Li-ion batterij Bluetooth-scorebord - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Invoering

Het project is gebaseerd op mijn Instructables van het afgelopen jaar: Bluetooth Tafeltennis Scorebord

Het scorebord is bedoeld voor amateursportfans en tafeltennissers. Maar het is niet alleen van toepassing op tafeltennis. Kan worden gebruikt voor andere sporten zoals volleybal, badminton en elke sport waarvoor puntentelling vereist is. Door een eenvoudige softwarewijziging kan de software worden aangepast aan elke maximale puntenwaarde in de wedstrijd.

Technisch principe is gebaseerd op communicatie via Bluetooth tussen tafeleenheid (eenheid onder tafel) en scorebord zelf. Er zijn twee bedieningskasten aan elke spelerzijde onder de tafel gemonteerd en met een kabel verbonden met de tafeleenheid. Speler drukt na elk winnend punt op de grote aanraakknop op de bedieningskast. Volgens die actie wordt de score aan boord gewijzigd in waarde plus één punt.

In vergelijking met het oude project zijn er enkele substantiële verbeteringen:

• Scorebord is veiligheid. Geen 220V netspanning meer! Voeding bestaat uit twee Li-ion batterijblokken, elk met twee batterijen, type 18560. Tafeleenheid blijft gevoed door één batterij Li-ion 18560.
• De constructie is vereenvoudigd en alle componenten bevinden zich op één grotere printplaat.
• Frame is kleiner en dunner, ongeveer 3,0 cm en formaat precies A4.
• Software is een nieuwe versie met gecorrigeerde fouten.

Belangrijkste kenmerken:

• Groot 7-segments display 2,3 inch
• Aanraakbedieningsknoppen
• Softwaregestuurde regels volgens internationale regels voor tafeltennis
• Bluetooth-overdracht van gegevens van tafel naar scorebord
• Indicatoren voor batterijstatus
• Gebruiksduur batterij min. 5 uur (scorebord) en ongeveer 12 uur voor het Configuratiescherm
• Bedieningskasten onder tafel aan elke spelerszijde
• Tafel Eenheid gemonteerd onder tafel verbonden met twee bedieningskasten. Bedieningskast met aanraakknop aan de voorkant maakt het mogelijk om score plus één punt voor elke speler toe te voegen
• Bedieningskast met back-touch-knop maakt correctie mogelijk minus één in geval van een fout
• Correctie wordt alleen geaccepteerd voor speler met de laatst verhoogde scorewaarde
• Geluidsbevestiging voor elke druk op de knop
• Ander melodiegeluid aan het einde van spel en match
• De eindscore wordt 10 seconden na het einde van de wedstrijd weergegeven
• Einde wedstrijd activeert de start van een nieuw spel door naar de instellingsmodus te gaan

Instelling toestaan om te selecteren:

• Aantal games voor match, preset is 3, opties 4 tot 9
• De eerste serverende speler A of B, preset A
• Wissel van kant na elke game, als van kant wordt gewisseld, wordt ook de weergegeven score op het scorebord gewisseld

Benodigdheden

Scorebord:

IC1 MAX7219 Led-displaystuurprogramma, Led-stuurprogramma

• IC2, IC3 MAX394 (of MAX333 wat goedkoper is), 2x, analoge schakelaar
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Draadloze Bluetooth, HC-05
• X1 Audiomodule LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N-kanaal 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Sensor touch klein 4x, TTP223A
• LED1-LED6, 7-segments 2,3", 6x, Display
• LED7, 7-segments 0,56", kleine display
• LED8, LED9, led wit 2x
• LED10 led blauw
• LED11 led rood
• K3, K4 Relais TQ2-5V, 2x, Relais
• R1, R2, R6, R16 Weerstand 1k 4x,
• R3, R4 Weerstand 470 2x,
• R5 Weerstand 100,
• R7, R8 Weerstand 22k, 2x,
• R9 - R14 Weerstand 4k7 6x,
• R15 Weerstand 220,
• C1, C5 Condensator M1 2x,
• C2 Condensator 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• B1, B2 brug of jumper,
• P1 - P3, connectoren 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Connectoren voor beeldschermen 2,3 inch, Pinhead
• Luidspreker 3W
• Dubbele LI-ion Batterij 2x, Houder
• Li-ion batterijen 4x, 3000mAh
• USB-connector, breakout-kaart, C-type
• Schroefklem,
• Schakel DPDT, Toggle
• A4 lijst,

Tafeleenheid:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 Draadloze Bluetooth, HC-05
• U3 Dubbele schakelaar,
• U4 Audiomodule, LM386
• R1 Weerstand 1k,
• R2, R3 Weerstand 22k, 2x
• C1 Condensator 470M,
• C2 Condensator M1,
• J1 Dubbele connector, Telefoon
• Li-ion batterij, 3000mAh
• Li-ion batterij, enkele houder
• USB-connector breakout board, C-type
• Schakel SPST,
• Luidspreker 3W
• Kunststof doos, Doos groot

Controledoos:

• Sensor touch groot 4x, TTP223B
• 4-aderige telefoonkabel ongeveer 3m
• telefoon aansluiting 2x
• Plastic doos, Doos klein

Condensator, weerstand, schroeven en andere kleine onderdelen zijn verkrijgbaar in lokale winkels.

