Automatické skórovanie pre hru malá skee-ball: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Domáce hry Skee-Ball môžu byť skvelou zábavou pre celú rodinu, ale ich nevýhodou vždy bol nedostatok automatického skórovania. Predtým som skonštruoval stroj Skee-Ball, ktorý rozdeľoval hracie loptičky do oddelených kanálov na základe bodovacieho kruhu, cez ktorý prešli. Tento konštrukčný návrh si vybrali aj iní. To umožnilo hráčovi ručne sledovať skóre hry sčítaním loptičiek v každom kanáli. Bolo by pekné, keby ste mohli počítať svoje skóre Skee-Ball elektronicky, aby ste sa tomuto komplikovanému kanálovému systému mohli vyhnúť. Tiež som chcel navrhnúť záchytnú komoru pre herné loptičky. Po spustení novej hry sa spustia dvere, čo umožní hrať podľa pravidla 9 skee loptičiek.

Nechcel som, aby táto hra mala veľký záber, a tak som pôvodne navrhoval zostrojiť hru, v ktorej by sa hrali golfové loptičky. Nepáčil sa mi však spôsob, akým golfové loptičky odpaľovali z hernej rampy, a tak som prešiel na drevené loptičky 1-1/2 “, ktoré je možné zakúpiť v obchode Woodpecker Crafts. Toto je webová adresa:

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

Konečné rozmery hry sú 17 palcov široký a 79 palcov dlhý a 53 palcov vysoký v najvyššom bode (tabuľa). V tomto návode sa zameriam na vysvetlenie elektronických komponentov a kódu potrebného na implementáciu automatického bodovania na domácom stroji Skee-Ball. Môj predchádzajúci návod s názvom „Ďalší stroj na skee-ball“poskytuje podrobnejšie pokyny o technikách spracovania dreva, ktoré sú potrebné na výrobu stroja na hry Skee-Ball.

Zásoby

Samotná hra:

· ½”preglejka (zostavy bokov a cieľovej dosky)

· 2 x 4 borovicové čapy (narezané na menšie šírky pre rám rampy)

· ¾”preglejka (rampa)

· 1/8”preglejka (strany rampy)

· 1 x 4 borovica (strany zostavy terča)

· Rámovanie konštrukcie 2 x 8 (spustenie)

· Rúrka z PVC s priemerom 4”(deliace krúžky)

· Sada akrylových farieb (tabuľka)

· Čisté plexisklo hrubé 1/8 palca (tabuľka výsledkov)

· Číselné obtisky (bodovacie prstene)

· Plastová vrchnák (veľký bodovací krúžok)

· 4”vysoké biele vinylové dlaždice na okraji (spodný krúžok cieľovej dosky)

· Športová sieť (ochranná klietka)

· ¾”drevené hmoždinky (ochranná klietka

Elektronické komponenty:

· (7) Mikrospínače arkádových mincových dverí s rovným drôtom

· Malé skrutky do stroja

· ½”x 8 skrutiek do dreva

· (14) 1”kovové pravouhlé konzoly

· Arduino Mega

· Rôzne LED svetlá (vstavané odpory - používané na cieľovej doske)

· LED svetlá (pre tabuľku)

· 2,3”jednociferný 7-segmentový LED (E-Bay)

· 1,2”vysoký, 4-miestny, 7-segmentový LED (Adafruit Industries)

· Rôzne spájkovacie dosky

· 220 ohmové odpory (pre LED svetlá a vysoké 7-segmentové LED)

· Momentálny spínač (resetovací spínač)

· Servomotor (výklopné dvere na uvoľnenie hernej lopty)

· Rôzne zapojenie a konektory

Krok 1: Zostava cieľovej dosky

Veľkosť cieľovej dosky je 16 palcov široká a 24 palcov dlhá a je vyrobená z ½ palcovej hrubej preglejky. Vyhodnocovacie otvory boli vyložené na preglejke a vyrezané dierovou pílou s priemerom 4 palce pripojenou k mojej vŕtačke. Na bodovacie krúžky som použil PVC rúrku s priemerom 4”. Prilepili sa na miesto stavebným lepidlom, aby sa vycentrovali cez narezané otvory.

