Pantalla de bingo Bluetooth Arduino per a persones amb discapacitat auditiva: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

La meva dona i jo ens reunim amb amics i familiars un cop a la setmana per jugar al bingo en un restaurant / bar local. Ens asseiem a una llarga taula. M’encara un home amb problemes d’audició i visió. L’habitació és molt sorollosa i l’home sovint ha de demanar a la seva dona que repeteixi molts dels números trucats. Així que vaig decidir fabricar el sistema acoblat per Bluetooth de dues unitats que es mostra a la imatge anterior. A la meva unitat introdueixo el número anomenat i ell ho veu a la seva unitat.

La unitat transmissora té un teclat de telèfon de 12 tecles. Cinc de les tecles (1, 4, 7, *, 0) estan programades per introduir el caràcter alfabètic BINGO de cada número nou anomenat. Aquesta unitat també té una pantalla de 4 caràcters, amb caràcters alfanumèrics LED de 14 segments que mostren el nombre complet (per exemple, B-15).

La unitat receptora té la mateixa pantalla, la mida i la brillantor de la qual són més que adequades per al visor previst. Mentre que la unitat transmissora es troba plana sobre la taula, la unitat receptora també es pot inclinar per a una millor visualització.

Cada unitat té un commutador alternatiu que commuta entre el funcionament d’encesa i la càrrega d’apagada de la bateria interna de 9V de Li-ion, mitjançant la presa de barril que es mostra. Un LED blau de cada unitat mostra quan s'ha connectat el Bluetooth.

Nota: A continuació indicaré la unitat transmissora com a mestra i la unitat receptora com a esclau.

Pas 1: Obteniu peces, materials i eines

Peces de comandes per correu

Teclat (1) Adafruit 7,50 dòlars

Pantalla alfanumèrica quadrada (2) Adafruit 10 $ pe

Taula de pa soldable tipus PCB (2) paquet d'Adafruit de 13 dòlars, paquet d'Amazon de 4 dòlars de 13 dòlars

Arduino Nano (2) paquet d'Amazon de 13 dòlars

Mòdul Bluetooth HC-06 (2) Amazon 8,50 dòlars

Connector de canó de 5 mm (2) paquet d’Amazon de 5 dòlars

Canvieu DPDT per Amazon, paquet de 10 $ 6

Bateria recarregable de ions de Li de 9 V (2) i carregador doble Amazon (EBL) 17 $

Cable de càrrega, amb clip de bateria de 9V i endoll barril (2) paquet Amazon de 5 $ 6

Parts locals

Petita caixa de records (2), aproximadament 4,75 x 4,75 x 2,5 polzades d'alçada, JoAnn (localment i en línia) 5,50 $

# 4 Cargols i femelles per a instal·lació de pantalla (8)

Distàncies per als cargols de la màquina (8)

Cargols petits (en paquet de frontons de llautó) per a la instal·lació del teclat (1 paquet) Michaels

Parts probablement a mà

LED blau (2)

Suport LED (2), opcional

Saltadors de cinta, dona-dona

Saltadors de cinta, home-dona

Resistència d'1 K ohm (4)

Resistència de 2 K ohmis (2)

Capçaleres masculines

Fil de connexió de coure massís # 22: vermell, negre, blanc

Materials

Segellador de fusta

Pintura en aerosol o raspall

Cinta adhesiva, preferiblement de tipus normal i blau

Cinta de muntatge permanent Scotch (cinta d'escuma de dues cares)

Eines

Pinça (recomanat)

Serra de desplaçament o serra de protecció manual

Fitxer (o paper de vidre)

Trepant i broques

Guia de broca (té forats dimensionats per a tots els bits)

Picahielos

Joc de tornavisos de joieria

Tornavis Phillips i alicates comuns

Tallador de filferro

Decapant de filferro

Equip de soldadura

Pinzell

Pas 2: prepareu les caixes

(Nota: veureu a les fotos que he fet la caixa Mestra abans de trobar la caixa articulada per a l’esclau a JoAnn. Us recomano aquesta caixa. És gairebé de la mateixa mida, està ben feta, té un preu raonable i té la tapa articulada és fantàstic, en comparació amb treure i substituir cargols quan necessitava accedir a l'interior. De fet, vaig pagar més per la fusta contraxapada JoAnn de ¼ polzades del màster, que ja tenia a mà, i vaig perdre temps i energia. faràs servir dos dels quadres JoAnn.)

