Automatyczna punktacja dla małej gry w Skee-Ball: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Domowe gry w Skee-Ball mogą być świetną zabawą dla całej rodziny, ale ich wadą zawsze był brak automatycznej punktacji. Wcześniej skonstruowałem maszynę Skee-Ball, która umieszczała piłki w oddzielnych kanałach w oparciu o pierścień punktacji, przez który przeszły. Inni również wybrali ten projekt budowlany. Umożliwiło to graczowi ręczne śledzenie wyniku gry poprzez zsumowanie piłek w każdym kanale. Byłoby miło móc policzyć swój wynik Skee-Ball elektronicznie, aby uniknąć tego skomplikowanego systemu kanałów. Chciałem również zaprojektować komorę do przechowywania piłek do gry. Gdy rozpocznie się nowa gra, drzwi opadną, pozwalając na grę zgodnie z przepisami 9 skee balls.

Nie chciałem, aby ta gra miała duży ślad, więc moim pierwotnym pomysłem było skonstruowanie gry, w której używano piłek golfowych. Jednak nie podobał mi się sposób, w jaki piłki golfowe wystrzeliły z rampy do gry, więc przerzuciłem się na drewniane piłki o średnicy 1-1 / 2, które można kupić w Woodpecker Crafts. To jest adres internetowy:

woodpeckerscrafts.com/1-1-2-round-wood-bal…

Ostateczne wymiary gry to 17 cali szerokości, 79 cali długości i 53 cale wysokości w najwyższym punkcie (tablica wyników). W tej instrukcji skoncentruję się na wyjaśnieniu komponentów elektronicznych i kodu potrzebnych do wdrożenia automatycznego punktowania na domowej maszynie Skee-Ball. Mój poprzedni podręcznik zatytułowany „Another Skee-Ball Machine” zawiera bardziej szczegółowe instrukcje dotyczące technik obróbki drewna potrzebnych do wyprodukowania maszyny Skee-Ball.

Kieszonkowe dzieci

Sama gra:

· Sklejka ½” (boki i montaż tarczy celowniczej)

· 2 x 4 kołki sosnowe (przycięte na mniejsze szerokości dla ramy rampy)

· sklejka” (rampa)

· Sklejka 1/8” (boki rampy)

· 1 x 4 sosna (boki tarczy montażowej)

· Obramowanie konstrukcji 2 x 8 (uruchomienie)

· Rura PVC o średnicy 4” (pierścienie karbujące)

· Zestaw farb akrylowych (tablica wyników)

· Przezroczysta pleksi o grubości 1/8” (tablica wyników)

· Kalkomanie z cyframi (pierścienie punktowe)

· Plastikowe wieczko wiadra (duży pierścień punktowy)

· 4” wysoki profil krawędzi płytki winylowej (dolny pierścień tarczy docelowej)

· Siatka sportowa (klatka ochronna)

· Kołki drewniane” (klatka ochronna)

Części elektroniczne:

· (7) Mikroprzełączniki Arcade do drzwi na monety z prostym przewodem

· Małe wkręty maszynowe

· Wkręty do drewna ½” x 8

· (14) metalowe wsporniki kątowe 1”

· Arduino Mega

· Różne diody LED (wbudowane rezystory – stosowane na płytce docelowej)

· światła LED (do tablicy wyników)

· 2,3” jednocyfrowa 7-segmentowa dioda LED (E-Bay)

· Wysokość 1,2”, 4-cyfrowa, 7-segmentowa dioda LED (Adafruit Industries)

· Różne płytki lutownicze

· Rezystory 220 omów (dla diod LED i wysokiej 7-segmentowej diody LED)

· Przełącznik chwilowy (przełącznik resetowania)

· Silnik serwo (opuszczane drzwiczki do wypuszczania piłki do gry)

· Różne okablowanie i złącza

Krok 1: Montaż tablicy docelowej

Rozmiar tarczy docelowej ma 16 cali szerokości i 24 cale długości i jest wykonany ze sklejki o grubości ½ cala. Otwory punktowe zostały ułożone na sklejce i wycięte otwornicą o średnicy 4” podłączoną do mojej wiertarki. Do karbowania użyłem rury PVC o średnicy 4”. Zostały one przyklejone klejem budowlanym do wyśrodkowania nad wyciętymi otworami.

