Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Johdanto

PongMate CyberCannon Mark III on uusin ja kehittynein olutpongitekniikka, joka on koskaan myyty yleisölle. Uuden CyberCannonin avulla kuka tahansa voi tulla pelätyimmäksi pelaajaksi olutpongin pöydässä. Kuinka tämä on mahdollista? No, CyberCannon Mark III yhdistää huippuluokan laukaisujärjestelmän, ylimääräisen lennonohjausjärjestelmän ja tähtäävän kalibrointijärjestelmän, jotta jokainen pingispallopallo ammutaan mahdollisimman tarkasti. Näin se toimii:

PongMaten laukaisujärjestelmä koostuu lastaus- ja ampumismekanismista, jonka on suunnitellut huipputason saksalaiset ja amerikkalaiset insinöörit ja joka takaa maksimaalisen tehokkuuden pöydällä. Lataa pallo, paina painiketta ja ammu. SG90 180 asteen servo varmistaa, että pallo työnnetään tarkasti oikeaan paikkaan optimaalisen laukauksen saavuttamiseksi. PongMate CyberCannon Mark III: n laukaisujärjestelmä toimii kahdella, ei neljällä, mutta se toimii kuudella ladattavalla AA -paristolla, joiden kello on jopa 9V ja 6600 mA, molempien DC-moottorien virransyöttöön.

FlightControl-apujärjestelmä laskee pingispallon optimaalisen liikeradan uusimman tunnistus- ja lasertekniikan avulla. Kiihtyvyysmittarin ja lentoanturien avulla PongMate CyberCannon Mark III voi laskea käyttäjän tarkan sijainnin kohdekuppiin nähden.

Aiming Calibration System on suunniteltu painovoimatasolla ja 5 LED -liitännällä, jotta käyttäjä voi visuaalisesti ohjata oikean kuvauskorkeuden ja -kulman oikeaan kulmaan.

PongMate CyberCannon Mark III ei ole puhtaasti tekninen suunnittelu. Tuotteen ergonomiseen suunnitteluun panostettiin tuhansia tunteja tutkimusta. Käsin ommellut italialaiset tarranauhat on integroitu massiivipuusta valmistettuun pohjalevyyn ja ne sopivat mihin tahansa käsivarren kokoon. Vankka laukaisukahva on kiinnitetty FlightControl System -järjestelmän alle, jotta se saa vakaan otteen, vaikka muutama tuoppi Stuttgartin hienoimpia.

Joten jos haluat olla hyvä olutpongissa, jos haluat olla voittajajoukkueessa ja jos haluat tehdä vaikutuksen kaikkiin juhlissa, tarvitset PongMate CyberCannon Mark III: n, etkä koskaan missaa laukausta uudelleen.

Vaihe 1: Laitteisto ja elektroniikka

Alta löydät kaikki laitteistot, elektroniset komponentit ja työkalut, joita tarvitaan PongMate CyberCannon Mark III: n luomiseen. Elektroniikka-osa on jaettu neljään alaosaan-ohjausyksikkö, laukaisujärjestelmä, ylimääräinen lennonohjausjärjestelmä ja tähtäävä kalibrointijärjestelmä-näyttääkseen, mitä komponentteja tarvitaan CyberCannonin eri osiin. Linkkejä kaikkien elektronisten komponenttien ostovaihtoehtoihin on toimitettu. emme kuitenkaan nimenomaisesti tue mitään linkitettyjä jälleenmyyjiä.

Laitteisto

15-20 cm PVC-tyhjennysputki (Ø 50 mm)

4x nippuside

600x400mm vanerilevy (4mm)

1x oven sarana

1 m tarranauhakiinnitys

12 cm PVC -putki (Ø 20 mm)

Puuliima

Pikaliima

Sähköteippi

8x M3 puuruuvia

8x M2 puuruuvia

2x M4 50 mm pultti

2x pesukone

4x M4 18mm kierreholkki

2x M4 pultti mutteri

Elektroniikka

Ohjausyksikkö

Arduino Uno

Mini leipälauta

Hyppyjohdot

Akun pidike

2x akun liitäntäkaapeli

6 x ladattavaa AA -paristoa (kukin 1,5 V)

9v lohkoakku

Painonappikytkin

Käynnistysjärjestelmä

2x DC-moottori 6-12V

L293D -moottorin ohjaimen IC

Servo moottori

Launcher -painike

2x vaahtomuovipyörät (45mm)