Traieu les tapes i frontisses articulades. Introduïu les frontisses i els cargols en un contenidor segur per evitar-ne la pèrdua.

Les pantalles i el teclat es munten a la part superior de la caixa amb les parts òbvies que surten. Mesureu acuradament aquestes parts per determinar les dimensions dels forats rectangulars necessaris a la part superior, amb l'objectiu d'un ajust proper i net. Una pinça és el millor per a aquest propòsit.

Col·loqueu aquests contorns a la part superior de la caixa amb llapis i regle, centrant-los horitzontalment i separant-los verticalment com vulgueu. A més, recordeu localitzar el LED a la part superior de l’esclau. Vaig col·locar cinta adhesiva (blava) a les línies llapis per fer una guia molt bona per tallar.

Practicar un forat per a la fulla de la serra i procedir a tallar el més a prop possible de la cinta sense desviar-se de la línia. Acabeu els forats llimant o polint fins a la cinta / línia. A continuació, proveu l'ajust amb una pantalla. Si és massa ajustat, és possible que pugueu forçar l’ajust a la talla relativament suau.

Ara traieu els forats centrals de l’interruptor, la presa i el LED, marcant-los amb un picador de gel (o punxó central). Determineu el diàmetre del forat mitjançant la prova d’ajust de les peces a la guia de la broca. A continuació, practiqueu els forats.

Ara és un bon moment per segellar i pintar la caixa exterior. El tiglio absorbeix la pintura, de manera que segleu el pinzell abans de pintar. Després d'assecar-me, he ruixat els fons i les tapes de la caixa amb blau brillant Rustoleum, només fent l'exterior. Vaig optar per emmascarar tots els forats amb cinta adhesiva a l'interior.

Quan estigui sec, torneu a posar les tapes de la caixa articulada.

Es necessita un pany per a la part superior articulada i ha de ser intern Per tal de permetre que l’esclau se senti dret. Vaig crear un simple pestell que funciona bé. Tallar una targeta de visita de plàstic amb la forma desitjada i enganxar-la a l'interior de la part superior de la caixa, centrada com es mostra a les fotos del quadre 6 del quadre obert. Perforeu un forat pilot i un forat d'avellanament a la part inferior inferior de la caixa per obtenir un petit cargol que enganxarà el plàstic. Mesureu la distància del centre del cargol cap avall des de la vora superior de la caixa inferior, transfereu-lo al plàstic i utilitzeu la picadora de gel per perforar un forat, centrat en el plàstic, que passarà el cargol. Cargoleu el cargol i la caixa quedarà tancada. Per obrir-lo, utilitzeu una fulla de ganivet fina per treure el plàstic del cargol. Per tancar, podeu fer servir el dit o tornar a fer servir el ganivet.

Pas 3: Munteu les dues pantalles

Nota: Quan vaig intentar demanar el kit de visualització a la llista de peces, Adafruit estava esgotat de tots els colors. Per tant, vaig haver de demanar una versió diferent: la pantalla Featherlight Quad que només diferia de la motxilla. Consulteu https://www.adafruit.com/product/3130. Tanmateix, això no tenia cap mitjà de muntatge a la part superior de la caixa, de manera que vaig haver de dissenyar la meva pròpia muntura. Simplement he soldat els quatre pins actius de les capçaleres a un tauler de perfils de tipus soldable que es veu a les fotografies de tapa oberta del pas 6. He foradat quatre forats de muntatge al perfboard. Fins i tot vaig duplicar un connector de capçalera masculí per al Màster, però vaig decidir no anar tan lluny a l’esclau.

