מכונת הבירה הפונג האולטימטיבית - PongMate CyberCannon Mark III: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מבוא

PongMate CyberCannon Mark III היא פיסת הטכנולוגיה החדשה והמתקדמת ביותר שנמכרה לציבור. עם ה- CyberCannon החדש, כל אדם יכול להפוך לשחקן החשש ביותר ליד שולחן הבירה פונג. איך זה אפשרי? ובכן, CyberCannon Mark III משלב מערכת שיגור חדישה, מערכת FlightControl עזר ומערכת כיול מכוונת על מנת להבטיח שכל כדור פינג פונג יירה בדיוק הכי גבוה שאפשר. ככה זה עובד:

מערכת ההשקה של PongMate מורכבת ממנגנון טעינה וירי שתוכנן על ידי מהנדסים גרמניים ואמריקאים מהשורה הראשונה ומבטיח יעילות מירבית על השולחן. טען את הכדור, לחץ על הכפתור וירה. סרוו SG90 180 מעלות יבטיח שהכדור יידחק במדויק למיקום לזריקה אופטימלית. על מנת לוודא שלעולם לא ייגמר לכם המיץ במסיבה ולשמור על הרצף שלכם, מערכת ההשקה של ה- PongMate CyberCannon Mark III פועלת על לא 2, לא 4, אבל זה נכון על 6 סוללות AA נטענות, שעוצמות עד 9V ו- 6600 mA, להפעלת שני מנועי DC.

מערכת ה- FlightControl העזר משתמשת בטכנולוגיית חישה ולייזר חדישה לחישוב מסלול אופטימלי לכדור הפינג פונג. בעזרת מד התאוצה וזמן חיישני הטיסה, PongMate CyberCannon Mark III יכול לחשב את המיקום המדויק של המשתמש ביחס לכוס המטרה.

כדי להנחות את המשתמש לגובה ולזווית הצילום הנכונה, מערכת הכיול Aiming מיועדת לרמת כוח כבידה וממשק LED 5 כדי להבטיח שהמיקום המתאים הושג לפני ההשקה.

ה- PongMate CyberCannon Mark III הוא לא רק הנדסה טכנית גרידא. אלפי שעות מחקר הושקעו בעיצוב הארגונומי של המוצר. רצועות סקוטש איטלקיות תפורות בעבודת יד משולבות בלוח הבסיס העשוי מעץ ומתאימות לכל גודל זרוע. ידית הדק חזקה מחוברת מתחת למערכת ה- FlightControl העזר כדי לספק אחיזה יציבה, גם לאחר כמה ליטרים מהמיטב של שטוטגרט.

אז, אם אתה רוצה להיות טוב בבירה פונג, אם אתה רוצה להיות בצוות המנצח, ואם אתה רוצה להרשים את כולם במסיבה, אז אתה צריך את ה- PongMate CyberCannon Mark III, ולעולם לא תפספס זריקה. שוב.

שלב 1: חומרה ואלקטרוניקה

להלן תוכל למצוא את כל החומרה, הרכיבים האלקטרוניים והכלים הדרושים ליצירת PongMate CyberCannon Mark III. מדור האלקטרוניקה מחולק לארבעה תת-חלקים-יחידת בקרה, מערכת שיגור, מערכת עזר FlightControl ומערכת כיול ייעודית-להראות אילו רכיבים נדרשים לחלקים השונים של ה- CyberCannon. ניתנו קישורים לאפשרויות הרכישה של כל הרכיבים האלקטרוניים; עם זאת, איננו מאשרים באופן ספציפי את כל הקמעונאים המקושרים.

חוּמרָה

צינור ניקוז PVC 15-20 ס"מ (Ø 50 מ"מ)

4x עניבת כבל

גיליון דיקט 600x400 מ"מ (4 מ"מ)

1x ציר לדלת

1 מ 'מהדק סקוטש

צינור PVC 12 ס"מ (Ø 20 מ"מ)

דבק לעץ

דבק מגע

קלטת חשמלית

8x ברגי עץ M3

8x ברגי עץ M2

2x M4 50 מ מ בריח

2x מכונת כביסה

שרוול הברגה 4x4 מ"מ 18 מ"מ

2x M4 בורג אגוז

מכשירי חשמל

יחידת בקרה

ארדואינו אונו

מיני קרש

חוטי מגשר

מארז מחזיק סוללות

2x כבל מחבר סוללה

6x סוללות AA נטענות (1.5V כל אחת)

