Tabellone segnapunti Bluetooth con batteria agli ioni di litio: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

introduzione

Il progetto si basa sui miei Instructables dell'anno scorso: Tabellone segnapunti Bluetooth Table Tennis

Il tabellone segnapunti è dedicato agli appassionati di sport dilettanti e ai giocatori di ping pong, ma non è applicabile solo al ping pong. Può essere utilizzato per altri sport come pallavolo, badminton e tutti gli sport che richiedono il conteggio dei punti. Con una semplice modifica del software, il software potrebbe essere adottato a qualsiasi valore massimo di punti in corrispondenza.

Il principio tecnico si basa sulla comunicazione via Bluetooth tra l'unità Tavolo (unità sotto il tavolo) e lo stesso tabellone segnapunti. Due scatole di controllo sono montate sotto il tavolo su ciascun lato del giocatore e collegate via cavo all'unità tavolo. Il giocatore dopo ogni punto vincente preme il grande pulsante a sfioramento sulla scatola di controllo. In base a tale azione, il punteggio viene modificato a bordo in un valore più un punto..

Rispetto al vecchio progetto ci sono dei miglioramenti sostanziali:

• Il tabellone segnapunti è sicurezza. Niente più tensione di rete 220V! L'alimentatore è costituito da due blocchi di batterie agli ioni di litio, ciascuno con due batterie, tipo 18560. L'unità da tavolo rimane alimentata da una batteria agli ioni di litio 18560.
• La costruzione è semplificata e tutti i componenti si trovano su un circuito di stampa più grande.
• La cornice è più piccola e sottile, circa 3,0 cm e misura esattamente A4.
• Il software è una nuova versione con errori corretti.

Caratteristiche principali:

• Ampio display a 7 segmenti da 2,3 pollici
• Pulsanti di controllo touch
• Regole controllate dal software secondo le regole internazionali per il tennis da tavolo
• Trasferimento dati Bluetooth dal tavolo al tabellone segnapunti
• Indicatori di stato della batteria
• Tempo di funzionamento della batteria min. 5 ore (tabellone segnapunti) e circa 12 ore per il pannello di controllo
• Caselle di controllo sotto il tavolo su ogni lato del giocatore
• Tavolo Unità montata sotto il tavolo collegata a due scatole di controllo La scatola di controllo con pulsante a sfioramento frontale consente di aggiungere punteggio più un punto per ogni giocatore
• La scatola di controllo con pulsante a sfioramento consente la correzione meno una in caso di errore
• La correzione è accettata solo per il giocatore con l'ultimo valore di punteggio aumentato
• Conferma sonora per ogni pressione del pulsante
• Suono melodico diverso alla fine del gioco e della partita
• Il punteggio finale viene visualizzato 10 secondi dopo la fine della partita
• Fine partita attiva l'inizio di una nuova partita entrando in modalità impostazione

L'impostazione consente di selezionare:

• Numero di giochi per partita, il valore preimpostato è 3, opzioni da 4 a 9
• Il primo giocatore che serve A o B, preset A
• Cambiare fazione dopo ogni partita, se si cambia fazione, cambia anche il punteggio visualizzato sul tabellone

Forniture

tabellone segnapunti:

Driver display LED IC1 MAX7219, driver LED

• IC2, IC3 MAX394 (o MAX333 che è più economico), 2x, interruttore analogico
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Bluetooth senza fili, HC-05
• X1 Modulo audio LM386
• Q1 - Q6, IRF540 Canale N 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Sensore touch piccolo 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7 segmenti 2,3", 6x, display
• LED7, display a 7 segmenti 0,56", piccolo
• LED8, LED9, led bianco 2x
• LED10 led blu
• LED11 led rosso
• K3, K4 Relè TQ2-5V, 2x, Relè
• R1, R2, R6, R16 Resistenza 1k 4x,
• R3, R4 Resistenza 470 2x,
• Resistenza R5 100,
• R7, R8 Resistenza 22k, 2x,
• R9 - R14 Resistenza 4k7 6x,
• Resistenza R15 220,
• C1, C5 Condensatore M1 2x,
• Condensatore C2 10M,
• C3, C4 4700 M 2x,
• B1, B2 ponte o ponticello,
• P1 - P3, connettori 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Connettori per display 2,3 pollici, Pinhead
• Altoparlante 3W
• Doppia batteria agli ioni di litio 2x, supporto
• Batterie agli ioni di litio 4x, 3000mAh
• Connettore USB, breakout board, tipo C
• Terminale a vite,
• Cambia DPDT, attiva/disattiva
• cornice A4,

