Automatisch scoren voor een klein skee-ballspel - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Zelfgemaakte Skee-Ball-spellen kunnen heel leuk zijn voor het hele gezin, maar hun nadeel is altijd het ontbreken van automatische score. Ik heb eerder een Skee-Ball-machine gebouwd die de speelballen in afzonderlijke kanalen heeft geleid op basis van de scorering waar ze doorheen gingen. Anderen hebben ook voor dit constructieontwerp gekozen. Hierdoor kon de speler zijn spelscore handmatig bijhouden door de ballen in elk kanaal op te tellen. Het zou leuk zijn om je Skee-Ball-score elektronisch te kunnen tellen, zodat dit uitgebreide kanalensysteem kan worden vermeden. Ik wilde ook een opslagkamer voor de speelballen ontwerpen. Wanneer een nieuw spel wordt gestart, zal er een deur naar beneden vallen, waardoor de reglement 9 skee-ballen kunnen worden gespeeld.

Ik wilde niet dat dit spel een grote voetafdruk zou hebben, dus mijn oorspronkelijke idee was om een spel te bouwen dat golfballen gebruikte om te spelen. Ik hield echter niet van de manier waarop golfballen van de gamehelling werden gelanceerd, dus schakelde ik over op 1-1 / 2 houten ballen die kunnen worden gekocht bij Woodpecker Crafts. Dit is het webadres:

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

De uiteindelijke afmetingen van het spel zijn 17 inch breed bij 79 inch lang en 53 inch hoog op het hoogste punt (scorebord). In deze Instructable zal ik me concentreren op het uitleggen van de elektronische componenten en code die nodig zijn om automatisch scoren op een zelfgemaakte Skee-Ball-machine te implementeren. Mijn vorige Instructable getiteld "Another Skee-Ball Machine" geeft meer gedetailleerde instructies over de houtbewerkingstechnieken die nodig zijn om een Skee-Ball-machine te fabriceren.

Benodigdheden

Spel zelf:

· ½” multiplex (zijkanten en doelbord)

· 2 x 4 grenen noppen (verkleind voor opritframe)

· ¾” multiplex (helling)

· 1/8” multiplex (hellingkanten)

· 1 x 4 grenen (zijkanten van de doelgroep)

· 2 x 8 constructieframes (lancering)

· PVC-buis met een diameter van 4” (ritsringen)

· Acrylverfset (scorebord)

· 1/8” dik helder plexiglas (scorebord)

· Cijferstickers (scoreringen)

· Kunststof emmertop (grote voorritsring)

· 10 cm hoge randafwerking van witte vinyltegels (onderste ring van doelbord)

· Sportnet (beschermende kooi)

· ¾” houten deuvels (beschermende kooi

Elektronische componenten:

· (7) Arcade muntdeur microschakelaars met rechte draad

· Kleine machineschroeven

· ½” x 8 houtschroeven

· (14) 1” metalen haakse beugels

· Arduino Mega

· Diverse LED-lampjes (ingebouwde weerstanden - gebruikt op het doelbord)

· LED-verlichting (voor scorebord)

· 2,3” enkelcijferige 7-segments LED (E-Bay)

· 1,2” hoge, 4-cijferige, 7-segments LED (Adafruit Industries)

· Diverse soldeerplaten

· 220 ohm weerstanden (voor LED-verlichting en hoge 7-segments LED)

· Momentschakelaar (resetschakelaar)

· Servomotor (drop-down deur voor het vrijgeven van de spelbal)

· Diversen bedrading en connectoren

Stap 1: Montage van het doelbord

De afmeting van het doelbord is 16 inch breed bij 24 inch lang en vervaardigd uit ½” dik multiplex. De scorende gaten werden op het triplex gelegd en gesneden met een gatenzaag met een diameter van 4 "die op mijn boormachine was aangesloten. Ik gebruikte 4 "diameter PVC-buis voor de scorende ringen. Ze werden op hun plaats gelijmd met constructielijm om over de uitgesneden gaten te worden gecentreerd.

De grotere ring die de 20-, 30- en 40-punts scoreringen omringt, werd uit de bovenkant van een wasemmer gesneden. Het was ook gecentreerd en op zijn plaats gelijmd. De onderste ring was gemaakt van vinylranden en werd op het doelbord gelijmd nadat een ¼ frees was gebruikt om een kanaal te vormen om het te accepteren (zodat het de curve zou vasthouden).

