สุดยอดเครื่องปิงปองเบียร์ - PongMate CyberCannon Mark III: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

บทนำ

PongMate CyberCannon Mark III เป็นเทคโนโลยีปิงปองเบียร์ใหม่ล่าสุดและล้ำหน้าที่สุดเท่าที่เคยมีมาเพื่อจำหน่ายต่อสาธารณชน ด้วย CyberCannon ใหม่ ทุกคนสามารถกลายเป็นผู้เล่นที่น่ากลัวที่สุดที่โต๊ะปิงปองเบียร์ เป็นไปได้อย่างไร? CyberCannon Mark III ได้รวมเอาระบบการยิงที่ล้ำสมัย ระบบควบคุมการบินเสริม และระบบสอบเทียบการเล็ง เพื่อให้แน่ใจว่าลูกปิงปองแต่ละลูกถูกยิงด้วยความแม่นยำสูงสุด นี่คือวิธีการทำงาน:

ระบบการยิงของ PongMate ประกอบด้วยกลไกการโหลดและการยิงที่ออกแบบโดยวิศวกรชาวเยอรมันและอเมริกันระดับบนสุด และรับประกันประสิทธิภาพสูงสุดบนโต๊ะ โหลดบอล กดปุ่มแล้วยิง เซอร์โว SG90 180 องศาจะช่วยให้แน่ใจว่าลูกบอลถูกผลักเข้าไปในตำแหน่งอย่างแม่นยำเพื่อการยิงที่เหมาะสมที่สุด เพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะไม่มีน้ำผลไม้หมดในงานปาร์ตี้และเล่นต่อไปเรื่อย ๆ ระบบการยิงของ PongMate CyberCannon Mark III จะทำงานไม่ใช่ 2 ไม่ใช่ 4 แต่เป็นแบตเตอรี่ AA แบบชาร์จซ้ำได้ 6 ก้อน 9V และ 6600 mA สำหรับจ่ายไฟให้กับ DC-Motors ทั้งสองตัว

Auxiliary FlightControl System ใช้เทคโนโลยีการตรวจจับที่ทันสมัยและเทคโนโลยีเลเซอร์ในการคำนวณวิถีลูกปิงปองที่เหมาะสมที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของมาตรความเร่งและเวลาของเซ็นเซอร์การบิน PongMate CyberCannon Mark III สามารถคำนวณตำแหน่งที่แน่นอนของผู้ใช้ที่เกี่ยวกับถ้วยเป้าหมาย

เพื่อให้ผู้ใช้มองเห็นความสูงและมุมการถ่ายภาพที่ถูกต้อง ระบบปรับเทียบการเล็งได้รับการออกแบบด้วยระดับแรงโน้มถ่วงและอินเทอร์เฟซ LED 5 ดวงเพื่อให้แน่ใจว่าได้ตำแหน่งที่เหมาะสมก่อนการยิง

PongMate CyberCannon Mark III ไม่ใช่งานวิศวกรรมเพียงอย่างเดียว การวิจัยหลายพันชั่วโมงลงทุนไปกับการออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์ของผลิตภัณฑ์ สายรัดเวลโครอิตาลีที่เย็บด้วยมือถูกรวมเข้ากับแผ่นฐานไม้แข็งและปรับให้พอดีกับขนาดแขนทุกขนาด ที่จับไกปืนที่แข็งแกร่งติดอยู่ใต้ Auxiliary FlightControl System เพื่อให้จับได้อย่างมั่นคง แม้หลังจากเบียร์ที่ดีที่สุดของสตุตการ์ตเพียงไม่กี่แก้ว

ดังนั้น ถ้าคุณอยากเก่งเบียร์ปอง อยากอยู่ในทีมที่ชนะ และถ้าคุณต้องการสร้างความประทับใจให้ทุกคนในงานปาร์ตี้ คุณต้องมี PongMate CyberCannon Mark III และคุณจะไม่มีวันพลาดช็อตเด็ด อีกครั้ง.

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์และอิเล็กทรอนิกส์

ด้านล่างนี้ คุณจะพบกับฮาร์ดแวร์ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องมือทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้าง PongMate CyberCannon Mark III หมวดอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็นสี่ส่วนย่อย ได้แก่ หน่วยควบคุม ระบบการยิง ระบบควบคุมการบินเสริม และระบบสอบเทียบการเล็ง เพื่อแสดงว่าส่วนประกอบใดที่จำเป็นสำหรับส่วนต่างๆ ของ CyberCannon มีลิงก์ไปยังตัวเลือกการซื้อสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เราไม่ได้รับรองผู้ค้าปลีกที่เชื่อมโยงโดยเฉพาะ

ฮาร์ดแวร์

ท่อระบายน้ำพีวีซี 15-20 ซม. (Ø 50 มม.)

