Автоматический подсчет очков в небольшой игре в ски-бол: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Самодельные игры Skee-Ball могут быть большим развлечением для всей семьи, но их недостатком всегда было отсутствие автоматического подсчета очков. Я ранее сконструировал машину Skee-Ball, которая направляла игровые шары в отдельные каналы в зависимости от того, через какое кольцо они прошли. Эту конструкцию выбрали и другие. Это позволяло игроку отслеживать свой игровой счет вручную, складывая шары в каждом канале. Было бы неплохо иметь возможность подсчитывать свой счет в Skee-Ball в электронном виде, чтобы избежать этой сложной системы каналов. Еще я хотел спроектировать камеру для хранения игровых мячей. Когда начинается новая игра, открывается дверь, позволяющая сыграть в обычные 9 шаровых мячей.

Я не хотел, чтобы эта игра занимала много места, поэтому моей первоначальной идеей было создать игру, в которой использовались бы мячи для гольфа. Однако мне не понравилось, как мячи для гольфа запускались с игровой рампы, поэтому я переключился на деревянные мячи размером 1-1 / 2 дюйма, которые можно купить в Woodpecker Crafts. Это веб-адрес:

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

Окончательные размеры игры - 17 дюймов в ширину, 79 дюймов в длину и 53 дюйма в высоту в самой высокой точке (табло). В этом руководстве я сконцентрируюсь на объяснении электронных компонентов и кода, необходимых для реализации автоматического подсчета очков на самодельной машине Skee-Ball. В моей предыдущей инструкции, озаглавленной «Еще одна машина для игры в скибол», даются более подробные инструкции по технологиям обработки дерева, необходимым для изготовления машины для игры в скибол.

Запасы

Сама игра:

· Фанера ½ дюйма (стороны и сборка целевой платы)

· 2 х 4 сосновых шпильки (обрезаны на меньшую ширину для рамы пандуса)

· Фанера ¾”(пандус)

· Фанера 1/8 дюйма (стороны рампы)

· 1 x 4 сосны (стороны мишени в сборе)

· Строительный каркас 2х8 (пуск)

· Труба из ПВХ диаметром 4 дюйма (надрезные кольца)

· Набор акриловых красок (табло)

· Прозрачное оргстекло толщиной 1/8 дюйма (табло)

· Наклейки с цифрами (оценочные кольца)

· Пластиковая крышка ведра (большое рифленое кольцо)

· 4-дюймовая кромка белой виниловой плитки (нижнее кольцо целевой доски)

· Спортивная сетка (защитная клетка)

· Деревянные дюбели ¾”(защитный каркас

Электронные компоненты:

· (7) Микровыключатели дверцы для монет Arcade с прямым проводом

· Маленькие крепежные винты

· Шурупы ½”x 8 для дерева

· (14) 1-дюймовые металлические кронштейны под прямым углом

· Arduino Mega

· Различные светодиодные фонари (встроенные в резисторы - используются на целевой плате)

· Светодиодная подсветка (для табло)

· 2,3-дюймовый одноразрядный 7-сегментный светодиод (E-Bay)

· 1,2 дюйма, 4-значный, 7-сегментный светодиод (Adafruit Industries)

· Различные паяльные платы

· Резисторы 220 Ом (для светодиодных фонарей и высоких 7-сегментных светодиодов)

· Переключатель мгновенного действия (переключатель сброса)

· Серводвигатель (открывающаяся дверца для выпуска игрового мяча)

· Разное. проводка и разъемы

Шаг 1. Сборка целевой платы

Размер целевой доски составляет 16 дюймов в ширину и 24 дюйма в длину, и она изготовлена из фанеры толщиной ½ дюйма. На фанере были разложены отверстия для надрезания и вырезаны кольцевой пилой диаметром 4 дюйма, подсоединенной к моему сверлу. Для надрезных колец я использовал трубу из ПВХ диаметром 4 дюйма. Они были приклеены строительным клеем по центру прорезанных отверстий.