Amb sort, podreu obtenir la pantalla més agradable que us recomano a la llista de peces.

Cada pantalla arriba com un kit de quatre parts: dues pantalles LED alfanumèriques dobles, una motxilla (controlador LED) i una capçalera masculina de 5 pins. Els LED i la capçalera s’han de soldar a la motxilla. Consulteu l'excel·lent tutorial a https://learn.adafruit.com/adafruit-led-backpack/0…. Necessitareu una punta de soldadura en punt fi quan soldeu els pins LED adjacents al CI de la motxilla. En aquest projecte només s’utilitzen 4 connexions a la capçalera: línies d’alimentació de 5 V (VCC. GND) i de dades I2C (SDA) i de rellotge (SCL).

Pas 4: feu la placa de circuit

M'agrada fer servir la versió de PCB de la taula de mòduls de mida mitjana comuna, especialment quan ja he realitzat una connexió preliminar del sistema amb taulers de suport i dispositius auxiliars. El cablejat de la versió de PCB soldable és molt més fàcil que la versió alternativa de placa soldable perfeccionable (punt a punt).

La següent taula de descàrregues proporciona les instruccions de cablejat, incloses les capçaleres masculines per al cablejat i les capçaleres femella per fer sòcols Nano i HC-06. Faig servir un Dremel amb una roda de tall.

La taula és idèntica per a Master i Slave, excepte per a la capçalera de teclat necessària a la placa Master.

La foto superior mostra la placa de circuit nua i completa de l’esclau.

Pas 5: instal·leu tots els components a les caixes

Visualització

Col·loqueu la pantalla al seu forat i marqueu els quatre punts de muntatge. Forats per als cargols de la màquina. Seleccioneu separadors per a la protuberància que esteu satisfets.

Teclat

Els forats de muntatge són molt petits. Afortunadament, hi ha cargols adequats disponibles al paquet de frontisses de llautó. Col·loqueu el teclat al forat i marqueu els quatre punts de muntatge. Utilitzeu la broca més petita del vostre joc per perforar forats d’arrencada. A continuació, cargoleu-lo. Els cargols sortiran una mica per sobre de la part superior. Si voleu, traieu els cargols i llimeu els punts. Torneu a instal·lar.

Switch, Jack i LED

Introduïu l'interruptor al seu forat i gireu-lo per fer que la posició d'alimentació es commuti. Assegureu-lo amb la femella proporcionada.

De la mateixa manera, instal·leu el connector girant-lo per obtenir un millor accés de soldadura.

Finalment, poseu el LED al seu suport i introduïu-lo al forat (des de la part frontal). Això hauria de ser ajustat.

Circuit i bateria

Normalment deixo prou espai a la caixa per accedir a la presa USB del microcontrolador (Nano) amb un cable USB, sense moure la placa, perquè facilita la depuració i els canvis. Aquí no ho vaig fer perquè les caixes ja eren més grans del que esperava.

Crec que la cinta d’escuma de dues cares és una bona manera d’instal·lar la placa i la bateria. Si utilitzeu cinta mínima, us permetrà treure-la fàcilment, tot i proporcionar una instal·lació ferma. Deixeu la gravació fins que estigueu a punt per botonar definitivament.

Pas 6: instal·leu el cablejat i el cablejat

Cablejat

El commutador és un DPDT. Els pols centrals es connecten a la bateria. Els pals superiors es connecten a la presa de càrrega. I els pols inferiors es connecten a la capçalera Vin / Gnd de Nano.

Soldeu un clip de bateria de 9V als pols centrals del commutador. El fil vermell definirà quin pol és positiu (+).