סוללת בלוק 9v

מתג לחצן לחיצה

מערכת ההשקה

2x DC-Motor 6-12V

נהג מנוע L293D IC

מנוע סרוו

כפתור משגר

2x גלגלי גומי קצף (45 מ מ)

שקע הפחתה (Ø 2 מ מ)

מערכת FlightControl עזר

מד תאוצה MPU-6050

חיישן זמן טיסה (ToF) VL53L1X

מודול חיישן לייזר ANGEEK 5V KY-008 650nm

מערכת כיול מכוונת

רמת כבידה 2D

נוריות 5x 8bit WS2812 RGB

Europlatine (הלחמה) או קרש לחם

כלים

חותך קופסאות

ראה

מברג

חוט ומחט

מגהץ והלחמה*

*קרש הלחם הוא אלטרנטיבה להלחמה.

תוספות

2x כדורי פינג פונג

20x כוסות אדומות

בירה או מים)

שלב 2: היגיון

ההיגיון מאחורי ה- PongMate CyberCannon Mark III עוסק בפשטות הקשר בין משתני המערכת לבין מהירות המנוע DC כדי לירות לכל כדור פינג פונג במרחק הנכון. אם ה- CyberCannon היה משגר נייח בעל זווית קבועה, אז החישוב למהירות המנוע DC יהיה קשר די פשוט בין מרחק המשגר לכוס לבין הכוח המסופק למנועים. עם זאת, מכיוון שה- CyberCannon הוא מכשיר המותקן על פרק כף היד, יהיה צורך לשקול את המרחק האנכי מהמשגר אל הכוס וזווית המשגר בנוסף למרחק האופקי בעת חישוב מהירות המנוע DC. מציאת הפתרון הנכון למערכת של ארבעה משתנים כאשר ניסוי וטעייה זמינים לרשותנו תהיה משימה קשה ומייגעת ביותר. בהנחה שהצלחנו למצוא את המתאם הזה, עם זאת, חוסר ההתאמה הקלה של המשגר וקריאות החיישנים עדיין יניבו מספיק דיוק בתוך המערכת שלנו עד שלא יהיה הגיון להוסיף כל כך הרבה דיוק לחישוב מהירות המנוע DC. בסופו של דבר, החלטנו שהכי טוב יהיה לנסות ולחסל כמה שיותר משתנים כדי שניתן יהיה לקבוע את מהירות המנוע DC באמצעות ניסוי וטעייה ולהניב תוצאות מובנות עבור המשתמש. לדוגמה, למשתמש הרבה יותר קל להבין שמהירות מנוע DC עולה ככל שהמרחק האופקי עולה ויורד ככל שהמרחק האופקי יורד. אם למשוואה למהירות מנוע DC יש יותר מדי משתנים, אז זה לא יהיה אינטואיטיבי כיצד מחשבים את מהירות מנוע DC.

שוב, המשתנים העיקריים במערכת שלנו הם המרחק האופקי, המרחק האנכי, זווית המשגר ומהירות המנוע DC. על מנת לייצר את התוצאות העקביות ביותר, החלטנו לחסל את המרחק האנכי וזווית המשגר מחשבון מהירות המנוע DC על ידי תיקון משתנה זה. על ידי הנחיית המשתמש לגובה ולזווית הנכונים בעזרת מערכת הכיול Aiming, הצלחנו לתקן את המרחק האנכי וזווית המשגר. באופן ספציפי, המרחק האנכי הנכון מסומן כאשר שלוש הלדים האמצעיים בממשק ה- LED הופכים לירוקים, וזווית המשגר הנכונה מסומנת כאשר הבועות ברמת הכבידה הדו-ציר ממוקדות בין הקווים השחורים. בשלב זה, המשתנים היחידים שנותרו הם המרחק האופקי ומהירות מנוע DC. עם זאת, יש לחשב את המרחק האופקי מנתוני החיישנים מכיוון שלא ניתן למדוד את המרחק האופקי ישירות. במקום זאת, ניתן למדוד את המרחק הישיר מהמשגר לכוס ואת הזווית מהמישור האופקי ולחשב את המרחק האופקי. השתמשנו בחיישן ToF VL53L1X כדי למדוד את המרחק מהמשגר לכוס ואת מד התאוצה MPU-6050 למדידת הזווית מהמישור האופקי. המתמטיקה מאחורי חישוב זה היא פשוטה מאוד וניתן לראות אותה בתמונה המצורפת לסעיף זה. ביסודו של דבר, הנוסחה היחידה הדרושה לחישוב המרחק האופקי משתי קריאות החיישן הללו היא חוק הימים.