Er werd een onderste omhulling (doos) gebouwd om de gegooide skee-bal te bevatten en naar de uitgangskoker te leiden. Zowel het doelbord als de onderkant van de behuizing waren bekleed met een zacht mat materiaal om het stuiteren van de massief houten ballen te "dempen". Dit is de gebruikte yogamat:

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

Nadat de assemblage van het doelbord was voltooid, werden de zijkanten en bovenkant die het samenstel van het doelwit omringen ontworpen, uitgesneden en bevestigd. Het doelsamenstel werd onder een hoek van 45 graden gemonteerd.

Stap 2: Target Board-elektronica

Een arcade-microschakelaar met een lange rechte draad werd gebruikt om de skee-bal te detecteren wanneer deze door een scorering valt. Ik moest een manier vinden om de microschakelaar aan de onderkant van het doelbord te bevestigen. Een zelfgemaakte beugel is ontworpen en vervaardigd met behulp van 1/8” dik hardboard en kleine haakse beugels: Zie hieronder:

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

De schakelaar moest aan de onderkant van elk scorend gat worden bevestigd om een vallende bal niet te hinderen, maar hij moest ook gecentreerd zijn zodat hij geen ballen zou "missen" die er doorheen vielen. De lange draad moest worden gevormd en gecentreerd, zodat hij door de bal zou worden "gestruikeld", ongeacht waar deze door het scorende gat ging.

Ik wilde ook lichten toevoegen aan het doelbord. Om de opening te verlichten, werden kleine LED-lampjes gemonteerd om de opening te begrijpen. Hiervoor moest een gat net buiten de rand van het voorritsgat worden verzonken. Een Forstner-boor met een diameter van 1 inch werd gebruikt om tot een diepte van 3/8 inch te boren. De LED's werden vervolgens vastgezet met een 1/4” kabelclip. De scorende gaten waren kleurgecodeerd door scorewaarden. De scoreringen voor 10 en 20 punten werden rood verlicht, de scoreringen voor 30, 40 en 50 punten werden blauw verlicht en de twee scoreringen voor 100 punten werden groen verlicht. Zoals we later zullen zien, komt dit kleurenschema overeen met de kleuren die op het scorebord worden weergegeven.

Nadat alle schakelaars en LED-verlichting waren gemonteerd, moesten ze worden bedraad en gesoldeerd op een gecentraliseerd geperforeerd waferbord met een standaardconnector. De draadverbindingen zouden uiteindelijk naar het gemonteerde scorebord lopen. Alle losse draden werden vastgemaakt en stevig tegen de binnenkant van het doelbord bevestigd om de spelballen niet te hinderen toen ze door de scoreringen vielen en naar de uitgangskoker reisden.

Stap 3: Hellingmontage

Het opritframe is gemaakt van constructiestijlen die zijn gescheurd tot een afmeting van 1-1 / 2 "x 2". Het frame is gebouwd met dwarsbalken die ongeveer 16 inch uit elkaar liggen. Het frame had een lichte helling, zodat de skee-ballen op natuurlijke wijze, door de zwaartekracht, naar hun vasthoudgebied zouden rollen.

Een integraal onderdeel van de oprijplaat is de balretourgoot en het vasthoudgebied. De gespeelde skee-ballen zullen zich ophopen achter een neerklapbaar deurmechanisme. Dit mechanisme wordt bestuurd door een micro-servomotor die is aangesloten op de Arduino-microprocessor en is geprogrammeerd om naar beneden te vallen en de 9 spelballen los te laten wanneer de resetknop wordt ingedrukt.

De micro-servomotor was op het frame gemonteerd, zodat de plastic servo-arm de achterkant van de neerklapbare deur ondersteunt. Deze deur is bevestigd aan een vrij beweegbaar scharnier. Zodra de servo-arm in code de opdracht krijgt om 90 graden naar beneden te zwaaien, zorgen de helling van de kogelbaan en het gewicht van de houten ballen ervoor dat de deur naar beneden valt in een verzonken uitsparing. De ballen bewegen dan vrij naar het open speelveld waar ze één voor één kunnen worden opgehaald.

Ik heb niet veel details laten zien, maar de zijkanten van de oprijplaat zijn omlijst en bedekt met dun multiplex van 1/8 inch om ruimte te geven aan de vrije beweging van de spelballen eronder, zoals beschreven in de vorige paragraaf. Het ontwerp simuleert hoe een echt arcade-formaat Skee-Ball-spel zou werken als je er eenmaal geld in stopt om het spel te starten.