Cable de connexió per soldar des dels pols superiors de l’interruptor fins a la presa.

CAUTON! Assegureu-vos que el costat negatiu es dirigeixi al pin central de la presa. Per què? Com que la tensió de càrrega és negativa al pas central del tap del canó. Vegeu el pas 8 per obtenir una explicació.

Utilitzeu un parell de ponts de cinta M-F per connectar els pols inferiors del commutador a la capçalera del cable Vin / Gnd de Nano. Soldeu els passadors als pols inferiors i assegureu-vos que el vin serà positiu sense que el cable es torci.

Utilitzeu també un parell de ponts de cinta M-F per connectar el LED a la capçalera de la resistència limitadora de corrent de 1K a la sortida “STATE” de l’HC-06. Soldeu els pins als cables LED, assegurant-vos que el cable més llarg (ànode) va a la resistència.

Cablatge

El teclat, la pantalla i Nano utilitzen capçaleres masculines i ponts F-F per a les connexions. Anoteu l'orientació del color del pont quan estigueu connectat a les capçaleres i guardeu-lo per a futures referències.

El teclat té una connexió de tecles matricials, quatre files i tres columnes, de manera que la seva connexió de capçalera utilitza 7 pins. Connecteu un pont de cinta F-F de 7 fils a la capçalera i, sense girar-la, connecteu l’altre extrem a la connexió de capçalera del teclat de Nano.

La pantalla té una connexió de capçalera de 5 pins, però només necessitem 4 pins per a dades de sèrie d’alimentació i I2C (SDA, SCL). Connecteu-hi un pont F-F de 4 fils. Separeu l’altre extrem en dos connectors de 2 fils i connecteu-los a la placa d’alimentació de 5 v de la placa de connexió i a la capçalera I2C de Nano als pins A4-A5. Assegureu-vos que + 5V mostrarà 5V i que SDA mostrarà SDA.

M’agrada unir els connectors femella de cada extrem del cable per fer una connexió més forta i facilitar l’acoblament a les capçaleres masculines.

Pas 7: baixeu els croquis i proveu el sistema

Baixeu-vos i copieu els dos esbossos d'Arduino a continuació i enganxeu-los a l'IDE d'Arduino (1.8.9 o posterior).

www.dropbox.com/s/qut4pkywkijbag9/Bingo_Ma…

www.dropbox.com/s/4td68e3vspoduut/Bingo_Slave_7-15.odt?dl=0

Crec que trobareu els esbossos fàcils d’entendre perquè m’he encarat d’afegir comentaris útils. A més, les funcions especials de les biblioteques simplifiquen els esbossos. Fins i tot si no enteneu completament una funció, podeu sentir-vos còmode perquè funciona i, probablement, podríeu utilitzar-la en un esbós propi amb poc o cap problema.

Connecteu l’ordinador al connector Nano USB Mini B del Master. Malauradament, el tauler Nano s’ha d’inclinar cap amunt per fer-ho. Enceneu-lo i compileu / descarregueu l’esbós principal. De la mateixa manera, repetiu això amb l’esclau. Ja esteu preparat per fer funcionar el sistema.

Traieu els cables USB i engegueu les dues caixes. Ara hauríeu de veure activades les dues pantalles, mostrant tots els guions. Això demostra que l’alimentació està engegada i el sistema està operatiu. Espereu fins que s’encenguin els dos LEDs Bluetooth, que mostren que s’ha produït la connexió Bluetooth de Master i Slave.

Nota: Si premeu primer determinades tecles es produeix una entrada alfabètica.

"1" entra a "B".

"4" entra a "jo"

"7" entra a "N"

"*" Entra a "G"

"0" entra a "O"

Proveu "B01". Tant les pantalles Master com Slave haurien de mostrar "B-01"

Proveu altres entrades.

