Mașină de testare Certamen Quiz: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Competiția de echipe de teste Certamen din Liga Clasică Junior implică întrebări de test pe subiecte grecești / romane. Concurenții individuali apasă butoanele sonore atunci când au un răspuns. Mașina ține evidența ordinii în care butoanele au fost apăsate, sub rezerva regulii de blocare a echipei că, odată ce un jucător dintr-o echipă apasă un buton, celelalte apăsări din acea echipă nu sunt luate în considerare. Mașina pe care am construit-o a fost pentru trei echipe de câte patru jucători fiecare. În plus, pentru ca alte grupuri școlare să poată folosi aparatul ca un test standard, există o opțiune de a ignora echipele și de a ține evidența ordinii butoanelor.

Echipa Certamen a școlii avea nevoie de o mașină pentru a practica, dar mașina oficială este de 545 de dolari pentru sistemul independent (o variantă care se conectează la un computer este de 435 de dolari), ceea ce era imposibil din punct de vedere bugetar. În plus, evident, supraevaluat!

Și așa că am proiectat unul mult mai ieftin, bazat pe un Arduino Mega. Nu este aprobat pentru turneele oficiale, dar este bun pentru antrenament.

Una dintre problemele de proiectare pe care le-am avut în vedere a fost că aveam nevoie de cabluri moderat lungi și trebuia să avem filtrarea semnalului pentru a evita pozitivele false din cauza zgomotului electric de la dispozitivele din apropiere. Am ajuns să folosesc cablul CAT-6, semnalele fiecărui buton trecând pe o pereche răsucită. Am testat zgomotul electric cu un osciloscop și un dispozitiv de ascuțit cu creion electric alimentat de curent alternativ care rulează deasupra unei grămezi dezordonate de cabluri și am constatat că condensatorul 100nF ar trebui să fie suficient pentru filtrare.

Piese necesare (prețuri din octombrie 2017):

• 3 segmente de cablu CAT-6, fiecare lung de 26,5 picioare, cu o mufă RJ-45 de sex masculin pe fiecare (un cablu de 70 de picioare, 16 USD pe Amazon, pentru tăiere în jumătate, plus un cablu de 30 de picioare, 9 USD pe Amazon)
• Arduino 2560 rev.3 sau clonează cu cablu USB (8 USD pe Aliexpress)
• bucată de bord de 94 mm x 53 mm (3,29 USD pentru pachetul de trei pe eBay)
• rezistențe, câte unul: 2.2K, 1K, 100R (dacă nu le aveți la îndemână, puteți cumpăra un set de rezistențe diverse de 600 de bucăți pe Aliexpress la 2,30 USD)
• 12 condensatori, 100nF, ceramici sau monolitici (100 bucăți pentru 0,81 USD pe Aliexpress)
• tranzistor, 2N3904 (10 bucăți pentru 0,74 USD pe Aliexpress)
• 3 prize RJ45 (10 bucăți pentru 0,89 USD pe Aliexpress)
• 3 plăci RJ45 (0,55 USD fiecare pe Aliexpress)
• 1602 modul LCD albastru (1,75 dolari pe Aliexpress); dacă utilizați o culoare diferită, este posibil să aveți nevoie de o valoare a rezistenței diferită de 2.2K pe care o folosesc
• set de 65 de cabluri masculine pentru jumper de panou (1,09 USD pe Aliexpress; sau creați-vă propriul)
• set de 40 jumperi dupont bărbați-femei de 15 cm (1,39 dolari pe Aliexpress)
• comutator (0,43 dolari pe Aliexpress) pentru schimbarea modului

• 13 butoane, în mod ideal, astfel încât fiecare echipă de patru să obțină aceeași culoare și există o a patra culoare pentru butonul clar:

