Tableau de bord Bluetooth pour batterie Li-ion : 4 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

introduction

Le projet est basé sur mes Instructables de l'année dernière: Tableau de bord de tennis de table Bluetooth

Le tableau de bord est dédié aux amateurs de sport et aux joueurs de tennis de table. Mais il ne s'applique pas uniquement au tennis de table. Peut être utilisé pour d'autres sports comme le volley-ball, le badminton et chaque sport qui nécessite le comptage de points. Par simple changement de logiciel, le logiciel pourrait être adopté à n'importe quelle valeur de points maximale dans le match.

Le principe technique est basé sur la communication via Bluetooth entre l'unité de table (unité sous la table) et le tableau de bord lui-même. Deux boîtiers de commande sont montés sous la table de chaque côté du joueur et connectés par câble à l'unité de table. Le joueur après chaque point gagnant, appuie sur le gros bouton tactile du boîtier de commande. Selon cette action, le score est changé à bord en valeur plus un point.

Par rapport à l'ancien projet, il y a quelques améliorations substantielles:

• Le tableau de bord est la sécurité. Plus de tension secteur 220V ! L'alimentation se compose de deux blocs de batteries Li-ion, chacun avec deux batteries, type 18560. L'unité de table reste alimentée par une batterie Li-ion 18560.
• La construction est simplifiée et tous les composants sont situés sur une carte de circuit imprimé plus grande.
• Le cadre est plus petit et plus fin, environ 3,0 cm et taille exactement A4.
• Le logiciel est une nouvelle version avec des erreurs corrigées.

Caractéristiques principales:

• Grand écran 7 segments 2,3 pouces
• Boutons de commande tactiles
• Règles contrôlées par logiciel selon les règles internationales pour le tennis de table
• Transfert de données Bluetooth de la table vers le tableau de bord
• Indicateurs d'état de la batterie
• Autonomie de la batterie min. 5 heures (tableau de bord) et environ 12 heures pour le panneau de contrôle
• Boîtes de contrôle sous la table de chaque côté du joueur
• Unité de table montée sous la table connectée à deux boîtiers de contrôle Boîtier de contrôle avec bouton tactile avant permettant d'ajouter un score plus un point pour chaque joueur
• Boîtier de commande avec bouton tactile arrière permettant une correction moins un en cas d'erreur
• La correction n'est acceptée que pour le joueur avec la dernière valeur de score augmentée
• Confirmation sonore à chaque pression de bouton
• Son de mélodie différente à la fin du jeu et du match
• Le score final est affiché 10 secondes après la fin du match
• La fin du match active le début d'une nouvelle partie en entrant en mode réglage

Le réglage permet de sélectionner:

• Nombre de jeux pour le match, le préréglage est 3, options 4 à 9
• Le premier joueur au service A ou B, préréglage A
• Changer de côté après chaque match, si le côté est changé, le score affiché sur le tableau de bord est également changé

Fournitures

Tableau de bord:

Pilote d'affichage à LED IC1 MAX7219, pilote à LED

• IC2, IC3 MAX394 (ou MAX333 qui est moins cher), 2x, Analog Switch
• U1 Arduino Nano, Arduino
• U2 HC-05 Sans fil Bluetooth, HC-05
• Module audio X1 LM386
• Q1 - Q6, IRF540 canal N 6 x, MOSFET
• TTP1 - TTP4 Capteur tactile petit 4x, TTP223A
• LED1 -LED6, 7 segments 2,3", 6x, Affichage
• LED7, 7 segments 0,56", petit écran
• LED8, LED9, led blanc 2x
• LED10 led bleu
• LED11 led rouge
• K3, K4 Relais TQ2-5V, 2x, Relais
• R1, R2, R6, R16 Résistance 1k 4x,
• R3, R4 Résistance 470 2x,
• R5 Résistance 100,
• R7, R8 Résistance 22k, 2x,
• R9 - R14 Résistance 4k7 6x,
• R15 Résistance 220,
• C1, C5 Condensateur M1 2x,
• Condensateur C2 10M,
• C3, C4 4700M 2x,
• Pont ou cavalier B1, B2,
• P1 - P3, Connecteurs 6P 2x, 4P 1x, JST XH
• Connecteurs pour écrans 2,3 pouces, Pinhead
• Haut-parleur 3W
• Double batterie Li-ion 2x, support
• Batteries Li-ion 4x, 3000mAh
• Connecteur USB, carte de dérivation, type C
• Borne à vis,
• Commutateur DPDT, Bascule
• Cadre A4,

Unité de table:

