The Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εισαγωγή

Το PongMate CyberCannon Mark III είναι το νεότερο και πιο προηγμένο κομμάτι της τεχνολογίας πονγκ μπύρας που πωλήθηκε ποτέ στο κοινό. Με το νέο CyberCannon, οποιοδήποτε άτομο μπορεί να γίνει ο πιο φοβισμένος παίκτης στο τραπέζι μπύρας πονγκ. Πώς είναι αυτό δυνατόν? Λοιπόν, το CyberCannon Mark III συνδυάζει ένα υπερσύγχρονο σύστημα εκτόξευσης, Auxiliary FlightControl System και Aiming Calibration System για να διασφαλίσει ότι κάθε μπάλα πινγκ πονγκ πυροβολείται με την υψηλότερη δυνατή ακρίβεια. Ετσι δουλευει:

Το σύστημα εκκίνησης του PongMate αποτελείται από έναν μηχανισμό φόρτωσης και βολής που σχεδιάστηκε από κορυφαίους Γερμανούς και Αμερικανούς μηχανικούς και εγγυάται τη μέγιστη απόδοση στο τραπέζι. Φορτώστε την μπάλα, πατήστε το κουμπί και πυροβολήστε. Το SG90 180 μοιρών Servo θα διασφαλίσει ότι η μπάλα ωθείται με ακρίβεια στη θέση της για ένα βέλτιστο σουτ. Προκειμένου να βεβαιωθείτε ότι δεν θα εξαντληθείτε ποτέ στο πάρτι και να συνεχίσετε το σερί σας, το σύστημα εκκίνησης του PongMate CyberCannon Mark III λειτουργεί όχι σε 2, όχι σε 4, αλλά αυτό ισχύει σε 6 επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ΑΑ, με χρονική ταχύτητα έως και 9V και 6600 mA, για τροφοδοσία και των δύο DC-Motors.

Το σύστημα Auxiliary FlightControl χρησιμοποιεί τεχνολογία ανίχνευσης και λέιζερ τελευταίας τεχνολογίας για τον υπολογισμό της βέλτιστης τροχιάς για τη μπάλα του πινγκ πονγκ. Με τη βοήθεια του επιταχυνσιόμετρου και του χρόνου των αισθητήρων πτήσης, το PongMate CyberCannon Mark III μπορεί να υπολογίσει την ακριβή θέση του χρήστη σε σχέση με το κύπελλο -στόχο.

Για οπτικό προσανατολισμό του χρήστη στο σωστό ύψος και γωνία λήψης, το σύστημα βαθμονόμησης στόχευσης έχει σχεδιαστεί με επίπεδο βαρύτητας και διεπαφή 5 LED για να διασφαλίσει ότι έχει επιτευχθεί η κατάλληλη θέση πριν από την εκτόξευση.

Το PongMate CyberCannon Mark III δεν είναι καθαρά ένα τεχνικό κομμάτι μηχανικής. Χιλιάδες ώρες έρευνας επενδύθηκαν στον εργονομικό σχεδιασμό του προϊόντος. Οι χειροποίητα ιταλικοί ιμάντες Velcro είναι ενσωματωμένοι στη βάση από συμπαγές ξύλο και προσαρμόζονται ώστε να ταιριάζουν σε οποιοδήποτε μέγεθος βραχίονα. Μια στιβαρή λαβή σκανδάλης είναι προσαρτημένη κάτω από το Auxiliary FlightControl System για να παρέχει σταθερό κράτημα, ακόμη και μετά από μερικές πίντες από τις καλύτερες της Στουτγάρδης.

Έτσι, αν θέλετε να είστε καλοί στο μπίνγκ πόνγκ, εάν θέλετε να είστε στην ομάδα που κερδίζει και αν θέλετε να εντυπωσιάσετε όλους στο πάρτι, τότε χρειάζεστε το PongMate CyberCannon Mark III και δεν θα χάσετε ποτέ μια βολή πάλι.

