Как сделать табло для счета своими руками

Как сделать табло для счета своими руками

Ваша корзина пуста!

• Главная
• Проекты
• Спортивное табло таймер своими руками

Постановка задачи

Задачей проекта является изготовление спортивного таймера для мини-футбольного турнира.

Размеры поля 20 х 40 метров — исходя из этого было принято решение, делать цифры таймера высотой не меньше 100 мм, применяя ультраяркие светодиоды.

Таймер должен отсчитывать время (например 20 мин) одного из двух таймов футбольного матча, после чего просто остановиться до нажатия кнопки рестарт. Так же нужно предусмотреть кнопку остановки отсчета времени при остановке матча посреди тайма. По окончании тайма необходимо подать звуковой сигнал, который должен услышать рядом сидящий комментатор.

Выбор элементной базы

Для начала выберем SMD ультраяркие светодиоды типа 5050 красного цвета. Падение напряжения на таком светодиоде 1,8 . 2 В, а рабочий ток 60 мА. Каждый из них состоит из трёх светодиодов в одном корпусе. SMD корпус будет удобно монтировать — нет нужды сверлить сотни отверстий в печатной плате.

Для одного элемента символа цифры будем использовать 4 светодиода 5050.

Блок питания буду использовать внешний 9 В / 3 А

Для управления буду использовать плату контроллера Arduino Nano и 4 микросхемы-расширители дискретных входов-выходов PCF8574 с коммуникацией I2Cпо одной на каждый символ.

Как силовые ключи будет прикольно использовать SMD MOSFET транзисторы AO3400. Они предельно миниатюрные и удивитеьно мощные.

Со стороны комментатора футбольного матча поставлю маленький символьный часовой индикатор TM1637

Для звукового сигнала будет взят пьезо-излучатель

Схема электрическая принципиальная подключения элементов

На картинке показана основная часть схемы устройства. Тут показаны контроллер, один из четырёх разширителей выходов, MOSFET транзисторы и сами светодиоды, а так же задний индикатор. Все 4 микросхемы PCF8574 посажены на одну шину I2C. И каждой из этих микросхем задаются свои адреса на этой шине при помощи подачи +5В или GND на адресные входы A0, A1, A2.

Плата соединяется с контроллером Nano при помощи гребёнки P1. Полная схема устройства в PDF.

Описание печатной платы

Печатная плата была разведена в программе Altium и изготовлена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (советую брать 2 мм). С одной стороны припаиваются светодиоды, их ограничивающие резисторы, силовые ключи, а с другой микросхемы управления и пьезо-динамик. Маркировка светодиодов везде указывается в документациях по разному — я сначала не проверил свои светодиоды на полярность и припаял наоборот, согласно первой попавшейся документации. Пришлось их потом отпаивать феном и переворачивать.

Конструкция спортивного таймера

Корпус был изготовлен из МДФ-плиты. Сбоку просверлены вентиляционные отверстия, сверху прилеплены простейшие мини-кнопки.

Переднюю часть таймера закрыли оргстеклом и заклеили автомобильной тонировкой (можно в несколько слоев в зависимости от затемняющей силы плёнки).

Было предусмотрено питание контроллера от аккумулятора во избежание сброса времени при неадекватном питании блока питания от сети (но здесь не будем рассматривать цепь питания).

Модули и аккумулятор были приклеены жидкими гвоздями.

Первая кнопка запускает и останавливает отсчет времени, вторая — кнопка сброс на ноль. Третья кнопка входа в режим настройки времени матча. В этом режиме двумя правыми кнопками можно добавлять или уменьшать в минутах время тайма футбольного матча.

Программа контроллера Arduino Nano

Выводы

Таймер получился очень красивым и функциональным. Ребятам на поле он сразу стал родным. Одна кнопка настроек отлетела в первой же поездке на турнир (собирались изначально чем-то защитить кнопки).

Плата ощутимо греется под светодиодами. Собирались ставить в корпус вентилятор, но потом отказались. При выключении питания таймер некоторое время сохраняет значение времени, благодаря аккумулятору.

Есть планы присоединить к таймеру вместо маленькой пищалки громкий гудок.

