Srovnávací přehled Bluetooth Li-ion baterie: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Úvod

Projekt je založen na mých instrukcích z minulého roku: Tabulka výsledků stolního tenisu Bluetooth

Scoreboard je určen pro amatérské sportovní fanoušky a hráče stolního tenisu, ale neplatí pouze pro stolní tenis. Lze použít pro jiné sporty, jako je volejbal, badminton a každý sport, který vyžaduje počítání bodů. Jednoduchou změnou softwaru lze software převzít na jakoukoli maximální bodovou hodnotu v zápase.

Technický princip je založen na komunikaci přes Bluetooth mezi tabulkovou jednotkou (jednotka pod stolem) a samotnou tabulkou výsledků. Dva ovládací boxy jsou namontovány pod stolem na každé straně hráče a propojeny kabelem se stolní jednotkou. Hráč po každém vítězném bodu stiskněte velké dotykové tlačítko na ovládacím panelu. Podle této akce se skóre na palubě změní na hodnotu plus jeden bod..

Ve srovnání se starým projektem existuje několik podstatných vylepšení:

• Výsledková listina je bezpečnost. Už žádné hlavní napětí 220V! Napájení se skládá ze dvou bloků Li-ion baterie, každý se dvěma bateriemi, typ 18560. Stolní jednotka zůstává napájena jednou baterií Li-ion 18560.
• Konstrukce je zjednodušená a všechny součásti jsou umístěny na jedné větší desce s plošnými spoji.
• Rámeček je menší a tenčí, asi 3,0 cm a má velikost přesně A4.
• Software je nová verze s opravenými chybami.

Hlavní rysy:

• Velký 7segmentový displej 2,3 palce
• Dotyková ovládací tlačítka
• Softwarem ovládaná pravidla podle mezinárodních pravidel pro stolní tenis
• Přenos dat Bluetooth z tabulky na srovnávací tabulku
• Indikátory stavu baterie
• Provozní doba baterie min. 5 hodin (srovnávací přehled) a asi 12 hodin pro ovládací panel
• Ovládací boxy pod stolem na každé straně hráče
• Stolní jednotka namontovaná pod stolem připojená ke dvěma ovládacím boxům Ovládací box s předním dotykovým tlačítkem umožňuje přidat skóre plus jeden bod pro každého hráče
• Řídicí jednotka s tlačítkem zpětného dotyku umožňuje opravu mínus jedna v případě chyby
• Oprava je přijímána pouze pro hráče s poslední zvýšenou hodnotou skóre
• Zvukové potvrzení při každém stisknutí tlačítka
• Odlišný zvuk melodie na konci hry a zápasu
• Konečné skóre se zobrazí 10 sekund po skončení zápasu
• End match aktivuje začátek nové hry vstupem do režimu nastavení

Nastavení umožňuje vybrat:

• Počet zápasů, přednastavené jsou 3, možnosti 4 až 9
• První podávající hráč A nebo B, předvolba A
• Změňte stranu po každé hře, pokud dojde ke změně strany, změní se také zobrazené skóre na tabuli výsledků

Zásoby

Výsledková listina:

Ovladač LED displeje IC1 MAX7219, ovladač LED

• IC2, IC3 MAX394 (nebo MAX333, který je levnější), 2x, analogový přepínač
• U1 Arduino Nano, Arduino
• Bezdrátový Bluetooth U2 HC-05, HC-05
• X1 Zvukový modul LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N -Channel 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Senzor dotykový malý 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7segmentový 2,3 ", 6x, displej
• LED7, 7segmentový 0,56 ", malý displej
• LED8, LED9, LED bílá 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,
• Můstek nebo propojka B1, B2,
• P1 - P3, konektory 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Konektory pro displeje 2,3 palce, Pinhead
• Reproduktor 3W
• Dvojitá Li-ion baterie 2x, držák
• Li-ion baterie 4x, 3000mAh
• USB konektor, breakout deska, typ C.
• Šroubový terminál,
• Přepnout DPDT, Přepnout
• Rámeček A4,

Jednotka stolu:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• Bezdrátový 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, telefon
• Li-ion baterie, 3000 mAh
• Li-ion baterie, jeden držák
• Rozbočovací deska USB konektoru, typ C.
• Přepnout SPST,
• Reproduktor 3W
• Plastová krabice, velká krabice

Ovládací box:

• Dotykový senzor velký 4x, TTP223B
• 4vodičový telefonní kabel asi 3 m
• telefonní konektor 2x
• Plastová krabička, krabička malá

V místních obchodech je k dispozici kondenzátor, odpor, šrouby a další malé části.