  • am folosit butoane arcade de 30 mm (20 de bucăți pentru 10 USD pe Aliexpress)
  • aceste butoane tactile clicabile ar fi putut fi mai bune, dar ar necesita un design de buton diferit (voi discuta în instrucțiuni) (cumpărați trei seturi de 10 bucăți, pentru un total de 1,20 USD în Aliexpress)
• 52 de picioare lipicioase din silicon (1,14 USD pentru 100 de bucăți pe Aliexpress)
• sortiment de tuburi termocontractabile (sub 2 USD pe Aliexpress)
• 64 de șuruburi, șuruburi # 4, 3/8 "(aproximativ 3,50 USD pentru 100 la magazinul de hardware local; aveți nevoie de 16 numai dacă mergeți cu designul alternativ al clicerului manual)
• 24 legături mici de cablu (în stil zip) (aproximativ 4 USD la Lowes)

Subtotal: aproximativ 68 USD plus taxele aplicabile.

Și atunci trebuie să vă gândiți la carcase pentru butoane și caseta de control. Am proiectat și am imprimat 3D ale noastre, folosind aproximativ 10 USD de filament. Dacă nu aveți acces la o imprimantă 3D, puteți să tipăriți desenele mele cu un serviciu comercial (sau poate pentru o taxă rezonabilă să mă tipăresc și să le expedi?) Sau pur și simplu să folosiți o cutie de proiect standard - sau doar un aliment din plastic container - pentru cutia principală și un design de buton alternativ. Puteți previzualiza proiectele aici.

Căsuțele noastre cu butoane clicker imprimate 3D stau frumos pe un birou, spre deosebire de cele oficiale portabile Certamen, deci este îndoielnic dacă Liga Clasică Junior le va aproba pentru competiție oficială, dar mașina noastră a fost menită să fie pentru antrenament.

Dacă preferați o versiune clicker manuală mai standard (încă nu este aprobată oficial, dar puteți încerca să solicitați aprobarea de la JCL dacă doriți să le folosiți pentru turnee, nu doar pentru practica școlară), voi descrie și un design alternativ, pe care nu le-am construit de fapt, dar ar trebui să fie direct. Un avantaj al acestui design este că nu are nevoie de imprimare 3D (deși aveți nevoie de un fel de carcasă pentru cutia principală). Necesită aproximativ șase picioare de țeavă din PVC de 1/2 1/2 , epoxidică și lipici fierbinte și reduce costul proiectului cu aproximativ 6 USD.

Pasul 1: Caseta de control: Introducere

Cutia de control va conține Arduino Mega, o placă de bord cu prize RJ-45, condensatoare de filtrare și alte conexiuni, un buton CLEAR și un comutator de comutare MODE. Conexiunile de pe partea Arduino vor folosi jumperi, astfel încât să poată fi schimbate cu ușurință.

Voi presupune că faceți o versiune cu trei echipe, cu trei prize RJ-45. Cu o anumită atenție, este posibil să se potrivească patru prize RJ-45, iar modificările la firmware vor fi ușoare. Dacă doriți o versiune cu două echipe, săriți una dintre prize.

Pasul 2: Caseta de control: prize RJ-45

Lipiți prizele RJ-45 pe panourile de rupere.

Lipiți plăcile de rupere pe marginile plăcilor. Dacă utilizați designul casetei de control tipărite 3D, ar trebui să le lipiți în aceleași locații ca în fotografie.

Pasul 3: Caseta de control: Condensatoare și conexiuni

Placa de bord are nevoie acum de o serie de conexiuni suplimentare. Veți dori să consultați schema (pentru a mări mai departe, această versiune-p.webp

O mare parte din lipire implică lipirea jumperilor la bord. Puteți utiliza fir 22AWG cu nuclee solide sau jumperi prefabricate. Dacă folosiți jumperi prefabricați, veți putea uneori să tăiați unul lung pe jumătate și să folosiți ambele jumătăți separat. Asigurați-vă întotdeauna că jumperii dvs. sunt suficient de lungi pentru a ajunge acolo unde trebuie să meargă. Dacă nu menționez altfel, „jumper” înseamnă „jumper bărbat-bărbat”.