Większy pierścień, który otacza 20-, 30- i 40-punktowe pierścienie punktacji, został wycięty z wierzchu wiadra na pranie. Został również wycentrowany i przyklejony. Dolny pierścień został wykonany z obrzeża winylowego i został przyklejony do płytki docelowej po użyciu frezu ź” do utworzenia kanału, który go zaakceptuje (aby utrzymać krzywą).

Dolna obudowa (pudełko) została zbudowana, aby pomieścić i skierować rzucaną piłkę do rynny wyjściowej. Zarówno tarcza celownicza, jak i spód obudowy zostały wyłożone miękkim matowym materiałem, aby „zagłuszyć” odbicie litych drewnianych kulek. To jest używana mata do jogi:

www.amazon.com/gp/product/B01IZDFWPG/ref=p…

Po zakończeniu montażu tarczy docelowej zaprojektowano, wycięto i zamocowano boki i górę otaczające zespół docelowy. Zespół docelowy został zamontowany pod kątem 45 stopni.

Krok 2: Elektronika płytki docelowej

Mikroprzełącznik arkadowy z długim prostym przewodem został użyty do wykrycia kulki skee, gdy wpada ona przez pierścień punktacji. Musiałem znaleźć jakiś sposób na przymocowanie mikroprzełącznika do spodu płytki docelowej. Domowy wspornik został zaprojektowany i wyprodukowany przy użyciu płyty pilśniowej o grubości 1/8” i małych wsporników pod kątem prostym: Patrz poniżej:

www.amazon.com/gp/product/B01IZDFWPG/ref=p…

Przełącznik musiał być przymocowany do spodu każdego dołka, aby nie przeszkadzał spadającej piłce, ale także musiał być wyśrodkowany, aby nie „przeoczył” żadnej spadającej piłki. Długi drut musiał być ukształtowany i wyśrodkowany, aby piłka „potykała się” bez względu na to, gdzie przejdzie przez otwór punktacji.

Chciałem też dodać światła do tablicy docelowej. Zamontowano małe diody LED, aby zrozumieć każdy otwór punktowany, aby oświetlić otwór. Aby to osiągnąć, otwór musiał zostać pogłębiony tuż za krawędzią otworu punktowego. Do wiercenia na głębokość 3/8 cala użyto wiertła Forstner o średnicy 1”. Diody LED zostały następnie zabezpieczone klipsem kablowym 1/4”. Otwory punktowane zostały zakodowane kolorami według wartości punktowanych. 10- i 20-punktowe pierścienie do oceny były podświetlone na czerwono, 30-, 40- i 50-punktowe pierścienie do oceny były podświetlone na niebiesko, a dwa 100-punktowe pierścienie do oceny były podświetlone na zielono. Jak zobaczymy później, ten schemat kolorów będzie pasował do kolorów wyświetlanych na tablicy wyników.

Po zamontowaniu wszystkich przełączników i świateł LED należało je okablować i przylutować do scentralizowanej perforowanej płytki waflowej ze standardowym złączem. Połączenia przewodowe ostatecznie biegną do zamontowanej tablicy wyników. Wszystkie luźne druty zostały przypięte i przymocowane bezpiecznie do wewnętrznej strony tarczy, aby nie przeszkadzały piłkom do gry, gdy spadały przez pierścienie punktacji i wędrowały do rynny wyjściowej.

Krok 3: Montaż rampy

Rama rampy została wykonana z kołków konstrukcyjnych, które zostały rozprute do wymiaru 1-1/2” x 2”. Rama została zbudowana z poprzecznic oddalonych od siebie o około 16 cali. Rama była lekko pochylona, więc kulki skośne toczyły się naturalnie, grawitacyjnie, do miejsca ich mocowania.

