The Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Introduktion

PongMate CyberCannon Mark III er det nyeste og mest avancerede stykke ølpongteknologi, der nogensinde er blevet solgt til offentligheden. Med den nye CyberCannon kan enhver person blive den mest frygtede spiller ved ølpongbordet. Hvordan er det muligt? CyberCannon Mark III kombinerer et topmoderne lanceringssystem, et hjælpeflykontrolsystem og et målrettet kalibreringssystem for at sikre, at hver ping pongbold skydes med den højest mulige nøjagtighed. Sådan fungerer det:

PongMates lanceringssystem består af en laste- og skydemekanisme, der er designet af tyske og amerikanske ingeniører på topniveau og garanterer maksimal effektivitet på bordet. Læg bolden i, tryk på knappen og skyd. SG90 180 graders servo sikrer, at bolden skubbes præcist på plads for et optimalt skud. For at sikre, at du aldrig løber tør for juice til festen og holde din streak i gang, kører Launching System af PongMate CyberCannon Mark III på ikke 2, ikke 4, men det er rigtigt på 6 genopladelige AA -batterier, der kører op til 9V og 6600 mA, for at drive begge DC-motorer.

Auxiliary FlightControl System anvender state-of-the-art sensing- og laserteknologi til at beregne den optimale bane for bordtennisballen. Ved hjælp af accelerometeret og tidspunktet for flyvesensorer kan PongMate CyberCannon Mark III beregne brugerens nøjagtige position i forhold til målkoppen.

For visuelt at guide brugeren til den korrekte skydehøjde og vinkel, er Aiming Calibration System designet med et tyngdekraftsniveau og 5 LED -grænseflader for at sikre, at den korrekte position er opnået før lanceringen.

PongMate CyberCannon Mark III er ikke udelukkende et teknisk stykke teknik. Tusinder af timers forskning blev investeret i produktets ergonomiske design. Håndsyede italienske velcrobånd er integreret i bundpladen i massivt træ og kan tilpasses enhver armstørrelse. Et robust udløserhåndtag er fastgjort under Auxiliary FlightControl System for at give et stabilt greb, selv efter et par pints af Stuttgarts fineste.

Så hvis du vil være god til beer pong, hvis du vil være på vinderholdet, og hvis du vil imponere alle til festen, har du brug for PongMate CyberCannon Mark III, og du går aldrig glip af et skud igen.

Trin 1: Hardware og elektronik

Nedenfor kan du finde al den hardware, elektroniske komponenter og værktøjer, der er nødvendige for at oprette PongMate CyberCannon Mark III. Elektronikafsnittet er opdelt i fire underafsnit-Kontrolenhed, Lanceringssystem, HjælpeflyControl System og Målrettet kalibreringssystem-for at vise, hvilke komponenter der kræves til de forskellige dele af CyberCannon. Der er leveret links til indkøbsmuligheder for alle de elektroniske komponenter; vi godkender dog ikke specifikt nogen af de forhandlere, der er knyttet.

Hardware

15-20 cm PVC afløbsrør (Ø 50 mm)

4x kabelbinder

600x400mm krydsfinerark (4mm)

1x dørhængsel

1 m velcrolukning

12 cm PVC -rør (Ø 20 mm)

Trælim

Super lim

Elektrisk tape

8x M3 træskruer

8x M2 træskruer

2x M4 50mm Bolt

2x skive

4x M4 18 mm gevindhylster

2x M4 Boltmøtrik

Elektronik

Styreenhed

Arduino Uno

Mini brødbræt

Jumper Wires

Batteriholder pakke

2x batterikonnektorkabel

6x genopladelige AA -batterier (1,5V hver)

9v blokbatteri

Tryk på knappen

Lancering af system

2x DC-motor 6-12V

L293D motor driver IC

Servomotor

Launcher -knap

2x skumgummihjul (45mm)

2x Reduktionsstik (Ø 2 mm)

Hjælpeflystyringssystem

MPU-6050 Accelerometer

VL53L1X Time of Flight (ToF) sensor

ANGEEK 5V KY-008 650nm lasersensormodul

Målrettet kalibreringssystem

2D tyngdekraft-niveau

5x 8bit WS2812 RGB LED'er

Europlatine (lodning) eller brødbræt

Værktøjer

Hobbykniv

Sav

Skruetrækker

Nål og tråd

Loddejern og lodning*

*Brødbræt er et alternativ til lodning.

