Pinball/milloncete electromecànic

De Wikijoan
Revisió de 08:53, 15 jul 2016; Joan (Discussió | contribucions)
(dif) ←Versió més antiga | Versió actual (dif) | Versió més nova→ (dif)
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Contingut

Introducció

Idees a incorporar en un pinball

Enllaços

important:

glossary:

Raspberry Pi

Videos

What's inside an electromechanical pinball machine?

Exposició de pinballs (per veure molts models diferents):

Raspberry Pi

Aquest video és interessant perquè utilitza amb la RP una placa controladora que es diu P-ROC i que soluciona tota la part d'electròncia (http://www.pinballcontrollers.com/index.php/products/p-roc), però val 325$. En qualsevol cas, serà interessant mirar la web i els videos, així com és concepte que tenen de P3 (pinball 3a generació).

En aquest video es mostra com amb una màquina CNC ben grossa es pot construir el taulell del pinball. Per construir el pinball s'escull arduino + la placa Parallax. S'explica de forma entenedora com gràcies al bus I2C (protocol sèrie) podem tenir molts pins d'entrada i sortida. No és més que un shift register.

Electrònica

Idees que es podrien incorporar d'un altre projecte:

Mecanisme del bumper. Bumper solenoid

fotos de com s'ensambla el solenoid:

Relés

Els relés es necessiten perquè hem de separar els circuits de senyal (5V) dels de potència (24-36V), Per ex, en el circuit del bumper hi ha un filferro que fa de switch. Quan es tanca el circuit d'una banda hi ha un senyal que entra en un pin GPIO de la RP que activarà el software (dispara so, score,...). D'altra banda, el senyal de 5V activa el relé que dispara el solenoid, i potser també alguns efectes de LEDs.

Avui en dia hi ha tires de relés molt bé de preu, activats per senyals de 5V procedents dels microcontroladors.

Per tant, la idea d'utilitzar transistors de potència en comptes de relés potser no era la correcta, i es poden utilitzar relés.

Power transistors en comptes de relés

A Diotronic, el que tenen és el de IRF530N (el IRF520N ara mateix no en tenen). Les seves característiques són Vds=100V i Id=17A. Pot dissipar nivells de 50W (el nivell de dissipació depèn del package). Datasheet:

Un exemple de configuració bàsica:

Les primeres comprovacions del circuit estan explicades a:

Es pot trobar bé de preu a jameco.com, preus en dòlars i canvia el preu segons la quantitat.

Diode

Recordar també que s'ha de ficar un diode per protegir el transistor (i en el cas dels relés també). La idea és que si entra drain i source circulen 2A, i el corrent es talla de cop, es crearia una sobretensió inversa que faria malbé el transistor. Per tant s'ha de col.locar entre drain i source un diode polaritzat a la inversa, amb l'ànode a terra. De manera que quan circula corrent pel transistor el diode està tallat. Però en el moment que el transistor es talla, el corrent invers generat troba un camí a terra a través del diode, que protegeix el transistor.

Què és millor?

Què és millor, transistor de potència o relés?

Relays are on-off devices. Transistors can have their voltage drop varied.

Relays are far slower than transistors; typically 50ms to switch, and probably more. Some types of transistors can switch in picoseconds (almost 10 orders of magnitude faster.)

Relays are isolated. Transistors can be (e.g. SSR), but are often not.

Relays are electromagnetic and bring problems with them - for example, try building a relay computer with many relays. You will find that relays will interfere with each other in some cases. Transistors are not very EM sensitive. They do not emit much electromagnetic interference.

Relays consume a lot of current in the "on" state, most transistors do not.

Per al meu cas potser és millor utilitzar transistors de potència, ara bé, també s'haurà de mirar el preu.

Incrementar els pins GPIO

bus I2C i microxip MCP23017: (el xip es pot comprar fàcil a eBay)

How To Use A MCP23017 I2C Port Expander With The Raspberry Pi:

Per treballar amb la RP, el MCP23017 i codi C, aquí hi ha un exemple:

Amplificador d'audio

Estan basats en el LM3886 (65W) o en el L20 (350W), i van al voltant de 10$. Per tant, no té cap sentit fer-se un mateix un kit d'amplificació quan trobes aquests kits.

Aquest segon és el que m'interessaria més doncs és de 65W i el de 350W és excessiu. S'alimenta a 24V (20-28V), que està d'acord amb tenir una font d'alimentació de 24V.