De oprit werd voltooid door een ¾ inch multiplex bowlingbaan van inch te frezen om op het frame te passen. Pine noppen van 2 x 4 inch werden gebruikt om poten voor het spel te fabriceren om het van de grond te brengen tot de juiste hoogte om het spel te spelen. Om het spel mobiel te maken, werden aan deze poten 2 inch industriële wielen bevestigd.

Stap 4: Start fabricage

Ik heb eerst geprobeerd een niet-solide ballancering te maken met behulp van een rib- en frametechniek. Ik gebruikte dunne triplexstrips (1/8 inch) gelijmd op enkele ¾ frames die in de omtrek van de lancering waren gesneden. Ik testte deze lancering met de houten ballen en ontdekte dat het niet erg goed werkte. Het voelde niet solide aan en lanceerde de houten ballen niet zoals gehoopt. Ik heb besloten om deze lancering niet te gebruiken.

Ik ging terug naar de lanceringsconstructietechniek die ik eerder heb gebruikt. De lancering was gemaakt van afzonderlijke stukken van 2 inch dik constructiehout die aan elkaar waren gelijmd om de juiste breedte van de lancering te verkrijgen. Het patroon werd getraceerd en uitgesneden op mijn lintzaag. Alle onvolkomenheden werden opgevuld met carrosserievuller. De rondingen werden geschuurd tot de uiteindelijke vorm van de lancering. Dit was de laatste stap in het voltooien van de oprit.

Stap 5: Beschermend scherm/kooi

Het beschermende scherm dat ik heb gefabriceerd, was een soort bijzaak. Ik dacht dat ik wat bescherming nodig had voor de kelder terwijl mijn kleinkinderen het spel speelden. Ik heb geen foto's gemaakt van de betrokken stappen. Ik kon geen materiaal vinden waarmee ik succesvol kon werken (PVC-buis, metalen buis, leiding), dus besloot ik het van hout te maken. Ik gebruikte ½ "dik multiplex en ¾" deuvels om het te maken. Het was zwart geverfd en vervolgens bedekt met een voetbalsportnet. Het netmateriaal werd aan het hout geniet. Deze beschermende kooi werd vervolgens aan het spel vastgemaakt.

Stap 6: Elektronische bankopstelling

De opstelling van de elektronische trailbank wordt getoond in de volgende foto's. Ik heb een 4-regelige LDC-monitor op mijn testbank gebruikt om variabelen te volgen en te controleren of de Arduino-code die het scorebord bestuurt correct werkt. Ik gebruikte dit in plaats van de seriële monitor. Pull-up tijdelijke knoppen werden gebruikt om de arcade-schakelaars met lange draden na te bootsen die in het doelbord waren gemonteerd. Ik heb een extra lange draad arcade-schakelaar aangesloten om mezelf ervan te verzekeren dat de knoppen zullen werken. Ik heb ook enkele van de LED-lampjes getest die op het scorebord zullen werken. Het rode lampje dat op deze foto brandt, gaat branden om aan te geven dat de "rode bal" wordt gerold. In normale Skee-Ball is dit de negende of laatste bal die wordt gerold en is het dubbele van de puntenscore waard van de scorering waar hij doorheen gaat. Er zal een groene LED zijn die aangeeft dat de resetknop is ingedrukt en een nieuw spel begint. Er zal ook een "Game Over"-LED zijn die oplicht zodra alle negen ballen zijn gerold.

Er zullen zes LED's aan de bovenkant van het scorebord zijn. Het lampje dat op een bepaald moment brandt, geeft de scorering aan waar de laatste bal doorheen is gerold. Onthoud dat de kleur van deze LED's een kleurcodering heeft met het kleurlicht dat de scoreringen verlicht.

Tot slot werden de 7-segments LED-displays bedraad en getest. Eerst werd op E-Bay een grote generieke overmaatse (2,3-inch) enkelcijferige 7-segments LED gekocht. Elke extra grote display zou werken. Degene die ik gebruikte was van het gewone kathodetype en werd op een klein breadboard geplaatst zodat de 220-ohm-weerstanden op hun plaats konden worden gesoldeerd voor elk afzonderlijk LED-segment van het display. Een draad van elk LED-segment werd afgesloten op een gewone mannelijke 7-pins (2,54 mm) connector. De connector maakt het gemakkelijker om verbinding te maken met het Arduino Mega-bord. Dit extra grote 7-segments display wordt in het midden van het scorebord gemonteerd en toont het aantal ballen dat in het spel is gerold.