3-осевой акселерометр ADXL345

Трёхосевой гравитационный акселерометр. Напряжение питания 3 . 5 В Диапазон измерения настраивае..

Блок питания 12 В 5 А ноутбучный

Входное напряжение переменного тока 165. 240 В 50/60 ГцВыходное стабилизированное напряжение 12 ВМа..

Радиомодуль NRF24L01+PA+LNA 2,4 ГГц

Модуль радио-приемника, -передатчика 2,4 ГГц для экономной безпроводной связи между любительскими ко..

Торцевые держатели линейных направляющих 8мм

Держатель цилиндрической направляющей диаметром 8 ммПодходит для любой оси 3D-принтера или CNCДиамет..

Компаратор сдвоенный LM393DR

LM393DR в корпусе SOP-8 для поверхностного монтажа.Эти микросхемы разработчики всевозможных датчиков..

Источник

Табло счета для хоккейной коробки (хоккейное табло)

Табло предназначено для вывода(визуализации) информации о счете игры, номера периода, оставшегося времени игры, времени одного штрафного удаления для каждой из команд.

Все устройство состоит из Табло, пульта управления и радио пульта.(изначально делалось для того, что бы им мог управлять судья с поля).

Характеристики

220В

Потребляемая мощность не более 350Вт

Дальность с которой информация читаема до 50 м

Размеры индикаторов счета 30х15см

Размеры индикаторов периода и времени игры 20х10см

Размеры индикаторов штрафного времени 10х5см

Размеры табло ВхШхГ 80х122х11 см

Дальность действия радио пульта 20 м

Масса не более 10 кг

УСТРОЙСТВО

См структурную схему:

Железо состоит из:

• Платы контроллера Atmega8515, к которой подключаются пульты управления
• 9и плат семи сегментных индикаторов (74нс595, uln2003)
• 2х плат индикаторов штрафного времени (строенная плата для цифры)
• 1й платы вывода дополнительной информации (точки, сирена)
• 4 семи сегментных индикатора размером 30х15см
• 5 семи сегментных индикатора размером 20х10см
• 6 семи сегментных индикатора размером 10х5см
• Индикаторы изготовлены из LED ленты 5050 IP65
• Блока питания

Принцип работы

см принципиальную схему

После подачи питания микропроцессор запускает программу, считывает показания DIPключа код которого соответствует определенному времени периода игры и устанавливает исходные данные для программы

Алгоритм программы условно разбит на две части :

• Изменения результатов игры отображаемых на табло.
• Отсчет времени игры(и Таймера(ов) обратного отсчета).

При первой, таймер не активен, но возможно изменить номер периода(если таймер на нуле), счет команд и установить штрафное время. Команды на МК подаются установкой логического 0 на выводах порта «А» через кнопки проводного пульта управления или реле исполнительного устройства радио пульта управления.

При второй работает таймер обратного счета времени игры, таймер обратного счета времени штрафного удаления(если активен),а кнопки пульта управления не активны( кроме старт/стоп)

Независимо от того какая часть программы работает процессор формирует пакет данных для управления световыми индикаторами и по средствам SPI выдает весь пакет на сдвиговые регистры 74нс595. По окончании передачи пакета на регистры микропроцессор, захлопывая «защелку» (подает импульс), дает команду сдвиговым регистрам на выдачу загруженного пакета. В результате на выходах сдвиговых регистров получаем код отображаемых цифр.

Как это работает расписано во множестве статей, достаточно набрать 74нс595.

Данный код подаем на сборку транзисторов дарлингтона ULN2003 (усилитель сигнала), которая, в соответствии с кодом (5В) формирует напряжения питания для сегментов световых индикаторов(12В).

Вывод световой информации на табло осуществляется 15ю 7ми-сегментными индикаторами с общим анодом. Индикация статическая(обнавляется 4 раза в секунду), для меня она проще и дает большую яркость по сравнению с динамической.

Для задания нужного логического уровня 1 на входах МК и пине RESET установлены подтягивающие резисторы по 10Ком

Для борьбы с помехами в шине SPI установлена RC связка в линии SCK в моем случае этого оказалось достаточно.