Integralną częścią zespołu rampy jest rynna powrotna kul i obszar przytrzymywania. Zagrane kule skee gromadzą się za mechanizmem opuszczanych drzwi. Ten mechanizm jest kontrolowany przez mikrosilnik serwo, który jest podłączony do mikroprocesora Arduino i jest zaprogramowany do opuszczania i uwalniania 9 kulek po każdym naciśnięciu przycisku resetowania.

Mikrosilnik serwo został zamontowany do ramy, dzięki czemu plastikowe ramię serwomechanizmu usztywnia tył opuszczanych drzwi. Drzwi te są przymocowane do swobodnie ruchomego zawiasu. Gdy ramię serwa zostanie zgodnie z kodem poinstruowane, aby odchyliło się o 90 stopni, nachylenie toru kuli i ciężar drewnianych kulek powodują, że drzwi opadają do zlicowanego wgłębienia. Piłki następnie swobodnie przemieszczają się do otwartego obszaru gry, gdzie można je pobierać pojedynczo.

Nie pokazałem zbyt wiele szczegółów, ale boki zespołu rampy są obramowane i pokryte cienką sklejką o grubości 1/8 cala, aby zapewnić miejsce na swobodny ruch kulek pod spodem, jak opisano w poprzednim akapicie. Projekt symuluje, jak działałaby gra Skee-Ball w prawdziwym zręcznościowym rozmiarze, gdy włożysz pieniądze, aby rozpocząć grę.

Montaż rampy został ukończony poprzez wyfrezowanie -calowej toru do gry w kręgle ze sklejki, aby pasowała do górnej części ramy. Sosnowe kołki 2 x 4 cale zostały użyte do wyprodukowania nóg do gry, aby podnieść ją z ziemi na odpowiednią wysokość do gry. Aby gra była mobilna, do tych nóg przymocowano 2-calowe przemysłowe koła.

Krok 4: Uruchom produkcję

Najpierw próbowałem wykonać niestabilną kulkę, używając techniki żebra i ramy. Użyłem cienkich pasków sklejki (1/8 cala) przyklejonych do kilku” kawałków ramy wyciętych w obrysie wyrzutni. Przetestowałem ten start z drewnianymi kulkami i stwierdziłem, że nie działa zbyt dobrze. Nie wydawał się solidny i nie wystrzelił drewnianych kul, jak się spodziewano. Postanowiłem nie korzystać z tej premiery.

Wróciłem do stosowanej wcześniej techniki budowy startowej. Wyrzutnia została wykonana z pojedynczych kawałków tarcicy konstrukcyjnej o grubości 2 cali, które zostały sklejone, aby uzyskać odpowiednią szerokość wyrzutni. Wzór został narysowany i wycięty na mojej piłce taśmowej. Wszystkie niedoskonałości zostały wypełnione auto wypełniaczem karoserii. Zakrzywienia zostały wyszlifowane do ostatecznego kształtu startu. Był to ostatni krok w zakończeniu montażu rampy.

Krok 5: Ekran ochronny/klatka

Ekran ochronny, który wykonałem, był jakby refleksją. Pomyślałem, że będę potrzebował ochrony piwnicy z moimi wnukami grającymi w tę grę. Nie zrobiłem żadnych zdjęć związanych z tym kroków. Nie mogłem znaleźć materiału, z którym mógłbym z powodzeniem pracować (rura PCV, rura metalowa, peszel), więc postanowiłem zrobić to z drewna. Do wykonania tego użyłem sklejki o grubości ½” i kołków ¾”. Został pomalowany na czarno, a następnie pokryty siatką sportową typu piłkarska. Siatka została przypięta do drewna. Ta ochronna klatka została następnie przymocowana do gry.