2x vähennysliitin (Ø 2 mm)

FlightControl -lisäjärjestelmä

MPU-6050 kiihtyvyysmittari

VL53L1X Lentoajan (ToF) anturi

ANGEEK 5V KY-008 650nm lasersensorimoduuli

Tavoitteena oleva kalibrointijärjestelmä

2D-painovoimataso

5x 8 -bittinen WS2812 RGB -LED

Europlatine (juotos) tai leipälevy

Työkalut

Laatikon leikkuri

Näin

Ruuvimeisseli

Neula ja lanka

Juotin & juote*

*Leipälauta on vaihtoehto juottamiselle.

Ekstrat

2x Ping Pong -palloa

20x punaiset kupit

Olut (tai vesi)

Vaihe 2: Logiikka

PongMate CyberCannon Mark III: n taustalla oleva logiikka on yksinkertaistaa järjestelmän muuttujien ja tasavirtamoottorin nopeuden välistä suhdetta, jotta jokainen pingispallopallo voidaan ampua oikea etäisyys. Jos CyberCannon olisi kiinteä laukaisin, jolla on kiinteä kulma, DC -moottorin nopeuden laskeminen olisi melko yksinkertainen suhde laukaisimen etäisyyteen kuppiin ja moottoreihin syötettävään tehoon. Koska CyberCannon on kuitenkin ranteeseen asennettava kone, pystysuora etäisyys laukaisimesta kuppiin ja laukaisimen kulma on otettava huomioon vaakasuoran etäisyyden lisäksi laskettaessa tasavirtamoottorin nopeutta. Oikean ratkaisun löytäminen neljän muuttujan järjestelmään, jossa on vain kokeilu ja erehdys, olisi erittäin vaikea ja työläs tehtävä. Olettaen, että pystyisimme löytämään tämän korrelaation, laukaisimen ja anturin lukujen pienet epäjohdonmukaisuudet tekisivät kuitenkin järjestelmässämme niin paljon epätarkkuutta, että ei ole järkevää lisätä niin paljon tarkkuutta DC -moottorin nopeuden laskentaan. Lopulta päätimme, että olisi parasta yrittää poistaa mahdollisimman monta muuttujaa, jotta tasavirtamoottorin nopeus voitaisiin kohtuudella määrittää yrityksen ja erehdyksen kautta ja tuottaa käyttäjälle ymmärrettäviä tuloksia. Esimerkiksi käyttäjän on paljon helpompi ymmärtää, että tasavirtamoottorin nopeus kasvaa vaakasuoran etäisyyden kasvaessa ja pienenee vaakasuoran etäisyyden pienentyessä. Jos DC -moottorin nopeuden yhtälössä olisi liikaa muuttujia, DC -moottorin nopeuden laskeminen ei olisi intuitiivista.

Jälleen järjestelmän tärkeimmät muuttujat ovat vaakasuora etäisyys, pystysuora etäisyys, laukaisimen kulma ja tasavirtamoottorin nopeus. Johtavimpien tulosten aikaansaamiseksi päätimme poistaa pystysuoran etäisyyden ja laukaisukulman tasavirtamoottorin nopeuslaskennasta kiinnittämällä nämä muuttujat. Ohjaamalla käyttäjän oikeaan korkeuteen ja kulmaan Aiming Calibration System -järjestelmän avulla pystyimme korjaamaan pystysuoran etäisyyden ja laukaisimen kulman. Erityisesti oikea pystysuora etäisyys ilmoitetaan, kun viiden LED-liitännän kolme keskimmäistä LEDiä muuttuvat vihreiksi, ja oikea laukaisukulma ilmoitetaan, kun kaksiakselisen painovoiman tason kuplat on keskitetty mustien viivojen väliin. Tässä vaiheessa ainoat jäljellä olevat muuttujat ovat vaakasuora etäisyys ja tasavirtamoottorin nopeus. Siitä huolimatta vaakasuora etäisyys on laskettava anturitiedoista, koska vaakasuoraa etäisyyttä ei voida mitata suoraan. Sen sijaan suora etäisyys laukaisimesta kuppiin ja kulma vaakatasosta voidaan mitata ja käyttää vaakaetäisyyden laskemiseen. Käytimme VL53L1X ToF -anturia mittaamaan etäisyyden kantoraketista kuppiin ja MPU-6050-kiihtyvyysanturia kulman mittaamiseen vaakatasosta. Tämän laskelman takana oleva matematiikka on hyvin yksinkertainen, ja se näkyy tämän osan liitteenä olevassa kuvassa. Pohjimmiltaan ainoa kaava, joka tarvitaan vaakasuoran etäisyyden laskemiseen näistä kahdesta anturilukemasta, on sinilaki.