Požadované hlavní nástroje:

• Akumulátorový vrtací šroubovák
• Páječka
• Sada šroubováků
• Nástroj pro krimpování kabelů

Krok 1: Schéma zapojení

Výsledková listina

Podrobný popis kompletního elektrického zapojení je uveden v původním dokumentu. Tentokrát bych vysvětlil jen rozdíly.

Nový bateriový zdroj by měl nahradit starý se dvěma napětími: +5V a -5V. Jmenovité napětí jedné baterie je asi 4,2 V, to nestačí. Potřebujeme posilovací napětí. Dobrým řešením je držák baterie s integrovaným zesilovačem napětí pro 5V. Držák baterie navíc obsahuje integrovanou nabíječku baterií a ochranu lithiové baterie. Tímto způsobem lze baterie nabíjet uvnitř držáku.

Pro větší potřebu energie jsou v každé přihrádce dvě baterie. Zde je velmi hrubý výpočet bez účinnosti s přihlédnutím: Aktuální spotřeba je asi 300mA pro každý bateriový zdroj 5V. Za předpokladu 10 hodin provozu potřebujeme 1500 mAh na 10, to znamená 15 000 mAh na 2 baterie. To znamená 7500 mAh na jednu baterii. Je to mnohem více, než je obvyklá kapacita kolem 3 500 mAh. Abychom byli spokojeni s dobou provozu přibližně 5 hodin, mohly být použity Li-ion baterie typu 18650 s energií 3000 až 4200 mAh.

Problém je nabíjení baterie. Oba akumulátory sdílejí jednu úroveň napětí, můžeme říci zem. Zdroj +5V. terminálem minus a druhý zdroj -5V terminál plus. Výstupy pro oba akumulátory jsou zapojeny do série. Během nabíjení musí být napájecí zdroje připojeny paralelně, pokud nebudeme bránit použití dvou externích nabíječek. Z tohoto důvodu jsou relé K3 a K4 přidána do elektrického schématu.

Relé se aktivují, pokud je nabíječka připojena k +5V.. V tomto případě jsou napájecí zdroje přepnuty ze sériového připojení na paralelní. Během nabíjení Scoreboard nemohl být použit, to je nevýhoda. Druhou nevýhodou je poměrně dlouhá doba nabíjení. Nabíječka uvnitř držáku baterie a přidaná externí nabíječka poskytující 5V vytváří nepříliš efektivní kombinaci. Doba nabíjení je přes 12 hodin. Pokud plánujete nabíjet baterie mimo přístroj, můžete vynechat relé a provést to rychleji externě, ale méně pohodlně …

Jednotka stolu a ovládací skříňky:

Nová tabulka se ve srovnání se starou příliš nezměnila. LED diody „stavu“baterie a „rozsvícené“baterie nejsou zapojeny z držáku do předního panelu a jsou viditelné skrz otvory na boku krabice. Tímto způsobem je zapojení zjednodušeno, a proto by tato strana krabice měla být přední stranou. Reproduktor je orientován také na tuto stranu.

Místo dvou telefonních konektorů pro vodiče Control Boxu je tu jen jeden dvojitý telefonní konektor. Připojení ke zvukovému modulu je upraveno, aby se snížil šum v reproduktoru.

Krok 2: Konstrukce

Výsledková listina

Pro návrh DPS jsem zvyklý navrhovat DPS v Eagle, ale tento případ byl speciální. Deska PC je poměrně velká, velikost 285 x 206 mm je pro Eagle, bezplatná verze, příliš. Při hledání jiného softwaru pro PCB jsem našel Easyeda. Je zdarma a přijímá PCB v jakékoli velikosti. Uvnitř desky jsou dva velké výřezy pro držáky baterie a jeden pro reproduktor. Výroba byla provedena JLCPCB a všechny odříznuty byly odříznuty výrobcem. Byl jsem šťastný, protože mi to ušetřilo práci.