Krok 6: Konfiguracja ławki elektronicznej

Na poniższych zdjęciach przedstawiono konfigurację elektronicznej ławki szlakowej. Użyłem 4-liniowego monitora LDC na moim stanowisku testowym, aby śledzić zmienne i sprawdzać, czy kod Arduino kontrolujący tablicę wyników działa poprawnie. Użyłem tego zamiast monitora szeregowego. Chwilowe przyciski podciągania były używane do naśladowania przełączników arkadowych drzwi na monety z długimi drutami, zamontowanych na tablicy celowniczej. Mam podpięty jeden dodatkowy przełącznik arkadowy z długim drutem, aby upewnić się, że przyciski będą działać. Przetestowałem również niektóre diody LED, które będą działać na tablicy wyników. Czerwone światło, które świeci na tym zdjęciu, zaświeci się, aby wskazać, że „Czerwona Kula” jest rzucana. W normalnym Skee-Ball jest to dziewiąta lub ostatnia wyrzucona piłka i jest warta dwa razy więcej punktów niż jakikolwiek pierścień punktacji, przez który przechodzi. Pojawi się zielona dioda LED wskazująca, że przycisk resetowania został wciśnięty i rozpoczyna się nowa gra. Pojawi się również dioda „Game Over”, która zaświeci się po wyrzuceniu wszystkich dziewięciu piłek.

U góry tablicy wyników będzie sześć diod LED. Ten, który jest podświetlony w dowolnym momencie, będzie wskazywał pierścień punktacji, przez który przeszła ostatnia wyrzucona piłka. Pamiętaj, że kolor tych diod będzie kodowany kolorem światła oświetlającego pierścienie scoringowe.

Na koniec okablowano i przetestowano 7-segmentowe wyświetlacze LED. Po pierwsze, zakupiono w serwisie E-Bay jednocyfrową 7-segmentową diodę LED typu oversize (2,3 cala). Każdy duży wyświetlacz będzie działał. Ten, którego użyłem, był typową katodą i został umieszczony na małej płytce stykowej, dzięki czemu można było przylutować rezystory 220-omowe dla każdego pojedynczego segmentu LED wyświetlacza. Przewód z każdego segmentu LED był zakończony wspólnym męskim 7-pinowym złączem (2,54 mm). Złącze ułatwi podłączenie do płytki Arduino Mega. Ten ponadwymiarowy 7-segmentowy wyświetlacz zostanie zamontowany na środku tablicy wyników i będzie pokazywał liczbę wyrzuconych piłek w grze.

Na środku tablicy wyników, nad wyświetlaczem przetoczonych piłek, zamontowany jest również 4-cyfrowy, 7-segmentowy wyświetlacz, który będzie sumował wynik w miarę toczenia każdej piłki. Ta 4-cyfrowa, 7-segmentowa dioda LED pochodzi z firmy Adafruit Industries. Nazywa się „1.2” 4-cyfrowym 7-segmentowym wyświetlaczem z plecakiem 12C – czerwonym”. Identyfikator produktu to 1269. Zobacz poniżej:

www.adafruit.com/product/1269

Piękno tego wyświetlacza polega na tym, że wykorzystuje on kontroler magistrali I2C z tyłu płytki drukowanej, więc do jego sterowania potrzebne są tylko dwa piny. Są to pin SDA (linia danych) i pin SCL (linia zegara). Będziesz także potrzebował linii zasilania i uziemienia do tego wyświetlacza. Ale to tylko 4 linie w porównaniu do 16 linii potrzebnych bez tego kontrolera magistrali I2C.

Kod Arduino został napisany i debugowany. Gdy okazało się, że wszystko działa na ławce, nadszedł czas na zaprojektowanie i zbudowanie tablicy wyników.