Kun vaakasuora etäisyys on laskettu, ainoa asia, joka on jäljellä, on löytää tämän etäisyyden ja tasavirtamoottorin nopeuden välinen korrelaatio, jonka ratkaisimme yrittämällä ja erehtymällä. Kaavio näistä arvoista näkyy oheisessa kuvassa. Odotimme, että horisontaalisen etäisyyden ja tasavirtamoottorin nopeuden välinen suhde olisi lineaarinen, mutta olimme yllättyneitä huomatessamme, että se todella seurasi käyrää, joka muistuttaa enemmän kuution juurifunktiota. Kun nämä arvot on määritetty, ne koodattiin kovasti Arduino-käsikirjoitukseen. Kaikkien näiden osien lopullinen toteutus näkyy tässä videossa, jossa LED -rajapinta muuttuu osoittamaan suhteellista korkeutta kohteeseen ja DC -moottorin nopeus voidaan kuulla muuttuvan anturien eri tuloarvojen mukaan.

Vaihe 3: Laitteiston rakentaminen

PongMate CyberCannon Mark III: n laitteistorakenteessa on hienoa, että voit olla nopea ja karkea sen kanssa kotona tai olla vakaa ja tarkka CNC -koneella tai 3D -tulostimella. Valitsimme ensimmäisen vaihtoehdon ja leikkasimme laatikkoleikkurilla 4 mm: n vanerilevyt muotoiluumme; toimitimme kuitenkin CNC -osaluettelon, jos haluat jatkaa tätä vaihtoehtoa. Vanerin kerrokset on suunniteltu siten, että CyberCannonin eri komponentit voidaan integroida mahdollisimman paljon. Esimerkiksi laukaisujärjestelmän pohjalevyssä on aukot Arduinoa, paristoja, leipälautaa ja tarranauhoja varten, kun taas FlightControl -järjestelmän pohjalevyssä on aukot, jotka luovat tunnelin anturijohdoille ja piilottavat ruuvit liipaisimen kahva. Kun kaikki palat on leikattu vanerilevyistä, voit liimata ne yhteen CyberCannon -pohjalevyjen muodostamiseksi. Liimauksessa mielestämme on tärkeää todella tarkistaa, että kaikki on järjestetty oikein, ja ehdotamme myös, että käytät puristimia tai muutamia kirjoja painettaessa kappaleiden kuivumisen aikana. Ennen kuin alat kiinnittää hauraampia osia, kuten kantoraketti ja elektroniikka, suosittelemme ompelemalla tarranauhat, koska sinun on ehkä käännettävä pohjalevy hihnojen asettamiseksi paikalleen ja helpottamaan ompelua. Laukaisuputki on leikattava ostettavien pyörien mukaan, ja servomoottori voi toimia oikein työntääkseen pallon pyöriin. Suosittelemme, että pyörät ovat hieman kiiltävät, jotta ne voidaan sijoittaa lähemmäs toisiaan kuin pingispallon halkaisija, mikä antaa tehokkaamman ja tasaisemman laukauksen. Samalla tavalla on myös tärkeää, että tasavirtamoottorit on kiinnitetty tiukasti eivätkä ne liiku, kun pallo puristetaan pyörien väliin; muuten pallo menettää voimansa ja johdonmukaisuutensa. Suosittelemme myös, että varmistat, että ostamasi ruuvit sopivat elektronisten komponenttien reikiin, jotta et vahingoita niitä ja että tarkistat vielä kerran, ettei ruuveja ole ristiriidassa pohjaan ruuvattavien osien välillä. levyt. Riippumatta siitä, kuinka tarkka haluat olla CyberCannon -laitteiston rakentamisen aikana, paras tapa edetä on vain aloittaa rakentaminen ja selvittää pienet yksityiskohdat matkan varrella.

