Tablica wyników Bluetooth baterii litowo-jonowej: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Wstęp

Projekt opiera się na moich instrukcjach z zeszłego roku: Tablica wyników do tenisa stołowego Bluetooth

Tablica wyników przeznaczona jest dla amatorów sportu i tenisisty stołowego, ale nie ma zastosowania tylko do tenisa stołowego. Może być używany do innych sportów, takich jak siatkówka, badminton i każdy sport, który wymaga liczenia punktów. Dzięki prostej zmianie oprogramowania można było dostosować oprogramowanie do dowolnej maksymalnej wartości punktowej w meczu.

Zasada techniczna opiera się na komunikacji przez Bluetooth między jednostką tabeli (jednostka pod stołem) a samą tablicą wyników. Dwie skrzynki kontrolne są zamontowane pod stołem po każdej stronie gracza i połączone kablem z urządzeniem stołowym. Gracz po każdym zwycięskim punkcie naciska duży przycisk dotykowy na skrzynce kontrolnej. Zgodnie z tą akcją, wynik na pokładzie zmienia się na wartość plus jeden punkt.

W porównaniu do starego projektu jest kilka istotnych ulepszeń:

• Tablica wyników to bezpieczeństwo. Koniec z głównym napięciem 220V! Zasilacz składa się z dwóch bloków akumulatorów Li-ion, każdy z dwoma akumulatorami typu 18560. Jednostka stołowa pozostaje zasilana jednym akumulatorem Li-ion 18560.
• Konstrukcja jest uproszczona, a wszystkie elementy znajdują się na jednej większej płytce drukowanej.
• Ramka jest mniejsza i cieńsza, około 3,0 cm i ma dokładnie rozmiar A4.
• Oprogramowanie to nowa wersja z poprawionymi błędami.

Główne cechy:

• Duży 7-segmentowy wyświetlacz 2,3 cala
• Dotykowe przyciski sterujące
• Zasady kontrolowane przez oprogramowanie zgodnie z międzynarodowymi zasadami dotyczącymi tenisa stołowego
• Przesyłanie danych Bluetooth z tabeli do tablicy wyników
• Wskaźniki stanu baterii
• Czas pracy baterii min. 5 godzin (tablica wyników) i około 12 godzin dla panelu sterowania
• Pola kontrolne pod stołem po każdej stronie gracza
• Jednostka stołowa zamontowana pod stołem połączona z dwoma panelami kontrolnymi Panel kontrolny z przednim przyciskiem dotykowym pozwala na dodanie wyniku plus jeden punkt dla każdego gracza
• Skrzynka kontrolna z tylnym przyciskiem dotykowym umożliwia korektę minus jeden w przypadku błędu;
• Korekta jest akceptowana tylko dla gracza z ostatnią podwyższoną wartością wyniku
• Potwierdzenie dźwiękowe dla każdego naciśnięcia przycisku
• Inny dźwięk melodii na koniec gry i meczu
• Wynik końcowy jest wyświetlany 10 sekund po zakończeniu meczu
• Koniec meczu aktywuje rozpoczęcie nowej gry poprzez wejście w tryb ustawień

Ustawienie pozwala wybrać:

• Liczba gier na mecz, ustawienie wstępne to 3, opcje od 4 do 9
• Pierwszy serwujący gracz A lub B, preset A
• Zmień stronę po każdej grze, jeśli strona zostanie zamieniona, wyświetlany wynik na tablicy wyników również się zmienia

Kieszonkowe dzieci

Tablica wyników:

Sterownik wyświetlacza LED IC1 MAX7219, sterownik LED

• IC2, IC3 MAX394 (lub MAX333, który jest tańszy), 2x, przełącznik analogowy
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Bezprzewodowy Bluetooth, HC-05
• Moduł audio X1 LM386
• Q1 - Q6, IRF540 kanał N 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Czujnik dotykowy mały 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7-segmentowy 2,3", 6x, Wyświetlacz
• LED7, 7-segmentowy 0,56", mały wyświetlacz
• LED8, LED9, led biały 2x
• LED10 led niebieski
• LED11 czerwona dioda LED
• K3, K4 Przekaźnik TQ2-5V, 2x, Przekaźnik
• R1, R2, R6, R16 Rezystor 1k 4x,
• R3, R4 Rezystor 470 2x,
• Rezystor R5 100,
• Rezystor R7, R8 22k, 2x,
• Rezystor R9 - R14 4k7 6x,
• Rezystor R15 220,
• C1, C5 Kondensator M1 2x,
• Kondensator C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• mostek B1, B2 lub zworka,
• P1 - P3, Złącza 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Złącza do wyświetlaczy 2,3 cala, Pinhead
• Głośnik 3W
• Podwójny akumulator litowo-jonowy 2x, uchwyt
• Akumulatory litowo-jonowe 4x, 3000mAh
• Złącze USB, tabliczka zaciskowa, typ C
• Zacisk śrubowy,
• Przełącz DPDT, Przełącz
• ramka A4,