Ook gemonteerd in het midden van het scorebord, boven de ballen gerold display, is een 4-cijferige, 7-segment display dat de score zal optellen als elke bal wordt gerold. Deze 4-cijferige, 7-segments LED is van Adafruit Industries. Het wordt een "1.2" 4-cijferig 7-segments display met 12C-rugzak - rood genoemd. De product-ID is 1269. Zie hieronder:

www.adafruit.com/product/1269

Het mooie van dit display is dat het een I2C-buscontroller aan de achterkant van de PCB gebruikt, dus er zijn slechts twee pinnen nodig om het te bedienen. Dit zijn de SDA (datalijn) pin en de SCL (kloklijn) pin. U hebt ook een stroom- en aardleiding naar dit scherm nodig. Maar dat zijn in totaal slechts 4 lijnen vergeleken met 16 lijnen die nodig zijn zonder deze I2C buscontroller.

De Arduino-code is geschreven en gedebugd. Toen alles op de bank bleek te werken, was het tijd om het scorebord te ontwerpen en te bouwen.

Stap 7: Scorebordontwerp en montage

De houten behuizing voor het scorebord was gemaakt van ½ "afgewerkt multiplex. Het zal dezelfde breedte hebben als de rest van het voltooide spel (17”). Het heeft een diepte van 7 "en een hoogte van 9". Er wordt een op maat geverfde plexiglas-header-overlay gemaakt om op de voorkant van deze behuizing te passen. De belangrijkste montageplaat voor alle elektronische componenten werd gesneden uit 1/4 "multiplex. Het wordt direct achter de overlay van plexiglas geplaatst. De lichten en 7-segments displays zullen uitgelijnd zijn met het corresponderende kunstwerk op de overlay van plexiglas. De afmeting voor deze montageplaat was iets kleiner gesneden dan de houten behuizing. Het montagebord werd gestabiliseerd met een ¾ "multiplexbasis aan de onderkant. Dit maakte het gemakkelijker om de componenten te monteren.

Alle LED-lampjes waren op kleine geperforeerde breadboards geplaatst met de 220-ohm-weerstanden aan de positieve pool gesoldeerd. Dit maakte het gemakkelijker om de LED's aan de montageplaat te bevestigen. In eerste instantie zou ik de puntenwaardelichten in een boog of halve cirkel langs de bovenkant van het scorebord plaatsen. Het bleek echter te moeilijk om de lichten gelijkmatig te verdelen, dus besloot ik de puntwaardelichten in een rechte lijn over de bovenkant te plaatsen met de groen verlichte ster "New Game" in het midden. Zoals eerder vermeld, waren de scoreweergave en de weergave van het aantal ballen gecentreerd in de middenlijn zoals de originele Skee-Ball-arcadespellen waren. Aan de linkerkant van de 7-segment displays plaatste ik het "Game Over" LED-lampje en aan de rechterkant plaatste ik het "Red Ball" LED-lampje. Al deze componenten werden vastgezet op de montageplaat zoals te zien is op de foto.

Nu de lay-out van het scorebord definitief was, moest de plexiglas overlay-header worden ontworpen en geverfd om bij elkaar te passen. Een deel van het ontwerp was gebaseerd op foto's van oude klassieke arcade Skee-Ball-machines. De gele diagonale pijlen waren een inspiratie voor deze klassieke spellen. Andere pictogrammen werden toegevoegd om aan te geven wat elke verlichte LED voorstelde. Het ontwerp is op het plexiglas geschilderd met acrylverf van het type kunstenaar. Ik ben niet zo'n artiest, maar ik denk dat het goed is gelukt. Ik had veel van het ontwerp op het plexiglas getraceerd, zodat ik het ontwerp correct kon schilderen. Ik heb ook wat magische stiften en verfpennen gebruikt, in bepaalde gebieden, om de overlay af te werken.

Stap 8: Afwerking van de elektronica

Aan de achterkant van het spel kun je zien hoe ik alle componenten met elkaar heb verbonden. De laatste stap was om alle componenten op de invoer- en uitvoerpinnen op de Arduino Mega te bevestigen. Deze processorkaart werd vastgezet op de basis van de montagekaart (rechterkant). Het geperforeerde breadboard dat de arcade-microschakelaarverbindingen van de scoreringen van het doelbord en andere verbindingen accepteerde, werd ook op de montageplaatbasis (linkerkant) gemonteerd. Er is ook een geperforeerd breadboard op het montagebord zelf bevestigd dat alle 5 VDC-voedings- en grondvoedingen naar alle componenten verdeelt. Dit was het hoofdstroomverdeelbord. Je kunt zien dat de LED-lichtaansluitingen en 7-segments display-aansluitingen naar hun corresponderende uitgangspinnen op de Arduino Mega gaan. Dit montagebord met volledige componenten past net in de houten behuizing van het scorebord en zit achter de plexiglas overlay waar het op zijn plaats wordt vastgezet.

