Pontuação automática para um pequeno jogo Skee-Ball: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Os jogos Skee-Ball caseiros podem ser muito divertidos para toda a família, mas sua desvantagem sempre foi a falta de pontuação automática. Eu já construí uma máquina Skee-Ball que canalizava as bolas do jogo em canais separados com base no anel de pontuação pelo qual elas passavam. Outros também escolheram este projeto de construção. Isso permitia ao jogador acompanhar a pontuação do jogo manualmente, somando as bolas em cada canal. Seria bom ser capaz de contar sua pontuação Skee-Ball eletronicamente para que este sistema de canais elaborado pudesse ser evitado. Eu também queria projetar uma câmara de retenção para as bolas de jogo. Quando um novo jogo é iniciado, uma porta é aberta, permitindo que as 9 bolas skee normais sejam jogadas.

Eu não queria que este jogo tivesse uma grande pegada, então minha ideia original era construir um jogo que usasse bolas de golfe para jogar. No entanto, não gostei da forma como as bolas de golfe saíram da rampa de jogo, então mudei para bolas de madeira de 1-1 / 2”que podem ser compradas na Woodpecker Crafts. Este é o endereço da web:

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

As dimensões finais do jogo são 17 polegadas de largura por 79 polegadas de comprimento por 53 polegadas de altura em seu ponto mais alto (placar). Neste Instructable, irei me concentrar em explicar os componentes eletrônicos e o código necessários para implementar a pontuação automática em uma máquina Skee-Ball feita em casa. Meu Instructable anterior, intitulado “Outra máquina Skee-Ball”, fornece instruções mais detalhadas sobre as técnicas de marcenaria necessárias para fabricar uma máquina Skee-Ball.

Suprimentos

Jogo em si:

· Compensado de ½ (laterais e conjunto de placa de destino)

· 2 x 4 pinos de pinho (corte em larguras menores para quadro de rampa)

· Contraplacado de ¾”(rampa)

· Compensado de 1/8”(lados da rampa)

· 1 x 4 pinho (lados do conjunto alvo)

· Estrutura de construção 2 x 8 (lançamento)

· Tubo de PVC de 4 de diâmetro (anéis de marcação)

· Conjunto de tinta acrílica (placar)

· Plexiglass transparente de 1/8 de espessura (placar)

· Decalques numéricos (anéis de pontuação)

· Topo do balde de plástico (grande anel de pontuação)

· Moldagem de borda de ladrilho de vinil branco de 4 de altura (anel inferior do alvo)

· Rede esportiva (gaiola de proteção)

· Cavilhas de madeira de ¾”(gaiola de proteção

Componentes eletrônicos:

· (7) Microinterruptores de porta moeda de arcada com fio reto

· Parafusos de máquina pequenos

· Parafusos de madeira de ½”x 8

· (14) colchetes angulares de metal de 1"

· Arduino Mega

· Várias luzes LED (resistores embutidos - usados na placa de destino)

· Luzes LED (para placar)

· LED de 7 segmentos de um dígito de 2,3 (E-Bay)

· LED de 1,2”de altura, 4 dígitos, 7 segmentos (Adafruit Industries)

· Várias placas de solda

· Resistores de 220 ohms (para luzes LED e LED de 7 segmentos altos)

· Interruptor momentâneo (interruptor de reinicialização)

· Servo motor (porta suspensa para liberação da bola do jogo)

· Misc. fiação e conectores

Etapa 1: Montagem do Quadro Alvo

O tamanho do alvo é de 40 cm de largura por 60 cm de comprimento e é fabricado em compensado de ½ pol. De espessura. Os orifícios de marcação foram colocados no compensado e cortados com uma serra copo de 4”de diâmetro conectada à minha broca. Usei tubo de PVC de 4”de diâmetro para os anéis de pontuação. Eles foram colados no lugar com cola de construção para serem centralizados sobre os orifícios cortados.

O anel maior que envolve os anéis de pontuação de 20, 30 e 40 pontos foi cortado do topo de um balde de roupa suja. Ele foi centralizado e colado no lugar também. O anel inferior foi feito de vinil e foi colado na placa-alvo depois que uma ponta de roteador de ¼”foi usada para formar um canal para aceitá-lo (para manter a curva).