Βήμα 1: Υλικό και Ηλεκτρονικά

Παρακάτω, μπορείτε να βρείτε όλο το υλικό, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και τα εργαλεία που απαιτούνται για τη δημιουργία του PongMate CyberCannon Mark III. Η ενότητα Ηλεκτρονικά χωρίζεται σε τέσσερις υποενότητες-Μονάδα ελέγχου, Σύστημα εκκίνησης, Βοηθητικό σύστημα FlightControl και Σύστημα βαθμονόμησης στόχευσης-για να δείξει ποια εξαρτήματα απαιτούνται για τα διάφορα μέρη του CyberCannon. Παρέχονται σύνδεσμοι με επιλογές αγοράς για όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ωστόσο, δεν υποστηρίζουμε συγκεκριμένα κανέναν από τους λιανοπωλητές που είναι συνδεδεμένοι.

Σκεύη, εξαρτήματα

15-20cm PVC αποχέτευσης (Ø 50 mm)

4x γραβάτα καλωδίου

Φύλλο κόντρα πλακέ 600x400mm (4mm)

1x μεντεσέ πόρτας

Σφιγκτήρας Velcro 1μ

Σωλήνας PVC 12cm (Ø 20 mm)

Ξυλόκολλα

Υπερκόλλα

Ηλεκτρική ταινία

8x M3 Βίδες ξύλου

Βίδες ξύλου 8x Μ2

2x Μ4 μπουλόνι 50mm

2x Πλυντήριο

Μανίκι με σπείρωμα 4x M4 18mm

2x Μ4 παξιμάδι μπουλονιού

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

Μονάδα ελέγχου

Arduino Uno

Μίνι Breadboard

Jumper Wires

Συσκευασία υποδοχής μπαταρίας

2x καλώδιο σύνδεσης μπαταρίας

6 φορές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες AA (1,5V η κάθε μία)

Αποκλεισμός μπαταρίας 9v

Διακόπτης κουμπιού

Σύστημα εκκίνησης

2x DC-Motor 6-12V

IC οδηγού μοτέρ L293D

Βοηθητικό μοτέρ

Κουμπί εκτόξευσης

2x ρόδες από αφρώδες καουτσούκ (45mm)

2x πρίζα μείωσης (Ø 2 mm)

Βοηθητικό σύστημα FlightControl

Επιταχυνσιόμετρο MPU-6050

VL53L1X Αισθητήρας χρόνου πτήσης (ToF)

Μονάδα αισθητήρα λέιζερ ANGEEK 5V KY-008 650nm

Σύστημα βαθμονόμησης στόχευσης

2D Επίπεδο βαρύτητας

LED 5x 8bit WS2812 RGB

Europlatine (συγκόλληση) ή Breadboard

Εργαλεία

Κόπτης κουτιού

Είδε

Κατσαβίδι

Βελόνα & Νήμα

Συγκολλητικό σίδερο & συγκολλητικό*

*Το Breadboard είναι μια εναλλακτική λύση στη συγκόλληση.

Πρόσθετα

2 φορές μπάλες πινγκ πονγκ

20x κόκκινα κύπελλα

Μπύρα (ή νερό)

