Ülim õllepongimasin - PongMate CyberCannon Mark III: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Sissejuhatus

PongMate CyberCannon Mark III on uusim ja arenenum õllepongi tehnoloogia, mida on kunagi avalikkusele müüdud. Uue CyberCannoniga võib igast inimesest saada õllepongilaua kõige kardetum mängija. Kuidas on see võimalik? Noh, CyberCannon Mark III ühendab endas tipptasemel stardisüsteemi, täiendava lennujuhtimissüsteemi ja sihtimiskalibreerimissüsteemi, et tagada iga pingpongi palli võimalikult täpne laskmine. See toimib järgmiselt.

PongMate käivitussüsteem koosneb laadimis- ja laskemehhanismist, mille on välja töötanud tipptasemel Saksa ja Ameerika insenerid ning mis tagab laual maksimaalse efektiivsuse. Laadige pall üles, vajutage nuppu ja tulistage. SG90 180 -kraadine servo tagab, et pall lükatakse optimaalse löögi jaoks täpselt oma kohale. Veendumaks, et peol ei saa kunagi mahla otsa ja saate jätkata, jätkab PongMate CyberCannon Mark III käivitussüsteem mitte 2, mitte 4, vaid 6 AA -tüüpi laetavat patareid, mis kestavad kuni 9V ja 6600 mA, mõlema alalisvoolumootori toiteks.

LisaflightControl süsteem kasutab tipptehnoloogiat ja lasertehnoloogiat, et arvutada pingpongi palli optimaalne trajektoor. Kiirendusmõõturi ja lennuandurite aja abil saab PongMate CyberCannon Mark III arvutada kasutaja täpse asukoha sihttassi suhtes.

Et kasutajat visuaalselt õigele pildistamiskõrgusele ja -nurgale suunata, on sihipärane kalibreerimissüsteem konstrueeritud gravitatsioonitaseme ja 5 LED -liidesega, et tagada enne käivitamist sobiv positsioon.

PongMate CyberCannon Mark III ei ole puhtalt tehniline insener. Toote ergonoomilisse disaini investeeriti tuhandeid tunde. Käsitsi õmmeldud Itaalia velcro rihmad on integreeritud täispuidust alusplaati ja neid saab kohandada igale käe suurusele. Tugev päästikukäepide on lisaseadme FlightControl System all, et tagada stabiilne haardumine isegi pärast paari pinti Stuttgarti parimat.

Niisiis, kui soovite õllepongis hästi hakkama saada, kui soovite olla võidumeeskonnas ja kui soovite peol kõigile muljet avaldada, siis vajate PongMate CyberCannon Mark III -d ja te ei jäta kunagi maha ühtegi lasku uuesti.

Samm: riistvara ja elektroonika

Allpool leiate kogu riistvara, elektroonilised komponendid ja tööriistad, mida on vaja PongMate CyberCannon Mark III loomiseks. Jaotis Elektroonika on jagatud neljaks alamjaotiseks-juhtseade, käivitussüsteem, lisaflight-juhtimissüsteem ja sihtimiskalibreerimissüsteem-, et näidata, milliseid komponente on vaja CyberCannon erinevate osade jaoks. Lisatud on lingid kõigi elektroonikakomponentide ostmisvõimalustele; siiski ei toeta me konkreetselt ühtegi lingitud jaemüüjat.

Riistvara

15-20 cm PVC äravoolutoru (Ø 50 mm)

4x kaabliside

600x400mm vineerileht (4mm)

1x uksehinge

1 m takjakinnitus

12 cm PVC toru (Ø 20 mm)

Puidu liim

Super liim

Elektriline lint

8x M3 puidukruvi

8x M2 puidukruvi

2x M4 50mm polt

2x pesumasin

4x M4 18mm keermestatud varrukas

2x M4 poldimutter

Elektroonika

Juhtseade

Arduino Uno

Mini leivalaud

Jumper juhtmed

Akuhoidik

2x aku pistiku kaabel

6x laetavat AA patareid (iga 1,5V)

