Litiumioniakku Bluetooth-tulostaulu: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Johdanto

Projekti perustuu viimeisen vuoden ohjeisiini: Bluetooth Table Tennis Scoreboard

Tulostaulu on omistettu amatööriurheilun ystäville ja pöytätennispelaajalle. Se ei kuitenkaan koske vain pöytätennistä. Voidaan käyttää muihin urheilulajeihin, kuten lentopalloon, sulkapalloon ja kaikkiin urheilulajeihin, jotka edellyttävät pisteiden laskemista. Yksinkertaisella ohjelmistomuutoksella ohjelmisto voitaisiin hyväksyä mihin tahansa maksimipistearvoon ottelussa.

Tekninen periaate perustuu Bluetooth -yhteyteen pöytäyksikön (yksikkö pöydän alla) ja tulostaulun välillä. Kaksi ohjauslaatikkoa on asennettu pöydän alle kummallekin pelaajapuolelle ja kytketty kaapelilla pöytäyksikköön. Pelaaja paina jokaisen voittopisteen jälkeen ohjauslaatikon isoa kosketuspainiketta. Toiminnan mukaan pisteet muutetaan aluksella arvoksi plus yksi piste.

Verrattuna vanhaan projektiin on joitakin merkittäviä parannuksia:

• Tulostaulu on turvallisuus. Ei enää pääjännitettä 220V! Virtalähde koostuu kahdesta litiumioniakkuyksiköstä, joissa kummassakin on kaksi paristoa, tyyppi 18560. Taulukkoyksikkö saa edelleen virtaa yhdestä Li-ion 18560 -akusta.
• Rakenne on yksinkertaistettu ja kaikki komponentit sijaitsevat yhdellä suuremmalla piirilevyllä.
• Runko on pienempi ja ohuempi, noin 3,0 cm ja koko on täsmälleen A4.
• Ohjelmisto on uusi versio, jossa on korjatut virheet.

Pääpiirteet:

• Suuret 7-segmenttiset näytöt 2,3 tuumaa
• Kosketa ohjauspainikkeita
• Ohjelmisto -ohjatut säännöt pöytätennistä koskevien kansainvälisten sääntöjen mukaisesti
• Bluetooth siirtää tietoja taulukosta tulostauluun
• Akun tilan ilmaisimet
• Akun käyttöaika min. 5 tuntia (tulostaulu) ja noin 12 tuntia ohjauspaneelissa
• Ohjauslaatikot pöydän alla kummallakin pelaajapuolella
• Pöytäyksikkö, joka on asennettu pöydän alle ja yhdistetty kahteen ohjauslaatikkoon Ohjauslaatikko, jossa on kosketuspainike edessä, lisää pisteitä ja yhden pisteen jokaiselle pelaajalle
• Ohjauslaatikko ja kosketuspainike mahdollistavat korjauksen miinus yksi virheen sattuessa
• Korjaus hyväksytään vain pelaajalle, jolla on viimeksi lisätty pistemäärä
• Äänen vahvistus jokaiselle painikkeen painallukselle
• Erilainen melodiaääni pelin ja ottelun lopussa
• Lopputulos näkyy 10 sekuntia ottelun päättymisen jälkeen
• Loppuottelu aktivoi uuden pelin alun siirtymällä asetustilaan

Asetus sallii valita:

• Ottelupelien määrä, esiasetettu 3, vaihtoehdot 4-9
• Ensimmäinen palveleva pelaaja A tai B, esiasetettu A
• Vaihda puolta jokaisen pelin jälkeen, jos puoli vaihtuu, myös tulostaulussa näkyvä pisteet vaihtuvat

Tarvikkeet

Tulostaulu:

