частоте от 1 до 20 MГц имеющий 6 портов ввода-вывода, встроенный аналоговый компаратор, таймер, развитую систему прерываний. Этих возможностей оказывается вполне достаточно для решения задачи.

Датчик пролета шара основан на инфракрасном фотодиоде, который освещён инфракрасным светодиодом с противоположной стороны и при изменении освещённости напряжение на фотодиоде меняется и срабатывает компаратор.

Определение оптимальной схемы подключения датчиков.

Путём экспериментов и постепенного изучения возможностей микроконтроллера была спроектирована и протестирована схема на макетной плате. После тестирования сборки можно было приступать к проектированию печатных плат.

Разработка принципиальной электрической схемы.

Из-за необходимости использовать практически везде элементы поверхностного монтажа пришлось немного корректировать принципиальную схему исходя из фактических характеристик компонентов, например напряжение открытия транзистора.

Разработка и изготовление печатных плат.

Проектирование печатных плат производилось в программе KICAD. После проектирования печатных плат требовалось их изготовить. Для этого использовался фрезерный ЧПУ станок Charly 4U. К тому же из-за необходимости изготавливать двухсторонние печатные платы пришлось придумывать технологию для соотнесения переходных отверстий. Суть метода заключается в том, чтобы просверлить в печатной плате симметрично 4 отверстия под концелярские кнопки и при перевороте платы соотносить эти 4 отверстия.

Изготовление и сборка корпуса, финальная сборка.

После изготовления печатных плат нужно было произвести сборку, распаять все компоненты, прошить микроконтроллер, собрать все в корпус. Также необходимо было произвести тесты всех частей устройства.

Испытания в лабораторных и боевых условиях.

Финальной стадией стало тестирование реакции устройства в штатом режиме, тестирование переключения режимов, тестирование модуля зарядки аккумулятора, а также тестирование непосредственно в работе.

Проблемы и трудности

В процессе изготовления возникли некоторые трудности, которые пришлось преодолеть

Неисправность токарного станка

Первой проблемой, которую необходимо было решить это неисправность ходового винта токарного станка. Так как мне было необходимо нарезать нестандартную резьбу, мне нужен был функционирующий ходовой винт на токарном станке, но он был повреждён предыдущими пользователями(срезаны срезные шпильки крепления).

Для решения этой проблемы с помощью другого токарного станка(без возможности нарезания резьбы) MetalMaster MML2870M были выточены новые срезные шпильки из латуни и функционирование токарного станка JET GHB-1340A DRO было восстановлено.

Необходимость нарезания резьбы по алюминию

Процесс нарезания резьбы по алюминию представляет некоторую трудность из-за пластичности металла, поэтому если использовать универсальные резьбонарезные пластинки, то резьба получается рваная, вот пример:

Поэтому были куплены специальные резьбонарезные пластинки по алюминию(сплав К15) и результат был сильно улучшен, вот пример:

Необходимость создания двухсторонних печатных плат

В виду компактности печатной платы имеется необходимость размещения компонентов и дорожек на двух поверхностях печатной платы. Но на фрезерном станке удобно производить односторонние печальные платы, в результате чего мною использована технология по точному совпадению печатной платы при перевороте по 4 точкам, чтобы добиться соосности переходных отверстий.

Процесс фрезеровки:

Несовпадение габаритов фотодиода

Габариты фотодиода оказались больше ожидаемых, в результате чего он не помещался под прозрачной трубкой.

Пришлось с помощью гравера уменьшить его габариты:

Тестирование

После предварительной сборки устройства без системы зарядки аккумулятора был произведён тест на срабатывание датчика и включение вспышки. Также был произведён тест смены режимов работы(посредством удержания кнопки на корпусе в течение 1 секунды). Индикатором смены режима работы служит кратковременная вспышка на торце насадки.

Срабатывание датчика в замедленной съёмке

Затем был произведён тест работы модуля зарядки. При зарядке загорается индикация и идет процесс зарядки.

Работа индикации заряда аккумулятора

Затем после финальной сборки изделия был произведён финальный тест непосредственно в условиях эксплуатации.

Работа насадки

Результат

В результате получилась полностью рабочая и готовая к эксплуатации трассерная насадка.

Но в процессе тестирования была выявлена одна незначительная ошибка:

При сборке были перепутаны красный и синий светодиоды в модуле зарядки. И теперь в процессе зарядки горит синий светодиод, а индикатор заряженного аккумулятора горит красным цветом.

Но эта ошибка не влияет на основную задачу насадки.