Automatyczna punktacja w grze w golfa Executive Par 3: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Niedawno opublikowałem Instruktaż na temat budowania zabawnej gry, która jest przenośna i można w nią grać zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Nazywa się „Executive Par 3 Golf Game”. Zaprojektowałem replikę karty wyników, aby zapisywać wyniki każdego gracza dla 9 „dołków”. Jak w prawdziwym golfie, wygrywa najniższy wynik.

Zacząłem myśleć; co by było, gdybym mógł automatycznie śledzić wyniki?

Krok 1: Elektroniczne liczenie piłki golfowej

Musiałem znaleźć sposób, by policzyć zwiniętą piłeczkę golfową, która wpadła do dziury. Pamiętaj, że każdy dołek ma inną wartość punktową, a dołek „As” ma najniższą wartość punktową. Użyłem czujników wiązki podczerwieni (IR) w poprzednich grach i pomyślałem, że włączę je również do tej gry. Użyłem produktu firmy Adafruit Industries o nazwie „IR Break Beam Sensor – 3mm LEDs”. Identyfikator produktu to 2167:

www.adafruit.com/product/2167

Są sprzedawane w parach (nadajnik i odbiornik) i oferują prosty sposób wykrywania ruchu. Pracują w odległości do 10 cali i mogą być zasilane przez zasilacz Arduino 5V. Można ich używać z wbudowanym rezystorem podciągającym Arduino, więc osobny rezystor nie jest potrzebny. Nadajnik wysyła wiązkę podczerwoną, a odbiornik bezpośrednio naprzeciw niego jest czuły na to światło podczerwone. Jeśli coś stałego przechodzi przez wiązkę (np. piłka golfowa), wiązka zostaje przerwana, a odbiornik można zaprogramować tak, aby Cię o tym powiadomił.

Krok 2: Instalacja czujników na tablicy docelowej

Plansza do stawiania nie była przymocowana do otaczającej szafki. Po prostu usiadł na przekładkach dystansowych o wysokości 2 ½ cala, dzięki czemu mogłem go zdjąć i odwrócić, aby zamontować czujniki. Musiałem zamontować czujniki podczerwieni na spodzie deski do gry ze sklejki, aby nie przeszkadzały w swobodnym spadaniu piłek golfowych. Po przeciwnych stronach każdego nacinanego otworu wywiercono otwór o średnicy 1” na głębokość 3/8 cala. Odbiornik i emiter IR umieszczono tuż w obrzeżu otworu, aby kulki w nie nie trafiły. Zostały zamocowane na stałe za pomocą małego wkręta do drewna i odrobiny kleju epoksydowego, dzięki czemu były idealnie dopasowane do siebie.

Krok 3: Okablowanie czujników na tablicy docelowej

Po zamontowaniu wszystkich czujników podczerwieni należało je połączyć razem w celu uzyskania wspólnego uziemienia i połączeń 5V. Każdy przewód wyjściowy (biały) musiał być doprowadzony do krawędzi płytki docelowej. Do każdego przewodu przymocowano 6-przewodowe złącze żeńskie, aby wysunąć tylną szafkę zespołu płytki docelowej. Całe okablowanie zostało przypięte i przymocowane bezpiecznie do wewnętrznej strony planszy, aby nie zakłócać powrotu piłki golfowej po przejściu przez otwór punktowy.