IC1 MAX7219 LED -näytön ohjain, LED -ohjain

• IC2, IC3 MAX394 (tai MAX333, joka on halvempi), 2x, analoginen kytkin
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Langaton Bluetooth, HC-05
• X1 Äänimoduuli LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N -kanava 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Sensor touch 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7 -segmentti 2,3 ", 6x, Näyttö
• LED7, 7-segmentti 0.56 ", pieni näyttö
• LED8, LED9, led valkoinen 2x
• LED10 led sininen
• LED11 johti punaisena
• K3, K4 Rele TQ2-5V, 2x, Rele
• R1, R2, R6, R16 Vastus 1k 4x,
• R3, R4 vastus 470 2x,
• R5 -vastus 100,
• R7, R8 Vastus 22k, 2x,
• R9 - R14 vastus 4k7 6x,
• R15 Vastus 220,
• C1, C5 kondensaattori M1 2x,
• C2 kondensaattori 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• B1, B2 silta tai hyppyjohdin,
• P1 - P3, liittimet 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Liittimet näytöille 2,3 tuumaa, Pinhead
• Kaiutin 3W
• Kaksinkertainen LI-ioniakku 2x, pidike
• Li-ion-akut 4x, 3000mAh
• USB-liitin, katkaisukortti, C-tyyppi
• Ruuviliitin,
• Vaihda DPDT, Vaihda
• A4 -kehys,

Taulukkoyksikkö:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 Langaton Bluetooth, HC-05
• U3 Kaksoiskytkin,
• U4 -äänimoduuli, LM386
• R1 vastus 1k,
• R2, R3 vastus 22k, 2x
• C1 -kondensaattori 470M,
• C2 kondensaattori M1,
• J1 Kaksoisliitin, puhelin
• Li-ion-akku, 3000 mAh
• Litiumioniakku, yksi pidike
• USB-liittimen katkaisukortti, C-tyyppi
• Vaihda SPST,
• Kaiutin 3W
• Muovilaatikko, iso laatikko

Ohjausyksikkö:

• Kosketusanturi suuri 4x, TTP223B
• 4 -johtiminen puhelinjohto noin 3 m
• puhelimen liitin 2x
• Muovilaatikko, laatikko pieni

Kondensaattoria, vastusta, ruuveja ja muita pieniä osia on saatavana paikallisista kaupoista.

Vaaditut päätyökalut:

• Akkuporakone
• Juotin
• Ruuvimeisselisarja
• Kaapelin puristustyökalu

Vaihe 1: Kytkentäkaavio

Tulostaulu

Yksityiskohtainen kuvaus koko sähköjohdotuksesta on esitetty alkuperäisessä asiakirjassa. Tällä kertaa selitän vain erot.

Uuden akkuvirtalähteen tulisi korvata vanha kahdella jännitteellä: +5V ja -5V. Yksi akun nimellisjännite on noin 4,2 V, tämä ei riitä. Tarvitsemme lisäjännitettä. Paristopidike, jossa on integroitu jännitteenvahvistin 5 V: lle, on hyvä ratkaisu. Lisäksi akun pidike sisältää sisäänrakennetun akkulaturin ja litiumparistosuojan. Tällä tavalla akut voidaan ladata pidikkeen sisällä.

Suuremman tehontarpeen vuoksi kussakin osastossa on kaksi paristoa. Tässä on hyvin karkea laskelma ilman tehokkuutta ottaen huomioon: Virrankulutus on noin 300 mA kullekin 5 V: n akkulähteelle. Olettaen, että käyttöaika on 10 tuntia, tarvitsemme 1500 mAh 10 kertaa, se tarkoittaa 15 000 mAh kahdelle akulle. Se tarkoittaa 7500 mAh yhtä akkuvirtaa varten. Se on paljon enemmän kuin tyypillinen kapasiteetti noin 3500 mAh. Noin 5 tunnin käyttöajan tyydyttämiseksi voidaan käyttää tyypin 18650 litiumioniakkuja, joiden teho on 3000-4200 mAh.

