En to-timers oppskrift for å bygge og programmere en Arduino-drevet strikk-

Transkript

1 Arduinobasert Strikk-kanon En to-timers oppskrift for å bygge og programmere en Arduino-drevet strikk- Joachim Haagen Skeie

2 1. Arduino Strikk kanon? Med Arduino strikk kanon kan du ved hjelp av en joystick sikte og skyte gummistrikker. Kanonen består av to 3D printede deler, to servo-motorer, en Arduino og en Joystick. En motor avfyrer stikken Figur 1.1 Arduino Stikk-kanon En motor styrer siktet For å gjennomføre hele prosjektet trenger vi: En Arduino Uno Ett koblingsbrett, eller et ferdig laget kretskort To 9g servo-motorer None gummistrikker En skru-trekker To M2 skruer og to M2 muttere Vi starter med å skru sammen kanonen 2 KODEGENET.NO

3 2. Sette sammen strikk-kanonen med trepinner og gummistrikk Vi trenger følgende deler for å bygge kanonen Vi starter med å feste en motor til enden av en trepinne, og til midten av en annen trepinne Pass på at tannhjulet til motoren stikker ut på langsiden av trepinnene ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 3

4 Vi fester sammen to trepinner med en gummistrikk Her er det viktig at pinnene spriker litt fra hverandre i den ene enden Den andre enden fester vi med en gummistrikk til trepinnen som har motoren i enden 4 KODEGENET.NO

5 Vi fester et servo motor horn til undersiden av trepinnene. Vi kan bruke samme strikk som forrige figur Til slutt fester vi den siste trepinnen (som har en servo motor festet til midten av seg) til hornet ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 5

6 3. Koble de elektriske kretsene Her skal vi koble på de to motorene og joysticken. Alle tre komponentene skal kobles til 5V og GND, slik at vi må bruke et koblingsbrett for dette. I tillegg skal vi styre motorene fra port 9 og 10 på Arduinoen, mens joysticken skal styres fra port 2, samt analog port 0. Det er litt koblinger som skal til, men vi tar en komponent av gangen. Pin 2 Pin 10 Pin 9 Servomotor 1 Vinkel Pin A0 Servomotor 2 Avfyr 6 KODEGENET.NO

7 4. Programmere Kanonen Vi skal programmere Strikk-kanonen ved hjelp av Blockuino.no, slik at vi kan benytte oss av kodeklosser i stedet for å skrive teksten selv. Blockuino er det relativt enkelt å komme i gang med. Klosslisten - her finnes alle klossene vi kan bruke Scriptområdet - Her finnes alle klossene vi har lagt til i programmet vårt Kodeområdet - Her lages koden som vi skal overføre til Arduinoen Knapperad - Her finnes alle funksjonsknappene Figur 4.1 Vi bruker Blockuino.no for å programmere kanonen Vi har noen viktige koblinger som vi må holde styr på: Servo motoren som styrer vinkelen til kanonen er koblet inn i digital port 9 Servo motoren som styrer avfyringen til kanonen er koblet inn i digital port 10 Knappen for å avfyre strikken er koblet til digital port 2 Joysticken som skal styre bevegelsen til kanonen er koblet til analog port 0 Vi skal dermed starte med å sette opp de variablene vi trenger for å få motoren som styrer vinkelen vi skyter i, til å bevege seg. 4.1.Bevege vinkel-motoren En servo-motor er en spesiell type motor. Servo-motorer roterer som andre motorer, men stort sett roterer den kun enten en halv (180 grader) eller en hel (360 grader) runde. Det høres kanskje litt rart ut, men servo-motorene er laget for at vi skal kunne vite akkurat hvor mye motoren har rotert. Dermed kan vi ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 7

8 styre motoren veldig nøyaktig, samtidig som vi kan være sikre på at motoren har rotert til posisjonen vi ønsker. Vi starter med å sette opp variablene vi trenger for å få motoren til å rotere. Men aller først må vi ha klossene setup og loop på plass. Trekk ut en setup- og en loop-kloss og koble dem sammen Figur 4.2 Vi trekker ut en setup- og en loop-kloss til scriptområdet Vi kan nå trekke ut en variabel som vi kan bruke for å styre servo-motoren, ved å trekke ut en variabel-kloss fra Variabler-overskriften. Trekk ut en lag ny variabelkloss og hekt den på toppen av setup-klossen Figur 4.3 Vi trekker ut en lag ny variabel-kloss Nå får vi laget en ny variabel, men denne variabelen må vi endre litt på. For det første heter variabelen vår nå element, og den er av typen int (heltall). Vi må først gi variabelen et meningsfullt navn, før vi endrer typen fra int til Servo. 8 KODEGENET.NO