Väčší krúžok, ktorý obklopuje 20-, 30- a 40-bodové bodovacie krúžky, bol odstrihnutý z vrchu vedra. Bolo tiež vycentrované a prilepené na miesto. Spodný prstenec bol vyrobený z vinylových okrajov a bol prilepený k cieľovej doske potom, čo bol na vytvorenie kanála na jeho prijatie použitý router”routerový bit (takže by držal krivku).

Spodná ohrada (box) bola postavená tak, aby obsahovala a hodila vrhnutú lyžicu do výstupného žľabu. Cieľová doska a spodok krytu boli lemované mäkkým rohožovým materiálom, aby „zmiernili“odrazy pevných drevených loptičiek. Toto je podložka na jogu:

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

Akonáhle bola zostava cieľovej dosky dokončená, boli navrhnuté a vystrihnuté a pripevnené boky a horná časť, ktoré obklopujú cieľovú zostavu. Cieľová zostava bola namontovaná pod uhlom 45 stupňov.

Krok 2: Cieľová elektronika

Arkádový mikrospínač s dlhým rovným drôtom bol použitý na detekciu skeelovej gule, ktorá padá cez bodovací prstenec. Potreboval som nájsť nejaký spôsob, ako pripevniť mikrospínač na spodnú stranu cieľovej dosky. Podomácky vyrobená konzola bola navrhnutá a vyrobená s použitím sololitovej dosky s hrúbkou 1/8 palca a malých pravouhlých konzol: Pozri nižšie:

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

Prepínač musel byť pripevnený k spodnej časti každého hodnotiaceho otvoru, aby neprekážal padajúcej loptičke, ale musel byť tiež vycentrovaný, aby „neprehliadol“žiadne loptičky, ktoré prepadli. Dlhý drôt musel byť vytvarovaný a vycentrovaný, aby ho lopta „podrazila“bez ohľadu na to, kde prešla bodovacou dierou.

Chcel som tiež pridať svetlá na cieľovú dosku. Do každého bodovacieho otvoru boli namontované malé LED svetlá na osvetlenie otvoru. Aby sa to dosiahlo, diera musela byť zapustená tesne mimo okraj hodnotiacej jamky. Na vŕtanie do hĺbky 3/8 palca bol použitý vrták Forstner s priemerom 1”. LED diódy boli potom zaistené káblovou sponou 1/4”. Bodovacie otvory boli farebne označené hodnotami bodovania. 10- a 20-bodové skórovacie prstene boli rozsvietené červenou farbou, 30-, 40- a 50-bodové skórovacie krúžky boli rozsvietené modrou farbou a dva 100-bodové skórovacie prstene boli rozsvietené zelenou farbou. Ako uvidíme neskôr, táto farebná schéma bude zodpovedať farbám zobrazeným na tabuli s výsledkami.

Hneď ako boli namontované všetky spínače a LED svetlá, museli byť zapojené a spájkované k centralizovanej dierovanej doske so štandardným konektorom. Drôtové spojenia by v konečnom dôsledku smerovali k namontovanej tabuli s výsledkami. Všetky uvoľnené drôty boli prichytené nadol a bezpečne pripevnené k vnútornej strane cieľovej dosky, aby neprekážali hracím loptičkám, keď prepadli bodovacími krúžkami a putovali k výstupnému žľabu.

Krok 3: Zostava rampy

Rám rampy bol vyrobený z konštrukčných čapov, ktoré boli roztrhané na rozmer 1-1/2”x 2”. Rám bol postavený s priečnikmi asi 16 palcov od seba. Rám bol mierne naklonený, takže sa skee gule prirodzene valili gravitáciou do svojej oblasti držania.