Krok 4: Budowanie przypadku tablicy wyników

W tym Instruktażu wciąż potrzebna była odrobina obróbki drewna. Drewniana prostokątna obudowa tablicy wyników została wykonana ze sklejki o grubości ½”. Wymiary obudowy to 15 5/8” szerokości x 9 ¼” wysokości x 4” głębokości. Na zdjęciach widać kolejność budowy tej obudowy. Rowek dado o szerokości ¼” został umieszczony po wewnętrznej stronie każdego boku obudowy około” od tej samej krawędzi zewnętrznej. Ten rowek będzie używany do trzymania grafiki tablicy wyników umieszczonej między dwoma arkuszami pleksi o grubości 0,2 cala. Ostatnią wycinaną częścią obudowy jest płytka montażowa podzespołów elektronicznych. Ta deska została wycięta ze sklejki o grubości 1/8” i przymocowana do kawałka ¾” sosny pod kątem prostym, aby służyć jako podstawa. Będzie również służył jako środek do mocowania do samej sprawy. Deska musiała być nacięta, aby zmieściła się między małymi narożnymi elementami usztywniającymi.

Przycisk włączania/wyłączania byłby również zamontowany na obudowie tablicy wyników. Zostanie zamontowany na zewnątrz obudowy w pozycji cofniętej, aby chronić ją przed przypadkowym uderzeniem. Włącznik/wyłącznik zostanie podłączony zgodnie z 9-woltowym źródłem baterii DC, które zasila płytkę Arduino Uno i wszystkie inne elementy elektroniczne tablicy wyników.

Krok 5: Projektowanie grafiki tablicy wyników

Zamiast próbować samodzielnie namalować grafikę tablicy wyników, zdecydowałem się zaprojektować ją w programie PowerPoint i wyciąć okna dla różnych ekranów wyników. Chciałem, aby tablica wyników zawierała informacje zwrotne dla graczy i wyświetlała jak najwięcej informacji. Uwzględnione byłyby:

1. Inny kolor światła dla wyniku ostatniej rzuconej piłki golfowej.

2. Wyświetlacz pokazujący, na którym dołku grasz (1-9).

3. Lampka, która zapala się po naciśnięciu przycisku dla 2 graczy.

4. Zapala się kontrolka nowej gry (naciśnięto przycisk Reset)

5. Dwa wyświetlacze dla wyniku każdego gracza.

Ostateczna grafika znajduje się w załączonym pliku. Czarne prostokąty zostaną wycięte na ekrany punktacji.

Krok 6: Przyciski wprowadzania gry (przełączniki) i etui

Kilka przycisków było potrzebnych do kontrolowania przebiegu gry. Potrzebne były trzy przyciski wprowadzania:

1. Zresetuj lub nowa gra (zielony)

2. Gra 1 na 2 graczy (biała)

3. Double Bogey (Out-of-Bounds - Red) – tam, gdzie nie można zastosować czujnika podczerwieni. Wynik 5 zostanie dodany do wyniku graczy.

Do zamontowania 3 przycisków arkadowych użyłem standardowej plastikowej obudowy elektroniki. Sprawa została uzyskana od Amazona. Mierzy 7 ½ "szerokości x 4 ¼" wysokości x 2 3/8 "głębokości. Każdy przycisk arkadowy z dołączonym mikroprzełącznikiem będzie działał jak przełącznik chwilowy. Standardowe otwory o średnicy 1-1/8” zostały wycięte z boku obudowy i równomiernie rozmieszczone. Zamontowano przyciski i wykonano małą wiązkę przewodów z 3 liniami wyjściowymi mikroprzełączników i wspólną linią uziemienia przylutowaną do małej płytki stykowej z męskim złączem główkowym 2,54 mm.

Krok 7: Elementy tablicy wyników

Elementy tablicy wyników składałyby się z:

A. Dwie 4-cyfrowe, 7-segmentowe diody LED dla wyniku każdego gracza i pojedyncza, 7-segmentowa dioda LED będą używane do śledzenia „dołka”, który grają. 4-cyfrowe, 7-segmentowe diody LED pochodzą z firmy Adafruit Industries. Nazywają się „1.2” 4-cyfrowym 7-segmentowym wyświetlaczem z plecakiem 12C – czerwonym”. Potrzebujesz dwóch z nich, a identyfikator produktu to 1269. Zobacz poniżej:

www.adafruit.com/product/1269

B. Nadwymiarowa (1,3”) jednocyfrowa 7-segmentowa dioda LED była ogólnym zakupem w serwisie eBay. Każdy powiększony wyświetlacz będzie działał i musi być prawidłowo podłączony do 7-segmentowej diody LED opartej na wspólnej katodzie lub wspólnej anodzie. Aby uprościć montaż wyświetlacza, najpierw przylutowano go do wystarczająco dużej płytki stykowej, aby można było przylutować rezystory 220 omów do wszystkich pojedynczych wyprowadzeń segmentu LED. Wspólny przewód katody i 7 przewodów LED zostały podłączone do męskiego złącza pinowego 2,54 mm, aby ułatwić okablowanie do płyty Arduino.

C. Różne kolorowe diody LED 3 VDC zostaną umieszczone na tablicy wyników, aby oświetlić odpowiedni otwór punktowy, przez który właśnie przeszła wbita piłka golfowa. Użyłem również diod LED, aby wskazać, kiedy rozpoczyna się nowa gra i kiedy został naciśnięty przycisk dla 2 graczy. Kolory to:

Biały = As

Niebieski = Ptaszek

Żółty = Par

Czerwony = straszak

Zielony = zresetuj/nowa gra

Biały (na dole) = 1 na 2 graczy

D. Do sterowania różnymi komponentami użyto płytki Arduino Atmega2560. Potrzebowałem więcej pinów wejścia/wyjścia niż standardowa płyta Arduino.

E. Do linii I2C prowadzących do wszystkich wyświetlaczy (4 cyfrowy, 7-segmentowy LED i monitor LCD) zastosowano lutowany blok rozdzielczy płytki stykowej.

F. Od Amazona zakupiono blok dystrybucji energii. Zostało to wykorzystane do dystrybucji wszystkich linii 5 V i wspólnej masy do każdego komponentu. Zobacz poniżej:

www.amazon.com/gp/product/B081XTSDGV/ref=p…

G. Ostatnim potrzebnym elementem był akumulator 9 V z kablem zasilającym.

H. Różne złącza przewodów muszą łączyć ze sobą różne komponenty

Krok 8: Konfiguracja ławki Arduino

Konfiguracja ławki jest pokazana na odpowiednich zdjęciach. Przyciski do podciągania zostały użyte na ławce, aby naśladować czujniki IR typu break-beam. Używam 4-wierszowego monitora LCD na moim stanowisku testowym do śledzenia zmiennych i upewniania się, że kod sterujący tablicą wyników działa poprawnie. Lubię używać tego zamiast monitora szeregowego.

7-segmentowe wyświetlacze LED są pokazane na ławce, zarówno wyświetlacze wyników gracza 1, jak i gracza 2 działają poprawnie. Po pewnej edycji kodu Arduino udało mi się sprawić, że jednocyfrowy wyświetlacz „dziury” będzie działał poprawnie. Na płytce stykowej umieszczono symulowaną grę dla 2 graczy, nową grę i podwójne, chwilowe przyciski oraz diody LED, które strzeliły ostatnią piłeczkę golfową. Wszystkie zostały przetestowane i wykazano, że działają poprawnie.

Pokazano również schemat przypisania pinów Arduino.

Krok 9: Kod Arduino

Dołączony jest kod Arduino do kontrolowania przebiegu gry i prawidłowego sumowania wyników.

Pierwsza część kodu zawiera niektóre z wymaganych bibliotek, których potrzebujesz. Definiuje również piny Arduino dla czujników podczerwieni i przycisków sterowania grą, deklaruje wszystkie zmienne i definiuje dwie funkcje zdefiniowane przez użytkownika. Jedna funkcja, sevenSegWrite (cyfra), kontroluje liczbę wyświetlaną na dużym, jednocyfrowym, 7-segmentowym wyświetlaczu ("Dziura", którą odtwarzasz), a druga funkcja, controlscoreled (int), kontroluje, która dioda LED jest wyświetlana (włączona) na tablicy wyników.