Um invólucro inferior (caixa) foi construído para conter e canalizar a bola de skee lançada para a rampa de saída. Tanto o alvo quanto a parte inferior do recinto foram forrados com um material de tapete macio para “amortecer” o salto das bolas de madeira maciça. Este é o tapete de ioga usado:

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

Uma vez que a montagem da placa de destino foi concluída, as laterais e a parte superior que circundam a montagem de destino foram projetadas, cortadas e fixadas. O conjunto alvo foi montado em um ângulo de 45 graus.

Etapa 2: Target Board Electronics

Um microinterruptor de arcade com um longo fio reto foi usado para detectar a bola skee quando ela cai através de um anel de pontuação. Eu precisava encontrar uma maneira de prender o microinterruptor na parte inferior da placa-alvo. Um suporte feito em casa foi projetado e fabricado usando painéis rígidos de 1/8”de espessura e pequenos suportes em ângulo reto: Veja abaixo:

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

A chave tinha que ser fixada na parte inferior de cada buraco de pontuação para não interferir com a queda da bola, mas também tinha que ser centralizada para não “perder” nenhuma bola que caísse. O arame longo tinha que ser modelado e centralizado de forma que fosse “tropeçado” pela bola, não importando onde ela passasse pelo buraco de pontuação.

Eu também queria adicionar luzes ao quadro-alvo. Pequenas luzes LED foram montadas no entorno de cada orifício de pontuação para iluminar a abertura. Para conseguir isso, um buraco teve que ser escareado fora da borda do buraco de pontuação. Uma broca Forstner de 1”de diâmetro foi usada para perfurar a uma profundidade de 3/8 polegadas. Os LEDs foram então presos com um clipe de cabo de 1/4”. Os buracos de pontuação foram codificados por cores por valores de pontuação. Os anéis de pontuação de 10 e 20 pontos foram iluminados em vermelho, os anéis de pontuação de 30, 40 e 50 pontos foram iluminados em azul e os dois anéis de pontuação de 100 pontos foram iluminados em verde. Como veremos mais tarde, esse esquema de cores corresponderá às cores exibidas no placar.

Depois que todos os interruptores e luzes de LED foram montados, eles tiveram que ser conectados e soldados a uma placa de wafer perfurada centralizada com um conector padrão. As conexões de fio acabariam por correr para o placar montado. Todos os fios soltos foram presos com pregos e presos com segurança contra o interior do tabuleiro de destino para não interferir com as bolas do jogo conforme elas caíam pelos anéis de pontuação e viajavam para a rampa de saída.

Etapa 3: Montagem da Rampa

A estrutura da rampa foi fabricada a partir de pregos de construção que foram cortados em uma dimensão de 1-1 / 2”x 2”. A estrutura foi construída com travessas de cerca de 40 centímetros de distância. A estrutura tinha uma ligeira inclinação para que as bolas da meada rolassem naturalmente, por gravidade, para sua área de sustentação.

Parte integrante da montagem da rampa é a rampa de retorno da bola e a área de retenção. As bolas de skee jogadas se acumulam atrás de um mecanismo de porta suspenso. Esse mecanismo é controlado por um micro servo motor conectado ao microprocessador Arduino e programado para abrir e liberar as 9 bolas de jogo sempre que o botão de reinicialização for pressionado.

O micro servo motor foi montado na estrutura de forma que o braço do servo de plástico se apoie na parte de trás da porta suspensa. Esta porta é fixada a uma dobradiça móvel livremente. Uma vez que o braço do servo é instruído, em código, a girar 90 graus para baixo, a inclinação da pista da bola e o peso das bolas de madeira fazem com que a porta caia em um recesso nivelado. As bolas então se movem livremente para a área de jogo aberta, onde podem ser recuperadas uma de cada vez.