Ongelma on akun lataaminen. Molemmilla akkuilla on yksi jännitetaso, voidaan sanoa maadoitettu. Lähde +5V. liittimellä miinus ja toinen lähde -5V liittimellä plus. Molempien akkujen lähdöt on kytketty sarjaan. Latauksen aikana virtalähteet on kytkettävä rinnakkain, jos emme estä kahden ulkoisen laturin käyttöä. Tästä syystä releet K3 ja K4 lisätään sähkökaavioon.

Releet aktivoituvat, jos laturi on kytketty +5 V jännitteeseen. Tässä tapauksessa virtalähteet kytketään sarjayhteydestä rinnakkaisliitäntään. Latauksen aikana Tulostaulua ei voitu käyttää, tämä on haitta. Toinen haittapuoli on suhteellisen pitkä latausaika. Laturi paristopidikkeen sisällä ja lisälaturi, joka tarjoaa 5 V: n, luo ei kovin tehokkaan yhdistelmän. Latausaika on yli 12 tuntia. Jos aiot ladata akkuja laitteen ulkopuolella, voit jättää releen pois ja tehdä sen nopeammin ulkoisesti, mutta vähemmän mukavasti.

Taulukkoyksikkö ja ohjauslaatikot:

Uusi pöytäyksikkö ei ole muuttunut kovin paljon vanhaan verrattuna. Akun "tila" led "ja" päällä "led eivät ole kytketty pidikkeestä etupaneeliin ja ne näkyvät laatikon sivussa olevien reikien läpi. Tämä tapa yksinkertaistaa johdotusta ja siksi tämän laatikon puolen tulisi olla etupuoli. Kaiutin on suunnattu myös tälle puolelle.

Kaksi puhelinliitintä Control Box -johtoja varten on vain yksi kaksoispuhelinliitin. Liitäntää äänimoduuliin on muutettu kaiuttimen melun vähentämiseksi.

Vaihe 2: Rakentaminen

Tulostaulu

Piirilevyjen suunnittelussa olen tottunut suunnittelemaan piirilevyjä Eaglessa, mutta tämä tapaus oli erityinen. PC -levy on suhteellisen suuri, koko 285 x 206 mm on liikaa Eagle -ilmaisversiolle. Etsin jotain muuta piirilevyohjelmistoa, jonka olen löytänyt Easyeda. Se on ilmainen ja hyväksyy kaikenkokoiset piirilevyt. Taulun sisällä on kaksi isoa katkaisua paristopidikkeille ja yksi kaiuttimelle. Valmistus tehtiin JLCPCB: llä ja tuottaja katkaisi kaikki leikkaukset. Olin onnellinen, koska tämä säästää työtä.

Jos et halua tilata taulua, olen liittänyt Gerber -tiedostot kahteen taulukkoon Tulostaulu ja Taulukkoyksikkö. Se on uusi versio, jossa on releet. Artikkelin kuvassa on edelleen vanha versio, jossa releet on lisätty ulkoiselle levylle, älä sekoita.

Piirilevy asetetaan A4 -kehykseen. Olen ostanut valokuvakehyksen isommasta rautakaupasta. Se voi olla mikä tahansa A4, mutta sen tulisi olla syvä noin 3 cm. Levy sisältää reikiä asennusta varten ja se on kiinnitetty ruuveilla muovikannattimien läpi.

Etupaneeli on peitetty läpinäkyvällä akryylilasilla. Lasin alla on valokuvapaperimaski, jossa on leikatut ikkunat näytöille. Alunperin aion käyttää maitoakryylilasia ilman naamaria, mutta näkyvyys oli huono. Lopuksi laitoin päälle läpinäkyvän akryylilasin. Akun merkkivalojen reikiä ei tarvitse leikata, valo näkyy paperin läpi.