W funkcji setup() zdefiniowałem wszystkie piny OUTPUT i INPUT. Uwaga, używany jest wewnętrzny rezystor PULLUP, który wykorzystuje wewnętrzny rezystor 20 kiloomów podciągnięty do 5 woltów. Powoduje to, że wejście odczytuje WYSOKI, gdy przełącznik jest otwarty i NISKI, gdy jest zamknięty. Nie jest potrzebny dodatkowy rezystor. Zainicjowałem również wszystkie zmienne i 7-segmentowe wyświetlacze cyfrowe oraz włączyłem zielone światło „nowa gra”.

Funkcja loop() zaczyna się od ciągłego odczytywania wszystkich pinów INPUT. Następnie wykonywane jest określone polecenie „if” w zależności od tego, który pin wejściowy wskazuje stan LOW (naciśnięty przycisk lub przerwana wiązka czujnika IR). Ostatnie stwierdzenie „jeśli” określa koniec gry. Po rozegraniu 9 „dołków” funkcja loop() zatrzymuje się i gra się kończy.

Krok 10: Montaż komponentów

Najpierw trzeba było wywiercić otwory i wycięcia w płycie montażowej odpowiadające położeniu każdego komponentu na grafice tablicy wyników. Wywiercono otwory o średnicy 5 mm, aby odpowiadały diodom LED. Za pomocą wyrzynarki wycięto prostokątne otwory, aby odpowiadały wymiarom różnych wyświetlaczy 7-segmentowych.

Każda dioda LED została przylutowana do małej płytki stykowej z rezystorem podłączonym do dodatniego zacisku. Do zacisków dodatnich i ujemnych użyto standardowych złączy męskich 2,54 mm. Płytka stykowa ułatwiła przymocowanie diody LED do cienkiej płyty montażowej ze sklejki. Każdy zespół oświetlenia LED został zamontowany w odpowiednim miejscu na płycie montażowej. Do ich zabezpieczenia użyto małych stalowych śrub z łbem Phillipa o średnicy M1,7.

Następnie każdy 7-segmentowy wyświetlacz należało przymocować do płyty montażowej. Otwory montażowe w 4 rogach płytek drukowanych wyświetlacza zostały wykorzystane z tymi samymi małymi śrubami montażowymi.

Płytka Arduino mega, blok dystrybucji zasilania i blok dystrybucji I2C zostały przymocowane do podstawy płyty montażowej za pomocą małych wkrętów do drewna i przekładek. Dwie inne małe płytki stykowe zostały przymocowane do podstawy po prawej stronie pod kątem 90 stopni. Są to piny wejściowe dla czujników podczerwieni, które muszą być podłączone z zespołu docelowego, oraz przyciski arkadowe z pola sterowania grą, które zostaną umieszczone przez gracza (graczy).

Do wewnętrznej strony płyty montażowej przymocowano 9-woltowy akumulator i jego wiązkę. Dodatnia strona kabla zostanie spleciona za pomocą przycisku włączania/wyłączania na obudowie drewnianej tablicy wyników.

Na koniec wszystkie komponenty zostały połączone zgodnie ze schematem okablowania, który został dopracowany do perfekcji na stole.

Krok 11: Składanie wszystkiego razem

Ostatnim krokiem było dołączenie tablicy wyników do istniejącej gry w golfa Executive Par 3 w taki sposób, aby nie przeszkadzała w rozgrywce. Ponadto każdy system mocowania tablicy wyników byłby zdejmowany, aby można go było spakować i nie utrudniać przenoszenia gry. Podobnie musiałem zrobić stojak na skrzynkę z guzikami, aby nie spoczywała na ziemi i znajdowała się bliżej miejsca, w którym ustawiali się gracze.