Não mostrei muitos detalhes, mas as laterais da montagem da rampa são emolduradas e cobertas com compensado fino de 1/8 de polegada para dar espaço para o movimento livre das bolas de jogo embaixo, conforme descrito no parágrafo anterior. O design simula como um jogo Skee-Ball do tamanho de um arcade real funcionaria assim que você colocasse dinheiro para iniciar o jogo.

A montagem da rampa foi concluída com a fresagem de uma pista de boliche de compensado de ¾ polegadas para caber na parte superior da estrutura. Pregos de pinho de 2 x 4 polegadas foram usados para fabricar pernas para o jogo e levantá-lo do chão até a altura adequada para jogar. Para tornar o jogo móvel, rodas industriais de 2 polegadas foram presas a essas pernas.

Etapa 4: lançamento de fabricação

Tentei primeiro fazer um lançamento de bola não sólido usando uma técnica de costela e moldura. Usei tiras finas de compensado (1/8 de polegada) coladas em alguns pedaços de moldura de ¾”cortados no contorno do lançamento. Testei este lançamento com as bolas de madeira e descobri que não funcionou muito bem. Não parecia sólido e não lançou as bolas de madeira como esperado. Decidi não usar este lançamento.

Voltei para a técnica de construção de lançamento que usei anteriormente. O lançamento foi feito de peças individuais de madeira de construção de 2 polegadas de espessura que foram coladas para obter a largura correta do lançamento. O padrão foi traçado e cortado em minha serra de fita. Todas as imperfeições foram preenchidas com preenchimento automático. As curvas foram lixadas para a forma final do lançamento. Esta foi a etapa final para concluir a montagem da rampa.

Etapa 5: Tela / gaiola de proteção

A tela protetora que eu fabriquei foi meio que uma reflexão tardia. Achei que precisaria de alguma proteção para o porão com meus netos jogando. Não tirei fotos das etapas envolvidas. Não consegui encontrar um material com o qual pudesse trabalhar com sucesso (tubo de PVC, tubo de metal, conduíte), então decidi fazer de madeira. Usei compensado de ½”de espessura e buchas de ¾” para fazer isso. Foi pintado de preto e coberto com uma rede tipo futebol esportivo. O material da rede foi grampeado na madeira. Essa gaiola de proteção foi então presa ao jogo.

Etapa 6: configuração de banco eletrônico

A configuração do banco de trilha eletrônico é mostrada nas fotos a seguir. Usei um monitor LDC de 4 linhas em minha bancada de teste para rastrear variáveis e verificar se o código do Arduino que controla o placar está funcionando corretamente. Usei isso no lugar do monitor serial. Botões pull-up momentâneos foram usados para imitar os interruptores de arcada de porta de moedas de fio longo montados no quadro de destino. Eu tenho um switch de arcade de fio extra longo conectado apenas para me assegurar de que os botões funcionarão. Também testei algumas das luzes LED que funcionarão no placar. A luz vermelha que está iluminada nesta foto acenderá para indicar que a “Bola Vermelha” está sendo rolada. No Skee-Ball normal, esta é a nona ou última bola rolada e vale o dobro da pontuação de qualquer anel de pontuação por onde passar. Haverá um LED verde que indica que o botão de reset foi pressionado e um novo jogo está começando. Haverá também um LED “Game Over” que acenderá assim que todas as nove bolas forem roladas.

Haverá seis LEDs na parte superior do placar. Aquele que estiver aceso a qualquer momento indicará o anel de pontuação por onde passou a última bola rolada. Lembre-se de que a cor desses LEDs será codificada com a cor da luz que ilumina os anéis de pontuação.

Finalmente, os displays de LED de 7 segmentos foram conectados e testados. Primeiro, um grande LED genérico de 7 segmentos e superdimensionado (2,3”) foi adquirido no E-Bay. Qualquer tela de tamanho grande funcionaria. O que usei era um tipo de cátodo comum e foi colocado em uma pequena placa de ensaio para que os resistores de 220 ohms pudessem ser soldados no lugar para cada segmento individual de LED da tela. Um fio de cada segmento de LED foi terminado em um conector macho comum de 7 pinos (2,54 mm). O conector facilitará a conexão à placa Arduino Mega. Este display de 7 segmentos de tamanho grande será montado no meio do placar e mostrará o número de bolas roladas no jogo.

