Marcador Bluetooth de batería de iones de litio: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Introducción

El proyecto se basa en mis Instructables del año pasado: Marcador de tenis de mesa Bluetooth

El marcador está dedicado a los aficionados al deporte ya los jugadores de tenis de mesa, pero no se aplica solo al tenis de mesa. Se puede utilizar para otros deportes como voleibol, bádminton y cualquier deporte que requiera contar puntos. Mediante un simple cambio de software, el software podría adoptarse a cualquier valor máximo de puntos en el partido.

El principio técnico se basa en la comunicación a través de Bluetooth entre la unidad de mesa (unidad debajo de la mesa) y el propio marcador. Dos cajas de control están montadas debajo de la mesa en cada lado del jugador y conectadas por cable a la unidad de mesa. Jugador después de cada punto ganador, presione el botón táctil grande en la caja de control. Según esa acción, la puntuación se cambia a bordo al valor más un punto.

En comparación con el proyecto anterior, hay algunas mejoras sustanciales:

• El marcador es seguridad. ¡No más voltaje principal 220V! La fuente de alimentación consta de dos bloques de baterías de iones de litio, cada uno con dos baterías, tipo 18560. La unidad de mesa permanece alimentada por una batería de iones de litio 18560.
• La construcción se simplifica y todos los componentes están ubicados en una placa de circuito de impresión más grande.
• El marco es más pequeño y delgado, de unos 3,0 cm y tiene un tamaño exactamente A4.
• El software es una nueva versión con errores corregidos.

Principales características:

• Gran pantalla de 7 segmentos de 2,3 pulgadas
• Botones de control táctil
• Reglas controladas por software de acuerdo con las reglas internacionales para tenis de mesa
• Transferencia de datos por Bluetooth de la tabla al marcador
• Indicadores de estado de la batería
• Tiempo de funcionamiento de la batería min. 5 horas (marcador) y aproximadamente 12 horas para el panel de control
• Cajas de control debajo de la mesa en cada lado del jugador
• Unidad de mesa montada debajo de la mesa conectada a dos cajas de control Caja de control con botón táctil frontal que permite sumar puntuación más un punto para cada jugador
• La caja de control con botón táctil trasero permite la corrección menos uno en caso de error
• La corrección se acepta solo para el jugador con el último valor de puntuación aumentado
• Confirmación de sonido por cada pulsación de botón
• Sonido de melodía diferente al final del juego y partido
• La puntuación final se muestra 10 segundos después del final del partido.
• Finalizar partido activa el inicio de un nuevo juego al ingresar al modo de configuración

La configuración permite seleccionar:

• Número de juegos por partido, preestablecido es 3, opciones 4 a 9
• El primer jugador en servicio A o B, preajuste A
• Cambiar de lado después de cada juego, si se cambia de lado, la puntuación que se muestra en el marcador también se cambia

Suministros

Marcador:

Controlador de pantalla LED IC1 MAX7219, controlador LED

• IC2, IC3 MAX394 (o MAX333 que es más barato), 2x, interruptor analógico
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Bluetooth inalámbrico, HC-05
• Módulo de audio X1 LM386
• Q1 - Q6, IRF540 Canal N 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Sensor táctil pequeño 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7 segmentos 2.3 ", 6x, Pantalla
• LED7, 7 segmentos de 0,56 ", pantalla pequeña
• LED8, LED9, led blanco 2x
• LED10 led azul
• LED11 led rojo
• K3, K4 Relé TQ2-5V, 2x, relé
• R1, R2, R6, R16 Resistencia 1k 4x,
• R3, R4 Resistencia 470 2x,
• Resistencia R5 100,
• R7, R8 Resistencia 22k, 2x,
• R9 - Resistencia R14 4k7 6x,
• Resistencia R15 220,
• Condensador C1, C5 M1 2x,
• Condensador C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• Puente o puente B1, B2,
• P1 - P3, conectores 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Conectores para pantallas de 2,3 pulgadas, Pinhead
• Altavoz 3W
• Batería doble de iones de litio 2x, soporte
• Baterías de iones de litio 4x, 3000mAh
• Conector USB, placa de conexión, tipo C
• Terminal de tornillo,
• Interruptor DPDT, palanca
• Marco A4,