9v plokk -aku

Vajutage nuppu

Käivitussüsteem

2x alalisvoolumootor 6-12V

L293D mootorijuhi IC

Servomootor

Käivitusnupp

2x vahtkummist rattad (45mm)

2x vähenduspesa (Ø 2 mm)

FlightControllisüsteem

Kiirendusmõõtur MPU-6050

VL53L1X Lennu aja (ToF) andur

ANGEEK 5V KY-008 650nm lasersensori moodul

Kalibreerimissüsteemi sihtimine

2D gravitatsioonitase

5x 8 -bitised WS2812 RGB LED -id

Europlatine (jootmine) või leivaplaat

Tööriistad

Karbilõikur

Saag

Kruvikeeraja

Nõel ja niit

Jootekolb ja joodis*

*Leivalaud on alternatiiv jootmisele.

Lisad

2x pingpongi palli

20x punased karikad

Õlu (või vesi)

2. samm: loogika

PongMate CyberCannon Mark III loogika seisneb süsteemi muutujate ja alalisvoolumootori kiiruse vahelise suhte lihtsustamises, et tabada iga pingpongi palli õige vahemaa tagant. Kui CyberCannon oleks fikseeritud nurgaga statsionaarne kanderakett, oleks alalisvoolumootori pöörlemiskiiruse arvutamine üsna lihtne seos kanderaketi kauguseni tassi ja mootoritele tarnitava võimsuse vahel. Kuna aga CyberCannon on randmele paigaldatav masin, tuleks alalisvoolumootori pöörlemiskiiruse arvutamisel lisaks horisontaalsele kaugusele arvestada ka vertikaalset kaugust kanderaketist tassini ja kanderaketi nurka. Õige lahenduse leidmine neljast muutujast koosnevale süsteemile, mille käsutuses on ainult katse -eksitus, oleks äärmiselt raske ja tüütu ülesanne. Eeldades, et suutsime selle korrelatsiooni leida, tekitaksid kanderaketi ja anduri näitude väikesed vastuolud meie süsteemis siiski piisavalt ebatäpsust, nii et pole mõtet alalisvoolumootori kiiruse arvutamisele nii palju täpsust lisada. Lõppkokkuvõttes otsustasime, et kõige parem on püüda kõrvaldada võimalikult palju muutujaid, et alalisvoolumootori pöörlemiskiirust saaks katse -eksituse meetodil mõistlikult määrata ja see annaks kasutajale arusaadavaid tulemusi. Näiteks on kasutajal palju lihtsam mõista, et alalisvoolumootori kiirus suureneb horisontaalse kauguse kasvades ja väheneb horisontaalse kauguse vähenedes. Kui alalisvoolumootori kiiruse võrrandis oleks liiga palju muutujaid, poleks alalisvoolumootori kiiruse arvutamine intuitiivne.

Jällegi on meie süsteemi peamised muutujad horisontaalne kaugus, vertikaalne kaugus, kanderaketi nurk ja alalisvoolumootori kiirus. Kõige järjepidevamate tulemuste saamiseks otsustasime need muutuja fikseerides kõrvaldada alalisvoolumootori kiiruse arvutamisel vertikaalse kauguse ja kanderaketi nurga. Juhtides sihipärase kalibreerimissüsteemiga kasutaja õigele kõrgusele ja nurgale, suutsime fikseerida vertikaalse kauguse ja kanderaketi nurga. Täpsemalt on õige vertikaalne kaugus näidatud siis, kui viie LED-liidese kolm keskmist LED-i muutuvad roheliseks, ja õige kanderaketi nurk on näidatud, kui kaheteljelise raskusastme mullid on tsentreeritud mustade joonte vahele. Praegu on ainsad muutujad horisontaalne kaugus ja alalisvoolumootori kiirus. See tähendab, et horisontaalne kaugus tuleb arvutada andurite andmete põhjal, kuna horisontaalset kaugust ei saa otse mõõta. Selle asemel saab mõõta otsest kaugust kanderakendist tassini ja nurka horisontaaltasapinnast ning kasutada seda horisontaalse kauguse arvutamiseks. Kasutasime VL53L1X ToF andurit, et mõõta kaugust kanderakendist tassini, ja MPU-6050 kiirendusmõõturit, et mõõta nurka horisontaaltasapinnast. Selle arvutuse taga olev matemaatika on väga lihtne ja seda saab näha selle jaotise lisatud pildil. Põhimõtteliselt on ainus valem, mis on vajalik horisontaalse kauguse arvutamiseks nendest kahest andurinäidust, siinuste seadus.

