Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة

PongMate CyberCannon Mark III هي أحدث قطعة من تكنولوجيا بيرة البيرة وأكثرها تقدمًا يتم بيعها للجمهور على الإطلاق. مع CyberCannon الجديد ، يمكن لأي شخص أن يصبح اللاعب الأكثر رعبا على طاولة بيرة بونغ. كيف يكون هذا ممكنا؟ حسنًا ، تجمع CyberCannon Mark III بين أحدث أنظمة الإطلاق ونظام التحكم في الطيران الإضافي ونظام معايرة التصويب لضمان إطلاق كل كرة بينج بونج بأعلى دقة ممكنة. وإليك كيف يعمل:

يتكون نظام إطلاق PongMate من آلية تحميل وإطلاق تم تصميمها من قبل مهندسين ألمان وأمريكيين رفيعي المستوى وتضمن أقصى قدر من الكفاءة على الطاولة. قم بتحميل الكرة واضغط على الزر وقم بالتسديد. يضمن جهاز SG90 المؤازر 180 درجة دفع الكرة بدقة في موضعها للحصول على أفضل تسديدة. من أجل التأكد من عدم نفاد العصير أبدًا في الحفلة والحفاظ على خطك ، يعمل نظام الإطلاق الخاص بـ PongMate CyberCannon Mark III على 2 وليس 4 ، ولكن هذا صحيح على 6 بطاريات AA قابلة لإعادة الشحن ، على مدار الساعة 9 فولت و 6600 مللي أمبير لتشغيل كل من محركات التيار المستمر.

يستخدم نظام FlightControl المساعد أحدث تقنيات الاستشعار والليزر لحساب المسار الأمثل لكرة بينج بونج. بمساعدة مقياس التسارع ووقت مستشعرات الطيران ، يمكن لـ PongMate CyberCannon Mark III حساب الموقع الدقيق للمستخدم فيما يتعلق بالكوب المستهدف.

لتوجيه المستخدم بصريًا إلى ارتفاع وزاوية التصوير الصحيحين ، تم تصميم نظام معايرة التصويب بمستوى جاذبية وواجهة 5 LED لضمان تحقيق الموضع المناسب قبل الإطلاق.

إن PongMate CyberCannon Mark III ليس مجرد قطعة فنية هندسية. تم استثمار آلاف الساعات من البحث في التصميم المريح للمنتج. يتم دمج أحزمة الفيلكرو الإيطالية المخيطة يدويًا في اللوح الأساسي الخشبي الصلب ويتم ضبطها لتناسب أي حجم للذراع. يتم إرفاق مقبض زناد قوي أسفل نظام التحكم في الطيران المساعد لتوفير قبضة ثابتة ، حتى بعد بضع باينتات من أفضل ما في شتوتغارت.

لذا ، إذا كنت تريد أن تكون جيدًا في بيرة بونج ، إذا كنت تريد أن تكون في الفريق الفائز ، وإذا كنت تريد إثارة إعجاب الجميع في الحفلة ، فأنت بحاجة إلى PongMate CyberCannon Mark III ، ولن تفوتك أي لقطة أبدًا تكرارا.

الخطوة 1: الأجهزة والإلكترونيات

أدناه ، يمكنك العثور على جميع الأجهزة والمكونات الإلكترونية والأدوات اللازمة لإنشاء PongMate CyberCannon Mark III. ينقسم قسم الإلكترونيات إلى أربعة أقسام فرعية - وحدة التحكم ونظام الإطلاق ونظام التحكم في الطيران الإضافي ونظام معايرة التصويب - لإظهار المكونات المطلوبة للأجزاء المختلفة من CyberCannon. تم توفير روابط لخيارات الشراء لجميع المكونات الإلكترونية ؛ ومع ذلك ، فإننا لا نصادق على وجه التحديد على أي من بائعي التجزئة المرتبطين.

المعدات

أنبوب صرف 15-20 سم PVC (قطر 50 مم)

4x كابل التعادل

600x400mm ورقة الخشب الرقائقي (4mm)

1x مفصل الباب

1 م قفل الفيلكرو

مواسير بي في سي 12 سم (قطر 20 مم)

غراء الخشب

صمغ ممتاز

الشريط الكهربائي

براغي خشب 8x M3

براغي خشب 8x M2

2x M4 50 مم بولت

2x غسالة

4x M4 18mm جلبة ملولبة

2x M4 الترباس الجوز

إلكترونيات

وحدة التحكم

اردوينو اونو

اللوح الصغير

أسلاك العبور

حزمة حامل البطارية

2x كابل موصل البطارية

6 بطاريات AA قابلة لإعادة الشحن (1.5 فولت لكل منهما)

