ป้ายบอกคะแนน Bluetooth Li-ion Battery: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

บทนำ

โปรเจ็กต์นี้อิงตามคำแนะนำของฉันจากปีที่แล้ว: Bluetooth Table Tennis Scoreboard

ป้ายบอกคะแนนมีไว้สำหรับแฟนกีฬาสมัครเล่นและนักปิงปอง แต่ไม่สามารถใช้กับปิงปองได้เท่านั้น ใช้ได้กับกีฬาอื่นๆ เช่น วอลเลย์บอล แบดมินตัน และกีฬาแต่ละประเภทที่ต้องการการนับคะแนน ด้วยการเปลี่ยนแปลงซอฟต์แวร์อย่างง่าย ซอฟต์แวร์สามารถนำไปใช้กับค่าคะแนนสูงสุดที่ตรงกันได้

หลักการทางเทคนิคขึ้นอยู่กับการสื่อสารผ่าน Bluetooth ระหว่างหน่วยตาราง (หน่วยใต้โต๊ะ) และกระดานคะแนนเอง กล่องควบคุมสองกล่องถูกติดตั้งไว้ใต้โต๊ะในแต่ละด้านของผู้เล่น และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลเข้ากับชุดโต๊ะ ผู้เล่นหลังจากแต่ละจุดที่ชนะกดปุ่มสัมผัสขนาดใหญ่บนกล่องควบคุม ตามการกระทำนั้น คะแนนบนกระดานจะเปลี่ยนเป็นค่าบวกหนึ่งแต้ม..

เมื่อเทียบกับโครงการเก่า มีการปรับปรุงที่สำคัญบางประการ:

• ป้ายบอกคะแนนคือความปลอดภัย ไม่มีแรงดันไฟหลัก 220V อีกต่อไป! แหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยแบตเตอรี่ Li-ion สองก้อน แต่ละก้อนมีแบตเตอรี่สองก้อน ประเภท 18560 หน่วยตารางยังคงใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Li-ion 18560 หนึ่งก้อน
• โครงสร้างง่ายขึ้นและส่วนประกอบทั้งหมดจะอยู่บนแผงวงจรพิมพ์ขนาดใหญ่เพียงแผ่นเดียว
• กรอบมีขนาดเล็กและบางกว่า ประมาณ 3.0 ซม. และขนาด A4 พอดี
• ซอฟต์แวร์เป็นเวอร์ชันใหม่ที่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด

คุณสมบัติหลัก:

• จอแสดงผลขนาดใหญ่ 7 ส่วน 2.3 นิ้ว
• ปุ่มควบคุมแบบสัมผัส
• ซอฟต์แวร์ควบคุมกฎตามกฎสากลสำหรับปิงปอง
• บลูทูธถ่ายโอนข้อมูลจากตารางไปยัง Scoreboard
• ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่
• เวลาใช้งานแบตเตอรี่ นาที. 5 ชั่วโมง (กระดานคะแนน) และประมาณ 12 ชั่วโมงสำหรับแผงควบคุม
• กล่องควบคุมใต้โต๊ะข้างผู้เล่นแต่ละคน
• ชุดโต๊ะติดตั้งอยู่ใต้โต๊ะที่เชื่อมต่อกับกล่องควบคุมสองกล่อง กล่องควบคุมพร้อมปุ่มสัมผัสด้านหน้าช่วยให้เพิ่มคะแนนบวกหนึ่งคะแนนสำหรับผู้เล่นแต่ละคน
• กล่องควบคุมพร้อมปุ่มสัมผัสด้านหลังช่วยให้แก้ไขได้ ลบหนึ่งอันในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด
• แก้ไขได้เฉพาะผู้เล่นที่มีค่าคะแนนที่เพิ่มขึ้นล่าสุดเท่านั้น
• การยืนยันเสียงสำหรับการกดปุ่มแต่ละครั้ง
• เสียงท่วงทำนองที่แตกต่างกันในตอนท้ายของเกมและการจับคู่
• คะแนนสุดท้ายจะแสดง 10 วินาทีหลังจากสิ้นสุดการแข่งขัน
• สิ้นสุดการแข่งขัน เปิดใช้งานการเริ่มเกมใหม่โดยเข้าสู่โหมดการตั้งค่า

