Modułowa maszyna zręcznościowa: 12 kroków

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

Moi dwaj chłopcy i ja chcieliśmy zbudować automat zręcznościowy, ale nie mogliśmy zdecydować, jaki typ zbudować między pełną szafką stojącą, blatem barowym lub konsolą w stylu walki z kijem do podłączenia do telewizora. W końcu przyszło nam do głowy, że możemy zbudować wszystkie trzy jako rozwiązanie modułowe z modułami, które mogą być używane pojedynczo lub dowolnie łączone.

Ze względu na prostą konstrukcję i wybór komponentów jest to również dość niedroga konstrukcja w porównaniu z wieloma projektami domowych automatów do gier i powinieneś być w stanie osiągnąć za mniej niż 200 € / $ w materiałach. Miałem już większość materiałów stolarskich i elektroniki, więc do tej pory wydałem mniej niż 100 €.

Krok 1: Projekt

Podstawową koncepcją projektu jest system zręcznościowy dla dwóch graczy, składający się z zestawu niezależnych modułów, z których każdy pełni swoją indywidualną funkcję i uzupełnia się nawzajem po połączeniu.

• Moduł sterujący zawiera wszystkie elementy sterujące i elektronikę sterującą, w tym sterowniki USB. Ten moduł może być używany jako kontroler typu Fight Stick podłączony do konsoli lub Raspberry PI.
• Moduł wyświetlacza zawiera wyświetlacz i Raspberry PI (lub wybrany przez Ciebie SBC) i może być używany samodzielnie jako komputer „wszystko w jednym” lub podłączony do modułu sterującego w celu utworzenia jednostki zręcznościowej bartop.
• Stand Module działa jako jednostka do przechowywania w trybie samodzielnym, a w połączeniu z bartopem tworzy kompletną maszynę do gry na stojąco.

Staraliśmy się, aby projekt był tak prosty i funkcjonalny, jak to tylko możliwe, biorąc pod uwagę niektóre elementy wzornictwa z gier stołowych w stylu vintage z lat 70. i 80. oraz unikając niefunkcjonalnych elementów, takich jak oświetlony namiot imprezowy i listwy w kształcie litery T, które można znaleźć w wielu szafkach. Oczywiście możesz zmodyfikować projekt, aby dodać te elementy, jeśli chcesz.

Zdecydowałem się na dość klasyczny układ przycisków, który przypominałem sobie z salonów gier z młodości, z „prostymi sześcioma” przyciskami obok każdego z joysticków (StreetFighter2 FTW). Umieściłem przyciski Start i Select na panelu przednim, aby zapewnić emulację konsoli, a także obowiązki związane z wprowadzaniem monet i wyborem gracza. Umieściłem również przycisk z każdej strony do gry w pinball. Oczywiście możesz dowolnie modyfikować projekt zgodnie z własnymi upodobaniami i pożądanymi metodami wprowadzania, np. kulki kulkowe. ważone błystki itp.

Zrobiłem wstępny szkic koncepcyjny jednostki bar-top na papierze, a następnie odtworzyłem modele w odpowiedniej skali w programie SketchUp - zobacz załączone pliki dla każdego z modułów i kombinacji.

Wymiary oparłem na 19-calowym monitorze panoramicznym, który kupiłem za 10 euro. Spowodowało to całkowitą szerokość obudowy 500 mm, pozostawiając około 30 mm luzu na wypadek, gdybym musiał zmienić monitor.

Sprawdź w plikach SketchUp dokładne pomiary wszystkich wymiarów. Podczas wycinania określonego panelu lub otworu użyłem narzędzia taśmy mierniczej w programie SketchUp, aby zmierzyć wymiar w modelu przed zaznaczeniem nacięć na materiale konstrukcyjnym.