9 فولت بلوك البطارية

اضغط على زر التبديل

نظام الإطلاق

عدد 2 محرك تيار مستمر 6-12 فولت

L293D محرك سائق IC

أجهزة السيارات

زر قاذفة

عجلات مطاطية من الفوم عدد 2 (45 مم)

2x مقبس تصغير (قطر 2 مم)

نظام FlightControl الإضافي

مقياس تسارع MPU-6050

مستشعر وقت الرحلة (ToF) VL53L1X

ANGEEK 5V KY-0086 650nm وحدة استشعار الليزر

يهدف نظام المعايرة

2D الجاذبية المستوى

5x 8 بت WS2812 RGB LEDs

يوروبلاتين (لحام) أو اللوح

أدوات

صندوق القاطع

رأى

مفك براغي

خيط الابرة

لحام الحديد ولحام *

* اللوح هو بديل لحام.

إضافات

2x كرات بينج بونج

20x أكواب حمراء

بيرة أو ماء)

الخطوة الثانية: المنطق

يدور المنطق وراء PongMate CyberCannon Mark III حول تبسيط العلاقة بين متغيرات النظام وسرعة محرك التيار المستمر من أجل إطلاق كل كرة بينج بونج على المسافة الصحيحة. إذا كان CyberCannon عبارة عن قاذفة ثابتة بزاوية ثابتة ، فسيكون حساب سرعة محرك التيار المستمر عبارة عن علاقة بسيطة إلى حد ما بين مسافة المشغل إلى الكأس والطاقة التي يتم توفيرها للمحركات. ومع ذلك ، نظرًا لأن CyberCannon عبارة عن آلة مثبتة على المعصم ، فيجب مراعاة المسافة الرأسية من المشغل إلى الكوب وزاوية المشغل بالإضافة إلى المسافة الأفقية عند حساب سرعة محرك التيار المستمر. إن العثور على الحل الصحيح لنظام من أربعة متغيرات مع التجربة والخطأ فقط تحت تصرفنا سيكون مهمة صعبة للغاية ومملة. بافتراض أننا تمكنا من العثور على هذا الارتباط ، ومع ذلك ، فإن التناقضات الطفيفة في قراءات المشغل والمستشعر ستظل تؤدي إلى عدم دقة كافية داخل نظامنا بحيث لا يكون من المنطقي إضافة الكثير من الدقة إلى حساب سرعة محرك التيار المستمر. في النهاية ، قررنا أنه سيكون من الأفضل محاولة التخلص من أكبر عدد ممكن من المتغيرات بحيث يمكن تحديد سرعة محرك التيار المستمر بشكل معقول من خلال التجربة والخطأ وتحقيق نتائج مفهومة للمستخدم. على سبيل المثال ، من الأسهل على المستخدم أن يفهم أن سرعة محرك التيار المستمر تزداد كلما زادت المسافة الأفقية وتنقص كلما تناقصت المسافة الأفقية. إذا كانت معادلة سرعة محرك التيار المستمر تحتوي على العديد من المتغيرات ، فلن يكون من البديهي كيفية حساب سرعة محرك التيار المستمر.

مرة أخرى ، المتغيرات الرئيسية داخل نظامنا هي المسافة الأفقية ، والمسافة العمودية ، وزاوية المشغل ، وسرعة محرك التيار المستمر. من أجل الحصول على أكثر النتائج اتساقًا ، قررنا التخلص من المسافة العمودية وزاوية المشغل من حساب سرعة محرك التيار المستمر من خلال تثبيت هذه المتغيرات. من خلال توجيه المستخدم إلى الارتفاع والزاوية الصحيحين باستخدام نظام معايرة التصويب ، تمكنا من إصلاح المسافة العمودية وزاوية المشغل. على وجه التحديد ، يشار إلى المسافة العمودية الصحيحة عندما تتحول المصابيح الثلاثة الوسطى لواجهة LED الخمسة إلى اللون الأخضر ، ويتم الإشارة إلى زاوية المشغل الصحيحة عندما تتمركز الفقاعات على مستوى الجاذبية ثنائي المحاور بين الخطوط السوداء. في هذه المرحلة ، المتغيرات الوحيدة المتبقية هي المسافة الأفقية وسرعة محرك التيار المستمر. ومع ذلك ، يجب حساب المسافة الأفقية من بيانات المستشعر حيث لا يمكن قياس المسافة الأفقية مباشرة. بدلاً من ذلك ، يمكن قياس المسافة المباشرة من المشغل إلى الكأس والزاوية من المستوى الأفقي واستخدامها لحساب المسافة الأفقية. استخدمنا مستشعر VL53L1X ToF لقياس المسافة من المشغل إلى الكوب ومقياس التسارع MPU-6050 لقياس الزاوية من المستوى الأفقي. العمليات الحسابية وراء هذا الحساب بسيطة للغاية ويمكن رؤيتها في الصورة المرفقة بهذا القسم. في الأساس ، الصيغة الوحيدة اللازمة لحساب المسافة الأفقية من قراءات المستشعر هاتين هي قانون الجيب.