Unidad de mesa:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 Bluetooth inalámbrico, HC-05
• U3 Doble interruptor,
• Módulo de audio U4, LM386
• Resistencia R1 1k,
• R2, R3 Resistencia 22k, 2x
• Condensador C1 470M,
• Condensador C2 M1,
• Conector doble J1, teléfono
• Batería de iones de litio, 3000 mAh
• Batería de iones de litio, soporte individual
• Placa de conexión de conector USB, tipo C
• Cambiar SPST,
• Altavoz 3W
• Caja de plástico, Caja grande

Caja de control:

• Sensor táctil grande 4x, TTP223B
• Cable telefónico de 4 hilos de unos 3 m
• conector telefónico 2x
• Caja de plástico, Caja pequeña

El condensador, la resistencia, los tornillos y otras piezas pequeñas están disponibles en las tiendas locales.

Herramientas principales necesarias:

• Taladro atornillador inalámbrico
• Soldador
• Juego de destornilladores
• Herramienta para prensar cables

Paso 1: diagrama de cableado

Marcador

La descripción detallada del cableado eléctrico completo se muestra en el documento original. Esta vez explicaría solo las diferencias.

La nueva fuente de alimentación de la batería debe reemplazar la anterior con dos voltajes: + 5V y -5V. El voltaje nominal de una batería es de aproximadamente 4,2 V, esto no es suficiente. Necesitamos aumentar el voltaje. El soporte de batería con amplificador de voltaje integrado para 5V es una buena solución. Además, el soporte de la batería contiene un cargador de batería integrado y una protección de batería de litio. De esta manera, las baterías se pueden cargar en el interior del soporte.

Para un mayor requerimiento de energía, hay dos baterías en cada compartimento. Aquí hay un cálculo muy aproximado sin tener en cuenta la eficiencia: El consumo de corriente es de aproximadamente 300 mA por cada fuente de batería de 5 V. Suponiendo 10 horas de tiempo de funcionamiento, necesitamos 1500 mAh por 10, lo que significa 15000 mAh para 2 baterías. Eso significa 7500 mAh para una batería. Es mucho más que la capacidad típica de alrededor de 3500 mAh. Para estar satisfecho con el tiempo de funcionamiento de aproximadamente 5 horas, se pueden usar baterías de iones de litio tipo 18650 con energía de 3000 a 4200 mAh.

El problema es la carga de la batería. Ambos paquetes de baterías comparten un nivel de voltaje, podemos decir tierra. Fuente + 5V. por terminal menos y segunda fuente -5V por terminal más. Las salidas para ambos paquetes de baterías están conectadas en serie. Durante la carga, las fuentes de alimentación deben estar conectadas en paralelo, si no queremos evitar el uso de dos cargadores externos. Por esta razón, los relés K3 y K4 se agregan al esquema eléctrico.

Los relés se activan si el cargador está conectado a + 5V. En este caso, las fuentes de alimentación se cambian de conexión en serie a paralelo. Durante la carga, el marcador no se pudo usar, esto es una desventaja. La segunda desventaja es el tiempo de carga relativamente largo. El cargador dentro del soporte de la batería y el cargador externo agregado que proporciona 5V, crean una combinación no muy efectiva. El tiempo de carga es de más de 12 horas. Si planea cargar baterías fuera del instrumento, puede omitir el relé y hacerlo más rápido externamente, pero menos cómodo.

Unidad de mesa y cajas de control:

La nueva unidad de la Mesa no cambia mucho en comparación con la anterior. Los LED de "estado" y "encendido" de la batería no están conectados desde el soporte al panel frontal y son visibles a través de los orificios en el costado de la caja. De esta manera se simplifica el cableado y, por lo tanto, este lado de la caja debe estar en el frente. El altavoz también está orientado hacia este lado.

En lugar de dos conectores telefónicos para los cables de la caja de control, solo hay un conector telefónico doble. Se modifica la conexión al módulo de audio para reducir el ruido en el altavoz.

Paso 2: construcción

Marcador

Para el diseño de PCB, estoy acostumbrado a diseñar PCB en Eagle, pero este caso fue especial. La placa de circuito impreso es relativamente grande, el tamaño de 285 x 206 mm es demasiado para Eagle, versión gratuita. Buscando algún otro software de PCB he encontrado Easyeda. Es gratis y acepta PCB de cualquier tamaño. Dentro de la placa hay dos cortes grandes para los portapilas y uno para el altavoz. La fabricación fue realizada por JLCPCB y todos los cortes fueron cortados por el productor. Estaba feliz, porque esto me ahorró algo de trabajo.