Puteți pur și simplu să mergeți cu schema și să ignorați următoarele indicii, dar s-ar putea să le găsiți utile.

1. Rezervați o bandă centrală a plăcii pentru masă și lipiți un jumper (ideal, negru) care merge la unul dintre pinii GND ai Arduino.

2. Fiecare soclu RJ-45 servește o echipă și are opt conectori care intră în perechi (răsucite) la cele patru butoane. Puneți un condensator 100nF între 1 și 2, 3 și 6 (!), 4 și 5 (!) Și 7 și 8. Conectați 2, 4, 6 și 8 la masă. Conectați 1, 3, 5 și 7 la firele jumper, al căror celălalt capăt va merge la pinii digitali Arduino. În mod ideal, utilizați fire jumper de aceeași culoare pentru fiecare echipă, astfel încât să fie mai ușor de urmărit.

3. Lipiți în circuitul tranzistorului simplu care deservesc difuzorul în schemă. Pinii tranzistorului din schemă sunt aranjați de la stânga la dreapta cu partea plană orientată spre dvs.: stânga ar trebui să fie conectată la un fir jumper care va merge la unul dintre pinii de masă Arduino, firul din mijloc la un rezistor de 1K al cărui celălalt capăt merge la un jumper la pinul digital Arduino 9, iar pinul drept merge la un rezistor de 100ohm al cărui celălalt capăt merge la un fir la una dintre conexiunile difuzoarelor. Cealaltă conexiune a difuzorului ar trebui să meargă la un jumper care se va conecta la unul dintre pinii Arduino 5V.

4. Conectați comutatorul de comutare. Puteți doar să lipiți un fir de la unul dintre modurile de comutare a contactelor la banda de masă și să lipiți un jumper de sex masculin de la un alt contact pentru a vă conecta în cele din urmă la Arduino.

5. Butonul clar este mai complicat dacă utilizați butoanele arcade de 30 mm, deoarece va trebui să fie fixat pe carcasă din exterior și nu doriți să vă ocupați de carcasă în acest moment. Vă recomandăm să luați un jumper cu un capăt feminin, să-l scoateți aproape de capătul feminin și să lipiți celălalt capăt la buton. Apoi lipiți un jumper de sex masculin pe banda de masă a panoului de bord și, în cele din urmă, îl puteți atașa la buton. În plus, lipiți un jumper de sex masculin la celălalt conector de pe buton; acest lucru se va conecta în cele din urmă la Arduino.

Notă: Am pus un rezistor de 150 ohm în serie cu un condensator de 100nF atât pe comutatorul de comutare cât și pe butonul de ștergere, dar, sincer, probabil că este excesiv, așa că nu l-am inclus în schemă și probabil că nu trebuie să vă deranjați cu el. (Firmware-ul face oricând toate problemele necesare în software.)

Pasul 4: Caseta de control: LCD

LCD-ul „1602” pe două linii vine probabil cu un antet de sex masculin pe care trebuie să-l lipiți. Odată ce ați obținut antetul pentru bărbați, conectați doar cele 16 jumperi de la femeie la bărbat.

Rețineți că în schema de circuit, pe ecranul LCD există patru pini care ajung la sol, unul dintre ei printr-un rezistor de 2,2K. Pentru a conserva prețioși știfturi Arduino GND, tăiați capetele masculine de la trei dintre jumperii femeie-femeie, în special, inclusiv cel V0 care obține rezistența. Lipiți un capăt al rezistorului la jumperul V0. Apoi, alăturați celuilalt capăt al rezistorului și celor trei jumperi rămași în așa fel încât să convergă toți la o priză de sex masculin care poate merge la un pin Arduino GND.

Nu uitați să acoperiți în cele din urmă toate lucrurile expuse cu bandă electrică sau termocontractibil.