Krok 7: Projekt i montaż tablicy wyników

Drewniana obudowa tablicy wyników została wykonana z gotowej sklejki ½”. Będzie miał taką samą szerokość jak reszta ukończonej gry (17”). Będzie miał głębokość 7” i wysokość 9”. Specjalnie pomalowana nakładka z pleksiglasu zostanie wykonana tak, aby pasowała do przedniej części obudowy. Główna płyta montażowa dla wszystkich elementów elektronicznych została wycięta ze sklejki 1/4”. Zostanie on umieszczony tuż za nakładką z pleksiglasu. Oświetlenie i wyświetlacze 7-segmentowe zrównają się z odpowiednią grafiką na nakładce z pleksiglasu. Wymiar tej płyty montażowej został przycięty nieco mniej niż drewniana obudowa. Płyta montażowa została ustabilizowana za pomocą podstawy ze sklejki 3/4” przymocowanej od dołu. Ułatwiło to montaż komponentów.

Wszystkie diody LED zostały umieszczone na małych perforowanych płytkach stykowych z 220-omowymi rezystorami przylutowanymi do dodatniego zacisku. Ułatwiło to mocowanie diod LED do płyty montażowej. Na początku zamierzałem ustawić światła wartości punktowych w łuk lub półokręgu wzdłuż górnej części tablicy wyników. Jednak równomierne rozmieszczenie świateł okazało się zbyt trudne, więc postanowiłem ustawić światła wartości punktowych w linii prostej w poprzek góry z podświetloną na zielono gwiazdą „Nowa gra” pośrodku. Jak wspomniano wcześniej, wyświetlacz punktacji i wyświetlacz liczby piłek były wyśrodkowane w środkowej linii, tak jak oryginalne gry zręcznościowe Skee-Ball. Po lewej stronie 7-segmentowych wyświetlaczy umieściłem lampkę LED „Game Over”, a po prawej lampkę LED „Czerwona Kula”. Wszystkie te elementy zostały zabezpieczone na płycie montażowej jak widać na zdjęciu.

Teraz, gdy układ tablicy wyników został sfinalizowany, nakładka z pleksiglasu musiała zostać zaprojektowana i pomalowana tak, aby pasowała. Część projektu została oparta na zdjęciach starych klasycznych automatów do gry Skee-Ball. Żółte ukośne strzałki były inspiracją dla tych klasycznych gier. Dodano inne ikony, aby wskazać, co reprezentuje każda podświetlona dioda LED. Projekt został namalowany na pleksiglasie farbami akrylowymi typu artysty. Nie jestem wielkim artystą, ale myślę, że wyszło dobrze. Narysowałem wiele projektu na Pleksiglasie, więc mogłem poprawnie namalować projekt. Do wykończenia nakładki w niektórych miejscach użyłem też magicznych markerów i pisaków.

Krok 8: Wykończenie elektroniki

Z tyłu gry możesz zobaczyć, jak połączyłem wszystkie komponenty. Ostatnim krokiem było zabezpieczenie wszystkich komponentów do pinów wejściowych i wyjściowych Arduino Mega. Ta płyta procesora została zamocowana na podstawie płyty montażowej (prawa strona). Na podstawie płytki montażowej (lewa strona) zamontowano również perforowaną płytkę stykową, która przyjmowała połączenia mikroprzełączników arkadowych z pierścieni scoringowych płytki docelowej oraz inne połączenia. Na samej płycie montażowej znajduje się również perforowana płytka stykowa, która rozprowadza wszystkie źródła zasilania i uziemienia 5 VDC do wszystkich komponentów. To była główna tablica rozdzielcza. Możesz zobaczyć połączenia światła LED i połączenia wyświetlacza 7-segmentowego przechodzące do odpowiednich pinów wyjściowych w Arduino Mega. Ten zespół płyty montażowej całego komponentu pasuje bezpośrednio do drewnianej obudowy tablicy wyników i znajduje się za nakładką z pleksiglasu, gdzie jest zabezpieczony na miejscu.

Wreszcie trzeba było podłączyć zasilanie i dystrybucję prądu przemiennego. Do zasilania świateł LED przymocowanych pod tablicą docelową użyto transformatora zasilającego z wyjściem 5 V DC. Wymagały stałego zasilania, ponieważ były zawsze włączone, gdy włączony był przełącznik gry. Do zasilania płytki Arduino Mega zastosowano specjalistyczny transformator wyjściowy prądu stałego o napięciu 9 V. Oba te transformatory były zasilane ze zwykłej 110-woltowej linii zasilającej AC. Jednobiegunowy przełącznik AC został umieszczony w tej linii zasilającej i zamontowany po lewej stronie szafki, aby włączać i wyłączać grę.

