Nihai Bira Pong Makinesi - PongMate CyberCannon Mark III: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Tanıtım

PongMate CyberCannon Mark III, şimdiye kadar halka satılan en yeni ve en gelişmiş bira pong teknolojisidir. Yeni CyberCannon ile herhangi bir kişi bira pong masasında en korkulan oyuncu olabilir. Bu nasıl mümkün olabilir? CyberCannon Mark III, her pinpon topunun mümkün olan en yüksek doğrulukta vurulmasını sağlamak için son teknoloji bir Fırlatma Sistemi, Yardımcı Uçuş Kontrol Sistemi ve Hedefleme Kalibrasyon Sistemini birleştirir. İşte nasıl çalıştığı:

PongMate'in Fırlatma Sistemi, üst düzey Alman ve Amerikalı mühendisler tarafından tasarlanan ve masada maksimum verimliliği garanti eden bir yükleme ve atış mekanizmasından oluşur. Topu yükleyin, düğmeye basın ve ateş edin. SG90 180 derece Servo, optimum atış için topun doğru bir şekilde yerine itilmesini sağlayacaktır. Partide asla enerjinizin bitmediğinden emin olmak ve çizginizi devam ettirmek için PongMate CyberCannon Mark III'ün Fırlatma Sistemi 2 değil 4 değil, ancak bu tam olarak 6 şarj edilebilir AA pille çalışır, saat hızı: Her iki DC Motora da güç sağlamak için 9V ve 6600 mA.

Yardımcı Uçuş Kontrol Sistemi, pinpon topunun en uygun yörüngesini hesaplamak için en gelişmiş algılama ve lazer teknolojisini kullanır. PongMate CyberCannon Mark III, ivmeölçer ve uçuş süresi sensörlerinin yardımıyla, kullanıcının hedef fincana göre tam konumunu hesaplayabilir.

Kullanıcıyı doğru atış yüksekliğine ve açısına görsel olarak yönlendirmek için, Hedefleme Kalibrasyon Sistemi, fırlatmadan önce uygun konumun elde edilmesini sağlamak için yerçekimi seviyesi ve 5 LED arayüzü ile tasarlanmıştır.

PongMate CyberCannon Mark III, yalnızca teknik bir mühendislik parçası değildir. Ürünün ergonomik tasarımı için binlerce saat araştırma yapıldı. Elle dikilmiş İtalyan Velcro kayışlar, masif ahşap taban plakasına entegre edilmiştir ve her kol boyutuna uyacak şekilde ayarlanır. Stuttgart'ın en iyi birkaç pintinden sonra bile sabit bir tutuş sağlamak için Yardımcı Uçuş Kontrol Sisteminin altına sağlam bir tetik kolu eklenmiştir.

Yani, bira pongunda iyi olmak istiyorsanız, kazanan takımda olmak istiyorsanız ve partideki herkesi etkilemek istiyorsanız, o zaman PongMate CyberCannon Mark III'e ihtiyacınız var ve hiçbir atışı kaçırmayacaksınız. Yeniden.

Adım 1: Donanım ve Elektronik

Aşağıda, PongMate CyberCannon Mark III'ü oluşturmak için gereken tüm donanım, elektronik bileşenler ve araçları bulabilirsiniz. Elektronik bölümü, CyberCannon'ın farklı parçaları için hangi bileşenlerin gerekli olduğunu göstermek için dört alt bölüme ayrılmıştır: Kontrol Ünitesi, Fırlatma Sistemi, Yardımcı Uçuş Kontrol Sistemi ve Hedefleme Kalibrasyon Sistemi. Tüm elektronik bileşenler için satın alma seçeneklerine bağlantılar sağlanmıştır; ancak, bağlantılı perakendecilerin hiçbirini özel olarak desteklemiyoruz.