4x เคเบิ้ลไทร์

แผ่นไม้อัด 600x400 มม. (4 มม.)

1x บานพับประตู

สายรัดเวลโคร 1 ม.

ท่อพีวีซี 12 ซม. (Ø 20 มม.)

กาวไม้

ซุปเปอร์กลู

เทปพันสายไฟ

สกรูไม้ 8x M3

สกรูไม้ 8x M2

2x M4 50mm Bolt

2x เครื่องซักผ้า

4x M4 ปลอกเกลียว 18 มม.

2x M4 Bolt Nut

อิเล็กทรอนิกส์

หน่วยควบคุม

Arduino Uno

เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก

สายจัมเปอร์

ที่ใส่แบตเตอรี่

2x สายต่อแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ AA แบบชาร์จซ้ำได้ 6 ก้อน (แต่ละก้อน 1.5V)

9v บล็อกแบตเตอรี่

สวิตช์ปุ่มกด

เปิดตัวระบบ

2x DC-มอเตอร์ 6-12V

L293D ตัวขับมอเตอร์ IC

เซอร์โวมอเตอร์

ปุ่มเปิด

ล้อยางโฟม 2x (45 มม.)

ข้อต่อลด 2x (Ø 2 มม.)

ระบบควบคุมการบินเสริม

MPU-6050 มาตรความเร่ง

VL53L1X เซ็นเซอร์เวลาบิน (ToF)

ANGEEK 5V KY-008 โมดูลเลเซอร์เซนเซอร์ 650nm

เล็งระบบสอบเทียบ

ระดับแรงโน้มถ่วง 2 มิติ

ไฟ LED RGB WS2812 5x 8 บิต

Europlatine (บัดกรี) หรือ Breadboard

เครื่องมือ

เครื่องตัดกล่อง

เลื่อย

ไขควง

เข็มและด้าย

หัวแร้งและหัวแร้ง*

*เขียงหั่นขนมเป็นทางเลือกแทนการบัดกรี

ความพิเศษ

2x ลูกปิงปอง

20x ถ้วยแดง

เบียร์หรือน้ำ)

ขั้นตอนที่ 2: ตรรกะ

ตรรกะเบื้องหลัง PongMate CyberCannon Mark III คือการลดความซับซ้อนของความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรของระบบกับความเร็วมอเตอร์ DC เพื่อยิงลูกปิงปองแต่ละลูกในระยะทางที่ถูกต้อง หาก CyberCannon เป็นเครื่องยิงจรวดแบบนิ่งที่มีมุมคงที่ การคำนวณความเร็วมอเตอร์กระแสตรงจะเป็นความสัมพันธ์ที่ค่อนข้างง่ายระหว่างระยะตัวเรียกใช้งานกับถ้วยและกำลังที่จ่ายให้กับมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก CyberCannon เป็นเครื่องที่ติดตั้งที่ข้อมือ ดังนั้นระยะห่างในแนวตั้งจากตัวเรียกใช้งานไปยังถ้วยและมุมของตัวเรียกใช้งานจะต้องได้รับการพิจารณาเพิ่มเติมจากระยะทางในแนวนอนเมื่อคำนวณความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง การค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องสำหรับระบบตัวแปรสี่ตัวที่มีเพียงการลองผิดลองถูกในการกำจัดของเราจะเป็นงานที่ยากและน่าเบื่ออย่างยิ่ง สมมติว่าเราสามารถค้นหาความสัมพันธ์นี้ได้ อย่างไรก็ตาม ความไม่สอดคล้องกันเล็กน้อยของตัวเรียกใช้งานและการอ่านเซ็นเซอร์จะยังคงสร้างความคลาดเคลื่อนเพียงพอภายในระบบของเรา ซึ่งไม่สมเหตุสมผลที่จะเพิ่มความแม่นยำให้กับการคำนวณความเร็วมอเตอร์กระแสตรงมากนัก ในที่สุด เราตัดสินใจว่าจะเป็นการดีที่สุดที่จะลองและกำจัดตัวแปรให้ได้มากที่สุด เพื่อให้สามารถกำหนดความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงได้อย่างสมเหตุสมผลผ่านการลองผิดลองถูก และให้ผลลัพธ์ที่เข้าใจได้สำหรับผู้ใช้ ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้จะเข้าใจได้ง่ายขึ้นว่าความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงจะเพิ่มขึ้นเมื่อระยะทางในแนวนอนเพิ่มขึ้นและลดลงเมื่อระยะห่างในแนวนอนลดลง หากสมการของความเร็วมอเตอร์กระแสตรงมีตัวแปรมากเกินไป ก็ไม่ง่ายเลยที่จะคำนวณความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง

อีกครั้ง ตัวแปรหลักในระบบของเราคือระยะทางแนวนอน ระยะทางแนวตั้ง มุมปล่อย และความเร็วมอเตอร์กระแสตรง เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอที่สุด เราจึงตัดสินใจตัดระยะทางแนวตั้งและมุมปล่อยออกจากการคำนวณความเร็วมอเตอร์กระแสตรงโดยแก้ไขตัวแปรเหล่านี้ การนำผู้ใช้ไปสู่ความสูงและมุมที่ถูกต้องด้วยระบบการปรับเทียบการเล็ง ทำให้เราสามารถแก้ไขระยะห่างในแนวตั้งและมุมยิงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะทางแนวตั้งที่ถูกต้องจะถูกระบุเมื่อไฟ LED ตรงกลางสามดวงของอินเทอร์เฟซ LED ห้าดวงเปลี่ยนเป็นสีเขียว และมุมของตัวเรียกใช้งานที่ถูกต้องจะแสดงขึ้นเมื่อฟองอากาศที่ระดับแรงโน้มถ่วงสองแกนอยู่ตรงกลางระหว่างเส้นสีดำ ณ จุดนี้ ตัวแปรที่เหลือเท่านั้นคือระยะทางแนวนอนและความเร็วมอเตอร์กระแสตรง ดังที่กล่าวไว้ ระยะทางในแนวนอนจะต้องคำนวณจากข้อมูลเซ็นเซอร์ เนื่องจากไม่สามารถวัดระยะทางในแนวนอนได้โดยตรง แต่สามารถวัดระยะทางตรงจากตัวปล่อยไปยังถ้วยและมุมจากระนาบแนวนอนเพื่อคำนวณระยะทางในแนวนอนได้ เราใช้เซ็นเซอร์ ToF VL53L1X เพื่อวัดระยะทางจากตัวเรียกใช้งานไปยังถ้วย และใช้ตัวตรวจวัดความเร่ง MPU-6050 เพื่อวัดมุมจากระนาบแนวนอน คณิตศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการคำนวณนี้ง่ายมาก และสามารถเห็นได้ในภาพที่แนบมากับส่วนนี้ โดยทั่วไป สูตรเดียวที่จำเป็นในการคำนวณระยะทางแนวนอนจากการอ่านค่าเซ็นเซอร์ทั้งสองนี้คือกฎของไซน์

เมื่อคำนวณระยะทางแนวนอนแล้ว สิ่งเดียวที่ต้องทำคือค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางนี้กับความเร็วมอเตอร์ DC ซึ่งเราแก้ไขโดยใช้การลองผิดลองถูก พล็อตของค่าเหล่านี้สามารถเห็นได้ในภาพที่แนบมา เราคาดว่าความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางแนวนอนและความเร็วมอเตอร์กระแสตรงจะเป็นเส้นตรง แต่เราแปลกใจที่พบว่าจริง ๆ แล้วตามเส้นโค้งที่คล้ายกับฟังก์ชันรากที่สามมากกว่า เมื่อพิจารณาแล้ว ค่าเหล่านี้จะถูกฮาร์ดโค้ดลงในสคริปต์ Arduino การใช้งานชิ้นส่วนเหล่านี้ในขั้นสุดท้ายสามารถดูได้ในวิดีโอนี้ โดยที่อินเทอร์เฟซ LED จะเปลี่ยนเพื่อระบุความสูงสัมพัทธ์กับเป้าหมาย และสามารถได้ยินความเร็วมอเตอร์ DC ที่เปลี่ยนไปด้วยค่าอินพุตที่ต่างกันจากเซ็นเซอร์