Βήμα 2: Λογική

Η λογική πίσω από το PongMate CyberCannon Mark III έχει να κάνει με την απλοποίηση της σχέσης μεταξύ των μεταβλητών του συστήματος και της ταχύτητας του κινητήρα DC, ώστε να πυροβολήσει κάθε μπάλα πινγκ πονγκ στη σωστή απόσταση. Εάν το CyberCannon ήταν ένας ακίνητος εκτοξευτής με σταθερή γωνία, τότε ο υπολογισμός για την ταχύτητα του κινητήρα DC θα ήταν μια αρκετά απλή σχέση μεταξύ της απόστασης εκτοξευτή στο κύπελλο και της ισχύος που παρέχεται στους κινητήρες. Ωστόσο, επειδή το CyberCannon είναι μηχάνημα τοποθετημένο στον καρπό, τότε η κατακόρυφη απόσταση από τον εκτοξευτή έως το κύπελλο και η γωνία εκτόξευσης θα πρέπει να ληφθούν υπόψη εκτός από την οριζόντια απόσταση κατά τον υπολογισμό της ταχύτητας του κινητήρα DC. Η εύρεση της σωστής λύσης σε ένα σύστημα τεσσάρων μεταβλητών με μόνο δοκιμή και λάθος στη διάθεσή μας θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο και κουραστικό έργο. Αν υποθέσουμε ότι μπορέσαμε να βρούμε αυτόν τον συσχετισμό, ωστόσο, οι μικρές ασυνέπειες των μετρήσεων εκτόξευσης και αισθητήρα θα εξακολουθούσαν να παράγουν αρκετή ανακρίβεια στο σύστημά μας, ώστε να μην έχει νόημα να προσθέσουμε τόση ακρίβεια στον υπολογισμό της ταχύτητας του κινητήρα DC. Τελικά, αποφασίσαμε ότι θα ήταν καλύτερο να προσπαθήσουμε να εξαλείψουμε όσο το δυνατόν περισσότερες μεταβλητές, έτσι ώστε η ταχύτητα του κινητήρα DC να μπορεί να προσδιοριστεί εύλογα μέσω δοκιμών και σφαλμάτων και να παράγει κατανοητά αποτελέσματα για τον χρήστη. Για παράδειγμα, είναι πολύ πιο εύκολο για τον χρήστη να καταλάβει ότι η ταχύτητα του κινητήρα DC αυξάνεται καθώς η οριζόντια απόσταση αυξάνεται και μειώνεται καθώς μειώνεται η οριζόντια απόσταση. Εάν η εξίσωση για την ταχύτητα του κινητήρα DC είχε πάρα πολλές μεταβλητές, τότε δεν θα ήταν διαισθητικό πώς υπολογίζεται η ταχύτητα του κινητήρα DC.

Και πάλι, οι κύριες μεταβλητές στο σύστημά μας είναι η οριζόντια απόσταση, η κάθετη απόσταση, η γωνία εκτόξευσης και η ταχύτητα του κινητήρα DC. Προκειμένου να παράγουμε τα πιο συνεπή αποτελέσματα, αποφασίσαμε να εξαλείψουμε την κατακόρυφη απόσταση και τη γωνία εκτόξευσης από τον υπολογισμό της ταχύτητας του κινητήρα DC, καθορίζοντας αυτές τις μεταβλητές. Καθοδηγώντας τον χρήστη στο σωστό ύψος και γωνία με το σύστημα βαθμονόμησης στόχευσης, μπορέσαμε να καθορίσουμε την κατακόρυφη απόσταση και τη γωνία εκτόξευσης. Συγκεκριμένα, η σωστή κατακόρυφη απόσταση υποδεικνύεται όταν τα τρία μεσαία LED της διεπαφής πέντε LED γίνουν πράσινα και η σωστή γωνία εκτόξευσης υποδεικνύεται όταν οι φυσαλίδες στο επίπεδο βαρύτητας δύο αξόνων είναι κεντραρισμένες μεταξύ των μαύρων γραμμών. Σε αυτό το σημείο, οι μόνες μεταβλητές που απομένουν είναι η οριζόντια απόσταση και η ταχύτητα του κινητήρα DC. Τούτου λεχθέντος, η οριζόντια απόσταση πρέπει να υπολογιστεί από δεδομένα αισθητήρων, καθώς η οριζόντια απόσταση δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα. Αντ 'αυτού, η άμεση απόσταση από τον εκτοξευτή στο κύπελλο και η γωνία από το οριζόντιο επίπεδο μπορούν να μετρηθούν και να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της οριζόντιας απόστασης. Χρησιμοποιήσαμε τον VL53L1X ToF Sensor για τη μέτρηση της απόστασης από τον εκτοξευτή στο κύπελλο και το επιταχυνσιόμετρο MPU-6050 για τη μέτρηση της γωνίας από το οριζόντιο επίπεδο. Τα μαθηματικά πίσω από αυτόν τον υπολογισμό είναι πολύ απλά και φαίνονται στη συνημμένη εικόνα αυτής της ενότητας. Βασικά, ο μόνος τύπος που απαιτείται για τον υπολογισμό της οριζόντιας απόστασης από αυτές τις δύο ενδείξεις αισθητήρων είναι ο Νόμος των Ημιτόνων.