Krok 2: Narzędzia i materiały stolarskie

OSTRZEŻENIE: PODCZAS OBSŁUGI ELEKTRONARZĘDZI NALEŻY STOSOWAĆ OSTROŻNOŚĆ I ODPOWIEDNIE WYPOSAŻENIE BEZPIECZEŃSTWA

Narzędzia

• Śrubokręt i śruby
• Piła stołowa lub piła tarczowa
• Puzzle
• Wiertła i inne wiertła, w tym otwornica 28 mm do przycisków
• Papier ścierny
• Frezarka i końcówka do zaokrąglania narożników

Materiały

• Płyta MDF 19 mm (3/4")
• Płyta MDF 6 mm (3/4")
• Wsporniki kątowe (użyłem kilku naprawdę poręcznych plastikowych - zobacz zdjęcia budowy)
• Kit do drewna
• Malowanie (zobacz kroki „Zakończ” później, aby uzyskać szczegółowe informacje)

Krok 3: Budowa modułu sterującego

Moduł sterujący zacząłem od wycięcia boków z 19mm płyty MDF na podstawie wymiarów z modelu SketchUp.

Następnie wycinam panele przednie i tylne. Skosy zaznaczyłem na tych panelach, umieszczając je ciasno po bokach i zaznaczając kąt ołówkiem, a następnie łącząc znaki po obu stronach prostą krawędzią. Następnie wyciąłem go wzrokowo w piły stołowej i wykończyłem papierem ściernym. Jestem pewien, że istnieje lepszy sposób na zrobienie tego z większą ilością narzędzi i/lub lepszymi umiejętnościami, ale to zadziałało dobrze dla moich potrzeb i nie trwało to długo.

Następnie wyciąłem przednie i boczne otwory na guziki i połączyłem wszystkie panele za pomocą wsporników kątowych i śrub. Początkowo planowałem użyć kleju, ale moje testy z klejeniem do krawędzi cięcia MDF wykazały, że nie byłoby to wystarczająco mocne. Poza tym miałem już kilka wsporników, które przetworzyłem ze starego projektu;).

Na tym etapie zaokrągliłem również górne przednie krawędzie za pomocą routera z końcówką do zaokrąglania narożników. Daje to ładniejszy wygląd i bardziej komfortowe odczucie dla modułu oraz pokonuje ostre krawędzie, w których ręce naturalnie spoczywają obok elementów sterujących.

Następnie wycinam górę i dół z płyty MDF o grubości 6 mm. Skośny panel górny, tak jak w przypadku paneli przednich i tylnych, zapewnia idealne dopasowanie i bezszwowe wykończenie. Nie fazowałem dolnego panelu, ponieważ nie planuję go wypełniać i malować. Zamiast tego użyję go jako panelu dostępu do konserwacji. Wywierciłem i wpuszczane otwory na śruby oraz wywierciłem dopasowane otwory w wspornikach narożnych.

Następnie zdemontowałem tylny panel i wyciąłem duży otwór na regularny dostęp do kabli USB i Raspberry PI.

Na koniec wyciąłem górny przycisk na panelu i otwory na joystick i zmontowałem. Na tym etapie nie mocowałem górnego panelu, ponieważ chciałem, aby był luźny podczas procesu okablowania.

Krok 4: Narzędzia i materiały elektroniczne

Uwaga: Ta lista jest konieczna tylko wtedy, gdy chcesz zagłębić się w elektronikę. Możesz i prawdopodobnie powinieneś dostać wszystkie te rzeczy jako część zestawu plug and play (takiego jak te) i unikać wszelkiego lutowania i niestandardowego okablowania. Zrobiwszy to raz „na trud” na pewno pójdę drogą zestawu, jeśli kiedykolwiek zrobię kolejną szafkę.

Narzędzia

• Multimetr/tester łączności
• Lutownica
• Przecinak do drutu
• Narzędzie do zaciskania (właśnie użyłem przecinaka do drutu)

Materiały

• Arduino Leonardo/Pro Micro z profilem joysticka USB HID (użyłem tanich klonów)
• rozdzielacz USB
• Joystick i przyciski zręcznościowe.
• Zaciskane złącza pasujące do wybranego joysticka i przycisków
• 2x mini płytki do krojenia chleba
• Przewody połączeniowe (użyłem głównie przewodów połączeniowych Dupont)
• Lut do elektroniki (wciąż miałem mój oryginalny bęben z rdzeniem z kalafonii z college'u)
• Rurki termokurczliwe