Jednostka stołu:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 Bezprzewodowy Bluetooth, HC-05
• Przełącznik podwójny U3,
• Moduł audio U4, LM386
• Rezystor R1 1k,
• Rezystor R2, R3 22k, 2x
• Kondensator C1 470M,
• Kondensator C2 M1,
• J1 Podwójne złącze, telefon
• Akumulator litowo-jonowy, 3000 mAh;
• Akumulator litowo-jonowy, Pojedynczy uchwyt
• Płytka zaciskowa złącza USB, typ C
• Przełącznik SPST,
• Głośnik 3W
• Pudełko plastikowe, Pudełko duże

Skrzynka kontrolna:

• Czujnik dotykowy duży 4x, TTP223B
• 4-żyłowy kabel telefoniczny około 3m
• złącze telefonu 2x
• Pudełko plastikowe, Pudełko małe

Kondensator, rezystor, śruby i inne drobne części są dostępne w lokalnych sklepach.

Wymagane główne narzędzia:

• Wiertarko-wkrętarka akumulatorowa
• Lutownica
• Zestaw wkrętaków
• Narzędzie do zaciskania kabli

Krok 1: Schemat połączeń

Tablica wyników

Szczegółowy opis kompletnego okablowania elektrycznego znajduje się w oryginalnym dokumencie. Tym razem wyjaśnię tylko różnice.

Nowy zasilacz akumulatorowy powinien zastąpić stary z dwoma napięciami: +5V i -5V. Napięcie znamionowe jednej baterii to około 4,2V, to nie wystarczy. Potrzebujemy napięcia doładowania. Dobrym rozwiązaniem jest uchwyt baterii ze zintegrowanym wzmacniaczem napięcia na 5V. Dodatkowo uchwyt baterii zawiera zintegrowaną ładowarkę i zabezpieczenie baterii litowej. W ten sposób akumulatory można ładować w uchwycie.

W przypadku większego zapotrzebowania na energię w każdej komorze znajdują się dwie baterie. Oto bardzo przybliżone obliczenia bez uwzględnienia wydajności: Pobór prądu wynosi około 300mA dla każdego źródła baterii 5V. Przy założeniu 10 godzin pracy potrzebujemy 1500mAh na 10, czyli 15000mAh na 2 baterie. Oznacza to 7500 mAh na jedną baterię. To znacznie więcej niż typowa pojemność około 3500 mAh. Aby być zadowolonym z czasu pracy około 5 godzin, można było zastosować akumulatory Li-ion typu 18650 o energii od 3000 do 4200mAh.

Problem polega na ładowaniu baterii. Oba akumulatory mają jeden poziom napięcia, można powiedzieć, że uziemienie. Źródło +5V. przez terminal minus i drugie źródło -5V przez terminal plus. Wyjścia dla obu akumulatorów są połączone szeregowo. Podczas ładowania zasilacze muszą być połączone równolegle, aby nie uniemożliwić korzystania z dwóch zewnętrznych ładowarek. Z tego powodu do schematu elektrycznego dodano przekaźniki K3 i K4.

Przekaźniki są aktywowane, gdy ładowarka jest podłączona do +5V. W tym przypadku zasilacze są przełączane z połączenia szeregowego na równoległe. Podczas ładowania nie można było korzystać z tablicy wyników, jest to wada. Drugą wadą jest stosunkowo długi czas ładowania. Ładowarka w uchwycie na baterie oraz dodana zewnętrzna ładowarka zapewniająca napięcie 5V tworzą niezbyt efektowną kombinację. Czas ładowania to ponad 12 godzin. Jeśli planujesz ładować akumulatory poza przyrządem, możesz pominąć przekaźnik i zrobić to szybciej na zewnątrz, ale mniej komfortowo.

Jednostka stołowa i skrzynki kontrolne:

Nowa jednostka stołu nie uległa dużym zmianom w porównaniu do starej. Diody „stanu” baterii i diody „włączone” nie są podłączone od uchwytu do panelu przedniego i są widoczne przez otwory z boku obudowy. W ten sposób okablowanie jest uproszczone i dlatego ta strona puszki powinna być przednia. Głośnik jest również zorientowany w tę stronę.

Zamiast dwóch złącz telefonicznych dla przewodów Control Box, jest tylko jedno podwójne złącze telefoniczne. Zmodyfikowano podłączenie do modułu audio w celu zmniejszenia szumów w głośniku.

Krok 2: Budowa

Tablica wyników

Do projektowania PCB jestem przyzwyczajony do projektowania PCB w Eagle, ale ten przypadek był wyjątkowy. Płytka PC jest stosunkowo duża, rozmiar 285 x 206 mm to za dużo dla Eagle, darmowej wersji. Szukając innego oprogramowania PCB znalazłem Easyeda. Jest bezpłatny i akceptuje PCB w dowolnym rozmiarze. Wewnątrz deski znajdują się dwa duże wycięcia na uchwyty baterii i jedno na głośnik. Produkcja została wykonana przez JLCPCB, a wszystkie odcięte elementy zostały wycięte przez producenta. Cieszyłem się, bo oszczędziło mi to trochę pracy.