Si cerco en ebay per audio amplifier 36V, trobo bones solucions:

o bé un combo que ja bé amb una font d'alimentació adient:

Alternativa audio

si vull que el software no s'encarregui de l'audio, i disparar els tracks d'audio des de les mateixes senyals dels sensors, també es pot fer:

Aquesta és la solució si es fa un pinball basat en microcontrolador, com el de l'exemple. Ara bé, jo, que utilitzo una RP, l'audio pot anar per software (SDL_Mixer). La única justificació de canviar-ho seria que el processador anés molt justet...

Però encar que utilitzi la RP també puc fer que dels sons se n'encarregui un xip:

EDIT: If anyone is curious on the sound effects, I'm using this module. I can trigger 18 sound effects without bothering the processor at all. Many more with a serial command.
http://www.sparkfun.com/products/11029

LEDs i efectes de llum

El moble ha d'estar ben iluminat. De fet, s'hauria de poder jugar a les fosques. D'una banda hi ha d'haver una iluminació bàsica i mínima. D'altra banda, hi ha d'haver efectes lluminosos. Targets i bumpers que s'iluminen, tires de led que fan un camí. En definitiva, requereix pensar-ho bé i pressupostar-ho.

Normalment s'utilitzen bombetes en comptes de LED. Per ex:

Hem de distingir entre la il.luminació general (s'ha de poder jugar a les fosques), i els efectes de llum produïts en la partida. Per a la il.luminació general puc tenir un transformador de 6,3V i alimentar tota la il.luminació amb aquest transformador, de manera que no carrega la font d'alimentació de 36V.

He comprat:

100 unitats, 3,69e + envio = 4.5e. Són 0,045 e/unitat

El curiós del cas és que els anuncien com a 20000 mcd, s'haurà de veure.

A ebay hi havia altres possibilitats, però cap tan barata com aquesta. A Jameco són més cars:

0,65$ > +100 unitats, 5000mcd

Les bombetes GU10 també es troben per ebay:

Proposta il.luminació

Efectes de LED

xip 74HC238 - 3 to 8 Line Decoder

La idea és que utilitzo 3 pins per produir 8 efectes diferents, decodificat amb el 74HC238. Cada efecte alimentarà una sèrie de timers (555), que alhora produiran seqüències en diferents LEDs.

Per què poden servir aquests efectes?. Per ex, fer pampallugues al botó start per tal de posar moneda; fer efectes cridaners quan la màquina està inactiva; quan faig un premi, que hi hagi un efecte de llum; ...

La idea és tenir aquests efectes de LEDs sense necessitat de microcontroladors, només amb electrònica digital.

Flashing a led

Funciona bé l'esquema (més o menys 1 segon d'intermitència). Es pot alimentar a 12V. La resistència de 1K limita el corrent del LED. Si vull utilitzar 3 LEDs en sèrie poso una resistència de 150 ohm (12V-3V*3)/150ohm = 20 mA.

Efecte fading

FR9CCULG5KPA89P.LARGE.jpg

Aquest circuit funciona correctament. Per activar-lo/desactivar-lo es fa amb el reset (pin4). Per desactivar-lo es posa el pin4 a ground. Evidentment la freqüència depèn del valor RC. Amb C=100uF va bastant lent (uns dos segons), i amb C=1uF va tan ràpid que s'encèn i s'apaga i de fet no s'aprecia el fading. També ho he provat amb 10uf. En comptes de la resistència de 200ohm ho he fet amb una resistència de 150ohm. Ho he alimentat a 12V, que és la tensió de referència que m'interessa. Entre emissor i terra hi ha uns 12-1=11V, i alimenta bé 1 ó 2 LEDs blancs (11-2*3.3)/150ohm = 29mA. I en canvi no alimneta tres LEDs en sèrie. Si vull alimentar més LEDs (en grups de 2) he de ficar més branques (150 ohm+LED+LED), i el límit me'l donarà la font d'alimentació. Com a transistor NPN he fet servir el genèric que tinc (BC337).

Efecte led chaser

Chaser-1.png

Utilitza el 555 i CD4017 (DECADE COUNTER WITH 10 DECODED OUTPUTS) Si cada pin vull que alimenti varis LEDs, fixar-se en aquest circuit:

He muntat aquest circuit amb les resistències de 4.7K, 200ohm, un transistor BC337 (els que tinc) i tres LEDs blancs, i funciona correctament.

Per fer un LED chaser amb 100 leds:

Si vull utilitzar menys LEDs s'ha de connectar una de les sortides a reset per tal de tornar a començar.

