Табло Bluetooth с литий-ионным аккумулятором: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вступление

Проект основан на моих прошлогодних инструкциях: Табло для настольного тенниса с Bluetooth.

Табло предназначено для любителей спорта и настольного тенниса. Но оно не применимо только для настольного тенниса. Может использоваться для других видов спорта, таких как волейбол, бадминтон и других видов спорта, требующих подсчета очков. Путем простой смены программного обеспечения программное обеспечение можно адаптировать к любому максимальному количеству очков в матче.

Технический принцип основан на связи по Bluetooth между блоком Table (блок под столом) и самим табло. Два блока управления установлены под столом с каждой стороны игрока и соединены кабелем с настольным блоком. Игрок после каждого выигрышного очка нажимает большую сенсорную кнопку на блоке управления. В соответствии с этим действием, счет меняется на доске на значение плюс одно очко.

По сравнению со старым проектом есть несколько существенных улучшений:

• Табло безопасности. Больше нет сетевого напряжения 220В! Блок питания состоит из двух блоков литий-ионных батарей, каждый с двумя батареями, тип 18560. Настольный блок остается питаемым от одной литий-ионной батареи 18560.
• Конструкция упрощена, и все компоненты расположены на одной печатной плате большего размера.
• Рамка меньше и тоньше, примерно 3,0 см и размером ровно А4.
• Программное обеспечение - новая версия с исправленными ошибками.

Основные особенности:

• Большой 7-сегментный дисплей 2,3 дюйма
• Сенсорные кнопки управления
• Программно контролируемые правила в соответствии с международными правилами настольного тенниса
• Передача данных по Bluetooth из таблицы на табло
• Индикаторы состояния батареи
• Время работы от аккумулятора мин. 5 часов (табло) и около 12 часов для панели управления
• Блоки управления под столом с каждой стороны игрока
• Стол Блок, установленный под столом, соединенный с двумя блоками управления Блок управления с сенсорной кнопкой на передней панели позволяет добавлять очки плюс одно очко каждому игроку
• Блок управления с задней сенсорной кнопкой позволяет исправить минус один в случае ошибки
• Поправка принимается только для игрока с последним повышенным значением очков.
• Звуковое подтверждение при каждом нажатии кнопки
• Различная мелодия звучит в конце игры и матча
• Окончательный счет отображается через 10 секунд после окончания матча.
• Конец матча активирует начало новой игры, войдя в режим настройки.

Настройки позволяют выбрать:

• Количество игр в матче, предустановлено 3, варианты от 4 до 9
• Первый подающий игрок A или B, предустановка A
• Менять сторону после каждой игры, если сторона меняется, отображается счет на табло также меняется

Запасы

Табло:

IC1 MAX7219 Драйвер светодиодного дисплея, Драйвер светодиодного дисплея

• IC2, IC3 MAX394 (или MAX333, что дешевле), 2x, аналоговый переключатель
• U1 Arduino Nano, Ардуино
• U2 HC-05 Беспроводная связь Bluetooth, HC-05
• X1 Аудиомодуль LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N-канал 6 x, полевой МОП-транзистор
• TTP1 - TTP4 Малый сенсорный датчик 4x, TTP223A
• LED1 - LED6, 7-сегментный, 2,3 ", 6x, Дисплей
• LED7, 7-сегментный 0,56 дюйма, малый дисплей
• LED8, LED9, светодиод белый 2x
• LED10 светодиод синий
• LED11 светодиод красный
• K3, K4 реле TQ2-5V, 2x, реле
• R1, R2, R6, R16 Резистор 1к 4x,
• R3, R4 Резистор 470 2x,
• R5 Резистор 100,
• R7, R8 Резистор 22к, 2х,
• R9 - R14 Резистор 4к7 6х,
• R15 Резистор 220,
• C1, C5 Конденсатор M1 2x,
• Конденсатор C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• B1, B2 перемычка или перемычка,
• P1 - P3, Разъемы 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Разъемы для дисплеев 2.3 дюйма, Pinhead
• Динамик 3Вт
• Двойная литий-ионная батарея 2x, держатель
• Литий-ионные аккумуляторы 4x, 3000mAh
• Разъем USB, коммутационная плата, тип C
• Винтовой зажим,
• Переключить DPDT, Переключить
• Рамка А4,