Для устранения помех по питанию на входе каждой платы установлены конденсаторы электролитические и керамика(на схеме не показаны)можно оставить только керамику

Для работы табло необходимо два напряжения DC 5v и DC 12v. Использован блок питания от компьютера мощностью 350Вт.

Используемые радиоэлементы в схеме

• Микроконтроллер Atmega 8515
• DIP переключатель на 3 pin 1 шт
• Конденсатор 470 мкФ х 25В-1 в цепи питания МК
• Резисторы 10Ком – 11 шт
• Резистор 2.2Ком (для борьбы с помехами в линии передачи данных)
• Конденсатор 220пФ (для борьбы с помехами в линии передачи данных) Светодиоды 2 любых аналогичных АЛ307 (можно не использовать, так как это для того, что б убедиться что программа MK работает)
• Резисторы 510 Ом 2 шт (для ограничения тока светодиодов)
• Сдвиговые регистры 74НС595 – 15шт
• Сборка транзисторов дарлингтона ULN2003- 16 шт
• Конденсатор 10нФ (0,1-0,47мкф)– 17 шт (между + и – питания 74НС595( на схеме не показаны))
• Конденсатор 220 мкФ х 25В- 32шт (можно не ставить)
• Кнопки миниатюрные с колпачками- 11 шт

Описание ПО и прошивки

Программа написана и залита в процессор при помощи CodeVisionAVR. Все подробные пояснения даны в тексте программы. Прошивал MK через LPT порт на простой макетной плате .

Для проверки работы прошивки используется светодиод PROG RUN. При каждом старте\сбросе и после прошивки вы должны видеть троекратное мигание. Принципиальная схема и печатные платы разработаны на базе программы PROTEUS и ей же проверены.

Печатные платы изготавливал по методу фоторезист

Для травления использовал перекись водорода и лимонную кислоту. Для защиты он воздействия влаги и окисления после монтажа и проверки все платы обработаны лаком для печатных плат PLASTIC70. Если все собрано правильно, то настройка не потребуется. Возможные проблемы — брак пайки.

Печатная плата

Печатные платы (4 типа) разработаны на базе программы PROTEUS делал не стесняясь в размерах

Платы во вложениях

СТОИМОСТЬ

Часть деталей закупалась на Евау (дешевле) часть на Чип и Дип (быстрее). Расходники для плат и травления на сайте «Все для печатных плат»

Итоговая стоимость деталей и материалов 11000р (цены дальневосточные)

СБОРКА

Корпус табло собран из двух Профилей направляющих ПН-6 100*40*0,5, 3м.

Экран собран из покрытого алюминием пластика, на который наклеены сегменты индикаторов

На обратной стороне расположена электронная часть

В табло вмонтирован обогрев внутреннего пространства т.к. судя по всему при температуре за глубокий минус возможны проблемы. Обогрев на греющем кабеле с простым термореле.

Вот такое табло получилось в конечном итоге

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Все устройство состоит из Табло, пульта управления и радио пульта.(изначально делалось для того что б им мог управлять судья с поля).

Для полного управления используется проводной кнопочный пульт.

В пульт встроен ДИП ключ на 3 для ввода времени игры (периода) (1,5,10,15,20,30,45,90 минут).

Кнопки СТАРТ\СТОП для запуска таймера игры,

Кнопки прибавления счета +1, корректировки(убавления)счета -1,

запуск таймера времени штрафа (2 мин )ШТРАФ для хозяев и гостей раздельно.

Кнопка изменения номера периода ПЕРИОД

и кнопка СБРОС для сброса в исходное положение всей информации.

Так же для уменьшения ошибок кнопки штрафов и коррекции счета заблокированы от непроизвольного нажатия кнопкой БЛОК.(для изменения надо нажать блок+нужную кнопку)

При работе таймера активны только кнопки СТАРТ \СТОП. Остальные работают только, когда таймер остановлен.

Для удобства встроен пульт радио управления, который позволяет запустить и остановить таймер игры(Т), Увеличить счет гостей(Г) или хозяев(Х), а так же изменить номер периода(П).