Krok 5: Okablowanie modułu sterującego

Ponownie zalecam rozważenie zestawu plug and play zamiast opisanego tutaj podejścia. Postępuj zgodnie z tym podejściem tylko wtedy, gdy:

A. Chcesz pełną kontrolę nad kodem obsługi przycisku niskiego poziomu;

B. Naprawdę ciesz się lutowaniem i niestandardowym okablowaniem (kto nie)

C. Masz już narzędzia i części i/lub chcesz zaoszczędzić kilka dolców

D. Chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat lub po prostu poćwiczyć

Moje osobiste motywacje były mieszanką powyższych. Ok, więc oto jak zrobiłem okablowanie:

Najpierw wykonałem kable przejściowe, aby połączyć złącza zaciskane na przyciskach z przewodami złącza Dupont. Zrobiłem jeden z nich dla mikroprzełącznika w każdym z przycisków i cztery w każdym z joysticków. Krzyczcie, żeby zakazać Larry'ego wykopania się na linii produkcyjnej dla tych.

Następnie użyłem tych niestandardowych kabli do podłączenia przycisków i joysticków do pinów wejściowych na każdym z mikrokontrolerów za pośrednictwem płytek stykowych.

Uwaga: W tej konstrukcji jest osobny mikrokontroler, a co za tym idzie kabel USB dla każdego odtwarzacza. Podziel joystick i mikroprzełączniki przycisków odpowiednio między siebie i podłącz oba przyciski pinball do tego samego mikrokontrolera. Sprawdź zdjęcia, które pokazują postęp przez etapy okablowania, jeśli utkniesz.

Następnie musiałem dodać przewód, aby wysłać sygnał do każdego z mikroprzełączników, który po naciśnięciu przycisku zwracał sygnał do pinu wejściowego mikrokontrolera. Użyłem 4 skręconych par w niektórych kablach Cat 5e, aby dostarczyć sygnał do joysticków, lutując je wszystkie na jednym końcu i podłączając kabel łączący Dupont podłączony do pinu sygnałowego na mikrokontrolerze.

Zrobiłem mały kabel łańcuchowy dla każdego z 6 klastrów przycisków i wreszcie użyłem moich niestandardowych kabli adaptera na przyciskach start/select i pinball ponownie, wszystkie podłączone do pinu sygnałowego mikrokontrolera.

Okablowanie mikroprzełączników do mikrokontrolerów było dość proste ze względu na użycie mini-płytki stykowej i złączy Dupont, co oznaczało, że mogłem łatwo przesuwać przewody w razie potrzeby.

Krok 6: Kod kontrolera

Kod jest dość prosty. Zmodyfikowałem przykład gamepada z doskonałej biblioteki Arduino Joystick Library

Możesz dowiedzieć się więcej o rozpoczęciu korzystania z tej biblioteki z tej przydatnej instrukcji.

Pod koniec tego kroku mieliśmy działający kontroler walki dla 2 graczy, więc uczciliśmy to kilkoma rundami StreetFighter2 na moim laptopie!

Pierwotnie planowałem podłączyć mikrokontrolery bezpośrednio do Raspberry PI przez USB, ale podczas testów na laptopie stwierdziłem, że podłączanie i odłączanie złączy micro USB do mikrokontrolerów przez panel dostępu było bardzo kłopotliwe i ostatecznie zerwałem złącze micro USB z jednego z mikrokontrolerów.

Rozwiązaniem tego problemu było umieszczenie w module sterowania koncentratora USB. Oznaczało to, że odsłonięte zostało tylko jedno połączenie z modułu sterującego, a ogólne rozwiązanie było znacznie bardziej niezawodne. Gdy okablowanie było gotowe, dodałem otwory na śruby z łbem stożkowym do górnego panelu i przykręciłem go na miejscu.

gamepad.ino

// Prosty przykład gamepada, który pokazuje, jak czytać pięć Arduino

// cyfrowe piny i zmapuj je do biblioteki Arduino Joystick.

//

// Piny cyfrowe są uziemione po naciśnięciu.