Столовый блок:

• U1 Arduino Nano, Ардуино,
• U2 HC-05 Беспроводная связь Bluetooth, HC-05
• U3 Двойной переключатель,
• Аудиомодуль U4, LM386
• R1 Резистор 1к,
• R2, R3 Резистор 22к, 2х
• Конденсатор С1 470М,
• C2 Конденсатор M1,
• J1 Двойной разъем, Телефон
• Литий-ионный аккумулятор, 3000 мАч
• Литий-ионный аккумулятор, одиночный держатель
• Коммутационная плата USB-разъема, тип C
• Переключатель SPST,
• Динамик 3Вт
• Пластиковый ящик, Ящик большой

Блок управления:

• Сенсор сенсорный большой 4x, TTP223B
• 4-жильный телефонный кабель около 3 м
• телефонный разъем 2x
• Пластиковый ящик, Ящик маленький

Конденсатор, резистор, винты и другие мелкие детали можно приобрести в местных магазинах.

Необходимые основные инструменты:

• Аккумуляторная дрель-шуруповерт
• Паяльник
• Набор отверток
• Инструмент для обжима кабеля

Шаг 1: Схема подключения

Табло

Подробное описание полной электропроводки представлено в оригинальном документе. На этот раз я объясню только различия.

Новый батарейный блок питания должен заменить старый с двумя напряжениями: + 5В и -5В. Номинальное напряжение одной батареи около 4,2В, этого мало. Нам нужно повышающее напряжение. Держатель аккумулятора со встроенным усилителем напряжения на 5В - хорошее решение. Кроме того, держатель батареи содержит встроенное зарядное устройство и защиту литиевой батареи. Таким образом можно было заряжать батареи внутри держателя.

Для большей потребляемой мощности в каждом отсеке есть две батареи. Вот очень приблизительный расчет без учета КПД: Потребление тока составляет около 300 мА на каждый источник батареи 5 В. Если предположить, что на 10 часов работы нам понадобится 1500mAh на 10, то есть 15000mAh на 2 батареи. Это означает 7500 мАч на одну батарею. Это намного больше, чем типичная емкость около 3500 мАч. Чтобы обеспечить время работы около 5 часов, можно использовать литий-ионные аккумуляторы типа 18650 с емкостью от 3000 до 4200 мАч.

Проблема в зарядке аккумулятора. Оба аккумулятора имеют один уровень напряжения, можно сказать заземление. Источник + 5В. по клемме минус и второй источник -5В по клемме плюс. Выходы для обоих аккумуляторных блоков подключены последовательно. Во время зарядки блоки питания должны быть подключены параллельно, чтобы не исключить использование двух внешних зарядных устройств. По этой причине в электрическую схему добавлены реле К3 и К4.

Реле активируются, если зарядное устройство подключено к + 5В. В этом случае источники питания переключаются с последовательного подключения на параллельное. Во время зарядки нельзя было использовать табло, это недостаток. Второй недостаток - относительно долгое время зарядки. Зарядное устройство внутри держателя аккумулятора и добавленное внешнее зарядное устройство на 5 В создают не очень эффективную комбинацию. Время зарядки более 12 часов. Если вы планируете заряжать батареи вне прибора, вы можете отказаться от реле и сделать это быстрее извне, но менее удобно.

Настольный блок и блоки управления:

Единица New Table практически не изменилась по сравнению со старой. Индикаторы «состояния» и «включения» батареи не подключены проводом от держателя к передней панели и видны через отверстия на боковой стороне коробки. Это упрощает электромонтаж, поэтому эта сторона коробки должна быть лицевой стороной. В эту сторону также ориентирован динамик.

Вместо двух телефонных разъемов для проводов блока управления используется только один двойной телефонный разъем. Доработано подключение к аудиомодулю, чтобы уменьшить шум в динамике.

Шаг 2: Строительство

Табло

Что касается дизайна печатных плат, я привык делать дизайн печатных плат в Eagle, но этот случай был особенным. Печатная плата довольно большая, размер 285 х 206 мм - многовато для бесплатной версии Eagle. В поисках другого программного обеспечения для печатных плат я нашел Easyeda. Это бесплатно и принимает печатные платы любого размера. Внутри платы есть два больших выреза для батарейных отсеков и один для динамика. Изготовление было выполнено JLCPCB, и все отрезки были вырезаны производителем. Я был счастлив, потому что это сэкономило мне немного работы.