Μόλις υπολογιστεί η οριζόντια απόσταση, το μόνο που μένει είναι να βρεθεί η συσχέτιση μεταξύ αυτής της απόστασης και της ταχύτητας του κινητήρα DC, την οποία επιλύσαμε χρησιμοποιώντας δοκιμή και σφάλμα. Ένα διάγραμμα αυτών των τιμών μπορεί να δει στη συνημμένη εικόνα. Περιμέναμε ότι η σχέση μεταξύ της οριζόντιας απόστασης και της ταχύτητας του κινητήρα DC θα ήταν γραμμική, αλλά με έκπληξη διαπιστώσαμε ότι στην πραγματικότητα ακολούθησε μια καμπύλη περισσότερο παρόμοια με μια συνάρτηση ρίζας κύβου. Μόλις καθοριστούν, αυτές οι τιμές κωδικοποιήθηκαν σκληρά στο σενάριο Arduino. Η τελική εφαρμογή όλων αυτών των τμημάτων φαίνεται σε αυτό το βίντεο εδώ, όπου η διεπαφή LED αλλάζει για να δείξει το σχετικό ύψος προς τον στόχο και η ταχύτητα του κινητήρα DC μπορεί να ακουστεί να αλλάζει με τις μεταβαλλόμενες τιμές εισόδου από τους αισθητήρες.

Βήμα 3: Κατασκευή υλικού

Αυτό που είναι ωραίο με την κατασκευή υλικού του PongMate CyberCannon Mark III είναι ότι μπορείτε είτε να είστε γρήγοροι και σκληροί με αυτό στο σπίτι είτε να είστε σταθεροί και ακριβείς με μηχανή CNC ή τρισδιάστατο εκτυπωτή. Επιλέξαμε την πρώτη επιλογή και χρησιμοποιήσαμε έναν κόφτη κουτιού για να κόψουμε τα φύλλα κόντρα πλακέ 4 mm για το σχέδιό μας. Ωστόσο, παρέχουμε φύλλο ανταλλακτικών CNC εάν θέλετε να συνεχίσετε αυτήν την επιλογή. Τα στρώματα του κόντρα πλακέ σχεδιάστηκαν έτσι ώστε τα διάφορα εξαρτήματα του CyberCannon να μπορούν να ενσωματωθούν όσο το δυνατόν περισσότερο. Για παράδειγμα, η πλάκα βάσης του συστήματος εκτόξευσης έχει εγκοπές για το Arduino, μπαταρίες, πλάκα ψωμιού και ιμάντες Velcro, ενώ η βασική πλάκα του συστήματος Auxiliary FlightControl έχει εγκοπές που δημιουργούν μια σήραγγα για τα καλώδια του αισθητήρα και κρύβουν τα μπουλόνια που συνδέουν το λαβή σκανδάλης. Μόλις κόψετε όλα τα κομμάτια από τα φύλλα κόντρα πλακέ, μπορείτε να τα κολλήσετε μεταξύ τους για να σχηματίσουν τις πλάκες βάσης του CyberCannon. Κατά την κόλληση, πιστεύουμε ότι είναι σημαντικό να ελέγξουμε πραγματικά ότι όλα είναι σωστά τοποθετημένα και επίσης να προτείνουμε να χρησιμοποιήσετε σφιγκτήρες ή μερικά βιβλία για να ασκήσετε πίεση ενώ στεγνώνουν τα κομμάτια. Πριν ξεκινήσετε την τοποθέτηση πιο εύθραυστων εξαρτημάτων, όπως ο σωλήνας εκτόξευσης και τα ηλεκτρονικά, προτείνουμε να ράβετε στους ιμάντες Velcro, καθώς μπορεί να χρειαστεί να αναποδογυρίσετε την πλάκα βάσης για να εισαγάγετε τους ιμάντες και να διευκολύνετε το ράψιμο. Ο σωλήνας εκτόξευσης πρέπει να κοπεί για να χωρέσει τους τροχούς που μπορείτε να αγοράσετε και να επιτρέψει στον σερβοκινητήρα να λειτουργήσει σωστά για να σπρώξει τη μπάλα στους τροχούς. Σας προτείνουμε οι τροχοί να είναι κάπως σπασμωδικοί έτσι ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν πιο κοντά μεταξύ τους από τη διάμετρο της μπάλας του πινγκ πονγκ, η οποία παρέχει μια πιο ισχυρή και σταθερή βολή. Στο ίδιο πνεύμα, είναι επίσης σημαντικό οι κινητήρες DC να είναι καλά στερεωμένοι και να μην κινούνται όταν η μπάλα σφίγγεται μεταξύ των τροχών. Διαφορετικά, η μπάλα θα χάσει δύναμη και συνέπεια. Σας προτείνουμε επίσης να βεβαιωθείτε ότι όλες οι βίδες που έχετε αγοράσει ταιριάζουν στις οπές των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σας, ώστε να μην τα καταστρέψετε και να ελέγξετε ξανά ότι δεν θα υπάρξουν συγκρούσεις βιδών μεταξύ των διαφόρων τμημάτων που βιδώνετε στη βάση πλάκες. Ανεξάρτητα από το πόσο ακριβής θέλετε να είστε κατά τη διάρκεια της κατασκευής υλικού του CyberCannon, ο καλύτερος τρόπος για να σημειώσετε πρόοδο είναι απλώς να αρχίσετε να χτίζετε και να καταλαβαίνετε τις μικροσκοπικές λεπτομέρειες στην πορεία.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση ηλεκτρονικών συσκευών