Ara introduïu "B15" al teclat principal. Hauríeu de veure el B-15 a les dues pantalles. Torneu a entrar a la B15 lentament. Els personatges del Mestre es mostraran a mesura que s’introdueixin. La visualització de l'esclau no canviarà fins que no s'introdueixin els tres caràcters d'un número de bingo.

Hauríeu de poder esborrar els errors en qualsevol moment prement "#". Feu-ho i l’última entrada anterior s’ha d’esborrar a les dues pantalles. Tanmateix, si introduïu menys de tres caràcters i premeu "#", només es visualitzarà la pantalla principal. Per tant, l’espectador de l’esclau no serà conscient del vostre error.

Això completa la prova. Espero que tingués èxit!

Pas 8: Obteniu més informació sobre els components

Teclat

Consulteu

i

Les tecles estan suposadament connectades a una matriu de 4 files i 3 columnes que té l’aspecte del teclat:

{'1', '2', '3'}, {'4', '5', '6'}, {'7', '8', '9'}, {'*', '0', '#'}

Les tecles de cada fila i cada columna es connecten. Els cables de 7 files i columnes surten a la connexió de capçalera de 7 pins del teclat. Segons el primer URL anterior, els tres primers pins a l'esquerra de la meva capçalera són les columnes i els quatre pins següents a la dreta són les files. Tanmateix, els dos URL semblen invertir l'ordre, tret que estiguin mirant diferents costats del tauler. Vaig suposar que la clau "1" defineix la columna 1 i la fila 1 i que les altres columnes i files continuen en ordre numèric. Tanmateix, he trobat que les columnes i les files no corresponen a la progressió ordenada dels números de pins a Nano, tal com es mostra als dos URL anteriors. No puc trobar cap altra raó que el teclat estigui connectat de manera diferent.

El cable de cinta del teclat es connecta a la capçalera de 7 pins de la placa de pa de Nano sense girar-la. Aquesta capçalera es connecta a les entrades D4-D10 de Nano. Vaig trobar que la comanda havia de ser com es mostra a continuació perquè les tecles premudes es mostrin correctament:

Els pins del teclat (1, 2, 3) es connecten als pins Nano (D8, D10, D6} per aquest ordre

Els pins del teclat (4, 5, 6, 7) es connecten als pins Nano (D9, D4, D5, D7) en aquest ordre

Definitivament, això funciona bé. Els esbossos del pas 7 s’encarreguen d’assignar la connexió dels pins.

Visualització

Com ja s’ha comentat, hi ha quatre seccions de pantalla LED alfanumèriques de 14 segments. Estan controlades per la motxilla, que travessa cadascuna d’elles, encenent els LED adequats.

Sense la motxilla hauríeu de portar 14 cables d’alimentació LED a Nano, a més d’una pantalla de selecció de 4 fils / retorn comú. Aquestes 18 línies esgotarien els 18 pins d'E / S digitals nano (D0-D12 i A0-A5), sense deixar res per als 11 pins necessaris per a la sèrie normal (Arduino IDE), la sèrie de programari (Bluetooth) i el teclat (7). pins).

Amb la motxilla només necessiteu els dos cables digitals I2C per al control, més dos cables d’alimentació / terra de + 5V.

Bluetooth (es mostra a la part superior)

L’HC-06 és un petit mòdul fantàstic. Tot el que heu de fer és donar-li els caràcters de sèrie que voleu transmetre i llegir-los. S’encarrega de totes les operacions Bluetooth.

Es connecta a una placa de pa estàndard o a una presa de PCB feta amb una capçalera femella de 7 pins de longitud. Els sis pins són: + 5 V d’alimentació i terra, entrada sèrie de Nano RXD), sortida sèrie a Nano (TXD) i sortida STATE que fem servir per accionar el LED que mostra quan hi ha una connexió dels dos HC-06 a Mestre i Esclau.