Donanım

15-20cm PVC Drenaj (Ø 50 mm)

4x Kablo Bağı

600x400mm Kontrplak Levha (4mm)

1x Kapı Menteşesi

1m Velcro Bağlantı Elemanı

12cm PVC Boru (Ø 20 mm)

Ahşap tutkalı

Süper yapıştırıcı

Elektrik bandı

8x M3 Ahşap Vidalar

8x M2 Ahşap Vidalar

2x M4 50mm Cıvata

2x Yıkayıcı

4x M4 18mm Dişli Kovan

2x M4 Cıvata Somunu

Elektronik

Kontrol ünitesi

Arduino Uno'su

Mini Breadboard

Jumper Telleri

Pil Tutucu Paketi

2x Pil Bağlantı Kablosu

6 adet şarj edilebilir AA Pil (her biri 1,5V)

9v Blok Pil

Basma Düğmesi Anahtarı

Başlatma Sistemi

2x DC Motorlu 6-12V

L293D Motor Sürücü IC

Servo Motor

Başlatıcı Düğmesi

2x Köpük Lastik Tekerlekler (45mm)

2x Redüksiyon Soketi (Ø 2 mm)

Yardımcı Uçuş Kontrol Sistemi

MPU-6050 İvmeölçer

VL53L1X Uçuş Süresi (ToF) Sensörü

ANGEEK 5V KY-008 650nm Lazer Sensör Modülü

Hedef Kalibrasyon Sistemi

2D Yerçekimi Seviyesi

5x 8 bit WS2812 RGB LED'ler

Europlatine (Lehimleme) veya Breadboard

Aletler

Kutu kesici

Testere

Tornavida

İğne ve İplik

Havya ve Lehim*

*Breadboard, lehimlemeye bir alternatiftir.

Ekstralar

2x Masa Tenisi Topları

20x Kırmızı Kupa

Bira yada su)

2. Adım: Mantık

PongMate CyberCannon Mark III'ün arkasındaki mantık, her bir pinpon topunu doğru mesafeye çekmek için sistemin değişkenleri ile DC motor hızı arasındaki ilişkiyi basitleştirmekle ilgilidir. CyberCannon sabit açılı sabit bir fırlatıcı olsaydı, DC motor hızının hesaplanması, fırlatıcının fincana olan mesafesi ile motorlara sağlanan güç arasında oldukça basit bir ilişki olurdu. Ancak CyberCannon bileğe monte edilen bir makine olduğundan, DC motor hızı hesaplanırken yatay mesafeye ek olarak fırlatıcıdan fincana olan dikey mesafenin ve fırlatıcı açısının da dikkate alınması gerekir. Elimizde sadece deneme yanılma ile dört değişkenli bir sisteme doğru çözümü bulmak son derece zor ve sıkıcı bir iş olacaktır. Bununla birlikte, bu korelasyonu bulabildiğimizi varsayarsak, başlatıcı ve sensör okumalarının küçük tutarsızlıkları, sistemimizde DC motor hızı hesaplamasına bu kadar fazla hassasiyet eklemenin mantıklı olmadığı kadar yeterince yanlışlık üretecektir. Sonunda, DC motor hızının deneme yanılma yoluyla makul bir şekilde belirlenebilmesi ve kullanıcı için anlaşılır sonuçlar üretebilmesi için mümkün olduğunca çok değişkeni denemenin ve ortadan kaldırmanın en iyisi olacağına karar verdik. Örneğin, DC motor hızının yatay mesafe arttıkça arttığını ve yatay mesafe azaldıkça azaldığını kullanıcının anlaması çok daha kolaydır. DC motor hızı denklemi çok fazla değişkene sahip olsaydı, DC motor hızının nasıl hesaplandığı sezgisel olmazdı.

Yine sistemimizdeki ana değişkenler yatay mesafe, dikey mesafe, fırlatıcı açısı ve DC motor hızıdır. En tutarlı sonuçları elde etmek için, bu değişkeni sabitleyerek DC motor hız hesabından dikey mesafe ve fırlatıcı açısını çıkarmaya karar verdik. Hedefleme Kalibrasyon Sistemi ile kullanıcıyı doğru yükseklik ve açıya yönlendirerek dikey mesafeyi ve fırlatıcı açısını sabitleyebildik. Spesifik olarak, beş LED arayüzünün orta üç LED'i yeşile döndüğünde doğru dikey mesafe gösterilir ve iki eksenli yerçekimi seviyesindeki kabarcıklar siyah çizgiler arasında ortalandığında doğru fırlatıcı açısı gösterilir. Bu noktada geriye kalan tek değişken yatay mesafe ve DC motor hızıdır. Bununla birlikte, yatay mesafe doğrudan ölçülemediğinden yatay mesafenin sensör verilerinden hesaplanması gerekir. Bunun yerine, fırlatıcıdan fincana olan doğrudan mesafe ve yatay düzlemden açı ölçülebilir ve yatay mesafeyi hesaplamak için kullanılabilir. Fırlatıcıdan fincana olan mesafeyi ölçmek için VL53L1X ToF Sensörünü ve yatay düzlemden açıyı ölçmek için MPU-6050 İvmeölçeri kullandık. Bu hesaplamanın arkasındaki matematik çok basittir ve bu bölüme ekteki resimde görülebilir. Temel olarak, bu iki sensör okumasından yatay mesafeyi hesaplamak için gereken tek formül Sinüs Yasasıdır.