การตั้งค่าอนุญาตให้เลือก:

• จำนวนเกมสำหรับการแข่งขัน ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าคือ 3 ตัวเลือก 4 ถึง 9
• ผู้เล่นเสิร์ฟคนแรก A หรือ B ตั้งไว้ A
• เปลี่ยนข้างหลังจากแต่ละเกม หากสลับข้าง คะแนนที่แสดงบนกระดานคะแนนก็สลับด้วย

เสบียง

ป้ายบอกคะแนน:

IC1 MAX7219 ไดร์เวอร์จอแสดงผล LED, ไดร์เวอร์ LED

• IC2, IC3 MAX394 (หรือ MAX333 ซึ่งถูกกว่า), 2x, Analog Switch
• U1 Arduino นาโน, Arduino
• U2 HC-05 บลูทูธไร้สาย, HC-05
• X1 โมดูลเสียง LM386
• Q1 - Q6, IRF540 N-Channel 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 เซ็นเซอร์สัมผัสขนาดเล็ก 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7-segment 2.3", 6x, Display
• LED7, 7-segment 0.56", จอแสดงผลขนาดเล็ก
• LED8, LED9, ไฟ LED สีขาว 2x
• LED10 led สีฟ้า
• LED11 นำสีแดง
• K3, K4 รีเลย์ TQ2-5V, 2x, รีเลย์
• R1, R2, R6, R16 ตัวต้านทาน 1k 4x,
• R3, R4 ตัวต้านทาน 470 2x,
• ตัวต้านทาน R5 100,
• R7, R8 ตัวต้านทาน 22k, 2x,
• R9 - R14 ตัวต้านทาน 4k7 6x,
• R15 ตัวต้านทาน 220,
• C1, C5 ตัวเก็บประจุ M1 2x,
• ตัวเก็บประจุ C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• สะพาน B1, B2 หรือจัมเปอร์
• P1 - P3, ขั้วต่อ 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• คอนเนคเตอร์สำหรับจอแสดงผล 2.3 นิ้ว, Pinhead
• ลำโพง 3W
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคู่ 2x, ตัวยึด
• แบตเตอรี่ Li-ion 4x, 3000mAh
• ขั้วต่อ USB, บอร์ดฝ่าวงล้อม, C-type
• ขั้วสกรู,
• สลับ DPDT, สลับ
• กรอบ A4,

หน่วยตาราง:

• U1 Arduino นาโน, Arduino,
• U2 HC-05 บลูทูธไร้สาย, HC-05
• U3 สวิตช์คู่,
• โมดูลเสียง U4, LM386
• R1 ตัวต้านทาน 1k,
• R2, R3 ตัวต้านทาน 22k, 2x
• C1 ตัวเก็บประจุ 470M,
• C2 ตัวเก็บประจุ M1,
• J1 ขั้วต่อคู่, โทรศัพท์
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 3000mAh
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ที่ยึดเดี่ยว
• บอร์ดฝ่าวงล้อมขั้วต่อ USB, C-type
• สลับ SPST,
• ลำโพง 3W
• กล่องพลาสติก กล่องใหญ่

กล่องควบคุม:

• เซ็นเซอร์สัมผัสขนาดใหญ่ 4x, TTP223B
• สายโทรศัพท์ 4 สายประมาณ 3 เมตร
• ช่องเสียบโทรศัพท์ 2x
• กล่องพลาสติก กล่องเล็ก

ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน สกรู และชิ้นส่วนขนาดเล็กอื่นๆ มีวางจำหน่ายตามร้านค้าในพื้นที่

เครื่องมือหลักที่จำเป็น:

• สว่านไขควงไร้สาย
• หัวแร้ง
• ชุดไขควง
• เครื่องมือย้ำสายไฟ

ขั้นตอนที่ 1: แผนภาพการเดินสายไฟ

ป้ายบอกคะแนน

คำอธิบายโดยละเอียดของการเดินสายไฟฟ้าทั้งหมดแสดงอยู่ในเอกสารต้นฉบับ คราวนี้ฉันจะอธิบายความแตกต่างเพียงอย่างเดียว