Vereiste belangrijkste hulpmiddelen:

• Draadloze boormachine
• Soldeerbout
• Schroevendraaier set
• Kabel krimptang

Stap 1: Bedradingsschema

Scorebord

Gedetailleerde beschrijving van de complete elektrische bedrading wordt weergegeven in het originele document. Deze keer zou ik alleen de verschillen uitleggen.

Nieuwe batterijvoeding moet de oude vervangen met twee spanningen: +5V en -5V. De nominale spanning van één batterij is ongeveer 4,2 V, dit is niet genoeg. We hebben een boostspanning nodig. Batterijhouder met geïntegreerde spanningsverhoger voor 5V is een goede oplossing. Bovendien bevat de batterijhouder een geïntegreerde batterijlader en lithiumbatterijbescherming. Op deze manier kunnen batterijen in de houder worden opgeladen.

Voor een grotere stroombehoefte zijn er twee batterijen in elk compartiment. Hier is een zeer ruwe berekening zonder rekening te houden met efficiëntie: het stroomverbruik is ongeveer 300 mA voor elke batterijbron 5V. Uitgaande van 10 uur bedrijfstijd hebben we 1500 mAh nodig bij 10, dit betekent 15000 mAh voor 2 batterijen. Dat betekent 7500mAh voor één batterijvermogen. Het is veel meer dan de typische capaciteit rond 3500mAh. Om tevreden te zijn met een gebruiksduur van ongeveer 5 uur, kunnen Li-ion-batterijen van het type 18650 met een energie van 3000 tot 4200 mAh worden gebruikt.

Het probleem is het opladen van de batterij. Beide accu's delen één spanningsniveau, we kunnen zeggen aarde. Bron +5V. door terminal min en tweede bron -5V door terminal plus. Uitgangen voor beide accupacks zijn in serie geschakeld. Tijdens het opladen moeten de voedingen parallel worden aangesloten, als we het gebruik van twee externe opladers niet kunnen voorkomen. Om deze reden zijn relais K3 en K4 toegevoegd aan het elektrisch schema.

Relais worden geactiveerd als de lader is aangesloten op +5V. In dit geval worden de voedingen van seriële naar parallel geschakeld. Tijdens het opladen kon het scorebord niet worden gebruikt, dit is een nadeel. Het tweede nadeel is de relatief lange oplaadtijd. Oplader in batterijhouder en toegevoegde externe oplader die 5V levert, vormen een niet erg effectieve combinatie. Oplaadtijd is meer dan 12 uur. Als u van plan bent om batterijen buiten het instrument op te laden, kunt u relais weglaten en het extern sneller doen, maar minder comfortabel.

Tafelunit en schakelkasten:

Nieuwe tafeleenheid is niet veel veranderd in vergelijking met de oude. Batterij "status" led'en "aan" led zijn niet bedraad van houder naar voorpaneel en zijn zichtbaar door gaten in de zijkant van de doos. Op deze manier wordt de bedrading vereenvoudigd en daarom moet deze kant van de doos aan de voorkant zijn. Speaker is ook op deze kant gericht.

In plaats van twee telefoonconnectoren voor de bedrading van de Control Box, is er slechts één dubbele telefoonconnector. Verbinding met audiomodule is gewijzigd om ruis in de luidspreker te verminderen.

Stap 2: constructie

Scorebord

Voor PCB-ontwerp ben ik gewend om PCB-ontwerp in Eagle te doen, maar dit geval was speciaal. Printplaat is relatief groot, maat 285 x 206 mm is te groot voor Eagle, gratis versie. Op zoek naar wat andere PCB-software heb ik Easyeda gevonden. Het is gratis en accepteert PCB's van elke grootte. Binnenin het bord zijn er twee grote uitsparingen voor batterijhouders en één voor luidspreker. De fabricage werd gedaan door JLCPCB en alle afgesneden producten werden door de producent afgesneden. Ik was blij, want dit bespaart me wat werk.