Ten slotte moesten de AC-stroomvoorziening en -distributie worden aangesloten. Een voedingstransformator met 5 volt DC-uitgang werd gebruikt om de LED-lampjes die onder het doelbord waren bevestigd, van stroom te voorzien. Ze hadden constant stroom nodig omdat ze altijd aan waren als de game-schakelaar aan stond. Een gespecialiseerde 9-volt DC-uitgangstransformator werd gebruikt om het Arduino Mega-bord van stroom te voorzien. Deze transformatoren werden beide gevoed door een gewone 110 volt wisselstroomleiding. Een enkelpolige AC-tuimelschakelaar werd in deze stroomlijn geplaatst en aan de linkerkant van de kast gemonteerd om het spel aan en uit te zetten.

Stap 9: Arduino-code

Het laatste dat moet worden besproken, is de Arduino-code die de stroom van het spel (scorebord) regelt. Het Arduino-codebestand is bijgevoegd. In de code ziet u dat u alle benodigde bibliotheken moet opnemen. Onthoud ook dat ik een 4-regelig LCD-scherm heb gebruikt om mijn code te controleren en te debuggen, zodat u nog steeds verwijzingen naar deze code zult zien. Het kan gewoon genegeerd worden.

Ten eerste krijgen de arcade-microschakelaars pinnen 43-53 toegewezen. De reset-knop is bevestigd aan pin 9. Vervolgens worden functies gedeclareerd om cijfers weer te geven in het grote enkele 7-segments display, om de update van de spelscore en ballen gerold displays te controleren, en om te bepalen welke scorelichtwaarde wordt weergegeven over de bovenaan het scorebord.

De functie setup() start eerst de servomotor. Vervolgens stelt het de pin-modus in op output voor alle LED's die op het scorebord staan en die deel uitmaken van het 7-segments grote display. Vervolgens wordt de pinmodus ingesteld op invoer voor alle arcade-microschakelaars en de resetknop. De interne weerstand op het Arduino-bord wordt gebruikt, zodat er geen aparte weerstanden nodig zijn voor elke schakelaar. Ten slotte worden de displays voor het begin van het spel op nul gesynchroniseerd.

De code in de functie loop() wordt vele duizenden keren per minuut uitgevoerd; met andere woorden, continu. In wezen controleert het alleen of en wanneer een schakelaar is geactiveerd en voert vervolgens de bijbehorende code voor die schakelaar uit. De code voegt de spelscore toe, telt het aantal gegooide ballen, activeert de LED van de laatste scorende bal en geeft vervolgens al deze informatie weer op het scorebord. Er zijn verklaringen om te controleren wanneer 9 ballen zijn gegooid en het spel is afgelopen of wanneer 8 ballen zijn gerold en de volgende bal (rode bal) dubbele punten waard is. Als ten slotte op de resetknop wordt gedrukt, stopt het spel, wordt alles weer op nul gezet (variabelen en displays) en valt de servomotorarm naar beneden, zodat de spelballen worden losgelaten om opnieuw te beginnen met spelen.

Stap 10: Laatste gedachten

Het elektronische scorebord lijkt te functioneren zoals ontworpen. Slechts in zeldzame gevallen zal een skee-kogel de lange draadarm van de microschakelaar niet activeren als deze door de scorering valt. Ik kreeg een kopie van een installatiehandleiding voor een echte Skee-Ball-machine in arcade-stijl. Het laat zien dat de machine is gemaakt met infrarood (IR) sensoren om te detecteren dat speelballen door de scoreringen vallen. Als ik nog een Skee-Ball-spel zou maken, denk ik dat ik IR-break-beam-sensoren zou gebruiken om de vallende ballen te detecteren. Ik zou een product van Adafruit Industries gebruiken met de naam "IR Break Beam Sensor - 3 mm LED's" (product-ID 2167)

www.adafruit.com/product/2167

Ik gebruikte deze in een ander spel dat ik ontwierp dat op Instructables werd gepubliceerd met de titel "Electronic Scoring for a Bean Bag Baseball Game" en ze werkten perfect.