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างฮาร์ดแวร์

สิ่งที่ดีเกี่ยวกับโครงสร้างฮาร์ดแวร์ของ PongMate CyberCannon Mark III คือคุณสามารถใช้มันที่บ้านได้อย่างรวดเร็วและลำบาก หรือจะมั่นคงและแม่นยำด้วยเครื่อง CNC หรือเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เราเลือกตัวเลือกแรกและใช้เครื่องตัดกล่องเพื่อตัดแผ่นไม้อัดขนาด 4 มม. สำหรับการออกแบบของเรา อย่างไรก็ตาม เราได้จัดเตรียมแผ่นชิ้นส่วน CNC หากคุณต้องการใช้ตัวเลือกนี้ ชั้นของไม้อัดได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถรวมส่วนประกอบต่างๆ ของ CyberCannon ได้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น แผ่นฐานของ Launching System มีช่องเสียบสำหรับ Arduino, แบตเตอรี่, เขียงหั่นขนม และสายรัดเวลโคร ในขณะที่แผ่นฐานของ Auxiliary FlightControl System มีช่องเสียบที่สร้างอุโมงค์สำหรับสายเซ็นเซอร์และซ่อนสลักเกลียวที่ติด ที่จับไก เมื่อคุณตัดชิ้นส่วนทั้งหมดออกจากแผ่นไม้อัดแล้ว คุณสามารถกาวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแผ่นฐานของ CyberCannon เมื่อทำการติดกาว เราคิดว่าสิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบจริงๆ ว่าทุกอย่างถูกต้องเข้าแถวอย่างถูกต้อง และยังแนะนำให้คุณใช้ที่หนีบหรือหนังสือสองสามเล่มเพื่อออกแรงกดในขณะที่ชิ้นงานแห้ง ก่อนที่คุณจะเริ่มติดส่วนประกอบที่เปราะบางมากขึ้น เช่น ท่อปล่อยและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เราแนะนำให้เย็บที่สายรัดเวลโคร เนื่องจากคุณอาจต้องพลิกแผ่นฐานเพื่อใส่สายรัดและทำให้การเย็บง่ายขึ้น ควรตัดท่อตัวปล่อยเพื่อรองรับล้อที่คุณสามารถซื้อได้ และปล่อยให้เซอร์โวมอเตอร์ทำงานอย่างถูกต้องเพื่อดันลูกบอลเข้าไปในล้อ เราขอแนะนำว่าล้อค่อนข้างนิ่มเพื่อให้สามารถวางชิดกันมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกปิงปอง ซึ่งจะทำให้ได้ลูกปิงปองที่ทรงพลังและสม่ำเสมอมากขึ้น ในแนวทางเดียวกันนี้ สิ่งสำคัญคือต้องยึดมอเตอร์กระแสตรงอย่างแน่นหนาและไม่เคลื่อนที่เมื่อลูกบอลถูกบีบระหว่างล้อ มิฉะนั้นลูกบอลจะสูญเสียพลังและความสม่ำเสมอ เราขอแนะนำให้คุณตรวจสอบให้แน่ใจว่าสกรูที่คุณซื้อมาทั้งหมดพอดีกับรูของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหาย และตรวจสอบอีกครั้งว่าจะไม่มีสกรูขัดกันระหว่างส่วนต่างๆ ที่คุณขันเข้ากับฐาน จาน ไม่ว่าคุณจะต้องการความแม่นยำเพียงใดในระหว่างการก่อสร้างฮาร์ดแวร์ของ CyberCannon วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างความก้าวหน้าคือเพียงแค่เริ่มสร้างและค้นหารายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ระหว่างทาง

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาจดูเหมือนเป็นขั้นตอนง่าย ๆ ในตอนแรกเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตาม ระยะนี้ไม่ควรมองข้ามเพราะมีความสำคัญอย่างยิ่ง ลวดที่วางผิดที่หนึ่งเส้นสามารถป้องกันไม่ให้ CyberCannon ทำงานอย่างถูกต้องหรือแม้กระทั่งทำลายส่วนประกอบไฟฟ้าบางอย่าง วิธีที่ดีที่สุดในการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์คือทำตามแผนภาพวงจรที่ให้ไว้ในภาพที่แนบ และตรวจสอบอีกครั้งว่าคุณไม่เคยผสมแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์เข้าด้วยกัน สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ เราใช้มอเตอร์ DC โดยใช้แบตเตอรี่ AA 1.5V แบบชาร์จซ้ำได้ 6 ก้อน แทนที่จะใช้แบตเตอรี่บล็อก 9V หนึ่งก้อน เช่นเดียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เนื่องจากเราพบว่าแบตเตอรี่ AA หกก้อนให้พลังงานที่สม่ำเสมอมากขึ้นสำหรับมอเตอร์ DC เมื่อคุณประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เสร็จแล้ว สิ่งที่คุณต้องทำคืออัปโหลดโค้ด Arduino และ PongMate CyberCannon Mark III ของคุณจะเริ่มทำงาน