לאחר חישוב המרחק האופקי, הדבר היחיד שנותר לעשות הוא למצוא את המתאם בין המרחק הזה לבין מהירות המנוע DC, שפתרנו באמצעות ניסוי וטעייה. ניתן לראות עלילת ערכים אלה בתמונה המצורפת. ציפינו שהקשר בין מרחק אופקי למהירות מנוע DC יהיה לינארי, אך הופתענו לגלות שהוא אכן עקב עקומה הדומה יותר לתפקוד שורש קוביות. לאחר שנקבעו, ערכים אלה קודחו קשה לתסריט הארדואינו. היישום הסופי של כל החלקים הללו ניתן לראות בסרטון זה כאן, שבו ממשק ה- LED משתנה כדי לציין את הגובה היחסי למטרה ואת מהירות מנוע DC ניתן לשנות עם ערכי הכניסה המשתנים מהחיישנים.

שלב 3: בניית חומרה

מה שנחמד בבניית החומרה של PongMate CyberCannon Mark III הוא שאתה יכול להיות מהיר ומחוספס עם זה בבית או להיות יציב ומדויק עם מכונת CNC או מדפסת תלת מימד. בחרנו באפשרות הראשונה והשתמשנו בחותך קופסאות כדי לחתוך את יריעות דיקט 4 מ מ לעיצוב שלנו; עם זאת, סיפקנו גיליון חלקי CNC אם ברצונך להמשיך באפשרות זו. שכבות הדיקט תוכננו כך שניתן יהיה לשלב את המרכיבים השונים של ה- CyberCannon עד כמה שניתן. לדוגמה, צלחת הבסיס של מערכת ההשקה כוללת חיתוכים לרצועות הארדואינו, הסוללות, קרש הלחם והסקרו, בעוד שבפלטת הבסיס של מערכת ה- FlightControl Auxiliary יש גזרות היוצרות מנהרה לחוטי החיישן ומסתירות את הברגים המחברים את ידית ההדק. לאחר שחתכו את כל החלקים מיריעות הדיקט, תוכלו להדביק אותן יחד כדי ליצור את צלחות הבסיס של ה- CyberCannon. בעת ההדבקה, אנו חושבים שחשוב לבדוק באמת שהכל מסודר כמו שצריך ולהציע גם להשתמש במלחצים או בכמה ספרים כדי להפעיל לחץ בזמן שהחתיכות מתייבשות. לפני שתתחיל לחבר רכיבים שבירים יותר כמו צינור המשגר ואלקטרוניקה, אנו ממליצים לתפור על רצועות הוולקרו מכיוון שתצטרך להפוך את לוח הבסיס על מנת להכניס את הרצועות ולהקל על התפירה. יש לחתוך את צינור המשגר כך שיתאים לגלגלים שאתה יכול לרכוש ולאפשר למנוע הסרוו לפעול כראוי כדי לדחוף את הכדור לתוך הגלגלים. אנו ממליצים לגלגלים להתעוות מעט כך שניתן יהיה למקם אותם קרוב יותר מקוטר כדור הפינג פונג, המספק זריקה חזקה ועקבית יותר. באותו אופן, חשוב גם שמנועי ה- DC יהיו מאובטחים היטב ואינם זזים כאשר הכדור נלחץ בין הגלגלים; אחרת הכדור יאבד כוח ועקביות. אנו מציעים לך גם לוודא שהברגים שרכשת מתאימים כולם לחורים של הרכיבים האלקטרוניים שלך כך שלא תפגע בהם וכי תבדוק שוב שלא יהיו התנגשויות בורג בין החלקים השונים שאתה מברג לבסיס. צלחות. לא משנה כמה אתה רוצה להיות מדויק במהלך בניית החומרה של ה- CyberCannon, הדרך הטובה ביותר להתקדם היא רק להתחיל לבנות ולברר את הפרטים הקטנטנים בדרך.