بمجرد حساب المسافة الأفقية ، فإن الشيء الوحيد المتبقي هو إيجاد العلاقة بين هذه المسافة وسرعة محرك التيار المستمر ، والتي قمنا بحلها باستخدام التجربة والخطأ. يمكن رؤية قطعة من هذه القيم في الصورة المرفقة. توقعنا أن تكون العلاقة بين المسافة الأفقية وسرعة محرك التيار المستمر خطية ، لكننا فوجئنا بمعرفة أنها تتبع في الواقع منحنىًا أكثر تشابهًا مع دالة الجذر التكعيبي. بمجرد تحديد هذه القيم ، تم ترميزها بشكل ثابت في برنامج Arduino النصي. يمكن رؤية التنفيذ النهائي لجميع هذه الأجزاء في هذا الفيديو هنا ، حيث تتغير واجهة LED للإشارة إلى الارتفاع النسبي للهدف ويمكن سماع سرعة محرك التيار المستمر تتغير مع قيم الإدخال المتغيرة من المستشعرات.

الخطوة 3: بناء الأجهزة

ما هو لطيف في بناء أجهزة PongMate CyberCannon Mark III هو أنه يمكنك إما أن تكون سريعًا وخشنًا في المنزل أو أن تكون ثابتًا ودقيقًا باستخدام آلة CNC أو طابعة ثلاثية الأبعاد. اخترنا الخيار الأول واستخدمنا قاطع الصندوق لقطع ألواح الخشب الرقائقي مقاس 4 مم لتصميمنا ؛ ومع ذلك ، قدمنا ورقة أجزاء CNC إذا كنت ترغب في متابعة هذا الخيار. تم تصميم طبقات الخشب الرقائقي بحيث يمكن دمج المكونات المختلفة لـ CyberCannon قدر الإمكان. على سبيل المثال ، تحتوي اللوحة الأساسية لنظام الإطلاق على قواطع لأحزمة Arduino والبطاريات ولوح التجارب وأشرطة الفيلكرو ، بينما تحتوي اللوحة الأساسية لنظام التحكم في الطيران المساعد على قواطع تخلق نفقًا لأسلاك المستشعر وإخفاء المسامير التي تربط مقبض الزناد. بمجرد قطع كل القطع من ألواح الخشب الرقائقي ، يمكنك لصقها معًا لتشكيل الألواح الأساسية لـ CyberCannon. عند اللصق ، نعتقد أنه من المهم التحقق حقًا من أن كل شيء محاذي بشكل صحيح ونقترح أيضًا استخدام المشابك أو بعض الكتب لممارسة الضغط أثناء تجفيف القطع. قبل أن تبدأ في إرفاق المزيد من المكونات الهشة مثل أنبوب المشغل والإلكترونيات ، نقترح الخياطة على أشرطة Velcro لأنك قد تحتاج إلى قلب اللوحة الأساسية لإدخال الأشرطة وتسهيل الخياطة. يجب قطع أنبوب المشغل ليلائم العجلات التي يمكنك شراؤها والسماح للمحرك المؤازر بالتشغيل بشكل صحيح لدفع الكرة إلى العجلات. نوصي بأن تكون العجلات إسفنجية إلى حد ما بحيث يمكن وضعها بالقرب من بعضها البعض من قطر كرة بينج بونج ، مما يوفر تسديدة أكثر قوة وثباتًا. في نفس السياق ، من المهم أيضًا أن تكون محركات التيار المستمر مؤمنة بإحكام ولا تتحرك عند ضغط الكرة بين العجلات ؛ خلاف ذلك ، ستفقد الكرة قوتها وثباتها. نقترح أيضًا أن تتأكد من أن جميع المسامير اللولبية التي اشتريتها تناسب فتحات المكونات الإلكترونية الخاصة بك حتى لا تتلفها وأن تتأكد من عدم وجود تعارضات في البراغي بين الأجزاء المختلفة التي تقوم بتثبيتها في القاعدة لوحات. بغض النظر عن مدى الدقة التي تريدها أثناء بناء أجهزة CyberCannon ، فإن أفضل طريقة لإحراز تقدم هي مجرد البدء في البناء ومعرفة التفاصيل الدقيقة على طول الطريق.