Unità da tavolo:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 Bluetooth senza fili, HC-05
• U3 Doppio interruttore,
• Modulo audio U4, LM386
• R1 Resistenza 1k,
• R2, R3 Resistenza 22k, 2x
• Condensatore C1 470M,
• Condensatore C2 M1,
• J1 Doppio connettore, telefono
• Batteria agli ioni di litio, 3000mAh
• Batteria agli ioni di litio, supporto singolo
• Scheda breakout connettore USB, tipo C
• Cambia SPST,
• Altoparlante 3W
• Scatola di plastica, Scatola grande

Scatola di controllo:

• Sensore touch grande 4x, TTP223B
• Cavo telefonico a 4 fili di circa 3 m
• connettore telefonico 2x
• Scatola di plastica, Scatola piccola

Condensatore, resistore, viti e altre piccole parti sono disponibili nei negozi locali.

Strumenti principali richiesti:

• Trapano avvitatore a batteria
• Saldatore
• Set di cacciaviti
• Strumento di crimpatura del cavo

Passaggio 1: schema elettrico

tabellone segnapunti

La descrizione dettagliata del cablaggio elettrico completo è riportata nel documento originale. Questa volta spiegherei solo le differenze.

Il nuovo alimentatore a batteria dovrebbe sostituire quello vecchio con due voltaggi: +5V e -5V. Una tensione nominale della batteria è di circa 4,2 V, questo non è sufficiente. Abbiamo bisogno di aumentare la tensione. Il portabatterie con booster di tensione integrato per 5V è una buona soluzione. Inoltre, il portabatterie contiene caricabatteria integrato e protezione della batteria al litio. In questo modo le batterie possono essere caricate all'interno del supporto.

Per maggiori requisiti di alimentazione ci sono due batterie in ogni scomparto. Ecco un calcolo molto approssimativo senza prendere in considerazione l'efficienza: il consumo di corrente è di circa 300 mA per ogni fonte di batteria 5V. Presupponendo 10 ore di funzionamento abbiamo bisogno di 1500mAh per 10, significa 15000mAh per 2 batterie. Ciò significa 7500 mAh per una batteria. È molto più della capacità tipica di circa 3500 mAh. Per accontentarsi di un'autonomia di circa 5 ore, si potrebbero utilizzare batterie agli ioni di litio tipo 18650 con energia da 3000 a 4200mAh.

Il problema è la ricarica della batteria. Entrambi i pacchi batteria condividono un livello di tensione, possiamo dire terra. Sorgente +5V. dal terminale meno e seconda sorgente -5V dal terminale più. Le uscite per entrambi i pacchi batteria sono collegate in serie. Durante la ricarica, gli alimentatori devono essere collegati in parallelo, se non evitiamo l'utilizzo di due caricabatterie esterni. Per questo motivo nello schema elettrico vengono aggiunti i relè K3 e K4.

I relè si attivano se il caricabatterie è collegato a +5V.. In questo caso le alimentazioni vengono commutate da seriale a parallela. Durante la carica Il tabellone segnapunti non può essere utilizzato, questo è uno svantaggio. Il secondo svantaggio è il tempo di ricarica relativamente lungo. Caricabatterie all'interno del portabatterie e caricatore esterno aggiunto che fornisce 5V, creano una combinazione non molto efficace. Il tempo di ricarica è di oltre 12 ore. Se prevedi di caricare le batterie al di fuori dello strumento, puoi omettere il relè e farlo più velocemente esternamente, ma meno comodo..

Unità da tavolo e scatole di controllo:

La nuova unità della tabella non è cambiata molto rispetto a quella vecchia. Il led "stato" della batteria e il led "on" non sono cablati dal supporto al pannello frontale e sono visibili attraverso i fori sul lato della scatola. In questo modo il cablaggio è semplificato e quindi questo lato della scatola dovrebbe essere il lato anteriore. Anche l'altoparlante è orientato su questo lato.

Invece di due connettori telefonici per i cavi della scatola di controllo, c'è solo un doppio connettore telefonico. Modificata la connessione al modulo audio, per diminuire il rumore nell'altoparlante.

Fase 2: Costruzione

tabellone segnapunti

Per la progettazione di PCB sono abituato a progettare PCB in Eagle, ma questo caso è stato speciale. La scheda PC è relativamente grande, le dimensioni 285 x 206 mm sono eccessive per Eagle, versione gratuita. Cercando qualche altro software PCB ho trovato Easyeda. È gratuito e accetta PCB di qualsiasi dimensione. All'interno della scheda sono presenti due grossi cut off per i portabatterie e uno per l'altoparlante. La fabbricazione è stata eseguita da JLCPCB e tutti i tagliati sono stati tagliati dal produttore. Ero felice, perché questo mi ha risparmiato un po' di lavoro.