Si no solicita el tablero, he adjuntado archivos Gerber para dos tableros, Tablero de indicadores y Tablero de unidad de tabla. Es una nueva versión con relés. En la imagen de mi artículo todavía hay una versión antigua con relés agregados en la placa externa, no se confunda.

La PCB se coloca en un marco A4. Compré un marco para fotos en una ferretería más grande. Puede ser cualquier A4, pero debe tener unos 3 cm de profundidad. La placa contiene orificios para el montaje y se ajusta con tornillos a través de soportes de plástico.

El panel frontal está cubierto por vidrio acrílico transparente. Debajo del vidrio hay una máscara de papel fotográfico con ventanas cortadas para exhibiciones. Originalmente planeo usar vidrio acrílico de leche sin máscara, pero la visibilidad era pobre. Finalmente puse en frente, vidrio acrílico transparente. No es necesario cortar los orificios para los indicadores de la batería, la luz es visible a través del papel.

Tenga cuidado de mantener el nivel superior de componentes justo debajo del vidrio acrílico. Esto es especialmente cierto para todas las pantallas, todos los LED y todos los módulos de botones táctiles. Depende del tamaño del enchufe. Para las pantallas utilizo cabezas de alfiler redondas. Son más fiables y la altura es aceptable. En mi caso utilizo arandelas distanciadoras para mantener el nivel superior para botones táctiles y leds.

El almizcle de papel está hecho por Sketch en Windows. Para hacerlo más animado, inserto una foto de un prado.

Unidad de mesa

Las luces de estado de los muchachos en el soporte de la batería son visibles directamente a través de los orificios en el panel frontal. Hay orificios para el altavoz en el mismo lado de la unidad de mesa.

Caja de control

Dos cables para las cajas de control son cables telefónicos estándar de 4 hilos. Se adjuntan y fijan en cada Box sin conector. En el otro lado de los cables, el conector telefónico se instala mediante una herramienta para engarzar cables.

Dentro de la caja, los cables se sueldan directamente al prototipo de PCB. En esta placa se montan dos sensores táctiles perpendiculares, a cada lado de la caja. En el sitio del área táctil, hay un orificio con un diámetro de 12 mm, de fácil acceso. La construcción está clara a partir de las fotos adjuntas.

Paso 3: software

A continuación se muestran dos archivos ino de Arduino, uno para el marcador y otro para la unidad de tabla (cuadro de control). Los módulos Bluetooth HC-05 deben emparejarse al principio. Use Arduino, comandos AT y las mejores instrucciones están aquí. En el marcador hay un maestro, el esclavo se encuentra dentro de la unidad de mesa. La velocidad en baudios recomendada es 38400 y el modo de dirección es "fijo".

Ambos archivos ino mencionados deben complementarse con el archivo común pitches.h. Cómo hacerlo es en el sitio web Arduino. Esta vez, los archivos ino y todos los demás archivos se cargaron en el editor Instructables sin ningún problema y espero que se descarguen fácilmente.

Generalmente, los archivos nuevos no son muy diferentes a los antiguos y originales. Qué se mejora:

• En el modo Switch Side, el jugador que sirve se reemplaza en el momento correcto del juego, el problema anterior está solucionado
• El botón de corrección está habilitado solo para el último jugador servido
• El recuento de puntos y la selección del jugador que sirve después de la corrección mediante el botón táctil en el cuadro de control es fijo.

Con respecto al programa Arduino, no soy un programador y sé que el código no podría estar perfectamente optimizado, pero está funcionando casi perfecto.

Paso 4: Conclusión

El brillo de los números de 7 segmentos en las fotos mostradas se desvanece, pero no es cierto. De hecho, es claro y nítido.

Puede ver el video original, donde el brillo está bien. En el siguiente video1 puede ver una demostración de contar puntos en el Cuadro de indicadores de la batería. Nuevamente, en este video hay un problema con la luz de segmento clara, pero el problema es causado por una iluminación fuerte durante la grabación del video.

Todavía hay algunas formas o sugerencias de mejora. El consumo de corriente podría reducirse reemplazando las pantallas de 7 segmentos por pantallas TFT LCD con un tamaño de aproximadamente 2,3 . Si solo se mostraran números, ¿el espacio de memoria sería aceptable para Arduino?

Espero que disfrutes de este proyecto y del deporte también.