9 1. Trykk på pilen ved siden av element 2. Velg Ny variabel 3. Skriv servovinkel i tekstfeltet i dialogen som dukker opp, og trykk på OK-knappen 4. Velg Servo fra typenedtrekksmenyen 5. Klossrekken vår ser nå slik ut Figur 4.4 Vi lager en ny Servo-variabel med navn servovinkel Det neste vi må gjøre er å inkludere et ferdig bibliotek for å kunne prate med Servo-motoren. Det gjør vi enkelt og greit ved at vi trekker ut en inkluder Servo bibliotek kloss. Denne hekter vi til helt øverst i klossrekken vår. 1. Utvid Motorer-overskriften 2. Trekk ut en inkluder Servo biblitoek-kloss Figur 4.5 Vi trekker ut en Inkluder Servo bibliotek-kloss Da er det klart for å legge til et par linjer inne i setup-klossen. Innholdet i setup-klossen kjøres av Arduinoen kun én gang når Arduinoen starter programmet ditt, rett før den begynner å gjenta innholdet i loop-klossen. Her må vi fortelle Arduinoen hvilken port vi har koblet servovinkel til, samtidig som vi sette motoren til en start-posisjon på 90 grader. ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 9

10 1. Trekk ut en Koble Servo tilkloss 2. Fyll hullet i klossen med en verdi-kloss 3. Velg servovinkel-variabelen 4. Skriv tallet 9 i verdi-klossen Den oppdaterte klossrekken Figur 4.6 Vi forteller Arduinoen hvilken port vi har koblet servovinkel til Da kan vi sette posisjonen til servovinkel-motoren ved å bruke en Skriv til Servo-kloss. 1. Trekk ut en Skriv til servo-kloss 2. Fyll føste hull med en variabelkloss og andre hull med en verdikloss 3. Velg servovinkel i variabelklossen og skriv tallet 90 inn i verdi-klossen Figur 4.7 Vi flytter motoren til 90-grader Vi kan nå laste opp koden til Arduinoen ved å klikke på send til Arduinoknappen. Resultatet er at servovinkel-motoren skal rotere slik at den nå befinner seg i 90-graders posisjon. For å få motoren til å bevege seg frem og 10 KODEGENET.NO

11 tilbake kan vi lage en liten sekvens inne i loop-klossen som flytter motoren frem og tilbake mellom 45 og 135 grader. 1. Vi flytter motoren til 45-grader 2. Vi venter i et halvt sekund 3. Vi flytter motoren til 135-grader 4. Vi venter i et halvt sekund Figur 4.8 Vi får motoren til å svinge frem og tilbake ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 11

12 5. Styre vinkel-motoren med joysticken Når vi skal styre vinkel-motoren med joysticken skal vi starte med å fjerne innholdet inne i loop-klossen. Joystickens bevegelse er koblet inn i analog 0 porten, slik at vi må starte med å opprette en variabel, joystickx som forteller har verdien 0. I tillegg må i inne i setup-klossen forteller Arduinoen at vi skal bruke denne porten som input det vil si at vi skal lese fra denne porten. Trekk ut en Lag ny variabel-kloss. Gi variabelen navnet joystickx, og verdien 0 ved å trekke ut en verdi-kloss Figur 5.1 Vi lager en ny variabel for joystickx Deretter må vi fortelle Arduinoen at vi ønsker å lese fra joystickx-porten, det vil si at vi må definere porten som input. Det gjør vi ved å trekke ut en definer pin-kloss fra Maskinvare kontroll-overskriften. Trekk ut en Definer pin-kloss til setup. Fyll hullet i klossen med en variabelkloss hvor du velger joystickx. Figur 5.2 Vi definerer joystickx-porten som input 12 KODEGENET.NO