แหล่งจ่ายไฟแบตเตอรี่ใหม่ควรแทนที่อันเก่าด้วยแรงดันไฟฟ้าสองระดับ: +5V และ -5V แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่หนึ่งก้อนอยู่ที่ 4.2V ซึ่งไม่เพียงพอ เราต้องการแรงดันบูสต์ ที่ยึดแบตเตอรี่พร้อมบูสเตอร์แรงดันในตัวสำหรับ 5V เป็นทางออกที่ดี นอกจากนี้ ที่ใส่แบตเตอรี่ยังมีเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ในตัวและระบบป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียม วิธีนี้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ภายในที่ยึดได้

สำหรับความต้องการพลังงานที่มากขึ้น มีแบตเตอรี่สองก้อนในแต่ละช่อง นี่คือการคำนวณคร่าวๆ โดยไม่ได้คำนึงถึงประสิทธิภาพ: ปริมาณการใช้กระแสไฟประมาณ 300mA สำหรับแหล่งแบตเตอรี่แต่ละแหล่ง 5V ตามสมมติฐานเวลาทำงาน 10 ชั่วโมงเราต้องการ 1500mAh คูณ 10 หมายความว่า 15000mAh สำหรับแบตเตอรี่ 2 ก้อน นั่นหมายถึง 7500mAh สำหรับพลังงานแบตเตอรี่หนึ่งก้อน มันมากกว่าความจุทั่วไปประมาณ 3500mAh เพื่อให้พอใจกับเวลาใช้งานประมาณ 5 ชั่วโมง จึงสามารถใช้แบตเตอรี่ Li-ion ชนิด 18650 ที่มีพลังงาน 3000 ถึง 4200mAh ได้

ปัญหาคือการชาร์จแบตเตอรี่ ก้อนแบตเตอรี่ทั้งสองมีระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน เราสามารถพูดได้ว่ากราวด์ ที่มา +5V. โดยขั้วลบและแหล่งที่สอง -5V โดยขั้วบวก เอาต์พุตสำหรับชุดแบตเตอรี่ทั้งสองชุดเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ในระหว่างการชาร์จ อุปกรณ์จ่ายไฟจะต้องเชื่อมต่อแบบขนาน หากเราไม่ป้องกันการใช้ที่ชาร์จภายนอกสองตัว ด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มรีเลย์ K3 และ K4 ลงในไดอะแกรมไฟฟ้า

รีเลย์จะทำงานหากอุปกรณ์ชาร์จเชื่อมต่อกับ +5V. ในกรณีนี้ แหล่งจ่ายไฟจะเปลี่ยนจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเป็นแบบขนาน ระหว่างการชาร์จ กระดานคะแนนใช้งานไม่ได้ ถือเป็นข้อเสีย ข้อเสียประการที่สองคือเวลาในการชาร์จค่อนข้างนาน เครื่องชาร์จภายในที่ใส่แบตเตอรี่และเพิ่มเครื่องชาร์จภายนอกให้ 5V สร้างชุดค่าผสมที่ไม่มีประสิทธิภาพมาก เวลาในการชาร์จมากกว่า 12 ชั่วโมง หากคุณวางแผนที่จะชาร์จแบตเตอรี่นอกอุปกรณ์ คุณสามารถละเว้นการถ่ายทอดและทำภายนอกได้เร็วขึ้น แต่ไม่สะดวก..