Vaihe 4: Elektroniikan kokoonpano

Elektroniikan kokoonpano voi aluksi vaikuttaa helpolta askeleelta verrattuna laitteistorakenteeseen; tätä vaihetta ei kuitenkaan pidä aliarvioida, koska se on erittäin tärkeä. Yksi väärin sijoitettu johto voi estää CyberCannonia toimimasta oikein tai jopa tuhota joitain sähköosia. Paras tapa edetä elektroniikkakokoonpanossa on yksinkertaisesti seurata liitteenä olevien kuvien piirikaaviota ja tarkistaa, että et koskaan sekoita virtalähdettä ja maadoitusjohtoja. On tärkeää huomata, että käytimme tasavirtamoottoreita kuudella 1,5 V: n ladattavalla AA -paristolla yhden 9 V: n lohkoakun sijasta, kuten muualla elektroniikalla, koska havaitsimme, että kuusi AA -paristoa tarjosivat tasaisempaa virtaa tasavirtamoottoreille. Kun olet suorittanut elektroniikan kokoonpanon, sinun tarvitsee vain ladata Arduino -koodi, ja PongMate CyberCannon Mark III on käynnissä.

Vaihe 5: Arduino -koodi

Jos olet määrittänyt kaiken oikein, liitteenä oleva Arduino -koodi on kaikki mitä tarvitset ennen kuin CyberCannon on käyttövalmis. Tiedoston alussa olemme kirjoittaneet kommentteja, joissa selitetään kaikki esimerkit ja kirjastot, joita käytimme auttaaksemme erilaisten elektronisten komponenttien koodin käyttöönotossa. Nämä resurssit voivat olla erittäin hyödyllisiä tutkimuksessa, jos haluat lisätietoja tai ymmärrystä näiden komponenttien toiminnasta. Näiden kommenttien jälkeen löydät muuttujien määritelmät kaikille skriptissämme käytettäville komponenteille. Tässä voit muuttaa monia koodattuja arvoja, kuten tasavirtamoottorin nopeusarvoja, jotka sinun on tehtävä, kun kalibroit tasavirtamoottoreita vaakasuoralla etäisyydellä. Jos sinulla on aiempaa kokemusta Arduinosta, tiedät, että Arduinon komentosarjan kaksi pääosaa ovat setup () ja loop (). Asetustoiminto voidaan jättää enemmän tai vähemmän huomiotta tässä tiedostossa lukuun ottamatta VL53L1X ToF -anturikoodia, jossa on yksi rivi, jossa anturin etäisyysmuotoa voidaan muuttaa haluttaessa. Silmukkatoiminto on etäisyys- ja kulma -arvojen lukeminen antureista vaakasuoran etäisyyden ja muiden muuttujien laskemiseksi. Kuten aiemmin mainitsimme, näitä arvoja käytetään sitten tasavirtamoottorin nopeuden ja LED -arvojen määrittämiseen kutsumalla lisätoimintoja silmukkafunktion ulkopuolelle. Yksi ongelma, jonka kohtasimme, oli se, että antureista tulevat arvot vaihtelevat merkittävästi, koska sähkökomponentit ovat epäjohdonmukaisia. Esimerkiksi ilman kosketusta CyberCannoniin sekä etäisyys- että kulma -arvot vaihtelevat tarpeeksi, jotta DC -moottorin nopeus heiluu satunnaisesti. Tämän ongelman korjaamiseksi otimme käyttöön liukuvan keskiarvon, joka laskee nykyisen etäisyyden ja kulman keskiarvolla yli 20 viimeisimmän anturiarvon. Tämä korjaa välittömästi anturien epäjohdonmukaisuuksiin liittyvät ongelmat ja tasoitti LED- ja tasavirtamoottorilaskelmamme. On syytä mainita, että tämä käsikirjoitus ei ole missään tapauksessa täydellinen ja siinä on varmasti muutamia vikoja, jotka on vielä kehitettävä. Esimerkiksi kun testasimme CyberCannonia, koodi jäätyi satunnaisesti noin joka kolmas kerta, kun otimme sen käyttöön. Olemme tutkineet koodin laajasti, mutta emme ole löytäneet ongelmaa. joten älä huolestu, jos näin tapahtuu sinulle. Jos kuitenkin onnistut löytämään koodimme ongelman, kerro siitä meille!

Vaihe 6: Tuhoa kilpailu

Toivomme, että tämä Instructable tarjosi sinulle selkeän opetusohjelman oman CyberCannonin rakentamiseen ja pyydä vain, että suhtaudut ystäväsi helposti, kun pelaat heitä seuraavassa juhlassa!

Grant Galloway ja Nils Opgenorth