I aquest seria el cas general: un exemple de tres CD4017 encadenats que alimenten 25 LEDs, però que admet altres configuracions:

El circuit funciona correctament, no oblidar-se de connectar el condensador electrolític de 100u. Com es comenta, si no vull connectar tot el circuit amb el reset del 555 (pin 4), millor connectar aquest pin a Vcc.

Si vull activar/desactivar el led chaser, ho faré a través del reset del 555:

(The reset pin (pin 4) is internally tied HIGH via approx 100k but it should not be left floating as stray pulses may reset the chip.)

Per activar o desactivar el circuit ho faré des d'un pin GPIO de la RPi. Tinc dues opcions. La primera, amb un relé activar/desactivar l'alimentació general de 12V que alimenta el 555, el 4017 i el 4011. L'altra opció, que m'evitaria el relé, és posar a 0 o a 1 el reset del 555, i això ho podria fer amb un transistor de propòsit general amb el pin GPIO connectat a la base. El tema està, com he comprovat és que algun LED es quedi encès. Per tant, és millor el tema del relé.

Llista de components

Aquí va una llista de components i enllaços que es pdorien fer servir.

Solenoide de 36V (i 24V)

opera de 12V a 36V. ROB-10391. 15$

L'elecció dels solenoides i de la font d'alimentació és un tema complicat:

Almost all Pinball powerboards/rectifier boards use smoothing caps....Not sure how you've missed that in your research.

On modern games, 50V coils are only used on flippers, slings, VUKs...Most other solenoids that are used for diverters, ramps, target resets, etc. are low voltage....23V usually. And for the flippers, high voltage/low voltage combos are used so that the holding power is significantly reduced.

At 50V, a 200 ohm coil is only pulling .25amps. And with the ball traveling, rarely is more than a couple of coils on at a given time. Again, not sure why you think you're going to be drawing 10A in a short cycle. All coil actions are designed to be short cycle. Even when raising a ramp for example, the coil fires to lock the ramp up mechanically, but it doesn't stay energized. A separate coil then releases the lock and the ramp falls.
Coils are in 2 flavours, low power (ones that stay on for a short while or are directly driven (most of them) 28v) high power (flippers) 50V. They (momentary) are fired for 28ms.

Font alimentació 36V

Font alimentació 24V

Font alimentació 48V

Una possible solució seria posar en sèrie dues fonts d'alimentació de 24V (6,5A):

Serien 22x2=44e, i això té l'avantatge de què disposo d'un rail de 24V i un altre de 48V. Per exemple, l'amplificador d'audio estaria alimentat amb 24V, i tindria solenoides de 24V i d'altres de 48V (no cal que tots els solenoides siguin de potència). A més, disposant d'un rail de 24V, amb un DC-DC step down converter també puc tenir la línia de 5V, i si el step down converter és bo, haurà de ser insensible al soroll.

DC-DC Step-Down Power Converter

La idea és que jo tinc una font d'alimentació de 24V (o de 36V), i vull alimentar el circuits de 5V (la Raspberry, els sensors,...). Les fonts d'alimentació anteriors que he vist no són duals 24V/5V o 36V/5V (per a la màquina arcade sí que n'hi havien 12V/5V, però clar, no són tan diferents). Per tant, és necessari convertir la tensió de 24V a 5V, però això s'ha de fer bé.

Algun d'aquests reguladors estan basats en el LM2596, com ara aquest:

Sistema moneder

Leaf switch

jo crec que es poden fer amb el suport de fusta, de DM per ex. El puc fer jo mateix amb filferro galvanitzat. Condueix, i es pot soldar amb l'Aouye a 480 graus. Les primeres proves que he fet són satisfactòries, millorar.

Boles de ferro

El diàmetre estàndrd és 1-1/16 (27mm) (http://www.pinballproject.es/Balls.html)

LCD display for the Raspberry

La idea d'un display petit és que el puc integrar en el playground, i així m'evito la part del monitor gran frontal. D'aquesta manera quedaria un moble molt més petit i fàcil de guardar (fins i tot es podria guardar verticalment). Hi ha moltes variables: pulzades, resolució, monocrom/color, i per tant diferents preus.

Varetes i ferralleria

Rampes

Per fer les rampes amb CNC, es faria tres solcs paral.lels sobre una fusta amb la forma adequada, i d'aquesta manera és fàcil de torçar el filferro dins dels solcs. En el solc també també ha d'haver-hi unes petites entrades i d'aquesta manera puc començar a soldar les costelles de filferro.