13 Nå skal vi endre på innholdet inne i loop-klossen og det er dermed på tide å slette de fire klossene vi har der fra sist kapittel. Deretter skal vi heller styre vinkel-motoren ved hjelp av joysticken. Når vi leser en verdi fra en av de analog input portene fra Arduinoen får vi tilbake et tall mellom 0 og Dette tallet forteller oss hvor mye vi har flyttet joysticken mot høyre eller venstre. Dermed er det mulig å lage ganske nøyaktige styrings-kontroller. Men vi skal gjøre det relativt enkelt. Når Joysticken er flyttet helt til venstre, får vi verdien 0 tilbake når vi leser fra analog port 0. Når den står i midten, får vi verdien 512 tilbake, og når den er helt til høyre leser vi 1023 fra porten. Dersom vi leser inn en verdi som er høyere enn 750, så reduserer vi vinkelen til motoren, og dersom vi leser inn en verdi under 250, øker vi vinkelen i stedet. Alle tall mellom 251 og 749 betyr at motoren står stille. Det første vi trenger er en variabel som holder styr på hvilken vinkel motoren vår faktisk har til enhver tid. Trekk ut en Lag ny variabel-kloss. Gi variabelen navnet vinkel, og verdien 90 ved å trekke ut en verdi-kloss Figur 5.3 Vi lager en ny variabel for å holde styr på vinkelen til motoren ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 13

14 3. Trekk ut en Les fra Analog Pinkloss og en variabel kloss. Endre fra element til joystickx 1. Trekk ut en hvis-kloss fra Styring-overskiften 4. Trekk ut en verdi-kloss og gi den verdien Trekk ut en er lik-kloss fra Operatorer-overskriften og endre til større-enn Figur 5.4 Vi trekker ut en hvis-kloss for å sjekke om vi skal redusere vinkelen til motoren Når vi skal redusere vinkelen på motoren inne i hvis-klossen, må vi passe på at vi ikke forsøker å endre til en negativ vinkel. Vi trenger dermed enda en hvis-kloss inne i hvis-klossen vi nettopp la til, for å hindre det. 2. Sjekk om vinkel er større enn Trekk ut en hvis-kloss fra Styring-overskiften 5. Trekk 1 fra verdien av vinkelvariabelen ved å bruke en minuskloss fra Operatorer-overskriften 3. Trekk ut en Gi variabel-kloss 4. Trekk u ten vinkel-kloss og endre til vinkel-variabelen Figur 5.5 Vi trekker fra 1 grad dersom joysticken peker til høyre og vinkelen er større enn 1 grad 14 KODEGENET.NO

15 Nå kan vi flytte vinkel-motoren til høyre. For å få den til å også kunne flytte til venstre, skal vi kopiere den ytterste hvis-klossen og endre litt på klossene. 1. Høyreklikk på hvis-klossen og ved duplikat 2. Plasser den nye klossen under den forrige 3. Endre på disse Figur 5.6 Vi kopierer hvis-klossen og endrer litt på kopien ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 15

16 Før vi kan laste opp programmet vårt og prøve ut, må vi huske å skrive vinkel-variabelen til vinkel-motoren, før vi legger til en liten vent-kloss. Trekk ut en Skriv Til Servo-kloss og en vent-kloss Figur 5.7 Vi skriver vinkelen til motoren før vi venter litt 16 KODEGENET.NO

17 6. Avfyre kanonen Legg til disse Figur 6.1 Avfyre kanonen ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 17

18 18 KODEGENET.NO

19 ARDUINOBASERT STRIKK-KANON 19

20 Dette mini-heftet går gjennom hvordan Kodegenets Arduinobaserte strikk-kanon fungerer. Heftet starter med å gå gjennom delene som trengs for å bygge strikk kanonen, før delene kobles sammen med Arduinoen. Heftet er laget for å være mulig å gjennomføre i løpet av fire 90-minutters økter fra start til slutt og det er benyttet rikelig med figurer for å illustrere hvordan bygging, kobling og programmering gjennomføres. De 3D printede delene som er benyttet i heftet kan lastes ned som enten STL filer eller som Tinkercad prosjekter uten vederlag fra kodegenet.no. Ferdig printede deler kan kjøper direkte i nettbutikken på 1. Trykk på pilen ved siden av element 2. Velg Ny variabel 3. Skriv servovinkel i tekstfeltet i dialogen som dukker opp, og trykk på OK-knappen 4. Velg Servo fra typenedtrekksmenyen 5. Klossrekken vår ser nå slik ut Ett komplett Arduino-basert prosjekt Enkelt og pedagogisk forklart Bruker 3D printede deler eller trepinner og gummistrikk