Tilbehør

2x Ping Pong bolde

20x røde kopper

Øl (eller vand)

Trin 2: Logik

Logikken bag PongMate CyberCannon Mark III handler om at forenkle forholdet mellem systemets variabler og DC -motorhastigheden for at skyde hver pingpongbold den korrekte afstand. Hvis CyberCannon var en stationær affyringsrampe med en fast vinkel, ville beregningen for DC -motorhastigheden være et ret simpelt forhold mellem affyringsafstanden til koppen og den effekt, der blev leveret til motorerne. Fordi CyberCannon er en håndledsmonteret maskine, skal den lodrette afstand fra affyringsrampen til skålen og affyringsvinklen imidlertid overvejes ud over den vandrette afstand ved beregning af jævnstrømsmotorhastigheden. At finde den korrekte løsning på et system med fire variabler med kun forsøg og fejl til rådighed ville være ekstremt vanskelig og kedelig opgave. Forudsat at vi var i stand til at finde denne sammenhæng, ville de små uoverensstemmelser i launcher og sensoraflæsninger dog stadig producere tilstrækkelig unøjagtighed i vores system, så det ikke giver mening at tilføre så meget præcision til DC -motorhastighedsberegningen. I sidste ende besluttede vi, at det ville være bedst at forsøge at eliminere så mange variabler som muligt, så DC -motorhastigheden med rimelighed kunne bestemmes gennem forsøg og fejl og producere forståelige resultater for brugeren. For eksempel er det meget lettere for brugeren at forstå, at DC -motorhastighed stiger, når vandret afstand stiger og falder, når vandret afstand falder. Hvis ligningen for DC -motorhastighed havde for mange variabler, ville det ikke være intuitivt, hvordan DC -motorhastigheden blev beregnet.

Igen er hovedvariablerne i vores system den vandrette afstand, lodrette afstand, affyringsvinkel og DC -motorhastighed. For at få de mest konsekvente resultater besluttede vi at fjerne den lodrette afstand og affyringsvinklen fra DC -motorhastighedsberegningen ved at fastsætte disse variabler. Ved at guide brugeren til den korrekte højde og vinkel med Aiming Calibration System, kunne vi fastsætte den lodrette afstand og affyringsvinklen. Specifikt angives den korrekte lodrette afstand, når de midterste tre lysdioder i de fem LED-grænseflader bliver grønne, og den korrekte affyringsvinkel er angivet, når boblerne på det toakse tyngdekraftsniveau er centreret mellem de sorte linjer. På dette tidspunkt er de eneste resterende variabler den vandrette afstand og jævnstrømsmotorhastigheden. Når det er sagt, skal den vandrette afstand beregnes ud fra sensordata, da den vandrette afstand ikke kan måles direkte. I stedet kan den direkte afstand fra affyringsrampen til koppen og vinklen fra vandret plan måles og bruges til at beregne den vandrette afstand. Vi brugte VL53L1X ToF-sensor til at måle afstanden fra affyringsrampen til koppen og MPU-6050 Accelerometer til at måle vinklen fra det vandrette plan. Matematikken bag denne beregning er meget enkel og kan ses på det vedhæftede billede til dette afsnit. Grundlæggende er den eneste formel, der er nødvendig for at beregne den vandrette afstand fra disse to sensormålinger, Sines Law.

Når den vandrette afstand er beregnet, er det eneste, vi skal gøre, at finde sammenhængen mellem denne afstand og DC -motorhastigheden, som vi løste ved hjælp af forsøg og fejl. Et plot af disse værdier kan ses på det vedhæftede billede. Vi forventede, at forholdet mellem vandret afstand og jævnstrømsmotorhastighed ville være lineært, men vi blev overraskede over at finde ud af, at den faktisk fulgte en kurve, der mere lignede en terningrodsfunktion. Når disse værdier var bestemt, blev disse hårdt kodet ind i Arduino-scriptet. Den endelige implementering af alle disse dele kan ses i denne video her, hvor LED -grænsefladen ændres for at angive den relative højde til målet og DC -motorhastigheden kan høres ændret med de forskellige inputværdier fra sensorerne.

Trin 3: Hardwarekonstruktion

Det der er rart ved hardware -konstruktionen af PongMate CyberCannon Mark III er, at du enten kan være hurtig og hård med det derhjemme eller være stabil og præcis med en CNC -maskine eller 3D -printer. Vi valgte den første mulighed og brugte en kappeskærer til at skære de 4 mm krydsfinerplader til vores design; vi leverede dog CNC -deleark, hvis du vil fortsætte denne mulighed. Lagene af krydsfiner blev designet, så de forskellige komponenter i CyberCannon kunne integreres så meget som muligt. For eksempel har basispladen i Launching System udskæringer til Arduino, batterier, brødbræt og velcrobånd, mens bundpladen på Auxiliary FlightControl System har udskæringer, der skaber en tunnel til sensortråde og skjuler de bolte, der fastgør udløserhåndtag. Når du har skåret alle stykkerne ud af krydsfinerpladerne, kan du lime dem sammen for at danne grundpladerne på CyberCannon. Når vi limer, synes vi, at det er vigtigt virkelig at kontrollere, at alt er opstillet korrekt og også foreslå, at du bruger klemmer eller et par bøger til at lægge pres, mens stykkerne tørrer. Inden du begynder at fastgøre mere skrøbelige komponenter som f.eks. Løfterøret og elektronik, foreslår vi at sy velcrobåndene, da du muligvis skal vende bundpladen for at indsætte stropperne og gøre det lettere at sy. Starterrøret skal skæres for at passe til de hjul, du kan købe, og servomotoren kan fungere korrekt for at skubbe bolden ind i hjulene. Vi anbefaler, at hjulene lidt squishy, så de kan placeres tættere på hinanden end pingpongkuglens diameter, hvilket giver et mere kraftfuldt og konsekvent skud. På samme måde er det også vigtigt, at DC -motorerne er fastgjort tæt og ikke bevæger sig, når bolden klemmes mellem hjulene; ellers vil bolden miste kraft og konsistens. Vi foreslår også, at du sørger for, at de skruer, du har købt, alle passer i hullerne på dine elektroniske komponenter, så du ikke beskadiger dem, og at du dobbelttjekker, at der ikke vil være skruekonflikter mellem de forskellige dele, du skruer i basen plader. Uanset hvor præcis du vil være under hardware -konstruktionen af CyberCannon, er den bedste måde at gøre fremskridt på bare at begynde at bygge og finde ud af de små detaljer undervejs.