الخطوة 4: تجميع الإلكترونيات

قد يبدو تجميع الإلكترونيات خطوة سهلة في البداية مقارنةً ببناء الأجهزة ؛ ومع ذلك ، لا ينبغي التقليل من أهمية هذه المرحلة لأنها مهمة للغاية. يمكن أن يمنع سلك واحد في غير مكانه CyberCannon من العمل بشكل صحيح أو حتى تدمير بعض المكونات الكهربائية. أفضل طريقة لتجميع الإلكترونيات هي ببساطة اتباع مخطط الدائرة الوارد في الصور المرفقة والتحقق مرة أخرى من أنك لا تخلط أبدًا بين مصدر الطاقة والأسلاك الأرضية. من المهم أن نلاحظ أننا كنا نشغل محركات التيار المستمر على ست بطاريات AA قابلة لإعادة الشحن بجهد 1.5 فولت بدلاً من بطارية واحدة 9 فولت مثل باقي الأجهزة الإلكترونية لأننا وجدنا أن بطاريات AA الست توفر طاقة أكثر اتساقًا لمحركات التيار المستمر. بمجرد الانتهاء من تجميع الإلكترونيات ، كل ما عليك فعله هو تحميل كود Arduino ، وسيتم تشغيل PongMate CyberCannon Mark III.

الخطوة 5: كود اردوينو

بافتراض أنك قمت بإعداد كل شيء بشكل صحيح ، فإن كود Arduino المرفق هو كل ما تحتاجه قبل أن يصبح CyberCannon جاهزًا للاستخدام. في بداية الملف ، كتبنا تعليقات تشرح جميع الأمثلة والمكتبات التي استخدمناها لمساعدتنا في تنفيذ الكود للمكونات الإلكترونية المختلفة. يمكن أن تكون هذه الموارد مفيدة جدًا للبحث إذا كنت تريد مزيدًا من المعلومات أو فهمًا أفضل لكيفية عمل هذه المكونات. بعد هذه التعليقات ، ستجد التعريفات المتغيرة لجميع المكونات المستخدمة في البرنامج النصي الخاص بنا. هذا هو المكان الذي يمكنك فيه تغيير العديد من القيم المشفرة مثل قيم سرعة محرك التيار المستمر ، والتي ستحتاج إلى القيام بها عند معايرة محركات التيار المستمر لديك مع المسافة الأفقية. إذا كانت لديك خبرة سابقة مع Arduino ، فستعرف أن الجزأين الرئيسيين في برنامج Arduino النصي هما وظيفتا الإعداد () والحلقة (). يمكن تجاهل وظيفة الإعداد بشكل أو بآخر في هذا الملف باستثناء رمز مستشعر VL53L1X ToF ، الذي يحتوي على سطر واحد حيث يمكن تغيير وضع المسافة للمستشعر إذا رغبت في ذلك. وظيفة الحلقة هي المكان الذي تتم فيه قراءة قيم المسافة والزاوية من المستشعرات لحساب المسافة الأفقية والمتغيرات الأخرى. كما ذكرنا سابقًا ، يتم استخدام هذه القيم لتحديد سرعة محرك التيار المستمر وقيم LED عن طريق استدعاء وظائف إضافية خارج وظيفة الحلقة. كانت إحدى المشكلات التي واجهناها هي أن القيم القادمة من المستشعرات ستختلف بهامش كبير بسبب التناقضات داخل المكونات الكهربائية نفسها. على سبيل المثال ، بدون لمس CyberCannon ، ستختلف قيم المسافة والزاوية بما يكفي لتتأرجح سرعة محرك التيار المستمر بشكل عشوائي. لحل هذه المشكلة ، قمنا بتطبيق متوسط متدحرج من شأنه أن يحسب المسافة والزاوية الحالية عن طريق حساب المتوسط على أحدث 20 قيمة من أجهزة الاستشعار. أدى هذا على الفور إلى إصلاح المشكلات التي كنا نواجهها مع تناقضات المستشعرات وتمهيد حسابات محرك LED و DC. تجدر الإشارة إلى أن هذا البرنامج النصي ليس مثاليًا بأي حال من الأحوال وبالتأكيد به بعض الأخطاء التي لا تزال بحاجة إلى حل. على سبيل المثال ، عندما كنا نختبر CyberCannon ، كان الرمز يتجمد عشوائيًا بمعدل واحد من كل ثلاث مرات قمنا بتشغيله. لقد بحثنا في الشفرة على نطاق واسع ولكننا لم نتمكن من العثور على المشكلة ؛ لذلك ، لا تنزعج إذا حدث هذا لك. ومع ذلك ، إذا تمكنت من العثور على مشكلة الكود الخاص بنا ، فيرجى إخبارنا بذلك!

الخطوة السادسة: تدمير المنافسة

نأمل أن يكون هذا Instructable قد قدم لك برنامجًا تعليميًا واضحًا لبناء CyberCannon خاص بك ولا نطلب منك إلا أن تتعامل بسهولة مع أصدقائك عندما تلعبهم في الحفلة التالية!

جرانت جالواي ونيلز أوبجينورث