Proszę spojrzeć na załączone zdjęcia. Kołki o średnicy 7/8” zostały użyte do podniesienia obudowy tablicy wyników i obudowy przycisku do prawidłowego poziomu. Trzy kołki zostały przycięte do długości 24 cali. Podstawa ze sklejki z wywierconym w środku otworem 7/8” została wyprodukowana, aby pomieścić jeden z kołków. Odpowiedni kawałek drewna sosnowego został przymocowany z tyłu plastikowego etui na guziki. Miała również wywiercony w dnie otwór o średnicy 7/8 cala, aby przyjąć drugi koniec kołka. Teraz stojak na guziki był gotowy. Nie używa się kleju. Stojak jest wystarczająco wytrzymały, aby można go było używać podczas gry, ale można go łatwo rozłożyć na czas transportu.

Tablica wyników została przymocowana do zespołu tablicy docelowej przy użyciu tej samej koncepcji. Jedna powierzchnia 15-calowego kawałka sosnowej deski została przycięta pod kątem 60 stopni, aby odpowiadała kątowi 30 stopni docelowego zespołu, gdy jest on ustawiony do gry. Umieszcza to górną część tej planszy poziomo. Wywiercono dwa otwory 7/8” w odległości 11” od siebie, aby pomieścić kołki o długości 24”, a następnie przykręcono element do tylnej części zespołu docelowego. Następnie kawałek złomu ¾” sosny został przykręcony do dna obudowy tablicy wyników z pasującymi otworami o średnicy 7/8” wywierconymi 11” od siebie. Dwa kołki zostały umieszczone przez siatkę poza boiskiem i wepchnięte na miejsce zarówno na zespole tarczy docelowej, jak i na spodzie obudowy tablicy wyników.

Z tyłu tablicy wyników do obudowy przycisku poprowadzono 4-żyłowy kabel z odpowiednimi złączami męskimi. Drugi 6-żyłowy kabel z odpowiednimi złączami żeńskimi i męskimi poprowadzono z tyłu zespołu docelowego (czujniki podczerwieni) do odpowiedniego miejsca z tyłu tablicy wyników. Teraz elektroniczne ustawienie było gotowe do automatycznego zdobywania punktów podczas gry w golfa Executive Par 3 w wersji dla jednego lub dwóch graczy.

Krok 12: Postscript

Gdy testowałem grę, zauważyłem, że piłka golfowa wpadająca przez dołek nie zawsze była liczona. Zastanawiałem się, czy czujniki IR działają poprawnie, czy też musiałbym zainstalować więcej czujników. Wtedy przyszło mi do głowy, że po prawej i lewej stronie dołka o średnicy 3 ½” piłka golfowa nie była „widziana” przez czujniki podczerwieni umieszczone w samym środku dołka (wiązka podczerwieni nie była jest zepsuty). Znalazłem średnicę piłeczki do golfa regulacyjnego 1,68 cala. W kategoriach matematycznych połowa otworu o średnicy 3 ½” miałaby 1,75 cala. Sądzę więc, że jest to możliwe tam, gdzie piłka golfowa wpada przez otwór ze skrajnej lewej i prawej strony i nie przerywa wiązki podczerwieni.

Z perspektywy czasu powinienem był wyciąć otwory do punktowania do średnicy 3”. Ale w tej grze najprostszym sposobem, aby to naprawić, było odwrócenie docelowej deski i zamontowanie nadmiaru obrzeża podłogi winylowej po lewej i prawej stronie każdego otworu. Umieściłem elastyczny winyl tak, aby zachodził na otwór o około ½ cala. Kiedy odwrócisz tarczę do tyłu, zobaczysz, że materiał znajduje się poniżej krawędzi dołka i nie przeszkadza piłce golfowej swobodnie spadającej przez dołek.

To naprawiło problem i gra działa idealnie. Grając w tę grę przez ostatnie kilka tygodni, nie zauważyłem żadnego przypadku, w którym piłki golfowe nie zostały poprawnie zliczone w wyniku gracza.