Também montado no meio do placar, acima da tela das bolas roladas, está uma tela de 4 dígitos e 7 segmentos que soma a pontuação conforme cada bola é rolada. Este LED de 4 dígitos e 7 segmentos é da Adafruit Industries. É chamado de Display “1.2” de 4 dígitos e 7 segmentos com mochila 12C - vermelha”. O ID do produto é 1269. Veja abaixo:

www.adafruit.com/product/1269

A beleza desta tela é que ela usa um controlador de barramento I2C na parte traseira do PCB, portanto, apenas dois pinos são necessários para controlá-la. Estes são o pino SDA (linha de dados) e o pino SCL (linha de relógio). Você também precisará de uma linha de alimentação e aterramento para este monitor. Mas isso é apenas um total de 4 linhas em comparação com as 16 linhas necessárias sem este controlador de barramento I2C.

O código do Arduino foi escrito e depurado. Depois que tudo estava funcionando na bancada, era hora de projetar e construir o placar.

Etapa 7: Design e montagem do placar

A caixa de madeira para o placar foi feita de compensado com acabamento de ½”. Será a mesma largura do resto do jogo finalizado (17”). Terá uma profundidade de 7”e uma altura de 9”. Uma sobreposição de cabeçalho de Plexiglas pintada de forma personalizada será fabricada para caber na frente deste gabinete. A placa de montagem principal para todos os componentes eletrônicos foi cortada em compensado de 1/4”. Ele será posicionado logo atrás da sobreposição de acrílico. As luzes e os visores de 7 segmentos se alinharão com a arte correspondente na sobreposição de acrílico. A dimensão para esta placa de montagem foi cortada um pouco menos do que o gabinete de madeira. A placa de montagem foi estabilizada com uma base de compensado de ¾”fixada na parte inferior. Isso facilitou a montagem dos componentes.

Todas as luzes LED foram posicionadas em pequenas placas de ensaio perfuradas com os resistores de 220 ohms soldados ao terminal positivo. Isso facilitou a fixação dos LEDs na placa de montagem. No início, eu iria organizar as luzes de valor de ponto em uma curva ou semicírculo ao longo da parte superior do placar. No entanto, acabou sendo muito difícil espaçar uniformemente as luzes, então decidi organizar as luzes de valor de ponto em uma linha reta na parte superior com a estrela verde iluminada de “Novo Jogo” no meio. Como mencionado antes, a exibição de pontuação e a exibição de contagem de bolas estavam centralizadas na linha média, como os jogos de arcade Skee-Ball originais. No lado esquerdo dos visores de 7 segmentos coloquei a luz LED “Game Over” e no lado direito coloquei a luz LED “Red Ball”. Todos esses componentes foram fixados na placa de montagem, conforme mostrado na foto.

Agora que o layout do placar foi finalizado, o cabeçalho de sobreposição de Plexiglas teve que ser projetado e pintado para combinar. Parte do design foi baseado em fotos de antigas máquinas Skee-Ball de fliperama. As setas amarelas diagonais foram uma inspiração para esses jogos clássicos. Outros ícones foram adicionados para indicar o que cada LED iluminado representava. O desenho foi pintado em Plexiglas usando tintas acrílicas tipo artista. Não sou muito artista, mas acho que deu certo. Eu tinha traçado muito do design no Plexiglas para que eu pudesse pintar o design corretamente. Também usei alguns marcadores mágicos e canetas de tinta, em certas áreas, para finalizar a sobreposição.

Etapa 8: Concluindo os eletrônicos

Na parte de trás do jogo você pode ver como conectei todos os componentes. A última etapa foi proteger todos os componentes nos pinos de entrada e saída do Arduino Mega. Esta placa processadora foi presa na base da placa de montagem (lado direito). A placa de ensaio perfurada que aceitava as conexões de microinterruptor de arcade dos anéis de pontuação da placa de destino e outras conexões também foi montada na base da placa de montagem (lado esquerdo). Há também uma placa de ensaio perfurada presa na própria placa de montagem que distribui toda a alimentação de 5 VCC e aterramento para todos os componentes. Este era o principal quadro de distribuição de energia. Você pode ver as conexões de luz LED e as conexões de display de 7 segmentos indo para seus pinos de saída correspondentes no Arduino Mega. Todo este conjunto de placa de montagem de componentes se encaixa dentro da caixa de madeira do painel de pontuação e fica atrás da cobertura de acrílico, onde é preso no lugar.