Кольцо большего размера, окружающее кольца с отметками 20, 30 и 40 точек, было вырезано из верхней части ведра для белья. Он также был отцентрирован и приклеен на место. Нижнее кольцо было сделано из виниловой кромки и было приклеено к целевой плате после того, как фрезерная фреза была использована для формирования канала для его приема (чтобы удерживать изгиб).

Нижний кожух (ящик) был построен, чтобы удерживать и направлять брошенный лыжный шар к выходному желобу. Как мишень, так и дно корпуса были покрыты мягким матом, чтобы «заглушить» отскок твердых деревянных шаров. Используемый коврик для йоги:

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

После завершения сборки целевой платы были спроектированы, вырезаны и прикреплены боковые стороны и верх, окружающие целевой узел. Мишень в сборе устанавливалась под углом 45 градусов.

Шаг 2: Электроника целевой платы

Аркадный микровыключатель с длинным прямым проводом использовался для обнаружения шара, падающего через зачетное кольцо. Мне нужно было найти способ прикрепить микровыключатель к нижней стороне целевой платы. Самодельный кронштейн был разработан и изготовлен из ДВП толщиной 1/8 дюйма и небольших прямоугольных кронштейнов: см. Ниже:

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

Переключатель должен был быть прикреплен к нижней стороне каждого отверстия для подсчета очков, чтобы не мешать падающему мячу, но он также должен был быть отцентрирован, чтобы он не «пропустил» ни один мяч, падающий через него. Длинная проволока должна была иметь такую форму и центрироваться, чтобы мяч «споткнулся» о ней независимо от того, где он проходит через отверстие для забивания.

Я также хотел добавить свет на целевую доску. Маленькие светодиодные фонари были установлены на каждой прорези для подсчета очков, чтобы освещать проем. Для этого отверстие нужно было зенковать сразу за краем отверстия для подсчета очков. Сверло Форстнера диаметром 1 дюйм использовалось для сверления на глубину 3/8 дюйма. Затем светодиоды были закреплены кабельным зажимом 1/4 дюйма. Отверстия для оценки были обозначены цветом в соответствии с оценочными значениями. Кольца для 10- и 20-балльной оценки были подсвечены красным, 30-, 40- и 50-балльные кольца для подсчета баллов были подсвечены синим, а два 100-балльных кольца подсчета очков были подсвечены зеленым. Как мы увидим позже, эта цветовая схема будет соответствовать цветам, отображаемым на табло.

После того, как все переключатели и светодиодные фонари были установлены, их нужно было подключить и припаять к централизованной перфорированной вафельной плате со стандартным разъемом. В конечном итоге проводные соединения должны были пройти к установленному табло. Все незакрепленные провода были прикреплены и надежно прикреплены к внутренней части целевой доски, чтобы не мешать игровым мячи, когда они падали через оценочные кольца и направлялись к выходному желобу.

Шаг 3: Сборка рампы

Рама пандуса была изготовлена из строительных шпилек, которые были разорваны до размеров 1-1 / 2 "x 2". Рама была построена с поперечинами на расстоянии около 16 дюймов друг от друга. Рама имела небольшой наклон, поэтому шары-лыжники катились под действием силы тяжести к месту удержания.

Неотъемлемой частью рампы является желоб возврата шара и зона удержания. Сыгранные шары ски будут накапливаться за механизмом раскрывающейся двери. Этот механизм управляется микро-серводвигателем, который подключен к микропроцессору Arduino и запрограммирован на опускание и выпуск 9 игровых мячей при каждом нажатии кнопки сброса.

Микро-серводвигатель был установлен на раму таким образом, чтобы пластиковый рычаг сервопривода подпирал заднюю часть раскрывающейся двери. Эта дверь прикреплена к свободно подвижной петле. Как только сервомеханизм получает команду повернуться вниз на 90 градусов, наклон дорожки для шариков и вес деревянных шариков заставляют дверь опускаться в углубление заподлицо. Затем шары свободно перемещаются в игровую зону открытого отсека, откуда их можно извлекать по одному.

