Hodnotiaca tabuľka Bluetooth pre lítium-iónovú batériu: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Úvod

Projekt je založený na mojich pokynoch z minulého roka: Tabuľka výsledkov stolného tenisu Bluetooth

Výsledková tabuľka je určená pre fanúšikov amatérskych športov a stolného tenistu, ale neplatí len pre stolný tenis. Môže byť použitý pre iné športy, ako je volejbal, bedminton a všetky športy, ktoré vyžadujú počítanie bodov. Jednoduchou zmenou softvéru môže byť softvér prijatý na akúkoľvek maximálnu bodovú hodnotu v zhode.

Technický princíp je založený na komunikácii cez Bluetooth medzi tabuľkovou jednotkou (jednotka pod stôl) a samotnou hodnotiacou tabuľkou. Dva ovládacie boxy sú namontované pod stolom na každej strane prehrávača a prepojené káblom s tabuľkovou jednotkou. Hráč po každom víťaznom bode stlačte veľké dotykové tlačidlo na ovládacom paneli. Podľa tejto akcie sa skóre na palube zmení na hodnotu plus jeden bod..

V porovnaní so starým projektom existuje niekoľko podstatných vylepšení:

• Výsledková tabuľka je bezpečnosť. Už žiadne hlavné napätie 220V! Napájací zdroj sa skladá z dvoch blokov lítium-iónových batérií, každý s dvoma batériami, typ 18560. Stolná jednotka je napájaná jednou batériou Li-ion 18560.
• Konštrukcia je zjednodušená a všetky komponenty sú umiestnené na jednej väčšej doske s plošnými spojmi.
• Rám je menší a tenší, asi 3,0 cm a má veľkosť presne A4.
• Softvér je nová verzia s opravenými chybami.

Hlavné rysy:

• Veľký 7-segmentový displej 2,3 palca
• Dotykové ovládacie tlačidlá
• Softvérmi riadené pravidlá podľa medzinárodných pravidiel pre stolný tenis
• Bluetooth prenos dát z tabuľky do tabuľky výsledkov
• Indikátory stavu batérie
• Prevádzková doba batérie min. 5 hodín (hodnotiaca tabuľka) a asi 12 hodín pre ovládací panel
• Ovládacie boxy pod stolom na každej strane hráča
• Stolná jednotka namontovaná pod stolom spojená s dvoma ovládacími boxmi Ovládací box s predným dotykovým tlačidlom umožňuje pridať skóre plus jeden bod pre každého hráča
• Ovládací box s tlačidlom spätného dotyku umožňuje opravu mínus jedna v prípade chyby
• Oprava je akceptovaná iba pre hráča s poslednou zvýšenou hodnotou skóre
• Zvukové potvrdenie pri každom stlačení tlačidla
• Odlišný zvuk melódie na konci hry a zápasu
• Konečné skóre sa zobrazí 10 sekúnd po skončení zápasu
• Koncový zápas aktivuje začiatok novej hry vstupom do režimu nastavenia

Nastavenie umožňuje vybrať:

• Počet zápasov, prednastavený je 3, možnosti 4 až 9
• Prvý podávajúci hráč A alebo B, predvoľba A
• Po každej hre zmeňte stranu, ak sa zmení strana, zmení sa aj zobrazené skóre na tabuli s výsledkami

Zásoby

Výsledková tabuľka:

Ovládač LED displeja IC1 MAX7219 LED, ovládač LED

• IC2, IC3 MAX394 (alebo MAX333, ktorý je lacnejší), 2x, analógový prepínač
• U1 Arduino Nano, Arduino
• Bezdrôtový Bluetooth U2 HC-05, HC-05
• X1 Zvukový modul LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N -kanál 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Senzor dotykový malý 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7 -segmentový 2,3 ", 6x, displej
• LED7, 7-segmentový 0,56 ", malý displej
• LED8, LED9, LED biela 2x
• LED10 LED modrá
• LED11 LED červená
• Relé K3, K4 TQ2-5V, 2x, relé
• Rezistor R1, R2, R6, R16 1k 4x,
• Rezistor R3, R4 470 2x,
• Rezistor R5 100,
• Rezistor R7, R8 22k, 2x,
• R9 - R14 Rezistor 4k7 6x,
• Rezistor R15 220,
• Kondenzátor C1, C5 M1 2x,
• Kondenzátor C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• Mostík alebo prepojka B1, B2,
• P1 - P3, Konektory 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Konektory pre displeje 2,3 palca, Pinhead
• Reproduktor 3W
• Dvojitá Li-ion batéria 2x, držiak
• Li-ion batérie 4x, 3000mAh
• Konektor USB, oddeľovacia doska, typ C
• Skrutkový terminál,
• Prepnúť DPDT, prepnúť
• Rámček A4,