//

// UWAGA: Ten plik szkicu jest przeznaczony do użytku z Arduino Leonardo i

// Tylko Arduino Micro.

//

// Zmodyfikowana wersja oryginalnego kodu autorstwa Mateusza Heironimusa

// 2018-08-11

//--------------------------------------------------------------------

#włączać

Joystick_ Joystick;

voidsetup() {

// Zainicjuj szpilki przycisków

pinMode(2, INPUT_PULLUP);

pinMode(3, INPUT_PULLUP);

pinMode(4, INPUT_PULLUP);

pinMode(5, INPUT_PULLUP);

pinMode(6, INPUT_PULLUP);

pinMode(7, INPUT_PULLUP);

pinMode(8, INPUT_PULLUP);

pinMode(9, INPUT_PULLUP);

pinMode(10, INPUT_PULLUP);

pinMode(16, INPUT_PULLUP);

pinMode(20, INPUT_PULLUP);

pinMode(21, INPUT_PULLUP);

// Zainicjuj bibliotekę joysticków

Joystick.początek();

Joystick.setXAxisRange(-1, 1);

Joystick.setYAxisRange(-1, 1);

}

// Ostatni stan przycisków

int lastButtonState[12] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};

int piny[12] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 16, 20, 21};

voidloop() {

// Odczytaj wartości pinów

for (indeks = 0; indeks< 12; indeks++)

{

int currentButtonState = !digitalRead(pins[indeks]);

if (currentButtonState != lastButtonState[indeks])

{

przełącznik (piny[indeks]) {

case2: // W GÓRĘ

if (currentButtonState == 1) {

Joystick.setYAxis(-1);

} w przeciwnym razie {

Joystick.setYAxis(0);

}

przerwa;

case3: // PRAWO

if (currentButtonState == 1) {

Joystick.setXAxis(1);

} w przeciwnym razie {

Joystick.setXAxis(0);

}

przerwa;

przypadek4: // W DÓŁ

if (currentButtonState == 1) {

Joystick.setYAxis(1);

} w przeciwnym razie {

Joystick.setYAxis(0);

}

przerwa;

case5: // LEWO

if (currentButtonState == 1) {

Joystick.setXAxis(-1);

} w przeciwnym razie {

Joystick.setXAxis(0);

}

przerwa;

sprawa6:

Joystick.setButton(0, currentButtonState);

przerwa;

sprawa7:

Joystick.setButton(1, currentButtonState);

przerwa;

sprawa8:

Joystick.setButton(2, currentButtonState);

przerwa;

przypadek9:

Joystick.setButton(3, currentButtonState);

przerwa;

przypadek 10:

Joystick.setButton(4, currentButtonState);

przerwa;

sprawa16:

Joystick.setButton(5, currentButtonState);

przerwa;

sprawa20:

Joystick.setButton(8, currentButtonState);

przerwa;

sprawa21: {

Joystick.setButton(9, currentButtonState);

przerwa;

}

}

lastButtonState[indeks] = aktualnyButtonState;

}

}

opóźnienie(10);

}

zobacz rawgamepad.ino hostowane z ❤ przez GitHub

Krok 7: Konfiguracja Raspberry PI

Polecam Pi 3 dla maksymalnej wydajności gry i kompatybilności, ale jeśli interesują Cię tylko starsze gry, urządzenie o niższej mocy, takie jak Pi Zero, również będzie w porządku. Używam zapasowego Pi 2, które już miałem.

W sieci jest mnóstwo świetnych zasobów opisujących, jak skonfigurować wybrane Pi lub inny SBC z różnymi emulatorami i interfejsami. Osobiście używam i polecam RetroPie i uważam, że te - doskonałe - filmy z ETA Prime są świetnym sposobem na szybkie uruchomienie.

Krok 8: Budowa modułu wyświetlacza

Konstrukcję Display Module rozpocząłem od paneli bocznych, zaznaczając i wycinając pierwszy z wymiarów zmierzonych z pliku SketchUp za pomocą wirtualnej taśmy mierniczej. Następnie użyłem pierwszego panelu jako szablonu do zaznaczenia drugiego.