Kui horisontaalne kaugus on arvutatud, jääb üle vaid leida korrelatsioon selle vahemaa ja alalisvoolumootori kiiruse vahel, mille lahendasime katse -eksituse meetodil. Nende väärtuste joonist on näha lisatud pildil. Ootasime, et horisontaalse kauguse ja alalisvoolumootori kiiruse vaheline seos on lineaarne, kuid olime üllatunud, kui avastasime, et see järgnes tegelikult kuubikujuurefunktsioonile sarnast kõverat. Kui need väärtused olid kindlaks määratud, kodeeriti need Arduino skripti kõvasti. Kõigi nende osade lõplikku teostust saab näha siit videost, kus LED -liides muutub sihtmärgi suhtelise kõrguse näitamiseks ja alalisvoolumootori pöörlemissagedus muutub andurite erinevate sisendväärtustega.

3. samm: riistvara ehitamine

PongMate CyberCannon Mark III riistvarakonstruktsiooni juures on tore see, et saate sellega kodus kiirelt ja karmilt hakkama või olla kindel ja täpne CNC -masina või 3D -printeriga. Valisime esimese variandi ja kasutasime oma disaini jaoks 4 mm vineerlehtede lõikamiseks karbilõikurit; siiski pakkusime CNC osade lehte, kui soovite seda võimalust kasutada. Vineeri kihid kujundati nii, et CyberCannon erinevaid komponente saaks võimalikult palju integreerida. Näiteks käivitussüsteemi alusplaadil on väljalõiked Arduino, patareide, leivalaua ja takjapaelte jaoks, samal ajal kui lisaflightControl süsteemi alusplaadil on väljalõiked, mis loovad andurite juhtmetele tunneli ja peidavad poldid, mis kinnitavad päästiku käepide. Kui olete kõik vineerilehtedest välja lõigatud, saate need kokku liimida, et moodustada CyberCannon alusplaadid. Liimimisel peame oluliseks tõepoolest kontrollida, kas kõik on õigesti joondatud, ning soovitame kasutada tükkide kuivamise ajal surve avaldamiseks klambreid või mõnda raamatut. Enne hapramate komponentide, nagu kanderaketi ja elektroonika, kinnitamise alustamist soovitame õmmelda takjapaelad, kuna rihmade sisestamiseks ja õmblemise hõlbustamiseks peate võib -olla alusplaadi ümber pöörama. Käivitusvoolik tuleks lõigata nii, et see sobiks teie ostetavate ratastega ja võimaldaks servomootoril korralikult käivitada, et pall kuulidesse ratastesse suruda. Soovitame rattad mõnevõrra krõmpsutada, et neid saaks pingpongipalli läbimõõdust lähemale asetada, mis tagab võimsama ja ühtlasema löögi. Samal viisil on oluline ka see, et alalisvoolumootorid oleksid tihedalt kinnitatud ja ei liiguks, kui pall rataste vahele surutakse; vastasel juhul kaotab pall jõu ja järjepidevuse. Samuti soovitame teil veenduda, et kõik ostetud kruvid mahuvad teie elektroonikakomponentide aukudesse, nii et te neid ei kahjustaks, ja kontrollige veel kord, et alusesse keeratavate osade vahel ei tekiks kruvisid. plaadid. Olenemata sellest, kui täpne soovite olla CyberCannoni riistvara ehitamise ajal, on parim viis edusammudeks lihtsalt alustada ehitust ja selgitada välja väikesed detailid.