Перед включением табло необходимо подключить проводной пульт. После включения на табло отразиться первоначальная информация.

ДИП ключом в соответствии с таблицей выставляем нужное время игры.

Нажимаем одновременно кнопки БЛОК+СБРОС

На табло видим исходную информацию: Счет 0:0,Номер периода 1, время игры выставленное DIP ключом, таймеры штрафа не горят.

На любом из пультов нажимаем кнопку СТАРТ\СТОП(Т) (о том что таймер начал отсчет говорит индикатор таймера(верхняя точка между индикаторами минут и секунд.) Время игры идет на убыль.

При необходимости, таймер останавливается \ запускается снова кнопкой СТАРТ\СТОП(Т).

Когда таймер остановлен (не горит индикатор таймера (верхняя точка между индикаторами минут и секунд.))можно :

Добавить очко в пользу хозяев желтой кнопкой +1 на проводном пульте или кнопкой (Х)радиопульта. Этой командой, при наличии штрафного времени гостей, оно обнуляется.

Добавить очко в пользу гостей синей кнопкой +1 на проводном пульте или кнопкой (Г)радиопульта. Этой командой, при наличии штрафного времени хозяев, оно обнуляется.

Установить время штрафа 2:00 для хозяев одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой кнопки штраф. На табло появится таймер штрафа хозяев.

Установить время штрафа 2:00 для гостей одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой кнопки штраф. На табло появится таймер штрафа гостей.

Скорректировать(уменьшить) очки хозяев\гостей одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой(синей) кнопки -1.

По окончании игрового времени периода звучит звуковой сигнал(если опция вмонтирована) и индикатор номера периода начинает мигать,а табло уходит в режим СТОП самостоятельно.

По окончании штрафного времени индикатор времени штрафа гаснет.

Установить номер периода можно одновременным нажатием кнопок БЛОК+ПЕРИОД .

Для сброса табло в исходное состояние производиться одновременным нажатием кнопок БЛОК+СБРОС .

После (на основе ) этого табло не сложно собрать любое цифровое табло (курсы валют, стоимость топлива, табло для других видов спорта). Это просто вопрос желания.

Всем спасибо!

P.S. Для тех кому может быть интересно(полезно) опишу весь путь, так как он С НУЛЯ. Кому нет- пропустите все что написано дальше.

Однажды, гуляя мимо хоккейной коробки в соседнем дворе, где играла детвора, подумал, что на хоккейной коробке должно быть табло, что бы случайно проходящий мимо, мог быстро войти в понимание того, сколько уже он пропустил, какой счет в настоящий момент и кому нужны болельщики. Тем более что ГОРОДСКОЙ турнир! Но кто ж им его (табло)даст?!

Стало интересно, сколько оно бы стоило, если купить? Пошерстил интернет и понял что до хе…(много). Короче, ребятам не по карману. И решил: ну что мне, тяжело применить теоретические знания и сделать его самому? Паяльник 100 лет назад держал, схемы читать умею, тяп ляп и готово. Готовых решений «сделай сам» с указанными функциями в интернете я к большому сожалению не нашел(может плохо искал). Только 100 летнюю статью из журнала Юный техник, как из лампочек собрать табло счета.

Я решил что табло, которое я сделаю, будет бюджетным(социальным)).

Начал как всегда с конца. Купил, как мне казалось, подходящие запчасти такие как счетчики, дешифраторы двоичного кода, транзисторы. Табло должно показывать СЧЕТ ИГРЫ, НОМЕР ПЕРИОДА , ТАЙМЕР ОБРАТНОГО СЧЕТА ВРЕМЕНИ ИГРЫ. Хотел сделать из простых элементов (генераторов ВИ, счетчиков и дешифраторов) собрать схему подсчета очков. На какой-нибудь часовой микросхеме собрать таймеры. И дальше сделать цифры как 7 сегментном индикаторе . Понял, что не схема, а гора получается(да и не получается вовсе).

Пришла идея реализовать их(таймеры и управление табло) на микроконтроллере (МК) (в наличии была atmega8515) .