Rețineți: este posibil ca rezistența de 2,2 K să fie necesară schimbarea la pasul următor, dacă contrastul afișajului nu este bun, deci poate că nu faceți încă reducerea termică.

De asemenea, pe ecranul LCD există doi pini care merg la 5V: combinați-i în mod similar. Poate doriți să verificați dacă conectorul LED + se conectează la un rezistor de pe LCD (a făcut-o pe placa pe care am primit-o). Dacă nu, adăugați un rezistor de 220ohm.

Apoi, conectați capetele tată la Arduino ca pe schema de circuit.

Pasul 5: Caseta de control: Încărcați firmware-ul și testați

Asigurați-vă că aveți instalat ID-ul Arduino. Descărcați software-ul meu de aici. Puteți descărca doar fișierul zip și pune conținutul acestuia în directorul Arduino.

În interiorul fișierului zip, veți găsi un alt fișier zip, numit ModNewLiquidCrystal.zip. Este puțin dificil de rezolvat. Este o bibliotecă extrem de optimizată pentru a face față LCD-ului 1602 și va îmbunătăți precizia de sincronizare a dispozitivului Certamen. Ștergeți biblioteca implicită LiquidCrystal Arduino. (Pe Windows, se află în C: / Program Files (x86) Arduino / libraries.) Apoi extrageți conținutul ModNewLiquidCrystal.zip în folderul bibliotecilor de utilizator Arduino.

Conectați Arduino la computer, setați Instrumente | Consiliu | Arduino Mega… 2560, Instrumente | Procesor | ATmega2560 și Instrumente | Port la portul serial Arduino (sperăm că există doar acolo). Apoi încărcați cu butonul săgeată dreapta.

Dacă totul este în regulă, ecranul LCD va afișa un mesaj Certamen și va accesa un ecran care spune doar „Certamen”. Dacă nu, ceva nu este în regulă cu conexiunile LCD. Dacă contrastul este rău, ați putea schimba rezistența de 2,2K cu altceva. Sau folosiți un potențiometru de 10K, ca aici.

Deconectați Arduino și conectați panourile de bord, clar și modul la Arduino conform schemei.

Porniți din nou Arduino și acum îl puteți testa încă ceva. Există două moduri: modul Certamen și modul Quiz. Răsuciți între ele cu comutatorul. În modul Certamen, o apăsare de buton blochează echipa. În modul Quiz, nu există blocare a echipei. Modul de testare este, de asemenea, util pentru verificarea funcționării tuturor conexiunilor. Deoarece nu aveți încă butoanele conectate, pentru testare folosiți doar o șurubelniță pentru a uni contactele de la prizele RJ45.

Pasul 6: Caseta de control: Finalizați

Cutia dvs. de proiect trebuie să poată avea găuri pentru butonul de ștergere, comutarea modului, portul USB, porturile RJ-45 și ecranul LCD. Ar putea fi o idee bună să aveți câteva deschideri pentru difuzor, dar puteți experimenta. Puteți să vă dați seama sau să utilizați caseta imprimabilă 3D.

Dacă utilizați un buton arcade de 30 mm ca buton de ștergere, iar butonul de comutare a modului dvs. are aceleași dimensiuni ca ale mele, puteți imprima doar fișierele STL.

Dar dacă doriți să schimbați lucrurile, va trebui să descărcați OpenSCAD și să editați fișierul mainbox.scad. OpenSCAD poate fi intimidant, dar dacă trebuie doar să faceți modificări minore, va fi ușor:

• Dacă nu utilizați un buton arcade de 30 mm ca buton de ștergere, puteți face o gaură circulară mai simplă a butonului schimbând use30MMArcadeButton pentru a fi fals și apoi ajustând parametrii clearButtonNeckDiameter, clearButtonNeckLength și clearButtonOuterDiameter pe placul dvs.
• Pentru a redimensiona orificiul de comutare a modului, reglați modeSwitchNeckDiameter, modeSwitchNeckLength, modeSwitchOuterDiameter.
• Dacă aveți un difuzor de dimensiuni diferite, există diferiți parametri speakerXXX.