ขั้นตอนที่ 5: รหัส Arduino

สมมติว่าคุณได้ตั้งค่าทุกอย่างถูกต้องแล้ว โค้ด Arduino ที่แนบมาคือสิ่งที่คุณต้องการก่อนที่ CyberCannon จะพร้อมใช้งาน ในตอนต้นของไฟล์ เราได้เขียนความคิดเห็นที่อธิบายตัวอย่างและไลบรารีทั้งหมดที่เราเคยใช้เพื่อช่วยเราติดตั้งโค้ดสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ แหล่งข้อมูลเหล่านี้มีประโยชน์มากในการวิจัยหากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมหรือทำความเข้าใจว่าส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานอย่างไร หลังจากความคิดเห็นเหล่านี้ คุณจะพบคำจำกัดความของตัวแปรสำหรับส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้ในสคริปต์ของเรา นี่คือที่ที่คุณสามารถเปลี่ยนค่าฮาร์ดโค้ดได้มากมาย เช่น ค่าความเร็วมอเตอร์ DC ซึ่งคุณจะต้องทำเมื่อปรับเทียบมอเตอร์ DC ของคุณด้วยระยะห่างในแนวนอน หากคุณเคยมีประสบการณ์กับ Arduino มาก่อน คุณจะรู้ว่าสองส่วนหลักของสคริปต์ Arduino คือฟังก์ชัน setup() และ loop() ฟังก์ชั่นการตั้งค่าสามารถละเว้นได้มากหรือน้อยในไฟล์นี้ ยกเว้นรหัสเซ็นเซอร์ VL53L1X ToF ซึ่งมีหนึ่งบรรทัดที่สามารถเปลี่ยนโหมดระยะทางของเซ็นเซอร์ได้หากต้องการ ฟังก์ชันวนรอบคือตำแหน่งที่อ่านค่าระยะทางและมุมจากเซ็นเซอร์เพื่อคำนวณระยะทางในแนวนอนและตัวแปรอื่นๆ ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ค่าเหล่านี้จะถูกใช้เพื่อกำหนดความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงและค่า LED โดยเรียกใช้ฟังก์ชันเพิ่มเติมนอกฟังก์ชันลูป ปัญหาหนึ่งที่เราพบคือค่าที่มาจากเซ็นเซอร์จะแตกต่างกันไปตามส่วนต่างที่มีนัยสำคัญเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันภายในส่วนประกอบทางไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น หากไม่ได้สัมผัส CyberCannon ทั้งค่าระยะทางและมุมจะแตกต่างกันมากพอที่จะทำให้ความเร็วมอเตอร์ DC สั่นแบบสุ่ม ในการแก้ไขปัญหานี้ เราจึงใช้ค่าเฉลี่ยกลิ้งที่จะคำนวณระยะทางและมุมปัจจุบันโดยการหาค่าเฉลี่ยจากค่าเซ็นเซอร์ล่าสุด 20 ค่า วิธีนี้ช่วยแก้ไขปัญหาที่เรามีเกี่ยวกับความไม่สอดคล้องกันของเซ็นเซอร์ในทันที และทำให้การคำนวณมอเตอร์ LED และ DC ของเราราบรื่นขึ้น ควรกล่าวว่าสคริปต์นี้ไม่ได้สมบูรณ์แบบและมีข้อบกพร่องบางอย่างที่ยังต้องแก้ไข ตัวอย่างเช่น เมื่อเราทดสอบ CyberCannon รหัสจะสุ่มหยุดทำงานประมาณหนึ่งในสามของครั้งที่เราเปิดเครื่อง เราได้ตรวจสอบโค้ดอย่างละเอียดแล้ว แต่ยังไม่พบปัญหา ดังนั้นอย่าตื่นตระหนกหากสิ่งนี้เกิดขึ้นกับคุณ อย่างไรก็ตาม หากคุณพบปัญหาเกี่ยวกับรหัสของเรา โปรดแจ้งให้เราทราบ!

ขั้นตอนที่ 6: ทำลายการแข่งขัน

เราหวังว่าคำแนะนำนี้จะให้บทช่วยสอนที่ชัดเจนสำหรับคุณในการสร้าง CyberCannon ของคุณเอง และขอเพียงให้คุณเล่นกับเพื่อน ๆ ของคุณอย่างง่ายดายเมื่อคุณเล่นในปาร์ตี้ครั้งต่อไป!

Grant Galloway & Nils Opgenorth