Pokud si tabulku neobjednáte, přikládám soubory Gerber pro dvě tabule Scoreboard a Board Unit Board. Jedná se o novou verzi s relé. Na obrázku v mém článku je stále stará verze s relé přidanými na externí desce, nenechte se zmást.

Deska plošných spojů je umístěna do rámečku A4. Koupil jsem si rámeček na fotografii ve větším železářství. Může to být jakákoli A4, ale měla by být hluboká asi 3 cm. Deska obsahuje otvory pro montáž a je osazena šrouby skrz plastové konzoly.

Přední panel je pokryt průhledným akrylovým sklem. Pod sklem je maska z fotografického papíru s ořezanými okénky pro displeje. Původně jsem plánoval použít mléčné akrylové sklo bez masky, ale viditelnost byla špatná. Nakonec jsem nasadil přední průhledné akrylové sklo. Otvory pro indikátory baterie není nutné vyříznout, světlo je vidět skrz papír.

Dávejte pozor, abyste udrželi horní úroveň součástí těsně pod akrylovým sklem. To platí zejména pro všechny displeje, všechny moduly LED a všechny moduly s dotykovými tlačítky. Záleží na velikosti zásuvky. Pro displeje používám kulaté čepové hlavy. Jsou spolehlivější a výška je přijatelná. V mém případě používám distanční podložky k udržení horní úrovně dotykových tlačítek a LED diod.

Papírové pižmo provádí Sketch ve Windows. Aby to bylo živější, vkládám fotografii louky..

Jednotka stolu

Světla stavových chlapců na držáku baterie jsou viditelná přímo otvory v předním panelu. Na stejné straně stolní jednotky jsou otvory pro reproduktor.

Ovládací skříňka

Dva kabely pro ovládací boxy jsou standardní 4vodičové telefonní kabely. Jsou připevněny a upevněny v každém boxu bez konektoru. Na druhé straně kabelů je konektor telefonu vybaven nástrojem pro krimpování kabelů.

Uvnitř krabice jsou dráty připájeny přímo k prototypu DPS. Na této desce jsou namontovány dva dotykové senzory kolmé na každé straně krabice. V místě dotykové oblasti je snadno přístupný otvor o průměru 12 mm. Stavba je zřejmá z přiložených fotografií.

Krok 3: Software

Níže jsou uvedeny dva soubory ino Arduino, jeden pro Scoreboard a jeden pro tabulkovou jednotku (Control Box). Moduly Bluetooth HC-05 je nutné nejprve spárovat. Použijte příkazy Arduino, AT a nejlepší pokyny jsou zde. Ve výsledkové tabuli je master, slave je umístěn uvnitř Table Unit. Doporučená přenosová rychlost je 38 400 a režim adresy je „opravit“.

Oba zmíněné soubory ino by měly být doplněny běžnými rozteči souborů.h. Jak postupovat, je na webu Arduino. Tentokrát byly soubory ino a všechny ostatní soubory bez problémů načteny do editoru Instructables a doufám, že se snadno stáhnou.

Nové soubory se obecně příliš neliší od starých, původních. Co je vylepšeno:

• V režimu Switch Side jsou obsluhující hráči nahrazeni v pravý okamžik hry, starý problém je vyřešen
• Tlačítko korekce je povoleno pouze pro naposledy podávaného hráče
• Počítání bodů a výběr obsluhujícího hráče po opravě pomocí dotykového tlačítka v Control Boxu je opraven.

Pokud jde o program Arduino, nejsem programátor a vím, že kód nelze dokonale optimalizovat, ale funguje téměř dokonale.

Krok 4: Závěr

Jas 7segmentových čísel na zobrazených fotografiích je vybledlý, ale není to pravda. Ve skutečnosti je to jasné a ostré.

Můžete vidět originální video, kde je jas v pořádku. Na dalším videu1 můžete vidět ukázku počítání bodů na srovnávací tabulce baterie. U tohoto videa je opět problém s jasným segmentovým světlem, ale problém je způsoben silným osvětlením během nahrávání videa.

Stále existuje několik způsobů nebo návrhů na vylepšení. Spotřeba proudu by mohla být snížena výměnou 7segmentových displejů za TFT LCD displeje o velikosti přibližně 2,3 . Pokud by se zobrazovala pouze čísla, byl by pro Arduino přijatelný prostor v paměti?

Doufám, že se vám bude tento projekt líbit i sport.