Neoddeliteľnou súčasťou zostavy rampy je sklz pre návrat lopty a pridržiavacia oblasť. Odohrané loptičky sa budú hromadiť za mechanizmom rozbaľovacích dverí. Tento mechanizmus je ovládaný mikro servomotorom, ktorý je zapojený do mikroprocesora Arduino a je naprogramovaný tak, aby vypadol a uvoľnil 9 hracích loptičiek vždy, keď stlačíte tlačidlo reset.

Mikro servomotor bol namontovaný na ráme, takže plastové rameno serva spevňuje zadnú časť výklopných dverí. Tieto dvere sú pripevnené k voľne pohyblivému závesu. Akonáhle je ramenu serva v kóde prikázané, aby sa sklopilo o 90 stupňov, sklon guľovej dráhy a hmotnosť drevených guličiek spôsobia, že dvere spadnú do zarovnanej drážky. Lopty sa potom voľne presúvajú do otvoreného hracieho priestoru, kde je možné ich postupne vyberať.

Neukázal som veľa podrobností, ale strany zostavy rampy sú zarámované a pokryté tenkou preglejkou 1/8 palca, aby poskytli priestor pre voľný pohyb hracích loptičiek pod nimi, ako je to popísané v predchádzajúcom odseku. Dizajn simuluje, ako by skutočná arkádová hra Skee-Ball fungovala, keď do nej vložíte peniaze.

Zostava rampy bola dokončená vyfrézovaním bowlingovej dráhy z preglejky ¾ palcovej skrine, aby sa zmestila na hornú časť rámu. Borovicové čapy 2 x 4 palce boli použité na výrobu nôh pre hru, aby sa zdvihol zo zeme do správnej výšky na hranie hry. Aby bola hra mobilná, boli k týmto nohám pripevnené 2 palcové priemyselné kolesá.

Krok 4: Spustite výrobu

Najprv som sa pokúsil vykonať nepevné odpaľovanie lopty technikou rebrá a rámu. Použil som tenké preglejkové pásy (1/8 palca) prilepené k niektorým ¾”kusom rámu vyrezaným v obryse štartu. Testoval som toto spustenie s drevenými guľami a zistil som, že nefungoval veľmi dobre. Necítil sa pevne a nespúšťal drevené gule podľa očakávania. Toto spustenie som sa rozhodol nevyužiť.

Vrátil som sa k technike konštrukcie štartu, ktorú som použil predtým. Štart bol vyrobený z jednotlivých kusov 2 palcov hrubého stavebného reziva, ktoré boli zlepené, aby sa získala správna šírka štartu. Vzor bol vystopovaný a vystrihnutý na mojej pásovej píle. Všetky nedokonalosti boli vyplnené automatickou výplňou karosérie. Krivky boli vybrúsené do konečnej podoby štartu. Toto bol posledný krok k dokončeniu montáže rampy.

Krok 5: Ochranná obrazovka/klietka

Ochranná clona, ktorú som vyrobil, bola akýmsi dodatočným nápadom. Myslel som si, že budem potrebovať nejakú ochranu v suteréne, keď moje deti budú hrať túto hru. Nevykonal som žiadne fotografie príslušných krokov. Nenašiel som materiál, s ktorým by som mohol úspešne pracovať (PVC rúrka, kovová rúra, potrubie), a tak som sa rozhodol vyrobiť ho z dreva. Na jeho výrobu som použil ½”hrubú preglejku a ¾” hmoždinky. Bola natretá na čierno a potom prikrytá sieťou na futbalové športy. Sieťový materiál bol zošitý na drevo. Táto ochranná klietka bola potom pripevnená k hre.