Tabuľková jednotka:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• Bezdrôtový Bluetooth U2 HC-05, HC-05
• Dvojitý spínač U3,
• Zvukový modul U4, LM386
• Rezistor R1 1k,
• R2, R3 Rezistor 22k, 2x
• Kondenzátor C1 470M,
• Kondenzátor C2 M1,
• J1 Dvojitý konektor, telefón
• Li-ion batéria, 3000 mAh
• Li-ion batéria, jeden držiak
• Odpojovacia doska konektora USB, typu C.
• Prepnúť SPST,
• Reproduktor 3W
• Plastový box, veľký box

Ovládací box:

• Dotykový senzor veľký 4x, TTP223B
• Štvoržilový telefónny kábel asi 3 m
• telefónny konektor 2x
• Plastový box, box malý

Kondenzátor, odpor, skrutky a ďalšie malé diely sú dostupné v miestnych obchodoch.

Potrebné hlavné nástroje:

• Aku vŕtací skrutkovač
• Spájkovačka
• Sada skrutkovačov
• Nástroj na krimpovanie káblov

Krok 1: Schéma zapojenia

Výsledková tabuľka

Podrobný popis kompletného elektrického vedenia je uvedený v pôvodnom dokumente. Dnes by som vysvetlil len rozdiely.

Nový batériový zdroj by mal nahradiť starý s dvoma napätiami: +5V a -5V. Menovité napätie jednej batérie je asi 4,2 V, to nestačí. Potrebujeme posilňovacie napätie. Dobrým riešením je držiak batérie s integrovaným zosilňovačom napätia pre 5V. Držiak batérie navyše obsahuje integrovanú nabíjačku batérií a ochranu lítiovej batérie. Batérie sa tak dajú nabíjať vo vnútri držiaka.

Pre väčšiu potrebu energie sú v každom oddelení dve batérie. Tu je veľmi hrubý výpočet bez zohľadnenia účinnosti: Súčasná spotreba je asi 300 mA pre každý batériový zdroj 5V. Za predpokladu 10 -hodinového prevádzkového času potrebujeme 1 500 mAh na 10, to znamená 15 000 mAh na 2 batérie. To znamená 7500 mAh na jedno nabitie batérie. Je to oveľa viac, než je obvyklá kapacita okolo 3 500 mAh. Na uspokojenie prevádzkového času asi 5 hodín je možné použiť lítium-iónové batérie typu 18650 s energiou 3000 až 4200 mAh.

Problém je v nabíjaní batérie. Oba akumulátory zdieľajú jednu úroveň napätia, môžeme povedať, že uzemnenie. Zdroj +5V. koncovým mínusom a druhým zdrojom -5 V koncovým plusom. Výstupy pre oba akumulátory sú zapojené do série. Počas nabíjania musia byť napájacie zdroje zapojené paralelne, ak nezabránime použitiu dvoch externých nabíjačiek. Z tohto dôvodu sú relé K3 a K4 pridané do elektrického diagramu.

Relé sa aktivujú, ak je nabíjačka pripojená na +5 V.. V tomto prípade sa napájanie prepne zo sériového pripojenia na paralelné. Počas nabíjania Scoreboard nebolo možné použiť, čo je nevýhoda. Druhou nevýhodou je relatívne dlhá doba nabíjania. Nabíjačka vo vnútri držiaka batérie a pridaná externá nabíjačka poskytujúca 5 V tvorí veľmi efektívnu kombináciu. Doba nabíjania je viac ako 12 hodín. Ak plánujete nabíjať batérie mimo prístroja, môžete relé vynechať a urobiť to zvonku rýchlejšie, ale menej pohodlne.

Jednotka stola a riadiace boxy:

Nová tabuľková jednotka sa v porovnaní so starou veľmi nemení. LED diódy stavu a stavu batérie nie sú zapojené z držiaka do predného panela a sú viditeľné cez otvory v bočnej časti skrinky. Tento spôsob je zjednodušený zapojením, a preto by táto strana skrinky mala byť predná. Reproduktor je orientovaný aj na túto stranu.

Namiesto dvoch telefónnych konektorov pre vodiče Control Boxu existuje iba jeden dvojitý telefónny konektor. Pripojenie k zvukovému modulu je upravené tak, aby sa znížil hluk v reproduktore.

Krok 2: Konštrukcia

Výsledková tabuľka

Na návrh DPS som zvyknutý navrhovať DPS v Eagle, ale tento prípad bol zvláštny. Doska PC je pomerne veľká, veľkosť 285 x 206 mm je pre Eagle, bezplatná verzia, príliš veľa. Pri hľadaní iného softvéru pre PCB som našiel Easyeda. Je zadarmo a akceptuje DPS v akejkoľvek veľkosti. Vnútri dosky sú dva veľké výrezy pre držiaky batérie a jeden pre reproduktor. Výroba bola uskutočnená pomocou JLCPCB a všetky odrezané boli odrezané výrobcom. Bol som šťastný, pretože mi to ušetrilo prácu.