Krok 9: Kod Arduino

Ostatnią rzeczą do omówienia jest kod Arduino, który kontroluje przebieg gry (tablica wyników). W załączeniu plik z kodem Arduino. W kodzie zobaczysz, że musisz uwzględnić wszystkie potrzebne biblioteki. Pamiętaj też, że użyłem 4-liniowego monitora LCD do sprawdzania i debugowania mojego kodu, więc nadal będziesz widzieć odniesienia do tego kodu. Można to po prostu zignorować.

Po pierwsze, mikroprzełącznikom arkadowym przypisane są piny 43-53. Przycisk resetowania jest dołączony do pinu 9. Następnie funkcje są deklarowane do wyświetlania cyfr na dużym, pojedynczym 7-segmentowym wyświetlaczu, do sterowania aktualizacją wyników gry i wskaźników przetoczonych piłek oraz do kontrolowania, która wartość światła punktacji jest wyświetlana w poprzek szczyt tablicy wyników.

Funkcja setup() najpierw inicjuje serwosilnik. Następnie ustawia tryb pinów na wyjście dla wszystkich diod LED znajdujących się na tablicy wyników i tworzących 7-segmentowy duży wyświetlacz. Następnie tryb pin jest ustawiony na wejście dla wszystkich mikroprzełączników arkadowych i przycisku resetowania. Używany jest wewnętrzny rezystor na płytce Arduino, więc oddzielne rezystory nie są potrzebne dla każdego przełącznika. Na koniec na początku gry wyświetlacze są zsynchronizowane do zera.

Kod w funkcji loop() jest wykonywany wiele tysięcy razy na minutę; innymi słowy, w sposób ciągły. Zasadniczo wszystko, co robi, to sprawdzenie, czy i kiedy przełącznik został aktywowany, a następnie wykonuje odpowiedni kod dla tego przełącznika. Kod doda wynik gry, policzy liczbę wyrzuconych piłek, aktywuje diodę LED ostatniej punktowanej piłki, a następnie wyświetli wszystkie te informacje na tablicy wyników. Istnieją instrukcje sprawdzające, kiedy wyrzucono 9 piłek i gra się skończyła lub kiedy wyrzucono 8 piłek, a następna wyrzucona piłka (Czerwona Kula) będzie warta podwójne punkty. Na koniec, jeśli naciśniesz przycisk resetowania, gra się zatrzyma, wszystko zostanie zresetowane do zera (zmienne i wyświetlacze), a ramię serwomotoru opada, więc kulki gry są wypuszczane, aby ponownie rozpocząć grę.

Krok 10: Końcowe myśli

Elektroniczna tablica wyników wydaje się działać zgodnie z założeniami. Tylko w rzadkich przypadkach skee ball nie aktywuje długiego drucianego ramienia mikroprzełącznika, gdy spada przez pierścień punktacji. Otrzymałem kopię instrukcji konfiguracji rzeczywistego, pełnowymiarowego automatu Skee-Ball w stylu arcade. Pokazuje, że maszyna jest wykonana z czujnikami podczerwieni (IR) do wykrywania piłek do gry spadających przez pierścienie punktacji. Gdybym miał sfabrykować kolejną grę Skee-Ball, myślę, że użyłbym czujników IR do wykrywania spadających piłek. Użyłbym produktu firmy Adafruit Industries o nazwie „Czujnik IR Break Beam – 3 mm LED” (ID produktu 2167)

www.adafruit.com/product/2167

Użyłem ich w innej zaprojektowanej przeze mnie grze, która została opublikowana w Instructables zatytułowanej „Elektroniczna punktacja w grze w beanbag” i działały bezbłędnie.