ชุดโต๊ะและกล่องควบคุม:

หน่วยตารางใหม่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเทียบกับเครื่องเก่า ไฟ LED "สถานะ" ของแบตเตอรี่และไฟ LED "เปิด" ไม่ได้ต่อสายจากตัวยึดไปยังแผงด้านหน้า และมองเห็นได้ผ่านรูที่ด้านข้างของกล่อง วิธีนี้จะทำให้การเดินสายไฟง่ายขึ้น ดังนั้น ด้านนี้ของกล่องควรอยู่ด้านหน้า ผู้พูดจะหันไปทางนี้ด้วย

แทนที่จะมีขั้วต่อโทรศัพท์สองตัวสำหรับสายกล่องควบคุม มีขั้วต่อโทรศัพท์คู่เพียงตัวเดียว มีการดัดแปลงการเชื่อมต่อกับโมดูลเสียงเพื่อลดเสียงรบกวนในลำโพง

ขั้นตอนที่ 2: การก่อสร้าง

ป้ายบอกคะแนน

สำหรับการออกแบบ PCB ฉันคุ้นเคยกับการออกแบบ PCB ใน Eagle แต่กรณีนี้มีความพิเศษ บอร์ดพีซีค่อนข้างใหญ่ ขนาด 285 x 206 มม. มากเกินไปสำหรับ Eagle รุ่นฟรี กำลังมองหาซอฟต์แวร์ PCB อื่นๆ ฉันพบ Easyeda แล้ว ฟรีและยอมรับ PCB ได้ทุกขนาด ภายในบอร์ดมีจุดตัดขนาดใหญ่สองช่องสำหรับที่ใส่แบตเตอรี่และอีกช่องสำหรับลำโพง การผลิตทำโดย JLCPCB และตัดส่วนทั้งหมดโดยผู้ผลิต ฉันมีความสุขเพราะสิ่งนี้ช่วยฉันทำงานบางอย่าง

ถ้าคุณไม่สั่งกระดาน ฉันได้แนบไฟล์ Gerber สำหรับสองกระดาน Scoreboard และ Table Unit board เป็นรุ่นใหม่ที่มีรีเลย์ บนรูปภาพในบทความของฉันยังมีรุ่นเก่าที่มีรีเลย์เพิ่มบนบอร์ดภายนอก อย่าสับสน

PCB ถูกวางลงในเฟรม A4 ฉันซื้อกรอบรูปในร้านฮาร์ดแวร์ที่ใหญ่กว่า อาจเป็นขนาด A4 ก็ได้ แต่ควรลึกประมาณ 3 ซม. กระดานมีรูสำหรับยึดและติดตั้งด้วยสกรูผ่านขายึดพลาสติก

แผงด้านหน้าปิดด้วยกระจกอะครีลิคใส ใต้กระจกเป็นหน้ากากกระดาษโฟโต้ที่มีหน้าต่างตัดสำหรับตั้งโชว์ เดิมทีฉันวางแผนที่จะใช้แก้วอะครีลิคนมโดยไม่มีหน้ากาก แต่ทัศนวิสัยไม่ดี ในที่สุดฉันก็ใส่กระจกอะครีลิคใสที่ด้านหน้า ไม่จำเป็นต้องเจาะรูสำหรับไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ เห็นแสงผ่านกระดาษ

ระวังอย่าให้ส่วนประกอบระดับบนอยู่ใต้กระจกอะครีลิค โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับจอแสดงผลทั้งหมด ไฟ LED ทั้งหมด และโมดูลปุ่มสัมผัสทั้งหมด ขึ้นอยู่กับขนาดซ็อกเก็ต สำหรับจอแสดงผล ฉันใช้หัวเข็มกลม พวกเขามีความน่าเชื่อถือมากขึ้นและความสูงเป็นที่ยอมรับ ในกรณีของฉัน ฉันใช้เครื่องล้างระยะห่างเพื่อรักษาระดับบนสำหรับปุ่มสัมผัสและไฟ LED

กระดาษมัสค์ทำโดย Sketch ใน Windows ใส่รูปทุ่งหญ้าให้มีชีวิตชีวาขึ้น..