Yatay mesafe hesaplandıktan sonra geriye sadece bu mesafe ile deneme yanılma yöntemiyle çözdüğümüz DC motor hızı arasındaki korelasyonu bulmak kalıyor. Bu değerlerin bir grafiği ekteki resimde görülebilir. Yatay mesafe ile DC motor hızı arasındaki ilişkinin doğrusal olmasını bekliyorduk, ancak bunun aslında küp kök fonksiyonuna daha çok benzeyen bir eğri izlediğini öğrenince şaşırdık. Belirlendikten sonra, bu değerler Arduino betiğine sabit kodlanmıştır. Tüm bu parçaların nihai uygulaması buradaki videoda görülebilir, burada LED arayüzü hedefe göreli yüksekliği gösterecek şekilde değişir ve DC motor hızının sensörlerden gelen değişken giriş değerleriyle değiştiğinin duyulduğu yer.

Adım 3: Donanım Yapısı

PongMate CyberCannon Mark III'ün donanım yapısı hakkında güzel olan şey, evde onunla hızlı ve kaba olabilmeniz veya bir CNC makinesi veya 3D yazıcı ile sabit ve hassas olabilmenizdir. İlk seçeneği seçtik ve tasarımımız için 4 mm kontrplak levhaları kesmek için bir kutu kesici kullandık; Ancak, bu seçeneği takip etmek isterseniz CNC parça sayfası sağladık. Kontrplak katmanları, CyberCannon'ın çeşitli bileşenlerinin mümkün olduğunca entegre edilebilmesi için tasarlandı. Örneğin, Fırlatma Sisteminin taban plakasında Arduino, piller, devre tahtası ve Velcro kayışları için oyuklar bulunurken, Yardımcı Uçuş Kontrol Sisteminin taban plakasında sensör kabloları için bir tünel oluşturan ve civataları gizleyen oyuklar bulunur. tetik kolu. Kontrplak levhalardan tüm parçaları kestikten sonra, CyberCannon'ın taban plakalarını oluşturmak için bunları birbirine yapıştırabilirsiniz. Yapıştırırken, her şeyin doğru bir şekilde sıralandığını gerçekten kontrol etmenin önemli olduğunu düşünüyoruz ve ayrıca parçalar kururken baskı uygulamak için kelepçe veya birkaç kitap kullanmanızı öneririz. Başlatıcı borusu ve elektronik aksam gibi daha kırılgan bileşenleri takmaya başlamadan önce, kayışları takmak ve dikişi kolaylaştırmak için taban plakasını ters çevirmeniz gerekebileceğinden, Velcro kayışları dikmenizi öneririz. Başlatıcı borusu, satın alabileceğiniz tekerleklere uyacak şekilde kesilmeli ve servo motorun topu tekerleklere itmek için düzgün şekilde harekete geçmesine izin vermelidir. Daha güçlü ve tutarlı bir atış sağlayan ping pong topunun çapından daha yakın yerleştirilebilmeleri için tekerleklerin biraz yumuşak olmasını öneririz. Aynı şekilde DC motorların sıkıca sabitlenmesi ve bilya tekerlekler arasında sıkıştığında hareket etmemesi de önemlidir; aksi takdirde top gücünü ve tutarlılığını kaybeder. Ayrıca, satın aldığınız vidaların elektronik bileşenlerinizin deliklerine tam oturduğundan emin olmanızı, böylece onlara zarar vermemenizi ve tabana vidaladığınız çeşitli parçalar arasında vida çakışması olup olmayacağını iki kez kontrol etmenizi öneririz. tabaklar. CyberCannon'ın donanım inşası sırasında ne kadar hassas olmak istediğinize bakılmaksızın, ilerleme kaydetmenin en iyi yolu, sadece inşa etmeye başlamak ve yol boyunca küçük ayrıntıları bulmaktır.