Jeśli nie chcesz zamówić tablicy, załączyłem pliki Gerber dla dwóch tablic Scoreboard i Table Unit. Jest to nowa wersja z przekaźnikami. Na zdjęciu w moim artykule jest jeszcze stara wersja z dodanymi przekaźnikami na płytce zewnętrznej, nie daj się pomylić.

Płytka umieszczona jest na ramce A4. Ramkę do zdjęć kupiłem w większym sklepie z narzędziami. Może to być dowolny format A4, ale powinien mieć głębokość około 3 cm. Płytka zawiera otwory do montażu i jest mocowana śrubami poprzez plastikowe uchwyty.

Panel przedni pokryty jest przezroczystym szkłem akrylowym. Pod szkłem znajduje się maska z papieru fotograficznego z wyciętymi okienkami na wyświetlacze. Pierwotnie planowałem użyć mlecznego szkła akrylowego bez maski, ale widoczność była słaba. Na koniec założyłem na front przeźroczyste szkło akrylowe. Otwory na wskaźniki baterii nie muszą być wycinane, światło jest widoczne przez papier.

Uważaj, aby górny poziom elementów znajdował się tuż pod szkłem akrylowym. Dotyczy to w szczególności wszystkich wyświetlaczy, wszystkich diod LED i wszystkich modułów przycisków dotykowych. To zależy od rozmiaru gniazda. Do wyświetlaczy używam okrągłych główek szpilek. Są bardziej niezawodne, a wysokość jest akceptowalna. W moim przypadku używam podkładek dystansowych, aby utrzymać górny poziom przycisków dotykowych i diod led.

Papierowe piżmo jest wykonywane przez Sketch w systemie Windows. Aby ożywić wstawiam zdjęcie łąki..

Jednostka stołu

Lampki statusu na uchwycie baterii są widoczne bezpośrednio przez otwory w panelu przednim. Po tej samej stronie jednostki stołowej znajdują się otwory na głośnik.

Skrzynka kontrolna

Dwa kable do skrzynek kontrolnych to standardowe 4-żyłowe kable telefoniczne. Są dołączane i mocowane w każdym pudełku bez łącznika. Po drugiej stronie kabli złącze telefoniczne jest mocowane za pomocą zaciskarki.

Wewnątrz puszki przewody są przylutowane bezpośrednio do prototypowej płytki drukowanej. Na tej płytce zamontowane są dwa prostopadłe czujniki dotyku po każdej stronie pudełka. W miejscu obszaru dotykowego znajduje się łatwo dostępny otwór o średnicy 12mm. Konstrukcja jest czytelna z załączonych zdjęć.

Krok 3: Oprogramowanie

Poniżej znajdują się dwa pliki Arduino ino, jeden dla tablicy wyników i jeden dla jednostki tabeli (skrzynka kontrolna). Moduły Bluetooth HC-05 muszą być najpierw sparowane. Użyj Arduino, komend AT, a najlepsze instrukcje znajdziesz tutaj. W Tabeli wyników znajduje się master, a slave znajduje się w Table Unit. Zalecana szybkość transmisji to 38400, a tryb adresowania to „fix”.

Oba wymienione pliki ino należy uzupełnić wspólnymi plikami pitchs.h. Sposób wykonania znajduje się na stronie Arduino. Tym razem pliki ino i wszystkie inne pliki zostały załadowane do edytora Instructables bez żadnych problemów i mam nadzieję, że zostaną łatwo pobrane.

Generalnie nowe pliki nie różnią się zbytnio od starych, oryginalnych. Co zostało ulepszone:

• W trybie Switch Side następuje wymiana obsługującego gracza w odpowiednim momencie gry, stary problem został naprawiony
• Przycisk korekty jest włączony tylko dla ostatniego obsługiwanego gracza
• Liczenie punktów i wybór gracza serwującego po korekcie za pomocą przycisku dotykowego w skrzynce kontrolnej jest naprawione.

Jeśli chodzi o program Arduino, nie jestem programistą i wiem, że kod nie mógł być idealnie zoptymalizowany, ale działa prawie idealnie.

Krok 4: Wniosek

Jasność 7-segmentowych liczb na wyświetlanych zdjęciach jest wyblakła, ale nie jest to prawda. W rzeczywistości jest wyraźny i ostry.

Możesz zobaczyć oryginalne wideo, w którym jasność jest OK. Na następnym wideo1 możesz zobaczyć demonstrację zliczania punktów na tablicy wyników baterii. Ponownie, na tym filmie występuje problem z wyraźnym oświetleniem segmentu, ale problem jest spowodowany silnym oświetleniem podczas nagrywania wideo.

Wciąż jest kilka sposobów lub sugestii ulepszeń. Pobór prądu można by zmniejszyć, zastępując 7-segmentowe wyświetlacze wyświetlaczami TFT LCD o wielkości około 2,3 . Gdyby pokazywane były tylko liczby, pamięć byłaby akceptowalna dla Arduino?

Mam nadzieję, że spodoba ci się ten projekt i sport.