Pentru a vedea efectele, faceți clic pe butonul de previzualizare ">>". În partea de sus a fișierului, există un „mod =” care vă permite să selectați dacă redați TOP, BOTTOM sau unele SPĂLĂTORI care pot fi la îndemână pentru potrivirea lucrurilor. Odată satisfăcut, faceți clic pe butonul cub-cu-clepsidră pentru a reda, apoi pe butonul STL pentru a crea un fișier STL imprimabil.

Odată ce cutia este gata, montați Arduino, placa de bord și ecranul LCD cu șuruburile # 4. Pentru unele dintre găurile de jos șuruburile ar putea fi puțin prea lungi și să iasă. Puteți pur și simplu să îndepărtați capetele șuruburilor sau să le utilizați mai scurte. Glisați difuzorul în diapozitive de grila difuzorului și montați comutatorul de mod și butoanele.

Pasul 7: Pregătiți cablurile

Configurarea pe care am făcut-o a făcut ca fiecare cablu să iasă din cutia de control pentru aproximativ 14,5 picioare până la prima casetă clicker, iar apoi cablul a trecut prin caseta clicker la următoarea și așa mai departe până la ultima casetă clicker. Am vrut aproximativ 3,5-4 picioare între casetele clicker.

Fiecare casetă de clic se conectează la o pereche de fire de pereche răsucite:

• portocaliu / portocaliu-alb: butonul 1 (aproape de capăt, cel mai apropiat de priză)
• verde / verde-alb: butonul 2
• albastru / albastru-alb: butonul 3
• maro / maro-alb: butonul 4 (capăt îndepărtat)

Va trebui să vă conectați la perechile răsucite potrivite de la cablu în punctele potrivite.

Măsurați unde doriți să meargă casetele clicker, ultimul mergând la aproximativ trei centimetri de capătul îndepărtat al cablului (capătul opus mufei RJ-45) și dezbrăcați cu grijă aproximativ jumătate de centimetru din izolația exterioară din cablul din fiecare dintre aceste patru puncte.

Apoi, dezbrăcați vârfurile perechii maro / maro-alb la butonul cu 4 puncte.

Treceți la butonul 3 din zona decupată. Tăiați perechea albastru / albastru-alb în partea îndepărtată a zonei despicate de 1/2 "(adică, partea îndepărtată de priză), lăsând 1/2" de pereche pe. Îndepărtați capetele perechii albastru / albastru-alb și lipiți firele de îmbinare (de exemplu, jumperii rămași) în partea apropiată (fișă) a firelor, aproximativ 3 inci pentru a fi utilizată cu butoanele de pe birou și 6 inci pentru cele din mână. Acoperiți frumos articulațiile cu termoretrație.

Repetați cu butonul 2 și verde / verde-alb.

Repetați cu butonul 1 și portocaliu / portocaliu-alb.

Acum aveți un cablu cu patru perechi de fire care ies în diferite puncte. Repetați pentru celelalte două cabluri.

Am avut o procedură mult mai complicată în care am sărit îmbinările și am scos firele din capătul îndepărtat al cablului. Procedând astfel, am deteriorat ocazional firele și recomand în schimb procedura de mai sus.

Pasul 8: Opțiunea A: butoane Arcade de 30 mm și casete Clicker imprimate 3D

Dacă alegeți butoanele de 30 mm pe butoanele pe care le-am făcut, acum va trebui să imprimați toate cele 12 casete de clic. Acestea se află pe pagina github pentru proiect, atât în format stl, cât și într-un fișier OpenSCAD care a fost folosit pentru a le genera. Casetele de butoane sunt etichetate de echipă și jucător (echipe: A, B și C; jucători: 1, 2, 3 și 4), deci toate sunt diferite. Mai mult decât atât, cutia player 4 merge la capătul cablului, deci are un singur slot pentru cablu în loc de două. Există, de asemenea, baze pentru casetele cu butoane. Bazele pentru jucătorii 1-3 sunt la fel, dar baza pentru jucătorul 4 este diferită. Pentru a economisi plastic, am făcut baze din placaj de 1/4 , cu un ferăstrău cu găuri (și apoi atașamente forate).