Finalmente, a fonte de alimentação CA e a distribuição tiveram que ser conectadas. Um transformador de energia com saída CC de 5 volts foi usado para alimentar as luzes LED que foram fixadas sob a placa-alvo. Eles exigiam energia constante porque estavam sempre ligados quando o botão do jogo estava ligado. Um transformador de saída CC de 9 volts especializado foi usado para alimentar a placa Arduino Mega. Esses transformadores foram ambos alimentados por uma linha de energia AC regular de 110 volts. Uma chave seletora CA de um pólo foi colocada nesta linha de energia e montada no lado esquerdo do gabinete para ligar e desligar o jogo.

Etapa 9: Código Arduino

A última coisa a ser discutida é o código do Arduino que controla o fluxo do jogo (placar). O arquivo de código do Arduino está anexado. No código, você verá que deve incluir todas as bibliotecas necessárias. Lembre-se também, usei um monitor LCD de 4 linhas para verificar e depurar meu código, então você ainda verá referências a este código presente. Isso pode ser simplesmente ignorado.

Primeiro, os microinterruptores de arcade são atribuídos aos pinos 43-53. O botão de reinicialização é anexado ao pino 9. Em seguida, as funções são declaradas para exibir dígitos no grande visor único de 7 segmentos, para controlar a atualização da pontuação do jogo e exibições de bolas roladas, e para controlar qual valor de luz de pontuação é exibido no topo do placar.

A função setup () primeiro inicia o servo motor. Em seguida, ele define o modo de pino para saída para todos os LEDs que estão no placar e que compõem o grande display de 7 segmentos. Em seguida, o modo de pino é definido para entrada para todos os microinterruptores de arcade e o botão de reinicialização. O resistor interno na placa Arduino é usado para que resistores separados não sejam necessários para cada switch. Finalmente, os visores são sincronizados a zero para o início do jogo.

O código na função loop () é executado milhares de vezes por minuto; em outras palavras, continuamente. Basicamente, tudo o que ele faz é verificar se e quando um switch foi ativado e, em seguida, executa o código correspondente para esse switch. O código adicionará a pontuação do jogo, contará o número de bolas roladas, ativará o LED da última bola de pontuação e exibirá todas essas informações no placar. Existem instruções para verificar quando 9 bolas foram lançadas e o jogo acabou ou quando 8 bolas foram lançadas e a próxima bola rolada (Bola Vermelha) valerá o dobro de pontos. Finalmente, se o botão de reset for pressionado, o jogo para, tudo volta a zero (variáveis e displays) e o braço do servo motor cai, então as bolas do jogo são liberadas para começar a jogar mais uma vez.

Etapa 10: Reflexões Finais

O placar eletrônico parece funcionar conforme projetado. Apenas em raras ocasiões, uma bola skee não ativará o braço de arame longo do microinterruptor ao cair no anel de pontuação. Obtive uma cópia de um manual de configuração para uma máquina Skee-Ball estilo arcade em tamanho real. Mostra que a máquina é feita com sensores infravermelhos (IR) para detectar bolas de jogo que caem nos anéis de pontuação. Se eu fosse fabricar outro jogo Skee-Ball, acho que usaria sensores infravermelhos para detectar as bolas caindo. Eu usaria um produto da Adafruit Industries chamado de “IR Break Beam Sensor - LEDs de 3 mm” (ID do produto 2167)

www.adafruit.com/product/2167

Usei-os em outro jogo que desenvolvi e foi publicado no Instructables, intitulado “Pontuação eletrônica para um jogo de beisebol Bean Bag” e funcionou perfeitamente.