Если вы не хотите заказывать доску, я приложил файлы Gerber для двух досок Scoreboard и Table Unit. Это новая версия с реле. На картинке в моей статье все еще есть старая версия с добавленными на внешней плате реле, не путайте.

Печатная плата помещается в рамку формата А4. Я купил рамку для фото в более крупном хозяйственном магазине. Это может быть любой формат A4, но глубина должна быть около 3 см. Плата имеет отверстия для крепления и крепится винтами через пластиковые скобы.

Передняя панель покрыта прозрачным акриловым стеклом. Под стеклом - маска из фотобумаги с прорезанными окошками для дисплеев. Изначально планирую использовать молочное акриловое стекло без маски, но видимость была плохой. Наконец я поставил переднее прозрачное акриловое стекло. Отверстия для индикаторов батареи вырезать не нужно, свет виден сквозь бумагу.

Следите за тем, чтобы верхний уровень компонентов оставался под акриловым стеклом. Это особенно верно для всех дисплеев, всех светодиодов и всех модулей сенсорных кнопок. Это зависит от размера розетки. Для дисплеев я использую круглые булавочные головки. Они более надежны и приемлемы по высоте. В моем случае я использую дистанционные шайбы, чтобы удерживать верхний уровень для сенсорных кнопок и светодиодов.

Бумажный мускус создается Sketch в Windows. Чтобы было живее, вставляю фото луга..

Настольный блок

Индикаторы состояния на держателе батареи видны прямо через отверстия на передней панели. На той же стороне стола есть отверстия для динамика.

Блок управления

Два кабеля для блоков управления представляют собой стандартные 4-жильные телефонные кабели. Они прикрепляются и фиксируются в каждой коробке без разъема. На другой стороне кабелей телефонный разъем крепится с помощью инструмента для обжима кабеля.

Внутри коробки провода припаяны непосредственно к прототипу печатной платы. На этой плате установлены два сенсорных датчика перпендикулярно с каждой стороны коробки. На месте касания имеется отверстие диаметром 12 мм, легко доступное. Конструкция понятна из прилагаемых фотографий.

Шаг 3: Программное обеспечение

Ниже приведены два ino-файла Arduino, один для табло и один для табличного блока (Control Box). Сначала необходимо выполнить сопряжение модулей Bluetooth HC-05. Используйте Arduino, AT-команды и лучшие инструкции здесь. В Табло есть ведущий, ведомый находится внутри Табличного блока. Рекомендуемая скорость передачи составляет 38400 бод, а режим адресации - «фиксированный».

Оба упомянутых ino-файла должны быть дополнены общим файлом pitches.h. Как это сделать, можно узнать на сайте Arduino. На этот раз ino-файлы и все другие файлы были загружены в редактор Instructables без каких-либо проблем, и я надеюсь, они будут легко загружены.

Как правило, новые файлы не сильно отличаются от старых, оригинальных. Что улучшено:

• В режиме Switch Side обслуживающий игрок заменяется в нужный момент игры, старая проблема исправлена.
• Кнопка коррекции доступна только для последнего обслуженного игрока.
• Исправлен подсчет очков и выбор обслуживающего игрока после корректировки с помощью сенсорной кнопки в Control Box.

Что касается программы Arduino, я не программист и знаю, что код не может быть идеально оптимизирован, но работает почти идеально.

Шаг 4: Заключение

Яркость 7-сегментных чисел на отображаемых фотографиях блеклая, но это не так. На самом деле он четкий и резкий.

Вы можете посмотреть исходное видео, яркость которого нормальная. В следующем видео1 вы можете увидеть демонстрацию подсчета очков на табло батареи. Опять же, на этом видео есть проблема с четким сегментным светом, но проблема вызвана сильным освещением во время записи видео.

Есть еще несколько способов или предложений по улучшению. Потребление тока можно было бы снизить, заменив 7-сегментные дисплеи на TFT LCD-дисплеи размером около 2,3 дюйма. Если бы отображались только числа, объем памяти был бы приемлемым для Arduino?

Надеюсь, вам понравится этот проект и спорт.