Als je het bord niet wilt bestellen, heb ik Gerber-bestanden bijgevoegd voor twee borden Scorebord en Tafeleenheidbord. Het is een nieuwe versie met relais. Op de foto in mijn artikel is er nog een oude versie met relais toegevoegd op extern bord, wees niet verward.

PCB wordt op A4-frame geplaatst. Ik heb een fotolijst gekocht in een grotere ijzerhandel. Het kan elke A4 zijn, maar moet ongeveer 3 cm diep zijn. Bord bevat gaten voor montage en is voorzien van schroeven door plastic beugels.

Voorpaneel is bedekt met transparant acrylglas. Onder glas is een fotopapier masker met uitgesneden vensters voor displays. Oorspronkelijk was ik van plan melk acrylglas zonder masker te gebruiken, maar het zicht was slecht. Ten slotte zette ik op de voorkant, transparant acrylglas. Gaten voor batterij-indicatoren is niet nodig om te knippen, licht is zichtbaar door papier.

Zorg ervoor dat het bovenste niveau van de componenten net onder acrylglas blijft. Dit geldt in het bijzonder voor alle displays, alle led's en alle modules met aanraaktoetsen. Het hangt af van de grootte van de socket. Voor displays gebruik ik ronde speldenkoppen. Ze zijn betrouwbaarder en de hoogte is acceptabel. In mijn geval gebruik ik afstandsringen om het bovenste niveau te houden voor aanraakknoppen en leds.

Paper Musk wordt gedaan door Sketch in Windows. Om het wat levendiger te maken plaats ik een foto van weide..

Tafeleenheid

Statuslampjes op batterijhouder zijn direct zichtbaar door gaten in voorpaneel. Er zijn gaten voor de luidspreker aan dezelfde kant van de tafeleenheid.

Besturingskast

Twee kabels voor bedieningskasten zijn standaard 4-aderige telefoonkabels. Ze worden zonder connector in elke doos bevestigd en vastgezet. Aan de andere kant van de kabels is de telefoonconnector aangebracht met een kabelkrimptang.

In de doos worden draden rechtstreeks op de prototype-PCB gesoldeerd. Op dit bord zijn twee aanraaksensoren loodrecht gemonteerd, aan elke kant van de doos. Op de plaats van het aanraakgebied is er een gat met een diameter van 12 mm, gemakkelijk toegankelijk. De constructie is duidelijk te zien op bijgevoegde foto's.

Stap 3: Software

Twee Arduino ino-bestanden, één voor scorebord en één voor tafeleenheid (controlebox) staan hieronder. Bluetooth-modules HC-05 moeten eerst worden gekoppeld. Gebruik Arduino, AT-opdrachten en de beste instructies vindt u hier. In het scorebord is er master, slave bevindt zich in Table Unit. Aanbevolen baudrate is 38400 en adresmodus als "fix".

Beide genoemde ino-bestanden moeten worden aangevuld met gemeenschappelijke bestanden pitches.h. Hoe te doen staat op de website Arduino. Deze keer werden ino-bestanden en alle andere bestanden zonder problemen in de Instructables-editor geladen en ik hoop dat ze gemakkelijk kunnen worden gedownload.

Over het algemeen zijn nieuwe bestanden niet veel anders dan oude, originele. Wat is verbeterd:

• In Switch Side-modus worden serverende spelers op het juiste moment van het spel vervangen, het oude probleem is opgelost
• Correctieknop is alleen ingeschakeld voor de laatst geserveerde speler
• Puntentelling en selectie van serverende speler na correctie via aanraakknop in Control Box is opgelost.

Wat het Arduino-programma betreft, ik ben geen programmeur en ik weet dat de code niet perfect kan worden geoptimaliseerd, maar werkt bijna perfect.

Stap 4: Conclusie

Helderheid van 7-segmentnummers op weergegeven foto's is vervaagd, maar is niet waar. In feite is het duidelijk en scherp.

U kunt originele video zien, waar de helderheid OK is. Op de volgende video1 ziet u een demonstratie van het tellen van punten op het batterijscorebord. Nogmaals, op deze video is er een probleem met helder segmentlicht, maar het probleem wordt veroorzaakt door sterke verlichting tijdens het opnemen van video.

Er zijn nog enkele manieren of suggesties voor verbetering. Het stroomverbruik zou kunnen worden verminderd door 7-segments displays te vervangen door TFT LCD-displays met een grootte van ongeveer 2,3 . Als er alleen cijfers zouden worden getoond, zou geheugenruimte dan acceptabel zijn voor Arduino?

Ik hoop dat je ook van dit project en van de sport zult genieten.