Я не стал показывать много деталей, но стороны рампы в сборе обрамлены и покрыты тонкой фанерой толщиной 1/8 дюйма, чтобы дать место для свободного движения игровых мячей внизу, как описано в предыдущем абзаце. Дизайн моделирует, как будет работать настоящая аркадная игра Skee-Ball, если вы вложите деньги, чтобы начать игру.

Сборка пандуса была завершена фрезерованием дорожки для боулинга из фанеры корпусного типа толщиной ¾ дюйма, которая поместилась наверху рамы. Шпильки из сосны размером 2 x 4 дюйма использовались для изготовления ножек для игры, чтобы поднять ее над землей на нужную высоту для игры. Чтобы сделать игру мобильной, к этим ножкам были прикреплены 2-дюймовые промышленные колеса.

Шаг 4: Запуск производства

Сначала я попытался сделать бросок нетвердого шара, используя технику ребра и рамки. Я использовал тонкие полоски фанеры (1/8 дюйма), приклеенные к нескольким кускам рамы диаметром ¾ дюйма, вырезанным по контуру ракеты. Я протестировал этот запуск с деревянными шарами и обнаружил, что он работает не очень хорошо. Он не казался твердым и не запускал деревянные шары, как хотелось. Я решил не использовать этот запуск.

Я вернулся к методике создания пусковой установки, которую использовал ранее. Запуск был сделан из отдельных кусков строительного бруса толщиной 2 дюйма, которые были склеены, чтобы получить правильную ширину запуска. Рисунок был прорисован и вырезан на моей ленточной пиле. Все недочеты залил автошпаклевкой. Кривые были отшлифованы до окончательной формы запуска. Это был последний этап завершения сборки рампы.

Шаг 5: Защитный экран / клетка

Защитный экран, который я изготовил, был в некотором роде второстепенным. Я думал, что мне понадобится защита подвала, когда мои внуки будут играть в эту игру. Я не делал никаких фотографий задействованных шагов. Я не мог найти материал, с которым я мог бы успешно работать (труба из ПВХ, металлическая труба, кабелепровод), поэтому я решил сделать его из дерева. Я использовал фанеру толщиной ½ дюйма и дюбели диаметром ¾ дюйма. Его покрасили в черный цвет и накрыли сеткой спортивного футбольного типа. Сетчатый материал был прикреплен к дереву скобами. Затем эта защитная клетка была прикреплена к игре.

Шаг 6: установка электронного стенда

Схема электронного трейлового стенда показана на следующих фотографиях. Я использовал 4-строчный LDC-монитор на своем тестовом стенде для отслеживания переменных и проверки правильности работы кода Arduino, управляющего табло. Я использовал это вместо монитора последовательного порта. Выдвижные кнопки мгновенного действия использовались для имитации аркадных переключателей монетных дверок с длинным проводом, установленных на целевой плате. Я подключил аркадный переключатель с очень длинным проводом, чтобы убедиться, что кнопки будут работать. Я также протестировал некоторые из светодиодных индикаторов, которые будут работать на табло. Красный свет, который горит на этой фотографии, загорится, указывая на то, что «Красный шар» катится. В обычном ски-болле это девятый или последний брошенный шар, и он дает удвоенное количество очков за любое подсчетное кольцо, через которое он проходит. Загорится зеленый светодиод, указывающий на нажатие кнопки сброса и начало новой игры. Также будет светодиод «Игра окончена», который загорится, когда все девять мячей будут брошены.

В верхней части табло будет шесть светодиодов. Тот, который горит в любой момент, будет указывать на зачетное кольцо, через которое прошел последний брошенный мяч. Помните, что цвет этих светодиодов будет соответствовать цвету света, освещающего оценочные кольца.

Наконец, были подключены и протестированы 7-сегментные светодиодные дисплеи. Во-первых, на E-Bay был приобретен большой одноразрядный семисегментный светодиод увеличенного размера (2,3 дюйма). Подойдет любой крупногабаритный дисплей. Тот, который я использовал, был с обычным катодом и был помещен на небольшую макетную плату, так что резисторы на 220 Ом можно было припаять на место для каждого отдельного светодиодного сегмента дисплея. Провода от каждого сегмента светодиода заканчивались общим 7-контактным (2,54 мм) штекером. Разъем упростит подключение к плате Arduino Mega. Этот 7-сегментный дисплей увеличенного размера будет установлен в центре табло и показывает количество шариков, выпавших в игре.