Сразу оговорюсь, что понятия не имел о том, что такое микроконтроллеры и с чем их едят.

Посмотрел кучу видео, но твердого понимания, как мне с 40(-2) ног контроллера снять столько данных одновременно не получил. (разбить порты, выводить импульсами на счетчики и другая шляпа, только вводила в ступор и я спросил у форумчан помощи и совета). Опыт, как и половое бессилие, говорят, приходит с годами. На мое счастье, почти сразу, получил мудрый совет, как построить электронную часть табло, а так же что не стоит покупать детали у ПЕРЕПРОДАВЦОВ.

Оба совета были в точку.

Табло можно построить на МК, а вывод информации проводить через SPI на сдвиговые регистры, с которых уже через ULN2003 на индикаторы.

Электронная часть теперь проста и понятна. Но встал вопрос о том, а как же мне программу писать. Писать то для контроллеров я и не пытался никогда. Стал читать. Чем больше читал и пробовал что-то написать, тем меньше верил в то, что это по силам. Бейсик из детства, почему-то, не помог).

И снова я закинул вопрос в бездну форумов, и снова ДОБРЫЕ люди (Paul74) согласились вытащить меня на путь верный. Для меня написали программу скелет. Где уже был таймер , счет и опрос кнопок.

Я добавил таймеры штрафного времени, добавил коррекцию счета, построил нужный мне порядок вывода информации и когда в Протеусе оно заработало я просто был в восторге!

В восторге, но не долго.

Процессор я залил с бука через LPT порт.

Следующий шаг железо. Это было проще для ума, но долго по времени. Нарисовал единую плату, на что мне сказали, что лучше не делать все в одном, а делать для каждой цифры отдельно. Я согласился и переделал. Работал методом фоторезиста. Всего у меня получилось плата контроллера, плата пульта, 15 плат для цифр. Итого 17. Начал травить и паять. Все шло медленно из-за лимита свободного времени.

После сборки пульта, платы MK и двух регистров решил попробовать, что ж получилось. А получилось НИЧЕГО!

Я сразу погрешил на контроллер и был прав. Так как сам ошибку найти б не смог(а «ПРОТЕУС» говорил, что все ОК) В третий раз я кинулся за помощью и СНОВА мне помогли.

Ошибка была в использовании ПИНов портов под SPI, а точнее одного. Аппаратный модуль SPI работает только со своим SS (portB.4) и если он определен как вход, то модуль SPI завешивает весь МК. Хотя протеус работает без проблем. После небольшой переделки все заработало(сам бы никогда б не нашел). Я увидел первых две цифры)! Но вместе с этим я понял, что очень много проводов. Если при двух платах их порядком, то что будет на 15. Так как макет уже был я решил потерять пару дней и штрафные таймеры сделать не по сегментам, а единой платой на таймер. Как показало время, это себя оправдало.

После того как я получил таймер я захотел увидеть и проверить все табло целиком, до того как повезу начинку к корпусу.

Собрал и тут появилась новая проблема ПОМЕХИ. Цифры моргали и глючили. Почитал, понял что я такой не первый. Проблема решилась достаточно быстро. Резистор и конденсатор вылечили. Так же был глюк с радио пультом, но тоже вылечилось керамикой.

Зная что табло должно работать при большом перепаде температур окружающего воздуха встал вопрос о защите от влаги(конденсате) и как следствие коррозии. Пытался освоить нанесение паяльной маски , но безуспешно. Не получалось добиться качественного смыва с точек пайки. Хотя убил много времени. От этой затеи я отказался. Проблема решилась лаком PLASTIC70. Быстро, просто, надежно.

С изготовлением корпуса проблем не было, кроме цен. Цены конечно на материалы запредельные.

После этого табло не сложно собрать любое цифровое табло (курсы валют, стоимость топлива, табло для других видов спорта). Это просто вопрос желания.

ОГРОМНОЕ СПАСИБО PAUL74 за помощь с программой, Константин Кубриков за видео уроки по микроконтроллерам, cxem.net, avr.ru,radiokot.ru за подборку полезной информации и возможность увидеть (посушать) людей с головой и руками.

Источник