Krok 6: Nastavenie elektronickej lavičky

Zostava elektronickej lavičky je znázornená na nasledujúcich fotografiách. Na testovacej stolici som použil 4-riadkový monitor LDC na sledovanie premenných a overenie správneho fungovania kódu Arduino ovládajúceho hodnotiacu tabuľku. Použil som to namiesto sériového monitora. Vyťahovacie momentové tlačidlá boli použité na napodobenie arkádových spínačov mincových dverí s dlhými drôtmi namontovaných na cieľovej doske. Mám zapojený jeden extra dlhý drôtový arkádový spínač, aby som sa ubezpečil, že tlačidlá budú fungovať. Tiež som testoval niektoré z LED svetiel, ktoré budú fungovať na tabuli s výsledkami. Červené svetlo, ktoré je rozsvietené na tejto fotografii, sa rozsvieti, čo znamená, že sa valí „červená guľa“. V normálnom Skee-Ball je to deviata alebo posledná hodená loptička a má hodnotu dvojnásobku bodového skóre akéhokoľvek bodovacieho kruhu, cez ktorý prejde. Zelená LED dióda indikuje, že bolo stlačené tlačidlo reset a začína sa nová hra. K dispozícii bude tiež dióda LED „Game Over“, ktorá sa rozsvieti po zhodení všetkých deviatich loptičiek.

V hornej časti hodnotiacej tabule bude šesť diód LED. Ten, ktorý je rozsvietený kedykoľvek, bude znamenať bodovací prsteň, cez ktorý prešla posledná valcovaná lopta. Nezabudnite, že farba týchto LED diód bude farebne označená farebným svetlom osvetľujúcim bodovacie krúžky.

Nakoniec boli 7-segmentové LED displeje zapojené a testované. Najprv bolo na E-Bay kúpené veľké generické nadrozmerné (2,3”) jednociferné 7-segmentové LED. Akýkoľvek nadrozmerný displej by fungoval. Ten, ktorý som použil, bol bežný katódový typ a bol umiestnený na malú dosku, takže 220 ohmové odpory bolo možné spájkovať na mieste pre každý jednotlivý segment LED displeja. Kábel z každého segmentu LED bol zakončený na spoločnom mužskom 7-kolíkovom (2,54 mm) konektori. Konektor uľahčí pripojenie k doske Arduino Mega. Tento nadrozmerný 7-segmentový displej bude umiestnený v strede výsledkovej tabule a bude zobrazovať počet loptičiek hodených v hre.

V strede hodnotiacej tabule, nad displejom s valcovanými loptičkami, je umiestnený aj 4-miestny 7-segmentový displej, ktorý bude pri rolovaní každej loptičky sčítavať skóre. Táto 4-miestna, 7-segmentová dióda LED pochádza od spoločnosti Adafruit Industries. Hovorí sa mu „1,2“4-miestny 7-segmentový displej s 12C batohom-červený. ID produktu je 1269. Pozri nižšie:

www.adafruit.com/product/1269

Krása tohto displeja je, že používa radič zbernice I2C na zadnej strane dosky plošných spojov, takže na jeho ovládanie sú potrebné iba dva piny. Jedná sa o pin SDA (dátový riadok) a SCL (hodinový riadok). K tomuto displeju budete tiež potrebovať napájacie a uzemňovacie vedenie. To sú však iba 4 riadky v porovnaní so 16 riadkami potrebnými bez tohto radiča zbernice I2C.

Kód Arduino bol napísaný a odladený. Akonáhle sa zistilo, že všetko funguje na lavičke, bolo načase navrhnúť a postaviť hodnotiacu tabuľku.