Ak si tabuľku neobjednáte, priložil som súbory Gerber pre dve tabule pre tabuľu výsledkov a tabuľku. Je to nová verzia s relé. Na obrázku v mojom článku je stále stará verzia s relé pridanými na externú dosku, nenechajte sa zmiasť.

DPS je umiestnená v ráme A4. Kúpil som si rám na fotografiu vo väčšom železiarstve. Môže to byť akákoľvek A4, ale mala by byť hlboká asi 3 cm. Doska obsahuje otvory na montáž a je osadená skrutkami cez plastové konzoly.

Predný panel je pokrytý priehľadným akrylovým sklom. Pod sklom je maska z fotografického papiera s vyrezanými okienkami pre displeje. Pôvodne som plánoval použiť mliečne akrylové sklo bez masky, ale viditeľnosť bola slabá. Nakoniec som nasadil predné, priehľadné akrylové sklo. Otvory pre indikátory batérie nie je potrebné vyrezávať, svetlo je viditeľné cez papier.

Dávajte pozor, aby horná úroveň komponentov bola tesne pod akrylovým sklom. To platí najmä pre všetky displeje, všetky moduly LED a všetky moduly dotykových tlačidiel. To závisí od veľkosti zásuvky. Na displeje používam okrúhle hlavičky. Sú spoľahlivejšie a výška je prijateľná. V mojom prípade používam dištančné podložky na udržanie hornej úrovne dotykových tlačidiel a LED diód.

Papierové pižmo robí Sketch v systéme Windows. Aby to bolo živšie, vkladám fotografiu lúky..

Tabuľková jednotka

Svetlá stavových chlapcov na držiaku batérie sú viditeľné priamo cez otvory v prednom paneli. Na tej istej strane stolnej jednotky sú otvory pre reproduktor.

Ovládací box

Dva káble pre ovládacie boxy sú štandardné 4 -vodičové telefónne káble. Sú pripevnené a upevnené v každom boxe bez konektora. Na druhej strane káblov je konektor telefónu vybavený nástrojom na krimpovanie káblov.

Vnútri krabice sú vodiče spájkované priamo s prototypom DPS. Na tejto doske sú namontované dva dotykové senzory kolmo na každej strane skrinky. V mieste dotykovej oblasti je ľahko prístupný otvor s priemerom 12 mm. Konštrukcia je zrejmá z priložených fotografií.

Krok 3: Softvér

Dva súbory Arduino ino, jeden pre tabuľku výsledkov a jeden pre jednotku tabuľky (riadiaci box), sú uvedené nižšie. Moduly Bluetooth HC-05 je potrebné najskôr spárovať. Použite príkazy Arduino, AT a najlepšie pokyny sú tu. V tabuľke výsledkov je hlavný, podriadený je umiestnený vo vnútri jednotky tabuľky. Odporúčaná prenosová rýchlosť je 38 400 a režim adresy je „opravený“.

Oba spomínané súbory ino by mali byť doplnené bežnými rozstupmi súborov.h. Ako postupovať, je na webovej stránke Arduino. Tentoraz boli súbory ino a všetky ostatné súbory načítané do editora Instructables bez problémov a dúfam, že sa dajú ľahko stiahnuť.

Nové súbory sa vo všeobecnosti nelíšia od starých, pôvodných. Čo je vylepšené:

• V režime Switch Side sú obsluhujúci hráči nahradení v pravý okamih hry, starý problém je vyriešený
• Opravné tlačidlo je povolené iba pre naposledy podávaného hráča
• Počítanie bodov a výber podávajúceho hráča po oprave pomocou dotykového tlačidla v ovládacom boxe je opravený.

Pokiaľ ide o program Arduino, nie som programátor a viem, že kód nemožno perfektne optimalizovať, ale funguje takmer dokonale.

Krok 4: Záver

Jas 7-segmentových čísel na zobrazených fotografiách je vyblednutý, ale nie je to pravda. V skutočnosti je to jasné a ostré.

Môžete vidieť pôvodné video, kde je jas v poriadku. V nasledujúcom videu1 môžete predvádzať body počítania na hodnotiacej tabuli batérie. Na tomto videu je opäť problém s jasným segmentovým svetlom, ale problém je spôsobený silným osvetlením počas nahrávania videa.

Stále existuje niekoľko spôsobov alebo návrhov na zlepšenie. Spotrebu prúdu by bolo možné znížiť nahradením 7-segmentových displejov displejmi TFT LCD s veľkosťou približne 2,3 . Ak by sa zobrazovali iba čísla, bol by priestor pamäte pre Arduino prijateľný?

Dúfam, že sa vám tento projekt a šport bude páčiť.