Trin 4: Elektronikmontering

Elektronikmonteringen kan virke som et let trin i starten sammenlignet hardware -konstruktionen; denne fase bør dog ikke undervurderes, fordi den er ekstremt vigtig. En fejlplaceret ledning kunne forhindre CyberCannon i at fungere korrekt eller endda ødelægge nogle elektriske komponenter. Den bedste måde at gøre elektronikken på er ved blot at følge kredsløbsdiagrammet på de vedhæftede billeder og dobbelttjekke, at du aldrig blander strømforsyning og jordledninger. Det er vigtigt at bemærke, at vi kørte DC -motorerne på seks 1,5V genopladelige AA -batterier i stedet for et 9V -blokbatteri som resten af elektronikken, fordi vi fandt ud af, at de seks AA -batterier gav mere jævn strøm til DC -motorerne. Når du har afsluttet elektronikmonteringen, skal du blot uploade Arduino -koden, og din PongMate CyberCannon Mark III vil være i gang.

Trin 5: Arduino -kode

Forudsat at du har konfigureret alt korrekt, er den vedhæftede Arduino -kode alt, hvad du skal bruge, før CyberCannon er klar til brug. I begyndelsen af filen har vi skrevet kommentarer, der forklarer alle de eksempler og biblioteker, vi brugte til at hjælpe os med at implementere koden til de forskellige elektroniske komponenter. Disse ressourcer kan være meget nyttige til forskning, hvis du ønsker yderligere information eller en bedre forståelse af, hvordan disse komponenter fungerer. Efter disse kommentarer finder du variabeldefinitionerne for alle de komponenter, der bruges i vores script. Det er her, du kan ændre mange hårdkodede værdier som DC-motorens hastighedsværdier, som du skal gøre, når du kalibrerer dine DC-motorer med den vandrette afstand. Hvis du har tidligere erfaring med Arduino, ved du, at de to hoveddele af et Arduino -script er setup () og loop () -funktionerne. Opsætningsfunktionen kan mere eller mindre ignoreres i denne fil med undtagelse af VL53L1X ToF -sensorkoden, som har en linje, hvor sensorens afstandstilstand kan ændres, hvis det ønskes. Loop -funktionen er, hvor afstands- og vinkelværdierne læses fra sensorerne for at beregne den vandrette afstand og andre variabler. Som vi nævnte tidligere, bruges disse værdier derefter til at bestemme DC -motorens hastighed og LED -værdier ved at kalde yderligere funktioner uden for loop -funktionen. Et problem, vi stødte på, var, at værdierne fra sensorerne ville variere betydeligt på grund af uoverensstemmelser i selve de elektriske komponenter. For eksempel, uden at røre CyberCannon, ville både afstands- og vinkelværdierne variere nok til at få DC -motorhastigheden til at svinge tilfældigt. For at løse dette problem implementerede vi et rullende gennemsnit, der ville beregne den aktuelle afstand og vinkel ved at beregne gennemsnittet af de 20 seneste sensorværdier. Dette fik øjeblikkeligt løst de problemer, vi havde med sensorinkonsekvenser, og udjævnet vores LED- og DC -motorberegninger. Det skal nævnes, at dette script på ingen måde er perfekt og absolut har et par fejl, der stadig skal udarbejdes. Da vi for eksempel testede CyberCannon, ville koden tilfældigt fryse omkring en ud af tre gange, at vi tændte den. Vi har kigget grundigt igennem koden, men har ikke kunnet finde problemet; så vær ikke bekymret, hvis dette sker for dig. Når det er sagt, lad os vide det, hvis du formår at finde problemet med vores kode!

Trin 6: Ødelæg konkurrencen

Vi håber, at denne instruktionsbog gav dig en klar vejledning til at bygge en egen CyberCannon og kun bede dig om at gå let på dine venner, når du spiller dem til den næste fest!

Grant Galloway & Nils Opgenorth