Также в центре табло, над дисплеем катания шаров, находится 4-значный 7-сегментный дисплей, на котором счет будет суммироваться по мере катания каждого шара. Этот 4-значный 7-сегментный светодиод от Adafruit Industries. Он называется 4-значным 7-сегментным дисплеем «1.2» с рюкзаком 12C - красный. Код продукта - 1269. См. Ниже:

www.adafruit.com/product/1269

Прелесть этого дисплея в том, что он использует контроллер шины I2C на задней стороне печатной платы, поэтому для управления им нужны только два контакта. Это вывод SDA (линия данных) и контакт SCL (линия синхронизации). Вам также потребуются линии питания и заземления для этого дисплея. Но это всего лишь 4 линии по сравнению с 16 линиями, необходимыми без этого контроллера шины I2C.

Код Arduino был написан и отлажен. Как только выяснилось, что на скамейке все работает, пришло время спроектировать и построить табло.

Шаг 7: Дизайн и сборка табло

Деревянное ограждение табло было сделано из готовой фанеры толщиной ½ дюйма. Он будет такой же ширины, как и остальная часть готовой игры (17 дюймов). Он будет иметь глубину 7 дюймов и высоту 9 дюймов. Накладка заголовка из оргстекла, окрашенная по индивидуальному заказу, будет изготовлена для размещения на передней части этого корпуса. Основная монтажная плата для всех электронных компонентов была вырезана из фанеры толщиной 1/4 дюйма. Он будет расположен сразу за накладкой из оргстекла. Световые индикаторы и 7-сегментные дисплеи выровняются с соответствующими изображениями на накладке из оргстекла. Размер этой монтажной платы был вырезан немного меньше, чем размер деревянного корпуса. Монтажная плата была стабилизирована фанерным основанием толщиной ¾ дюйма, прикрепленным снизу. Это упростило установку компонентов.

Все светодиодные фонари были размещены на небольших перфорированных макетах с резисторами 220 Ом, припаянными к плюсовому выводу. Это упростило прикрепление светодиодов к монтажной плате. Сначала я собирался расположить индикаторы значений очков по кривой или полукругу в верхней части табло. Однако оказалось слишком сложно распределить источники света равномерно, поэтому я решил расположить источники значений очков по прямой линии сверху с зеленой звездой «Новая игра» посередине. Как упоминалось ранее, дисплей подсчета очков и дисплей количества мячей были расположены по центру в средней линии, как и в оригинальных аркадных играх Skee-Ball. С левой стороны 7-сегментных дисплеев я разместил светодиодный индикатор «Игра окончен», а с правой стороны я разместил светодиодный индикатор «Красный шар». Все эти компоненты были закреплены на монтажной плате, как показано на фото.

Теперь, когда макет табло был завершен, нужно было спроектировать и раскрасить накладной заголовок из оргстекла в соответствии с ним. Часть дизайна была основана на фотографиях старых классических аркадных автоматов Skee-Ball. Желтые диагональные стрелки были вдохновлены этими классическими играми. Были добавлены другие значки, чтобы указать, что представляет каждый светящийся светодиод. Дизайн был написан на оргстекле акриловыми красками авторского типа. Я не очень-то художник, но думаю, получилось хорошо. Я обрисовал большую часть рисунка на оргстекле, чтобы правильно нарисовать его. Я также использовал волшебные маркеры и ручки для рисования в определенных областях, чтобы закончить наложение.