Se non vuoi ordinare la scheda, ho allegato i file Gerber per due schede Scoreboard e Table Unit Board. È una nuova versione con relè. Nella foto nel mio articolo c'è ancora la vecchia versione con relè aggiunti su scheda esterna, non confonderti.

Il PCB è posizionato su un telaio A4. Ho comprato una cornice per foto in un negozio di ferramenta più grande. Potrebbe essere qualsiasi A4, ma dovrebbe essere profondo circa 3 cm. La scheda contiene fori per il montaggio ed è fissata con viti tramite staffe in plastica.

Il pannello frontale è coperto da vetro acrilico trasparente. Sotto il vetro c'è una maschera di carta fotografica con finestre tagliate per display. Inizialmente avevo intenzione di usare il vetro acrilico al latte senza maschera, ma la visibilità era scarsa. Infine ho messo sul davanti, vetro acrilico trasparente. Non è necessario tagliare i fori per gli indicatori della batteria, la luce è visibile attraverso la carta.

Fare attenzione a mantenere il livello superiore dei componenti appena sotto il vetro acrilico. Ciò è particolarmente vero per tutti i display, tutti i LED e tutti i moduli dei pulsanti a sfioramento. Dipende dalle dimensioni della presa. Per i display utilizzo teste di spillo rotonde. Sono più affidabili e l'altezza è accettabile. Nel mio caso uso le rondelle di distanza per mantenere il livello superiore per pulsanti a sfioramento e led.

Il muschio di carta è fatto da Sketch in Windows. Per renderlo più vivace inserisco una foto di prato..

Unità da tavolo

Le luci di stato dei ragazzi sul supporto della batteria sono visibili direttamente attraverso i fori nel pannello frontale. Ci sono fori per l'altoparlante sullo stesso lato dell'unità da tavolo.

Scatola di controllo

I due cavi per le scatole di controllo sono cavi telefonici standard a 4 fili. Sono attaccati e fissati in ogni scatola senza connettore. Sull'altro lato dei cavi, il connettore del telefono è montato tramite uno strumento di crimpatura del cavo.

All'interno della scatola, i fili sono saldati direttamente al prototipo PCB. Su questa scheda sono montati due sensori tattili perpendicolari, su ciascun lato della scatola. Al sito dell'area di tocco, c'è un foro con diametro 12 mm, facilmente accessibile. La costruzione è chiara dalle foto allegate.

Passaggio 3: software

Di seguito sono riportati due file ino Arduino, uno per Scoreboard e uno per l'unità Table (Control Box). I moduli Bluetooth HC-05 devono essere prima associati. Usa Arduino, i comandi AT e le migliori istruzioni sono qui. Nel tabellone c'è master, lo slave si trova all'interno di Table Unit. La velocità di trasmissione consigliata è 38400 e la modalità indirizzo è "fissa".

Entrambi i file ino menzionati dovrebbero essere integrati da file comuni pitches.h. Come fare è sul sito web Arduino. Questa volta i file ino e tutti gli altri file sono stati caricati nell'editor di Instructables senza problemi e spero che vengano scaricati facilmente.

In genere, i nuovi file non sono molto diversi da quelli vecchi e originali. Cosa è migliorato:

• In modalità Switch Side ci sono giocatori in servizio sostituiti al momento giusto del gioco, il vecchio problema è stato risolto
• Il pulsante di correzione è abilitato solo per l'ultimo giocatore servito
• Il conteggio dei punti e la selezione del giocatore al servizio dopo la correzione tramite il pulsante a sfioramento nella casella di controllo sono stati corretti.

Per quanto riguarda il programma Arduino, non sono un programmatore e so che il codice non potrebbe essere ottimizzato perfettamente, ma funziona quasi perfettamente.

Passaggio 4: conclusione

La luminosità dei numeri a 7 segmenti sulle foto visualizzate è sbiadita, ma non è vera. In effetti, è chiaro e nitido.

Puoi vedere il video originale, dove la luminosità è OK. Nel prossimo video1 puoi vedere la dimostrazione del conteggio dei punti sul tabellone segnapunti della batteria. Ancora una volta, in questo video c'è un problema con la chiara luce del segmento, ma il problema è causato da una forte illuminazione durante la registrazione del video.

Ci sono ancora alcuni modi o suggerimenti per migliorare. Il consumo di corrente potrebbe essere ridotto sostituendo i display a 7 segmenti con display LCD TFT con dimensioni di circa 2,3 . Se fossero mostrati solo numeri, lo spazio di memoria sarebbe accettabile per Arduino?

Spero che questo progetto e lo sport vi piacciano.