Kinetic Gyroscopics: Circle Heli Desktop Game

Circle Heli (มักถูกเรียกว่า Helicopter Carousel) คือการสาธิตฟิสิกส์เชิงกลที่น่าประทับใจอย่างมาก ซึ่งถูกพรางตัวเป็นวิดีโอเกม แทนที่จะเล่น "Flappy Bird" บนหน้าจอ ผู้เล่นจะต้องควบคุมคันเร่งของใบพัด drone ขนาดใหญ่ของจริงที่ติดตั้งอยู่บนแขนคานสมดุล เป้าหมายคือการแตะคันเร่ง PWM ให้สมบูรณ์แบบ เพื่อให้แขนเฮลิคอปเตอร์อยู่ลอยตัวอยู่ใน "Safe Zone" พร้อมหลบหลีกสิ่งกีดขวางทางสายตา!

กลศาสตร์การยกของมอเตอร์ (NPN PWM Gate)

คุณไม่สามารถเชื่อมต่อ 3.7V Coreless Drone Motor เข้ากับ Arduino ได้โดยตรง มอเตอร์ตัวนี้กินกระแส 1.5 Amps ซึ่งจะเผาไหม้ ATmega processor chip ทันที

1. สัญญาณ 5V PWM จาก Pin 9 จะต้องผ่านเข้าสู่ GATE ของ high-speed NPN Transistor (เช่น TIP120 หรือ IRF520 MOSFET)
2. ผู้ใช้กด Arcade Button อย่างรวดเร็ว
3. if (buttonState == LOW) { throttle += 5; } else { throttle -= 2; }
4. analogWrite(motorPin, throttle);
5. MOSFET จะจ่ายพัลส์ 3.7 Volts อย่างรุนแรงเข้าสู่ coreless motor ใบพัดจะหมุนได้ถึง 30,000 RPM แรงผลักลงล่างจะเอาชนะน้ำหนักทางกายภาพของแขน carbon-fiber และเฮลิคอปเตอร์จะลอยขึ้นจากโต๊ะจริงๆ โดยแกว่งเป็นวงกลมบนแกนที่แข็งแรง!

การติดตามการหมุน (Rotary Encoders)

Arduino ทำหน้าที่เป็น game engine และจะต้องรู้ว่าเฮลิคอปเตอร์ลอยขึ้นไปสูงเท่าใดในทางกายภาพ

• จุดหมุนของแขนขนาดใหญ่ ถูกยึดโดยตรงเข้ากับ 10K Potentiometer มาตรฐาน หรือ Optical Rotary Encoder
• เมื่อแขนยกขึ้น ค่า analog reading จะเปลี่ยนจาก 0 เป็น 800
• Arduino จะเปรียบเทียบความสูงทางกายภาพ (AnalogRead > 500) กับ "Obstacle Wall" ที่สร้างขึ้นแบบสุ่ม ซึ่งแสดงอยู่บน LED Matrix หรือ LCD screen ขนาดใหญ่ที่อยู่ติดกัน
• หากผู้ใช้ลดคันเร่งและแขนทางกายภาพตกลงต่ำกว่า Analog 300 ในขณะที่มีสิ่งกีดขวางปรากฏบนหน้าจอ เกมจะส่งเสียง buzzer alarm ขนาดใหญ่—Crash!

ชุดอุปกรณ์ไฟฟ้าและกลไก

• Arduino Uno/Nano (The central physics engine).
• 8520 Coreless Drone Motor + 55mm Propeller (ฮาร์ดแวร์ mini-drone แบบ brushed มาตรฐาน).
• IRF520 MOSFET Module or TIP120 Transistor (สำหรับการส่งกระแส PWM ขนาดใหญ่).
• High-grade Linear 10K Potentiometer ทำหน้าที่เป็นจุดหมุนแกนกลไกที่ราบรื่นเป็นพิเศษ.
• ฐานถ่วงน้ำหนักที่พิมพ์ด้วย 3D-Printed และก้าน carbon-fiber หรือไม้ Dowel Rod ที่ยาว!