Η συναρμολόγηση ηλεκτρονικών συσκευών μπορεί να φαίνεται σαν ένα εύκολο βήμα στην αρχή σε σύγκριση με την κατασκευή υλικού. Ωστόσο, αυτή η φάση δεν πρέπει να υποτιμηθεί γιατί είναι εξαιρετικά σημαντική. Ένα λανθασμένο καλώδιο θα μπορούσε να αποτρέψει τη σωστή λειτουργία του CyberCannon ή ακόμη και να καταστρέψει ορισμένα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Ο καλύτερος τρόπος για να συνεχίσετε τη συναρμολόγηση των ηλεκτρονικών είναι απλά να ακολουθήσετε το διάγραμμα κυκλώματος που παρέχεται στις συνημμένες εικόνες και να ελέγξετε ξανά ότι δεν αναμιγνύετε ποτέ τα καλώδια τροφοδοσίας και γείωσης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι λειτουργούσαμε τους κινητήρες DC με έξι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ΑΑ 1,5V αντί για μια μπαταρία μπλοκ 9V όπως τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά, επειδή διαπιστώσαμε ότι οι έξι μπαταρίες ΑΑ παρείχαν πιο σταθερή ισχύ στους κινητήρες DC. Μόλις ολοκληρώσετε τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικών, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να ανεβάσετε τον κωδικό Arduino και το PongMate CyberCannon Mark III θα είναι σε λειτουργία.