Adım 4: Elektronik Montaj

Elektronik aksam montajı, donanım yapısıyla karşılaştırıldığında ilk bakışta kolay bir adım gibi görünebilir; ancak bu aşama çok önemli olduğu için hafife alınmamalıdır. Yanlış yerleştirilmiş bir kablo, CyberCannon'ın düzgün çalışmasını engelleyebilir ve hatta bazı elektrikli bileşenleri tahrip edebilir. Elektronik aksamı kurmanın en iyi yolu, ekteki resimlerde verilen devre şemasını takip etmek ve güç kaynağı ile topraklama kablolarını asla karıştırmadığınızı iki kez kontrol etmektir. DC motorları, elektroniklerin geri kalanı gibi bir 9V blok pil yerine altı adet 1.5V şarj edilebilir AA pille çalıştırdığımızı not etmek önemlidir, çünkü altı AA pilin DC motorlar için daha tutarlı güç sağladığını bulduk. Elektronik montajını tamamladıktan sonra tek yapmanız gereken Arduino kodunu yüklemek ve PongMate CyberCannon Mark III'ünüz çalışır durumda olacaktır.

Adım 5: Arduino Kodu

Her şeyi doğru kurduğunuzu varsayarsak, CyberCannon kullanıma hazır olmadan önce ihtiyacınız olan tek şey ekli Arduino kodudur. Dosyanın başında, çeşitli elektronik bileşenler için kodu uygulamamıza yardımcı olmak için kullandığımız tüm örnekleri ve kitaplıkları açıklayan yorumlar yazdık. Bu kaynaklar, daha fazla bilgi veya bu bileşenlerin nasıl çalıştığını daha iyi anlamak istiyorsanız araştırma yapmak için çok yararlı olabilir. Bu yorumlardan sonra scriptimizde kullanılan tüm bileşenlerin değişken tanımlarını bulacaksınız. DC motorlarınızı yatay mesafe ile kalibre ederken yapmanız gereken DC motor hız değerleri gibi birçok sabit kodlanmış değeri buradan değiştirebilirsiniz. Arduino ile daha önce deneyiminiz varsa, bir Arduino betiğinin iki ana bölümünün setup() ve loop() işlevleri olduğunu bileceksiniz. Kurulum işlevi, istenirse sensörün mesafe modunun değiştirilebildiği bir satıra sahip olan VL53L1X ToF sensör kodu haricinde, bu dosyada aşağı yukarı göz ardı edilebilir. Döngü işlevi, yatay mesafeyi ve diğer değişkenleri hesaplamak için sensörlerden mesafe ve açı değerlerinin okunduğu yerdir. Daha önce bahsettiğimiz gibi bu değerler daha sonra döngü fonksiyonu dışında ek fonksiyonlar çağırarak DC motor hızı ve LED değerlerini belirlemek için kullanılır. Karşılaştığımız sorunlardan biri, sensörlerden gelen değerlerin, elektrikli bileşenlerin kendi içindeki tutarsızlıklar nedeniyle önemli ölçüde değişmesiydi. Örneğin, CyberCannon'a dokunmadan, hem mesafe hem de açı değerleri, DC motor hızının rastgele salınmasına neden olacak kadar değişecektir. Bu sorunu çözmek için, en son 20 sensör değerinin ortalamasını alarak mevcut mesafeyi ve açıyı hesaplayacak bir yuvarlanan ortalama uyguladık. Bu, sensör tutarsızlıklarıyla ilgili yaşadığımız sorunları anında düzeltti ve LED ve DC motor hesaplamalarımızı düzeltti. Bu betiğin hiçbir şekilde mükemmel olmadığı ve kesinlikle hala üzerinde çalışılması gereken birkaç hatası olduğu belirtilmelidir. Örneğin, CyberCannon'ı test ederken, kod, onu açtığımız üç seferden birinde rastgele donuyordu. Kodu kapsamlı bir şekilde inceledik ancak sorunu bulamadık; bu yüzden, bu size olursa paniğe kapılmayın. Bununla birlikte, kodumuzdaki sorunu bulmayı başarırsanız, lütfen bize bildirin!

6. Adım: Rekabeti Yok Edin

Umarız bu Eğitilebilir Kitap, kendinize ait bir CyberCannon inşa etmeniz için net bir eğitim sağlar ve yalnızca bir sonraki partide onları oynarken arkadaşlarınıza yumuşak davranmanızı rica ederiz!

Grant Galloway ve Nils Opgenorth