Krok 7: Návrh a montáž hodnotiacej tabule

Drevený priestor na tabuľu výsledkov bol vyrobený z ½”preglejky. Bude mať rovnakú šírku ako zvyšok dokončenej hry (17”). Bude mať hĺbku 7 palcov a výšku 9 palcov. Na prednú stranu tohto krytu bude vyrobená vlastná natretá hlavička z plexiskla. Hlavná montážna doska pre všetky elektronické súčiastky bola vyrezaná z preglejky 1/4”. Bude umiestnený hneď za prekrytím z plexiskla. Svetlá a 7-segmentové displeje budú v súlade s príslušnými kresbami na prekrytí z plexiskla. Rozmer tejto montážnej dosky bol o niečo menší ako drevený kryt. Montážna doska bola stabilizovaná ¾ palcovou preglejkovou základňou pripevnenou v spodnej časti. To uľahčilo montáž komponentov.

Všetky LED svetlá boli umiestnené na malých perforovaných doskách s 220-ohmovými odpormi spájkovanými na kladný pól. To uľahčilo pripevnenie diód LED k montážnej doske. Najprv som sa chystal usporiadať svetlá bodových hodnôt v krivke alebo polkruhu v hornej časti výsledkovej tabule. Ukázalo sa však, že je príliš ťažké rovnomerne rozmiestniť svetlá, a tak som sa rozhodol usporiadať svetlá bodových hodnôt v priamke cez vrchol so zelenou rozsvietenou hviezdou „New Game“v strede. Ako už bolo spomenuté, zobrazenie skóre a počtu loptičiek bolo v strede stredovej čiary ako pôvodné arkádové hry Skee-Ball. Na ľavú stranu 7-segmentových displejov som umiestnil LED svetlo „Game Over“a na pravú stranu LED svetlo „Red Ball“. Všetky tieto komponenty boli zaistené na montážnej doske, ako je vidieť na fotografii.

Teraz, keď bolo rozloženie výsledkovej tabule dokončené, bolo potrebné navrhnúť a namaľovať hlavičku prekrytia z plexiskla. Časť návrhu bola založená na fotografiách starých klasických arkádových strojov Skee-Ball. Žlté diagonálne šípky boli inšpiráciou pre tieto klasické hry. Boli pridané ďalšie ikony, ktoré označovali, čo každá svietiaca LED dióda predstavuje. Návrh bol namaľovaný na plexisklo akrylovými farbami umeleckého typu. Nie som veľký umelec, ale myslím si, že to vyšlo v poriadku. Na plexiskle som vystopoval veľa dizajnu, aby som mohol dizajn správne namaľovať. Na dokončenie prekrytia som v určitých oblastiach použil aj niektoré magické značky a perá na maľovanie.

Krok 8: Dokončenie elektroniky

Zo zadnej strany hry vidíte, ako som zapojil všetky komponenty dohromady. Posledným krokom bolo zaistenie všetkých komponentov na vstupné a výstupné piny na Arduino Mega. Táto doska procesora bola zaistená na základni montážnej dosky (pravá strana). Dierovaná doska, ktorá akceptovala arkádové mikrospínače z bodovacích krúžkov cieľovej dosky a ďalšie spojenia, bola tiež namontovaná na základňu montážnej dosky (ľavá strana). Na samotnej montážnej doske je tiež zaistená perforovaná doštička, ktorá distribuuje všetky 5 VDC napájacie a uzemňovacie kanály do všetkých komponentov. Toto bola hlavná doska na distribúciu energie. Na zariadení Arduino Mega môžete vidieť pripojenia LED svetla a pripojenia 7-segmentového displeja na zodpovedajúce výstupné piny. Celá táto zostava montážnej dosky pre komponenty sa zmestí tesne do drevenej skrinky hodnotiacej tabule a sedí za prekrytím z plexiskla, kde je zaistená na mieste.

Nakoniec bolo potrebné zapojiť napájanie a distribúciu striedavého prúdu. Na napájanie LED svetiel, ktoré boli zaistené pod cieľovou doskou, bol použitý výkonový transformátor s 5-voltovým jednosmerným výstupom. Vyžadovali stály výkon, pretože boli vždy zapnuté, keď bol zapnutý vypínač hry. Na napájanie dosky Arduino Mega bol použitý špecializovaný 9-voltový výstupný transformátor DC. Tieto transformátory boli napájané bežným striedavým prúdom 110 voltov. V tomto elektrickom vedení bol umiestnený jednopólový prepínač striedavého prúdu, ktorý bol namontovaný na ľavej strane skrinky na zapínanie a vypínanie hry.