Βήμα 5: Κωδικός Arduino

Υποθέτοντας ότι έχετε ρυθμίσει τα πάντα σωστά, ο συνημμένος κώδικας Arduino είναι το μόνο που χρειάζεστε πριν το CyberCannon είναι έτοιμο για χρήση. Στην αρχή του αρχείου, έχουμε γράψει σχόλια που εξηγούν όλα τα παραδείγματα και τις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιήσαμε για να μας βοηθήσουν να εφαρμόσουμε τον κώδικα για τα διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Αυτοί οι πόροι μπορεί να είναι πολύ χρήσιμοι για έρευνα εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες ή καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας αυτών των στοιχείων. Μετά από αυτά τα σχόλια, θα βρείτε τους μεταβλητούς ορισμούς για όλα τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται στο σενάριό μας. Εδώ μπορείτε να αλλάξετε πολλές σκληρές κωδικοποιημένες τιμές όπως οι τιμές ταχύτητας κινητήρα DC, τις οποίες θα πρέπει να κάνετε όταν βαθμονομείτε τους κινητήρες DC με την οριζόντια απόσταση. Εάν έχετε προηγούμενη εμπειρία με το Arduino, θα γνωρίζετε ότι τα δύο κύρια μέρη ενός σεναρίου Arduino είναι οι συναρτήσεις setup () και loop (). Η λειτουργία ρύθμισης μπορεί λίγο πολύ να αγνοηθεί σε αυτό το αρχείο με εξαίρεση τον κωδικό αισθητήρα VL53L1X ToF, ο οποίος έχει μία γραμμή όπου η κατάσταση απόστασης του αισθητήρα μπορεί να αλλάξει εάν είναι επιθυμητό. Η συνάρτηση βρόχου είναι όπου οι τιμές απόστασης και γωνίας διαβάζονται από τους αισθητήρες για τον υπολογισμό της οριζόντιας απόστασης και άλλων μεταβλητών. Όπως αναφέραμε νωρίτερα, αυτές οι τιμές χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για τον προσδιορισμό της ταχύτητας του κινητήρα DC και των τιμών LED καλώντας πρόσθετες λειτουργίες εκτός της λειτουργίας βρόχου. Ένα πρόβλημα που συναντήσαμε ήταν ότι οι τιμές που προέρχονταν από τους αισθητήρες θα διέφεραν κατά ένα σημαντικό περιθώριο λόγω ασυνεπειών στα ίδια τα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Για παράδειγμα, χωρίς να αγγίξετε το CyberCannon, τόσο οι τιμές της απόστασης όσο και της γωνίας θα ποικίλλουν αρκετά για να προκαλέσουν τυχαία ταλάντωση της ταχύτητας του κινητήρα DC. Για να διορθώσουμε αυτό το πρόβλημα, εφαρμόσαμε έναν κυλιόμενο μέσο όρο που θα υπολογίζει την τρέχουσα απόσταση και γωνία με μέσο όρο πάνω από τις 20 πιο πρόσφατες τιμές αισθητήρων. Αυτό διόρθωσε αμέσως τα προβλήματα που αντιμετωπίζαμε με τις ασυνέπειες των αισθητήρων και εξομάλυναν τους υπολογισμούς των κινητήρων LED και DC. Πρέπει να αναφερθεί ότι αυτό το σενάριο δεν είναι σε καμία περίπτωση τέλειο και σίγουρα έχει μερικά σφάλματα που πρέπει ακόμα να επιλυθούν. Για παράδειγμα, όταν δοκιμάζαμε το CyberCannon, ο κώδικας θα παγώσει τυχαία περίπου μία στις τρεις φορές που τον ενεργοποιήσαμε. Έχουμε ψάξει εκτενώς τον κώδικα αλλά δεν μπορέσαμε να βρούμε το πρόβλημα. οπότε, μην ανησυχείτε αν σας συμβεί αυτό. Τούτου λεχθέντος, εάν καταφέρετε να βρείτε το πρόβλημα με τον κωδικό μας, ενημερώστε μας!

Βήμα 6: Καταστρέψτε τον ανταγωνισμό

Ελπίζουμε ότι αυτό το Instructable παρείχε ένα ξεκάθαρο σεμινάριο για να φτιάξετε ένα δικό σας CyberCannon και να ζητήσετε μόνο από τους φίλους σας να παίζετε εύκολα όταν τους παίζετε στο επόμενο πάρτι!

Grant Galloway & Nils Opgenorth