Шаг 8: Завершение работы с электроникой

С тыльной стороны игры вы можете увидеть, как я соединил все компоненты вместе. Последним шагом было закрепление всех компонентов на входных и выходных контактах Arduino Mega. Эта плата процессора была закреплена на основании монтажной платы (правая сторона). Перфорированная макетная плата, которая принимала соединения микропереключателя аркады с надрезными кольцами целевой платы и другие соединения, также была установлена на основании монтажной платы (левая сторона). На самой монтажной плате также закреплена перфорированная макетная плата, которая распределяла все питание 5 В постоянного тока и заземление на все компоненты. Это был главный распределительный щит питания. Вы можете увидеть соединения светодиодных индикаторов и соединения 7-сегментного дисплея, идущие к соответствующим выходным контактам на Arduino Mega. Вся эта монтажная плата для компонентов помещается внутри деревянного корпуса табло и находится за накладкой из оргстекла, где она закрепляется на месте.

Наконец, необходимо было подключить источник питания и распределение переменного тока. Силовой трансформатор с 5-вольтовым выходом постоянного тока использовался для питания светодиодных ламп, которые были закреплены под целевой платой. Им требовалось постоянное питание, потому что они всегда были включены, когда был включен игровой переключатель. Для питания платы Arduino Mega использовался специальный выходной трансформатор постоянного тока на 9 В. Оба этих трансформатора питались от обычной 110-вольтовой линии переменного тока. Однополюсный тумблер переменного тока был помещен в эту линию питания и установлен на левой стороне шкафа для включения и выключения игры.

Шаг 9: Код Arduino

Последнее, что нужно обсудить, - это код Arduino, который контролирует ход игры (табло). Файл кода Arduino прилагается. В коде вы увидите, что вы должны включить все необходимые библиотеки. Также помните, что я использовал 4-строчный ЖК-монитор для проверки и отладки своего кода, поэтому вы все равно будете видеть ссылки на этот код. Его можно просто проигнорировать.

Сначала микровыключателям аркад назначаются контакты 43-53. Кнопка сброса прикреплена к контакту 9. Затем объявляются функции для отображения цифр на большом одиночном 7-сегментном дисплее, для управления обновлением результатов игры и отображения брошенных мячей, а также для управления тем, какое значение подсчета очков отображается на экране. верхняя часть табло.

Функция setup () сначала запускает серводвигатель. Затем он устанавливает режим вывода для всех светодиодов на табло, составляющих большой 7-сегментный дисплей. Затем устанавливается режим вывода для всех микровыключателей аркад и кнопки сброса. Используется внутренний резистор на плате Arduino, поэтому отдельные резисторы не нужны для каждого переключателя. Наконец, дисплеи синхронизируются до нуля перед началом игры.

Код в функции loop () выполняется много тысяч раз в минуту; другими словами, непрерывно. По сути, все, что он делает, - это проверяет, был ли активирован переключатель, и когда он затем выполняет соответствующий код для этого переключателя. Код добавит счет игры, подсчитает количество брошенных шаров, активирует светодиод последнего подсчитанного шара и затем отобразит всю эту информацию на табло. Существуют инструкции для проверки, когда было брошено 9 шаров и игра окончена, или когда было брошено 8 шаров и следующий брошенный шар (красный шар) будет приносить двойные очки. Наконец, если нажать кнопку сброса, игра останавливается, все возвращается к нулю (переменные и дисплеи), и рычаг серводвигателя опускается, поэтому игровые шары отпускаются, чтобы снова начать игру.

Шаг 10: Заключительные мысли

Электронное табло, похоже, функционирует так, как задумано. Только в редких случаях воздушный шар не активирует длинную проволочную ручку микровыключателя, когда он проваливается через зачетное кольцо. Я получил копию руководства по настройке настоящего полноразмерного игрового автомата Skee-Ball. На нем показано, что машина оснащена инфракрасными (ИК) датчиками для обнаружения игровых мячей, падающих через кольца для подсчета очков. Если бы мне пришлось изготовить еще одну игру в Skee-Ball, я бы использовал инфракрасные датчики прерывистого луча для обнаружения падающих мячей. Я бы использовал продукт от Adafruit Industries под названием «Датчик инфракрасного луча - светодиоды 3 мм» (идентификатор продукта 2167).

www.adafruit.com/product/2167

Я использовал их в другой игре, которую я разработал, которая была опубликована на Instructables под названием «Электронный подсчет очков в бейсбольной игре», и они работали безупречно.