หน่วยตาราง

ไฟแสดงสถานะบนที่ใส่แบตเตอรี่สามารถมองเห็นได้โดยตรงผ่านรูที่แผงด้านหน้า มีรูสำหรับลำโพงที่ด้านเดียวกันของ Table Unit

กล่องควบคุม

สายเคเบิลสองเส้นสำหรับกล่องควบคุมเป็นสายโทรศัพท์มาตรฐาน 4 เส้น พวกเขาจะแนบและแก้ไขในแต่ละกล่องโดยไม่มีตัวเชื่อมต่อ อีกด้านหนึ่งของสายเคเบิล ขั้วต่อโทรศัพท์ติดตั้งด้วยเครื่องมือจีบสาย

ภายในกล่อง สายไฟถูกบัดกรีโดยตรงไปยัง PCB ต้นแบบ บนบอร์ดนี้จะมีการติดตั้ง Touch Sensors สองตัวตั้งฉากกันในแต่ละด้านของกล่อง ที่บริเวณสัมผัสมีรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม. เข้าถึงได้ง่าย การก่อสร้างมีความชัดเจนจากภาพถ่ายที่แนบมา

ขั้นตอนที่ 3: ซอฟต์แวร์

ไฟล์ Arduino ino สองไฟล์ ไฟล์หนึ่งสำหรับ Scoreboard และอีกไฟล์สำหรับหน่วยตาราง (กล่องควบคุม) อยู่ด้านล่าง ต้องจับคู่โมดูลบลูทูธ HC-05 ในตอนแรก ใช้คำสั่ง Arduino, AT และคำแนะนำที่ดีที่สุดอยู่ที่นี่ ใน Scoreboard มีมาสเตอร์ ส่วนสเลฟจะอยู่ภายใน Table Unit อัตราบอดที่แนะนำคือ 38400 และโหมดที่อยู่เป็น "แก้ไข"

ไฟล์ ino ที่กล่าวถึงทั้งสองไฟล์ควรเสริมด้วยไฟล์ pitches.h ทั่วไป วิธีการทำคือบนเว็บไซต์ Arduino. คราวนี้ไฟล์ ino และไฟล์อื่น ๆ ทั้งหมดถูกโหลดไปยังตัวแก้ไข Instructables โดยไม่มีปัญหาใด ๆ และฉันหวังว่าจะถูกดาวน์โหลดอย่างง่ายดาย

โดยทั่วไป ไฟล์ใหม่ไม่ได้แตกต่างไปจากเดิมมากนัก สิ่งที่ได้รับการปรับปรุง:

• ในโหมด Switch Side จะมีการเปลี่ยนผู้เล่นเสิร์ฟในช่วงเวลาที่เหมาะสมของเกม ปัญหาเก่าได้รับการแก้ไขแล้ว
• ปุ่มแก้ไขถูกเปิดใช้งานสำหรับผู้เล่นที่เสิร์ฟล่าสุดเท่านั้น
• การนับคะแนนและการเลือกผู้เล่นเสิร์ฟหลังจากแก้ไขผ่านปุ่มสัมผัสในกล่องควบคุมได้รับการแก้ไขแล้ว

เกี่ยวกับโปรแกรม Arduino ฉันไม่ใช่โปรแกรมเมอร์และฉันรู้ว่าโค้ดไม่สามารถปรับให้เหมาะสมได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่ทำงานได้เกือบสมบูรณ์แบบ

ขั้นตอนที่ 4: บทสรุป

ความสว่างของตัวเลข 7 ส่วนบนภาพถ่ายที่แสดงจางลง แต่ไม่เป็นความจริง อันที่จริงมันชัดเจนและเฉียบคม

คุณสามารถดูวิดีโอต้นฉบับซึ่งความสว่างก็ใช้ได้ ในวิดีโอถัดไป1 คุณสามารถดูการสาธิตการนับคะแนนบนกระดานคะแนนแบตเตอรี่ อีกครั้งในวิดีโอนี้ มีปัญหากับแสงแบ่งส่วนที่ชัดเจน แต่ปัญหาเกิดจากแสงจ้าในระหว่างการบันทึกวิดีโอ

ยังมีวิธีหรือข้อเสนอแนะสำหรับการปรับปรุงอยู่บ้าง การใช้กระแสไฟจะลดลงโดยการแทนที่จอแสดงผล 7 ส่วนด้วยจอ TFT LCD ที่มีขนาดประมาณ 2.3 นิ้ว หากแสดงเฉพาะตัวเลข พื้นที่หน่วยความจำจะเป็นที่ยอมรับสำหรับ Arduino หรือไม่

ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับโครงการและกีฬานี้เช่นกัน