Trageți firele care merg la fiecare buton în sus prin partea de jos a casetei butonului și lipiți-l pe buton. Asigurați-vă că toate îmbinările sunt acoperite cu bandă electrică sau termocontractibil. Puneți cablul în orificiile din partea de jos a cutiei de butoane (sau o gaură dacă este butonul 4) și atașați legăturile de cablu în interior pentru a împiedica tragerea cablului. Atașați bazele cu șuruburi și puneți picioarele din silicon.

Pasul 9: Opțiunea B: Clickere manuale

Tăiați o țeavă din PVC de 1/2 , 80 în segmente de cinci inci pentru mânerele clicker.

Puneți un slot pentru cablu pe ambele părți ale fundului pieselor de țeavă, cu excepția cazului butonului 4 care are nevoie de un singur slot.

Pilați partea superioară interioară a piesei țevii, astfel încât să puteți obține o potrivire prin frecare a butonului de deasupra.

Trageți firele în sus prin conductă și lipiți butonul. Epoxidați butonul în locul în care se potrivește prin frecare. Introduceți cablul prin sloturile pe care le-ați depus în partea de jos. Introduceți legăturile de cablu în interiorul țevii de pe cablu pentru a nu se scoate. Apoi sigilați fundul țevii, fie cu epoxidic, fie cu adeziv topit la cald.

Vă recomandăm să puneți niște Shoe Goo sau un material de etanșare din silicon pe exteriorul cablului de unde iese din țeavă, pentru a reduce tensiunea.

Pasul 10: Folosiți

Înainte de utilizare, testați toate butoanele. Setați comutatorul de mod pe „Quiz” și solicitați fiecărui jucător să apese un buton. Ar trebui ca toate cele 12 butoane să apară pe ecran. Apoi treceți la „Certamen” și veți primi funcția de blocare a echipei. Pentru a șterge ecranul, apăsați butonul Ștergeți.

Dimensiunile cablului meu au fost proiectate astfel încât butoanele să poată fi pe birouri separate într-o clasă.

Pasul 11: Note tehnice

În caz de egalitate, software-ul face o alegere aleatorie.

Precizia de sincronizare pentru a determina cine este primul jucător care apasă un buton nu este mai mică de 50 de microsecunde (testată cu osciloscop).

În rare ocazii, în cele mai grave cazuri, precizia de sincronizare pentru a spune al doilea din a treia presă va fi de aproximativ 2 milisecunde. Acest lucru se întâmplă numai dacă toate cele trei apăsări au loc la 2 milisecunde una de cealaltă și se datorează procesorului ocupat cu actualizarea ecranului după prima apăsare. Pentru a minimiza această sursă de eroare de sincronizare, LCD-ul are o conexiune paralelă pe 8 biți (în mod normal, oamenii conectează 1602 de LCD-uri folosind mai puțini pini pe Arduino) și am inclus o bibliotecă LiquidCrystal optimizată pentru a o folosi (majoritatea optimizărilor nu sunt a mea, dar am adăugat optimizarea paralelă pe 8 biți).

Pasul 12: Ouă de Paște

Dacă țineți apăsat butonul de ștergere în timp ce dispozitivul pornește, veți primi unul dintre cele două ouă de Paște, în funcție de starea comutatorului de mod: un pian acționat de butoanele clicker sau o poezie latină de pe ecran. Pentru a ieși, răsuciți comutatorul de mod.

Locul doi în concursul pentru profesori 2017