Gomes

cordón para juntas tóricas negro de 5mm de diámetro

Estan a Muntaner 202 i tenen un catàleg molt complet (Catálogo > Tóricas):

També COHIDREM (G. Via 1016, cerca de Glorias)

Playfield (taulell)

3/4 inch plywood (contraxapat)

playfield starts off at 11/16" thick, this is sanded once inerts are installed to about 1/2" thick.

mounting bracket amb CNC

Software: projecte milloncete

El projecte milloncete es basa en SDL funcionant sobre la Raspberry sense les X. Però clar, el desenvolupament és amb el portàtil. Per tant, s'haurà de vetllar pel cross-compiling al llarg del projecte.

És clar, la part de hardware i i2c només es podrà provar amb la RP.

Resum instal.lació

La targeta SD haurà de ser de classe 10 (amb 4GB n'hi ha prou).

Parteixo de la ISO de Pimame, i la netejo.

sudo apt-get install libsdl-image1.2-dev libsdl-mixer1.2-dev libsdl-ttf2.0-0 libsdl-ttf2.0-dev
sudo joe /etc/modules
i2c-bcm2708
i2c-dev

sudo joe /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf
#comentar les línies per habilitar
#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708

configurar el so: mirar: PiMAME#Configuraci.C3.B3_del_so

Moble. Construcció

pinballs a Barcelona:

Màquina CNC

El disseny de la màquina CNC de buildyourcnc.com (https://www.buildyourcnc.com/Documents/CNC%20Kit%201-1.pdf) s'ajusta perfectament a les dimensions d'un pinball estàndard (uns 120x55 cms).

Dimensions de la màquina CNC:

llarg: 4' 1'' = (4x12+1)'' = 49'' = 124,46cm
ample: 2' = 24'' = 60,96 cm

Per tant, això és molt bona notícia. La idea és mecanitzar tot el que es pugui. És la única manera si ha de ser rendible. S'ha de dissenyar tot amb 2D, versionant els arxius, i finalment passar-ho a la CNC per fer els forats de vaires mides, el drilling i el milling.

Un bon material per fer el pinball, a part del DM, és el contraxapat. I és que per algunes parts el DM potser no és adequat. Per ex, els flippers es podrien fer de contraxapat. Hi ha diferents gruixos: 3mm, 5, 10, 15 i 18mm.

Leroy Merlin

I a Leroy Merlin es troba precisament contraxapat i DM d'aquestes dimensions:

si cal, es tallen taulells més grans, però aquestes dimensions són les correctes per a un pinball.

Maderas Martínez (Manresa, poligon Bufalvent)

Tot tipus de fustes i mides. Registre: joanqc@gmail.com: joanqc / jq****

PVC, polipropil.lè, mylar

les dimensions més o menys: 120x55 cms

Veamos, ciertas partes se imprimirían con mylar y se laminarían con mylar. Si hay que hacer un tablero entero, se hace un vinilo, se lamina y se le aplican lacas/barníces incoloros resistentes (+pulido).

Al Servei Estació (planta baixa) hi ha:

També (a la mateixa planta baixa) hi ha fulles de 1000x700 mm, de diferents colors i transparents, de PVC i polipropil.lè, a un preu molt raonable. La idea seria imprimir a color i enganxar, i per sobre ficar un film transparent.

A la planta 4 hi ha adhesius de rotulació de diferents colors. Són rotllos de 1, 3 i 5 m, de 122cm d'ample. Per ex:

La idea seria portar-ho a imprimir a algú que tingui un plotter.

Plunger

El primer que s'ha de tenir en compte és que la molla ha de ser de compressió i no pas d'expansió.

La bola es fica en la posició del plunger gràcies també a un solenoide com s'aprecia en aquest video (8'00):

Dissenys

Layouts

Disseny #1

llistat de pins:

Entrada
========
-detector de monedes
-botó de start (és necessari, perquè d'entrada no sabrem si ficarem una o dues monedes. 1e=1 partida,2e=3 partides. 
-flipper1 (botó)
-flipper2 (botó)
...
Sortida
========
-flipper1 (sol)
-flipper2 (sol)
-posar la bola en circulació (sol)
...

Pressupost

Comercial

S'ha de vendre la personalització. Per ex, Empreses, grups de música.

Pinball real

Stern Shrek pinball a la plaça Joanich:

Hi ha tot un manual de més de 200 pàgines amb informació molt completa orientada al manteniment i reparació (esquemes elèctrics, etc). Aquí a Joanich he jugat a:


creat per Joan Quintana Compte, març 2014

Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
IES Jaume Balmes
Màquines recreatives
CNC
Informàtica musical
joanillo.org Planet
Eines