• U1 Arduino Nano, Arduino,
• U2 HC-05 sans fil Bluetooth, HC-05
• U3 Double interrupteur,
• Module audio U4, LM386
• Résistance R1 1k,
• R2, R3 Résistance 22k, 2x
• Condensateur C1 470M,
• Condensateur C2 M1,
• J1 Double connecteur, Téléphone
• Batterie Li-ion, 3000mAh
• Batterie Li-ion, Support unique
• Carte de dérivation de connecteur USB, type C
• Commutateur SPST,
• Haut-parleur 3W
• Boîte en plastique, Boîte grande

Boîtier de commande:

• Capteur tactile grand 4x, TTP223B
• Câble téléphonique à 4 fils environ 3 m
• connecteur de téléphone 2x
• Boîte en plastique, Boîte petite

Condensateur, résistance, vis et autres petites pièces sont disponibles dans les magasins locaux.

Principaux outils requis:

• Perceuse-visseuse sans fil
• Fer à souder
• Ensemble de tournevis
• Outil de sertissage de câble

Étape 1: schéma de câblage

Tableau de bord

Une description détaillée du câblage électrique complet est présentée dans le document original. Cette fois, j'expliquerais juste les différences.

La nouvelle alimentation par batterie doit remplacer l'ancienne avec deux tensions: +5V et -5V. La tension nominale d'une batterie est d'environ 4,2 V, ce n'est pas suffisant. Nous avons besoin d'une tension de suralimentation. Le support de batterie avec amplificateur de tension intégré pour 5V est une bonne solution. De plus, le support de batterie contient un chargeur de batterie intégré et une protection de batterie au lithium. De cette façon, les batteries peuvent être chargées à l'intérieur du support.

Pour une plus grande exigence de puissance, il y a deux batteries dans chaque compartiment. Voici le calcul très grossièrement sans prise en compte du rendement: La consommation de courant est d'environ 300mA pour chaque source de batterie 5V. En supposant 10 heures de fonctionnement, nous avons besoin de 1500mAh par 10, cela signifie 15000mAh pour 2 batteries. Cela signifie 7500mAh pour une seule batterie. C'est bien plus que la capacité typique autour de 3500mAh. Pour être satisfait d'une durée de fonctionnement d'environ 5 heures, des batteries Li-ion de type 18650 avec une énergie de 3000 à 4200mAh, pourraient être utilisées.

Le problème est la charge de la batterie. Les deux batteries partagent un niveau de tension, on peut dire la masse. Source +5V. par borne moins et deuxième source -5V par borne plus. Les sorties des deux batteries sont connectées en série. Pendant la charge, les alimentations doivent être connectées en parallèle, si l'on n'empêche pas d'utiliser deux chargeurs externes. Pour cette raison, les relais K3 et K4 sont ajoutés au schéma électrique.

Les relais sont activés si le chargeur est connecté au +5V. Dans ce cas, les alimentations sont commutées de la connexion série au parallèle. Pendant la charge, le tableau de bord n'a pas pu être utilisé, c'est un inconvénient. Le deuxième inconvénient est le temps de charge relativement long. Chargeur à l'intérieur du support de batterie et chargeur externe ajouté fournissant 5V, créent une combinaison pas très efficace. Le temps de charge est supérieur à 12 heures. Si vous prévoyez de charger des batteries à l'extérieur de l'instrument, vous pouvez omettre le relais et le faire plus rapidement à l'extérieur, mais moins confortablement.

Unité de table et boîtiers de commande:

La nouvelle unité de table n'a pas beaucoup changé par rapport à l'ancienne. Les voyants « état » de la batterie et « on » ne sont pas câblés du support au panneau avant et sont visibles à travers les trous sur le côté de la boîte. De cette façon, le câblage est simplifié et, par conséquent, ce côté de la boîte doit être à l'avant. Le haut-parleur est également orienté de ce côté.

Au lieu de deux connecteurs téléphoniques pour les fils du boîtier de commande, il n'y a qu'un seul connecteur téléphonique double. La connexion au module audio est modifiée, afin de diminuer le bruit dans le haut-parleur.

Étape 2: Construction

Tableau de bord

Pour la conception de PCB, j'ai l'habitude de concevoir des PCB dans Eagle, mais ce cas était spécial. La carte PC est relativement grande, la taille 285 x 206 mm est trop pour Eagle, version gratuite. À la recherche d'un autre logiciel PCB, j'ai trouvé Easyeda. Il est gratuit et accepte les PCB de n'importe quelle taille. À l'intérieur de la carte, il y a deux grandes découpes pour les supports de batterie et une pour le haut-parleur. La fabrication a été effectuée par JLCPCB et toutes les coupes ont été coupées par le producteur. J'étais content, car cela m'a épargné du travail.