Następnie wyciąłem dolny tylny panel, przykręciłem kilka kątowników, a następnie przykręciłem do bocznych paneli. Na tym etapie sprawdziłem, czy mój monitor będzie pasował. Było trochę ciaśniej niż się spodziewałem, ale było wystarczająco dużo miejsca.

Następnie dodałem dolny panel przedni i wyciąłem w nim otwory, aby pasowały do modułu sterującego. Aby to zaznaczyć, umieściłem moduł sterowania naprzeciw modułu wyświetlacza i wyrysowałem wokół wnętrza istniejącego otworu w module sterowania.

Na tym etapie udało mi się skręcić ze sobą dwa moduły za pomocą dwóch śrub łączących szafę. Teraz mogłem zobaczyć ostateczny kształt połączonego modułu bar-top!

Kolejnym krokiem było frezowanie krawędzi paneli. W tym celu ponownie zdemontowałem urządzenie. Wyciąłem też otwór na wlot zasilania i włącznik. W tym celu najpierw wytyczyłem otwór, następnie wywierciłem narożniki małym wiertłem do drewna, a na końcu wyciąłem pozostały materiał za pomocą piły spiralnej.

Następnie ponownie zmontowałem jednostkę, tym razem sklejając ze sobą każdy element. Ponieważ używałem również wsporników, nie musiałem używać zacisków do trzymania elementów razem.

Teraz, gdy urządzenie było już w swojej ostatecznej formie, wyciąłem panel ekranu i dopasowałem go na miejscu, pracując nad nim papierem ściernym, aż będzie dobrze pasował. Kiedy byłem zadowolony z dopasowania, wysunąłem go i użyłem wyrzynarki, aby wyciąć otwór na wyświetlacz, aby pasował do widocznego obszaru ekranu. W ten sposób udało mi się przetestować ekran w miejscu za pomocą kilku wsporników, aby utrzymać monitor w luźnej pozycji.

Połączyłem oba moduły, aby zobaczyć, jak to wygląda, a następnie dokończyłem sklejanie obramowania ekranu. Aby to zrobić, dodałem kilka dodatkowych kawałków MDF o grubości 6 mm za ramką ekranu, aby upewnić się, że jest solidny i aby później uniknąć pęknięć lakieru.

Krok 9: Zakończ

Po całkowitym wyschnięciu kleju na module wyświetlacza obficie nałożyłem szpachlę do drewna na wszystkie połączenia i skazy, a następnie przeszlifowałem go gruboziarnistym papierem ściernym.

Następnie pokryłem go rozwodnionym klejem PVA jako pierwszą warstwą uszczelniającą. Następnie nałożyłem kilka warstw mieszaniny PVA i białej farby ogólnego przeznaczenia do drewna/stali, którą znalazłem w garażu.

Wszystkie te początkowe warstwy zostały nałożone zwykłym pędzlem o grubości 2 cali.

Kiedy podkłady wyschły, lekko przeszlifowałam drobnoziarnistym papierem ściernym. Następnie dodałem kolejną warstwę białej farby.

Kiedy wyschło, ponownie lekko przeszlifowałem, a następnie nałożyłem kilka warstw niedrogiej farby w sprayu ogólnego przeznaczenia z puszek, które kupiłem w sklepie z narzędziami.

Przed powtórzeniem procesu dla modułu sterującego wycinam górny tylny panel modułu wyświetlacza. Ten panel ma otwór, dzięki czemu mogę łatwiej przenosić moduł wyświetlacza. Działa również, umożliwiając wydostanie się dźwięku z wbudowanych głośników monitora z obudowy.

Na tym etapie postanowiłem również odkręcić śruby z górnego panelu modułu sterującego i przykleić go na miejsce. Aby upewnić się, że jest bezpieczny, najpierw przykleiłem dodatkowe elementy podporowe.

Kiedy moduł sterowania został pomalowany, użyłem narzędzia Dremel do oczyszczenia otworów na guziki, ciągle testując je pod kątem rozmiaru za pomocą jednego z guzików. Na koniec przykleiłem nakrętkę złącza meblowego z tyłu modułów sterujących.