שלב 4: הרכבה אלקטרונית

מכלול האלקטרוניקה עשוי להיראות כמו צעד קל בהתחלה בהשוואה לבניית החומרה; עם זאת, אין לזלזל בשלב זה מכיוון שהוא חשוב ביותר. חוט אחד לא במקומו עלול למנוע מה- CyberCannon לפעול כראוי או אפילו להרוס כמה רכיבים חשמליים. הדרך הטובה ביותר להתקדם במכלול האלקטרוניקה היא פשוט לעקוב אחר תרשים המעגלים המסופק בתמונות המצורפות ולבדוק שוב כי אתה לעולם לא מערבב בין ספק הכוח לבין חוטי הארקה. חשוב לציין שהפעלנו את מנועי DC על שש סוללות AA נטענות 1.5V במקום סוללת בלוק 9V כמו שאר האלקטרוניקה מכיוון שגילינו שש שש סוללות AA מספקות הספק עקבי יותר למנועי DC. לאחר שתשלים את הרכבת האלקטרוניקה, כל שעליך לעשות הוא להעלות את קוד הארדואינו, וה- PongMate CyberCannon Mark III שלך יופעל.

שלב 5: קוד ארדואינו

בהנחה שהגדרת הכל נכון, קוד Arduino המצורף הוא כל מה שאתה צריך לפני שה- CyberCannon מוכן לשימוש. בתחילת הקובץ כתבנו הערות המסבירות את כל הדוגמאות והספריות בהן השתמשנו כדי לסייע לנו ביישום הקוד לרכיבים האלקטרוניים השונים. משאבים אלה יכולים להיות שימושיים מאוד למחקר אם אתה רוצה מידע נוסף או הבנה טובה יותר של אופן הפעולה של רכיבים אלה. לאחר הערות אלה, תמצא את ההגדרות המשתנות עבור כל המרכיבים המשמשים בתסריט שלנו. כאן תוכל לשנות ערכים רבים שקודדים להם כמו ערכי מהירות מנוע DC, אותם תצטרך לעשות בעת כיול מנועי ה- DC שלך עם המרחק האופקי. אם יש לך ניסיון קודם עם Arduino, תדע ששני החלקים העיקריים של סקריפט Arduino הם פונקציות ההתקנה () והלולאה (). ניתן להתעלם פחות או יותר מפונקציית ההתקנה בקובץ זה למעט קוד החיישן VL53L1X ToF, הכולל שורה אחת שבה ניתן לשנות את מצב המרחק של החיישן במידת הצורך. פונקציית הלולאה היא המקום בו נקראים ערכי המרחק והזווית מהחיישנים כדי לחשב את המרחק האופקי ומשתנים אחרים. כפי שהזכרנו קודם לכן, ערכים אלה משמשים לאחר מכן לקביעת מהירות מנוע DC וערכי LED על ידי קריאה לפונקציות נוספות מחוץ לפונקציית הלולאה. בעיה אחת שנתקלנו בה היא שהערכים המגיעים מהחיישנים ישתנו בפער משמעותי בשל חוסר עקביות בתוך הרכיבים החשמליים עצמם. לדוגמה, בלי לגעת ב- CyberCannon, ערכי המרחק והזווית היו משתנים מספיק כדי לגרום למהירות מנוע DC להתנדנד באופן אקראי. על מנת לפתור בעיה זו, יישמנו ממוצע מתגלגל שיחשב את המרחק והזווית הנוכחיים על ידי ממוצע של 20 ערכי החיישנים האחרונים. זה פתר באופן מיידי את הבעיות שהיו לנו עם חוסר עקביות בחיישן והחליק את חישובי המנוע LED ו- DC שלנו. יש לציין שהתסריט הזה אינו מושלם בשום אופן ובהחלט יש בו כמה באגים שעדיין צריך לטפל בהם. לדוגמה, כשבדקנו את ה- CyberCannon, הקוד היה מקפיא באופן אקראי בערך אחת לשלוש פעמים שהפעלנו אותו. בדקנו את הקוד בהרחבה אך לא הצלחנו למצוא את הבעיה; אז אל תיבהל אם זה קורה לך. עם זאת, אם אתה מצליח למצוא את הבעיה עם הקוד שלנו, אנא יידע אותנו!

שלב 6: השמד את התחרות

אנו מקווים כי מדריך זה סיפק הדרכה ברורה עבורך לבנות CyberCannon משלך ורק לבקש שתקל על חבריך כשאתה משחק בהם במסיבה הבאה!

גרנט גאלווי ונילס אופגנורת '