Krok 9: Kód Arduino

Posledná vec, o ktorej je potrebné diskutovať, je kód Arduino, ktorý riadi tok hry (tabuľka výsledkov). Súbor kódu Arduino je priložený. V kóde uvidíte, že musíte zahrnúť všetky potrebné knižnice. Tiež si pamätajte, použil som 4-riadkový LCD monitor na kontrolu a ladenie môjho kódu, takže stále uvidíte odkazy na tento kód. Dá sa to jednoducho ignorovať.

Najprv sú arkádovým mikrospínačom priradené piny 43-53. Resetovacie tlačidlo je pripevnené na kolíku 9. Ďalej sú deklarované funkcie na zobrazovanie číslic na veľkom jedinom 7-segmentovom displeji, na ovládanie aktualizácie skóre hry a zobrazení valcovaných loptičiek a na ovládanie toho, ktorá hodnota svetelného skóre sa zobrazuje na hornej časti hodnotiacej tabuľky.

Funkcia setup () najskôr spustí servomotor. Ďalej nastaví režim kolíka na výstup pre všetky diódy LED, ktoré sú na výsledkovej tabuli a ktoré tvoria 7-segmentový veľký displej. Potom je režim pinov nastavený na vstup pre všetky arkádové mikrospínače a tlačidlo reset. Použitý je vnútorný odpor na doske Arduino, takže pre každý prepínač nie sú potrebné samostatné odpory. Nakoniec sú displeje na začiatku hry synchronizované na nulu.

Kód vo funkcii loop () sa vykoná mnoho tisíc krát za minútu; inými slovami, nepretržite. V zásade všetko, čo robí, je skontrolovať, či a kedy bol spínač aktivovaný, a potom vykoná príslušný kód pre tento prepínač. Kód pridá skóre hry, spočíta počet hodených loptičiek, aktivuje diódu LED posledného skórujúceho lopty a potom všetky tieto informácie zobrazí na tabuli s výsledkami. Existujú vyhlásenia, ktoré je potrebné skontrolovať, keď bolo valených 9 loptičiek a hra sa skončila, alebo keď bolo zhodených 8 loptičiek a hodená ďalšia loptička (červená guľa) bude mať dvojnásobný počet bodov. Nakoniec, ak je stlačené tlačidlo reset, hra sa zastaví, všetko sa vráti na nulu (premenné a displeje) a rameno servomotora klesne, takže herné loptičky sa uvoľnia, aby sa hra začala znova.

Krok 10: Záverečné myšlienky

Zdá sa, že elektronická tabuľka výsledkov funguje podľa plánu. Len vo výnimočných prípadoch lyžiarska guľa neaktivuje dlhé drôtené rameno mikrospínača, keď padá cez bodovací krúžok. Získal som kópiu návodu na obsluhu skutočného automatu Skee-Ball v arkádovom štýle v plnej veľkosti. Ukazuje, že stroj je vyrobený s infračervenými (IR) senzormi na detekciu hracích loptičiek padajúcich cez skórovacie krúžky. Ak by som mal vyrobiť inú hru Skee-Ball, myslím, že by som na detekciu padajúcich loptičiek použil senzory infračerveného lúča. Použil by som výrobok od spoločnosti Adafruit Industries s názvom „Senzor IR lúča - 3 mm LED“(ID produktu 2167)

www.adafruit.com/product/2167

Použil som ich v ďalšej hre, ktorú som navrhol a ktorá bola uverejnená v programe Instructables s názvom „Elektronické skórovanie pre baseballovú hru Bean Bag“, a fungovali bezchybne.