4. samm: elektroonika kokkupanek

Elektroonika kokkupanek võib riistvaraehitusega võrreldes esialgu tunduda lihtne samm; seda etappi ei tohiks siiski alahinnata, sest see on äärmiselt oluline. Üks valesti asetatud juhe võib takistada CyberCannonil korralikult töötada või isegi mõned elektrilised komponendid hävitada. Parim viis elektroonika kokkupanekuks on lihtsalt järgida lisatud piltidel toodud skeemi ja kontrollida veel kord, et te ei segaks kunagi toite- ja maandusjuhtmeid. Oluline on märkida, et kasutasime alalisvoolumootoreid kuue 1,5 V laetava AA patareiga, mitte ühe 9 V plokipatareiga, nagu ülejäänud elektroonika, sest leidsime, et kuus AA patareid pakkusid alalisvoolumootoritele ühtlasemat energiat. Kui olete elektroonika kokkupaneku lõpetanud, peate vaid üles laadima Arduino koodi ja teie PongMate CyberCannon Mark III hakkab tööle.

Samm: Arduino kood

Eeldades, et olete kõik õigesti seadistanud, on lisatud Arduino kood ainus, mida vajate, enne kui CyberCannon on kasutusvalmis. Faili alguses oleme kirjutanud kommentaarid, mis selgitavad kõiki näiteid ja teeke, mida kasutasime erinevate elektroonikakomponentide koodi rakendamisel. Need ressursid võivad olla uurimisel väga kasulikud, kui soovite lisateavet või nende komponentide toimimist paremini mõista. Pärast neid kommentaare leiate kõigi meie skriptis kasutatavate komponentide muutujade definitsioonid. Siin saate muuta paljusid kodeeritud väärtusi, näiteks alalisvoolumootori kiiruse väärtusi, mida peate tegema, kui kalibreerite oma alalisvoolumootoreid horisontaalse kaugusega. Kui teil on Arduinoga varasem kogemus, teate, et Arduino skripti kaks põhiosa on seadistus () ja loop (). Seadistusfunktsiooni saab selles failis enam -vähem ignoreerida, välja arvatud VL53L1X ToF anduri kood, millel on üks rida, kus saab soovi korral muuta anduri kaugusrežiimi. Silmuse funktsioon on koht, kus horisontaalse kauguse ja muude muutujate arvutamiseks loetakse anduritelt kauguse ja nurga väärtused. Nagu me varem mainisime, kasutatakse neid väärtusi seejärel alalisvoolumootori pöörlemiskiiruse ja LED -väärtuste määramiseks, kutsudes lisafunktsioone väljaspool silmusefunktsiooni. Üks probleem, millega kokku puutusime, oli see, et anduritest tulenevad väärtused varieeruvad märkimisväärselt elektrikomponentide endi vasturääkivuste tõttu. Näiteks ilma CyberCannonit puudutamata varieeruksid nii kauguse kui ka nurga väärtused piisavalt, et põhjustada alalisvoolumootori pöörlemiskiiruse juhuslikku võnkumist. Selle probleemi lahendamiseks kasutasime jooksvat keskmist, mis arvutaks praeguse kauguse ja nurga, keskmistades 20 viimase anduri väärtuse. See lahendas koheselt probleemid, mis meil anduritega vastuolus olid, ja tasandas meie LED- ja alalisvoolumootorite arvutused. Peab mainima, et see skript pole sugugi täiuslik ja kindlasti sisaldab ta ka mõningaid vigu, mis tuleb veel välja töötada. Näiteks kui me CyberCannoni testisime, külmutas kood juhuslikult umbes iga kolmas kord, kui me selle sisse lülitasime. Oleme koodi põhjalikult läbi vaadanud, kuid pole suutnud probleemi leida; nii et ärge muretsege, kui see teiega juhtub. Kui teil õnnestub meie koodiga probleem leida, andke sellest meile teada!

6. samm: hävitage võistlus

Loodame, et see Instructable andis teile selge õpetuse oma CyberCannoni loomiseks ja palume teil oma sõpradele lihtsalt järele minna, kui mängite neid järgmisel peol!

Grant Galloway ja Nils Opgenorth