Bateria i carregador

La bateria és un ió de liti “9V”. (En aquest cas, 9V s'aplica més a la configuració del paquet que a la tensió.) Té dues cel·les en sèrie, cada cel·la té una sortida nominal de 3,6-3,7V. Per tant, el voltatge nominal de la bateria és de 7,2-7,4 V. A plena càrrega, la tensió de la bateria pot arribar a ser de 8,4 V. El gràfic següent mostra una corba de descàrrega típica i mostra com el voltatge es manté durant molt de temps. La bateria té un circuit intern de protecció que inclou un tall a uns 6,6 V (3,3 V per cel·la); A les bateries d’ió li no els agrada descarregar-se completament i la caiguda ràpida de tensió al final de la descàrrega requereix un voltatge de tall raonablement alt. Tingueu en compte que la tensió de tall és una mica inferior a l’especificació Nano mínima de 7 V, que permet la regulació de la tensió a la sala per sobre de la sortida regulada de 5 V. Per tant, és possible que Nano deixi de funcionar abans que la bateria ho faci.

La potència nominal de la bateria és de 600 miliamp-hores. Vaig mesurar el drenatge de corrent esclau a 113 mA amb una pantalla "B-88" i Bluetooth connectat. (Aquesta pantalla equival a la pantalla que consumeix més energia de la nostra aplicació BINGO.) La sessió de BINGO a la qual assisteix té una durada aproximada de 2,5 hores, amb 6 jocs i uns 10 minuts entre jocs. He estat apagant entre jocs. Després d’una nit, vaig tornar a casa, vaig alimentar-me i vaig esperar que l’esclau deixés de treballar, cosa que va fer 2,3 hores després. Vaig llegir la tensió i tenia 6,6 V, de manera que la bateria es va deixar abans que Nano ho fes. És segur dir que la bateria és més que adequada per al meu propòsit.

Aquí teniu les meves mesures de corrent esclau (a 7,2 V):

Tot funcionant, amb "B-88": 113 mA

(No és un número de bingo real, però s'espera una mitjana: hi ha 7 segments de LED encès a cada secció)

Pantalla neta: 27 mA (la pantalla dibuixa la major part del corrent: 113-27 = 86 mA)

Bluetooth no connectat, pantalla neta: 64 mA

(Ara Bluetooth transmet, intenta connectar-se. Sembla que té un efecte de 64 a 27 mA = 37 mA.)

Mòdul Bluetooth eliminat després de l’encesa: 51 mA, després de l’encesa

(La pantalla és de totes les barres. Cada barra té 2 LED, així que espereu 2/7 x 86 = 25 mA per a la pantalla.

per tant, la diferència de 26 mA es deu al Bluetooth.)

El corrent principal serà efectivament el mateix. El teclat no consumeix energia i les transmissions Bluetooth són molt breus.

El carregador i els cables de càrrega es mostren a la foto superior. El mestre i l’esclau es poden carregar alhora. A causa dels cables curts, cal carregar el carregador a un cable d’extensió. El carregador funciona bé, tret que un dels LEDS no s'apaga quan la bateria està completament carregada; hi ha comentaris similars a Amazon sobre els LED.

Els cables de càrrega estan dissenyats per connectar-se a una bateria de 9V i connectar-se a una presa de barril per alimentar un Arduino Uno o una altra placa de circuit. Els faig servir per connectar-lo al carregador. Però heu de tenir cura de la polaritat, tal com he assenyalat al pas 6 i explico a continuació.

Quan connectem el cable de càrrega al carregador de 9V, la tensió del pin central del jack del barril és negativa, no és positiva, com si ens connectéssim a una bateria de 9V. Els connectors del cable de càrrega i de càrrega tenen les mateixes polaritats; han d'acceptar una bateria de 9 V. Per tant, el connector del cable de càrrega s’ha de girar 90 graus quan es connecta al carregador, invertint així les polaritats del tap del barril. Això requereix connectar la bateria negativa al terminal central de la presa de càrrega.