Byłem dość zadowolony z końcowego zakończenia tego kroku, biorąc pod uwagę ilość czasu i wysiłku, jaki poświęciłem. W żadnym wypadku nie była idealna i można ją było poprawić, mając więcej czasu na tym etapie. To naprawdę zależy od tego, jaki poziom wykończenia chcesz osiągnąć i ile czasu zajmie ten krok.

Krok 10: Elementy modułu wyświetlacza

• 19-calowy monitor panoramiczny z głośnikami
• Komputer jednopłytkowy Raspberry PI 2 (SBC)
• Obudowa Raspberry PI 2
• Zasilacz USB 2Amp
• Kabel micro-usb
• Kabel audio 3,5 mm
• kabel HDMI
• Gniazdo zasilania w obudowie (typ czajnika)
• Przewód do czajnika sieciowego
• Podwójne gniazdo sieciowe

Krok 11: Okablowanie modułu wyświetlacza

Najpierw dodałem podstawę i tylny panel do obudowy modułu wyświetlacza. Tylny panel został zabezpieczony za pomocą magnetycznych zaczepów, dzięki czemu można go łatwo zdjąć, aby uzyskać szybki dostęp do komponentów.

Następnie podłączyłem przełącznik zasilania do podwójnego gniazda zasilania, aby zasilić PI i monitor. Przylutowałem przewody zasilające do przełącznika i owinąłem kable koszulkami termokurczliwymi. Jeśli nie czujesz się w pełni komfortowo w tej części, poproś o pomoc kogoś wykwalifikowanego. NIE podejmuj żadnego ryzyka z okablowaniem sieciowym.

Po przymocowaniu przełącznika do obudowy umieściłem monitor na miejscu. Biorąc pod uwagę już zaciekłą walkę, kilka dodatkowych plastikowych wsporników wystarczyło, aby zabezpieczyć ekran na miejscu.

Następnie podłączyłem zasilacz USB do PI i przewód czajnika do monitora. Pozostało tylko podłączyć sygnał audio i wideo do monitora.

Ponieważ monitor nie ma wejścia HDMI, użyłem przejściówki HDMI na DVI. Dźwięk był dostarczany do wbudowanych głośników monitora za pomocą kabla audio 3,5 mm z PI. Przy włączonym tylnym panelu i maksymalnych ustawieniach dźwięku głośność dźwięku jest w porządku, ale nie jest głośna. Mogę dodać głośniki i mini wzmacniacz w przyszłej aktualizacji.

W końcu podłączyłem koncentrator USB do PI i mogłem rozpocząć testowanie w pełni sprawnego modułu wyświetlacza.

Krok 12: Końcowe zgromadzenie i przemyślenia

Ostatnią pracą przed ostatecznym montażem było ponowne okablowanie i montaż modułu sterującego po malowaniu. Poszło to całkiem gładko, poza zerwaniem jednego drutu, który trzeba było ponownie przylutować.

Przed połączeniem modułu sterowania i wyświetlacza wyciąłem kilka krążków przezroczystej, samoprzylepnej folii kontaktowej, aby uniknąć zarysowania lakieru przez wystające z modułu sterowania beczki złączy meblowych.

Wtedy wystarczyło tylko ułożyć moduły i skręcić je ze sobą. Na tym etapie jednostka bar-top jest w pełni kompletna i gotowa do działania. Wygląda na to, że będzie to preferowana konfiguracja, więc przez jakiś czas nie będę musiał budować modułu stojaka. Jeśli i kiedy to zrobię, zaktualizuję ten post. Sam moduł stojaka powinien być najprostszy ze wszystkich. Jest to w zasadzie prosta szafka do przechowywania z otworami na śruby w górnej części, które można podłączyć do nadstawki.

Świetnie się bawiłam pracując nad tym projektem z moimi dziećmi. Dużo się nauczyliśmy i nie możemy się już doczekać, aby zagrać w wiele starych klasycznych gier zręcznościowych i konsolowych na nowej maszynie. Dziękujemy za przeczytanie i daj nam znać, co myślisz o projekcie w komentarzach!