Si vous ne commandez pas le tableau, j'ai joint des fichiers Gerber pour deux tableaux Scoreboard et Table Unit Board. C'est une nouvelle version avec des relais. Sur la photo de mon article, il y a encore une ancienne version avec des relais ajoutés sur une carte externe, ne vous y trompez pas.

Le PCB est placé sur un cadre A4. J'ai acheté un cadre pour photo dans une plus grande quincaillerie. Il peut s'agir de n'importe quel format A4, mais devrait avoir une profondeur d'environ 3 cm. La carte contient des trous pour le montage et est équipée de vis à travers des supports en plastique.

Le panneau avant est recouvert de verre acrylique transparent. Sous le verre se trouve un masque en papier photo avec des fenêtres découpées pour les écrans. À l'origine, je prévoyais d'utiliser du verre acrylique au lait sans masque, mais la visibilité était mauvaise. Enfin j'ai mis sur le devant, du verre acrylique transparent. Les trous pour les indicateurs de batterie ne sont pas nécessairement coupés, la lumière est visible à travers le papier.

Veillez à garder le niveau supérieur des composants juste sous le verre acrylique. Cela est particulièrement vrai pour tous les écrans, tous les modules LED et tous les boutons tactiles. Cela dépend de la taille de la prise. Pour les écrans, j'utilise des têtes d'épingles rondes. Ils sont plus fiables et la hauteur est acceptable. Dans mon cas, j'utilise des rondelles de distance pour maintenir le niveau supérieur des boutons tactiles et des leds.

Le musc de papier est fait par Sketch dans Windows. Pour le rendre plus vivant j'insère une photo de prairie..

Unité de table

Les voyants d'état sur le support de batterie sont visibles directement à travers les trous du panneau avant. Il y a des trous pour le haut-parleur du même côté de l'unité de table.

Boîtier de commande

Deux câbles pour boîtiers de commande sont des câbles téléphoniques standard à 4 fils. Ils sont attachés et fixés dans chaque Box sans connecteur. De l'autre côté des câbles, le connecteur téléphonique est installé par un outil de sertissage de câble.

À l'intérieur de la boîte, les fils sont soudés directement au prototype de PCB. Sur cette carte sont montés deux Touch Sensors perpendiculaires, de chaque côté du boîtier. Sur le site de la zone tactile, il y a un trou d'un diamètre de 12 mm, facilement accessible. La construction est claire d'après les photos jointes.

Étape 3: Logiciel

Deux fichiers Arduino ino, un pour le tableau de bord et un pour l'unité de table (boîte de contrôle) sont ci-dessous. Les modules Bluetooth HC-05 doivent d'abord être appairés. Utilisez Arduino, les commandes AT et les meilleures instructions sont ici. Dans le tableau de bord, il y a le maître, l'esclave est situé à l'intérieur de l'unité de table. Le débit en bauds recommandé est de 38 400 et le mode d'adressage est « fixe ».

Les deux fichiers ino mentionnés doivent être complétés par le fichier commun pitches.h. Comment faire est sur le site Web Arduino. Cette fois, les fichiers ino et tous les autres fichiers ont été chargés dans l'éditeur Instructables sans aucun problème et j'espère qu'ils seraient téléchargés facilement.

Généralement, les nouveaux fichiers ne sont pas très différents des anciens et originaux. Ce qui est amélioré:

• En mode Switch Side, le joueur de service est remplacé au bon moment du jeu, l'ancien problème est résolu
• Le bouton de correction est activé pour le dernier joueur servi uniquement
• Le comptage des points et la sélection du joueur au service après correction via le bouton tactile dans la boîte de contrôle sont fixes.

Concernant le programme Arduino, je ne suis pas un programmeur et je sais que le code ne pourrait pas être parfaitement optimisé, mais fonctionne presque parfaitement.

Étape 4: Conclusion

La luminosité des nombres à 7 segments sur les photos affichées est atténuée, mais ce n'est pas vrai. En fait, c'est clair et net.

Vous pouvez voir la vidéo originale, où la luminosité est OK. Sur la prochaine vidéo1, vous pouvez voir une démonstration de comptage de points sur le tableau de bord de la batterie. Encore une fois, sur cette vidéo, il y a un problème avec la lumière claire du segment, mais le problème est causé par un éclairage puissant pendant l'enregistrement vidéo.

Il existe encore des moyens ou des suggestions d'amélioration. La consommation de courant pourrait être réduite en remplaçant les écrans à 7 segments par des écrans LCD TFT d'une taille d'environ 2,3 . Si seuls des chiffres étaient affichés, l'espace mémoire serait acceptable pour Arduino ?

J'espère que vous apprécierez ce projet et le sport aussi.