Pinball Machine

Introductie

Voor het keuzevak Fablab moet ik iets bouwen dat gebruik maakt van twee frabricage machines en een microcontroller. Na wat brainstormen kwam ik op het idee om een pinball machine te bouwen; de werken van zulke dingen heeft me altijd geïntrigeerd en het lijkt me daarnaast geinig om zo'n ding thuis te hebben staan.Origineel wou ik het flipper mechanisme maken met servo-motoren, maar na feedback ben ik overgegaan op solenoids: deze reageren vele male sneller en zijn krachtiger. Het flipper mechanisme spreekt redelijk voor zich, er wordt op een knop gedrukt en de flipper beweegt hierdoor. Hoe komt hier dan een microcontroller bij kijken? Er gaat een redelijke hoeveelheid stroom door een solenoid heen, en om dit dan ook door de knop te laten gaan resulteerd in redelijk wat warmte en slijtage. Om dit tegen te gaan, maak ik gebruik van transistoren die de verbinding van de solenoid met GND faciliteren. Deze transistoren worden door de microcontroller open of dicht gedaan, waar de knop voor zorgt.Het flipper mechanisme is natuurlijk niet het enige wat te pas komt kijken. Omdat ik geen fan ben van de combinatie van mechanische veerkrachten, maak ik het lanceermechanisme volledig afhankelijk van een solenoid. Zo kan het mechaniscme niet per ongeluk kapot getrokken worden, of zal de veer vast komen te zitten, et cetera.Verder zijn er natuurlijk nog wat obstakels op de baan: zo kennen menig pinball machines de 'paraplu bumpers' (de officiële naam ben ik kwijt) die de bal keihard terugkaatsen wanneer deze in aanraking komt hiermee. In plaats van een knop, zorgt de bal hier zelf ervoor dat het circuit gesloten wordt.Verder voeg ik twee displays toe die de puntentelling bijhouden en de hoeveelheid ballen die de speler nog overheeft.

Benodigdheden

De benodigheden zijn als volgt:

Microcontroller
MOSFETs of relais
Solenoids
Microswitches
10mm steel balls

Flipper mechanisme

Een van de meest belangrijke mechanismes is natuurlijk het flipper mechanisme. Deze wordt aangestuurd door een solenoid en dus moeten we op de een of andere manier een lineaire beweging omzetten naar rotatie. Ik gebruik CAD software, in dit geval Fusion 360, om alle componenten te ontwerpen. Nu kan ik natuurlijk gewoon een klassiek Williams Flipper Assembly 1:1 namaken, maar dat is net iets te simpel; ik ga proberen de mechanische bewegingen te simuleren, dat zou namelijk moeten kunnen in Fusion 360.Ik ben zeker niet behendig in Fusion 360, dit is het tweede project waar ik het serieus voor gebruik.Maar die simpele simulatie heeft me 2 dagen van mijn leven gekost. Enfin, dan heb je ook wel wat. De werking is tamelijk simpel, maar die solenoid heen en weer laten bewegen blijft leuk.

Ik heb uiteindelijk grotere solenoids gebruikt voor de flippers; 40N kracht in plaats van 5N. Ook heb ik het mechanisme betrouwbaarder gemaakt. Zo had de kleinere solenoid moeite met teruggaan naar de rust staat, omdat de gestrekte hoek van de pivots teveel weerstand boden in de actieve staat. Hieronder is de geüpdate versie.

Popbumper mechanisme

Een popbumper is een mechanisme dat de bal terugkaatst wanneer deze ermee in contact komt. Deze beweging is volledig liniear en daardoor vrij eenvoudig na te maken. Normaliter is er een 'skirt' waar de bal tegen botst, wat ervoor zorgt dat een schakelaar geactiveerd wordt. Ik heb alleen niet de juiste type schakelaars, dus bij mijn mechanisme doe ik geleidende tape rondom de popbumper en rond de basis van de popbumper, zodat als de bal tegen de basis komt, het de geleidende tape kortsluit en de solenoid activeert. Aan de solenoid zit de bumperring verbonden. Doordat deze een omgekeerde helling heeft en snel naar beneden gaat, duwt deze de pinball weg.Online vond ik een heel behulpzame 'exploded view' van een popbumper, wat het ontwerpen veel vereenvoudigde. Hieronder volgt een animatie van mijn mechanisme.

Dropdown target mechanisme

Een dropdown target is een obstakel dat de weg naar een ander deel van het speelveld kan versperren of een bonus multiplier kan activeren. Het is een verticaal vlak dat boven het speelveld uitsteekt en, wanneer de bal er hard genoeg tegenaan komt, in het speelveld verdwijnd. Het resetten, en soms ook het volautomatisch laten verdwijnen van het target, wordt in echte pinball machines door middel van solenoids gedaan. Ik heb echter geen oneindige hoeveelheid solenoids, dus besloot ik servo motoren te gebruikken. Het resetten van een dropdown target hoeft namelijk helemaal niet instantaan te gebeuren, dus servo's zijn een prima middel. Ook moeten deze niet al te zwak zijn: een veer of elastiek houdt neerwaartse spanning op het target, zodat deze uiteindelijk het speelveld in verdwijnt. Gelukkig ben ik niet de enige die een flipperkast bouwt, en ook niet de enige die een servo gebruikt voor een dropdown target. In weze is het ook niet een al te lastig mechanisme. Het resetten van het target is een vrijwel lineaire beweging, die door de veer of elastiek op het speelveld haakt, en een microswitch registreert de positie van het target.Hieronder volgt een animatie voor dit mechanisme.

Pinball feeder mechanisme

Dit mechanisme is niet noodzakelijk, maar ik vond het wel een leuk idee om de mogelijkheid voor multiball - wanneer er meerdere ballen op het speelveld zijn - te hebben. Ook is het een goed excuus voor een 'Start/Reset' knop, die knop geeft dan aan dat er een pinball nodig is, of dat het spel gereset moet worden. Wat ook fijn is, is dat er dan nu 3 knoppen zijn, 2 voor de flippers en 1 voor de feeder. Hierdoor kan er nu een eenvoudig highscore systeem geïmplementeerd worden, maar dat komt later.Het idee is dat een solenoid prècies 1 bal naar de plunger lanceert. Dit kan eenvoudig door de solenoid schuin op het horizontale vlak richting de plunger te positioneren. Dan kan er bovenlangs de solenoid een dalende helling lopen, met een opening ter breedte van een pinball boven het einde van de solenoid. Dan kan er maar 1 pinball per keer gelanceerd worden.Om dit mechanisme betrouwbaarder te maken, kan er met een IR sensor of inductive sensor gecontroleerd worden of er daadwerkelijk een pinball bij de plunger is gekomen.Hieronder volgt een animatie van het mechanisme.

Google Sites

Report abuse