Ole varovainen, että pidät komponenttien ylemmän tason juuri akryylilasin alla. Tämä koskee erityisesti kaikkia näyttöjä, kaikkia led -valoja ja kaikkia kosketuspainikkeita. Riippuu pistorasian koosta. Näytöissä käytän pyöreitä tappeja. Ne ovat luotettavampia ja korkeus on hyväksyttävä. Minun tapauksessani käytän etäisyyslevyjä pitämään kosketuspainikkeiden ja ledien ylempi taso.

Paperimyskin tekee Sketch Windowsissa. Jotta se olisi vilkkaampi, lisään kuvan niitystä..

Taulukkoyksikkö

Paristopidikkeen tilan merkkivalot näkyvät suoraan etupaneelin reikien läpi. Pöytäyksikön samalla puolella on reikiä kaiuttimille.

Ohjausyksikkö

Kaksi kaapelia ohjauslaatikoille ovat vakiovarusteisia 4 -johtoisia puhelinkaapeleita. Ne kiinnitetään ja kiinnitetään jokaiseen laatikkoon ilman liitintä. Kaapelien toisella puolella puhelimen liitin on asennettu kaapelin puristustyökalulla.

Laatikon sisällä johdot juotetaan suoraan piirilevyn prototyyppiin. Tällä levyllä on kaksi kosketusanturia kohtisuorassa laatikon kummallakin puolella. Kosketusalueen kohdalla on reikä, jonka halkaisija on 12 mm ja johon pääsee helposti käsiksi. Rakenne selviää liitteenä olevista kuvista.

Vaihe 3: Ohjelmisto

Alla on kaksi Arduino -ino -tiedostoa, yksi tulostaululle ja yksi taulukkoyksikölle (ohjauslaatikko). Bluetooth-moduulit HC-05 on ensin muodostettava pariksi. Käytä Arduino, AT -komentoja ja parhaat ohjeet ovat täällä. Tulostaulussa on isäntä, orja sijaitsee taulukkoyksikön sisällä. Suositeltu Baud -taajuus on 38400 ja osoitetila "fix".

Molempia mainittuja ino -tiedostoja on täydennettävä tavallisilla tiedostojen noutoilla. H. Näin voit tehdä verkkosivustolla Arduino. Tällä kertaa ino -tiedostot ja kaikki muut tiedostot ladattiin Instructables -editoriin ilman ongelmia, ja toivon, että ne ladataan helposti.

Yleensä uudet tiedostot eivät ole kovin erilaisia kuin vanhat, alkuperäiset. Mitä parannetaan:

• Kytkinpuolen tilassa palveleva pelaaja vaihdetaan oikeaan aikaan pelistä, vanha ongelma on korjattu
• Korjauspainike on käytössä vain viimeksi palkitulle pelaajalle
• Pisteiden laskeminen ja palvelevan pelaajan valinta korjauksen jälkeen ohjauslaatikon kosketuspainikkeen avulla on kiinteä.

Mitä tulee Arduino -ohjelmaan, en ole ohjelmoija ja tiedän, että koodia ei voitu optimoida täydellisesti, mutta se toimii lähes täydellisesti.

Vaihe 4: Johtopäätös

Näytettyjen valokuvien 7-segmenttisten numeroiden kirkkaus on haalistunut, mutta se ei pidä paikkaansa. Itse asiassa se on selkeä ja terävä.

Näet alkuperäisen videon, jossa kirkkaus on OK. Seuraavassa videossa1 voit nähdä akun tulostaulun pisteiden laskemisesta. Tässä videossa on jälleen ongelma kirkkaassa segmenttivalossa, mutta ongelma johtuu voimakkaasta valaistuksesta videon tallennuksen aikana.

Parannusehdotuksia tai keinoja on vielä olemassa. Virrankulutusta voidaan vähentää korvaamalla 7-segmenttiset näytöt TFT-nestekidenäytöillä, joiden koko on noin 2,3 . Jos vain numerot näytettäisiin, muistitila olisi hyväksyttävä Arduinolle?

Toivottavasti pidät myös tästä projektista ja urheilusta.