Technické specifikace
| Napájecí napětí | 8-15 V AC/DC |
|---|---|
| Odběr proudu | cca 100 mA |
| Zobrazení interní | LED displej s šesti znaky |
| Zobrazení externí | LED displej s až sedmi znaky |
| Rozlišení displeje | 99:59:99, minuty:vteřiny:setiny |
| Počet časů | 2 koncové, levý a pravý terč, + 5 mezičasů |
| Komunikace s PC | Pomocí USB nebo Bluetooth modulu |
| Komunikace s externím displejem | Pomocí kabelu nebo bezdrátově |
| Řešení vstupů | Opticky oddělené |
| Ovládání | Jediným tlačítkem nebo vstupem |
Popis konstrukce
Stopky vychází z velmi oblíbené konstrukce stopek, jež byla založena na klasických THT součástkách. Postupem času se tyto stopky vylepšovaly a tato verze je jejich finální podobou. Jsou použity převážně součástky v pouzdrech SMD, čímž se konstrukce zmenšila a částečně zlevnila. Takže bylo možné při zachování stejné ceny doplnit USB převodník pro komunikaci stopek s připojeným PC, kam je možno odesílat naměřené časy. Zároveň je možno stopky přes USB zásuvku napájet. Nicméně to se v běžném provozu nedoporučuje a je vhodné stopky připojit pomocí napájecího konektoru na napětí 8-15 V stejnosměrných nebo střídavých. Stopky jsou totiž uvnitř vybaveny usměrňovacím můstkem, který zabezpečí za všech okolností správné napájení stopek, takže při stejnosměrném napájení nezáleží na polaritě a proto není ani nikde uvedena.
Stopky disponují třemi opticky oddělenými vstupy. Dva vstupy se používají pro připojení terčů pro hasičský útok a jeden pro připojení ovládacího tlačítka. Stopky z tohoto důvodu disponují třemi samostatnými vstupy a jedním souhrnným. Toto řešení je maximálně univerzální a v případě potřeby je možno ještě použít redukci se šroubovacími svorkami připojenou do souhrnného konektoru.
Bylo zachováno i rozdělení konstrukce na desku procesoru a displeje. To značně zjednodušuje montáž do takřka libovolné krabičky. Doporučenou krabičkou pro toto provedení je KM60 a její ekvivalenty. Krabička se vybaví předním panelem z červeného plexiskla a zadním panelem s vyfrézovanými otvory a popisky.
Taktéž pokud je to třeba, je možno do desky procesoru zasunout modul převodníku pro velký externí displej. Displej se pak může připojit pomocí klasického telefonního kabelu až na vzdálenost cca 15 m. Je zde i možnost bezdrátového propojení jak stopek a externího velkého displeje, tak i stopek a PC. Vše je optimalizováno pro oblíbené moduly BT HC-06, ale po minimální úpravě lze použít i jiné moduly, například HC-11 nebo HC-12.
Ovládání stopek
Hasičské stopky, dále jen zařízení, se aktivují připojením napájecího napětí. Pokud je vše v pořádku, proběhne inicializace zařízení, jež je indikována postupným probliknutím všech segmentů displeje, tedy hadem. Následně jsou zobrazeny nuly 00:00:00. Současně jsou otestovány koncové snímače v terčích, zda jsou připraveny ke startu. Pokud jsou snímače v terčích v pořádku, je to signalizováno svitem červených LED diod před displejem, před číslicí desítek minut LED1 a LED2. Pokud je některý koncový snímač ve špatné pozici nebo konfiguraci, nesvítí patřičná LED dioda a je nutné provést kontrolu terče, případně vedení od terčů až do zařízení. Tato konfigurace je závislá na nastavení detekce koncových snímačů. Detekce se nastavuje uvnitř zařízení osazením jumper propojky JP4.
Pokud tedy inicializace zařízení proběhla a vše je v pořádku, jsou stopky připraveny započít měření. Samotné spuštění se provede tlačítkem START, tedy vstupem na konektoru J3. Načež se rozběhne čas na stopkách a zároveň zhasnou LED diody signalizující dosažení koncových snímačů na terčích. Pokud v průběhu měření dojde k dalšímu stisku tlačítka START, uloží se mezičas. Takto lze uložit až 5 mezičasů. Stopky se zastaví až v momentě, kdy jsou dosaženy oba snímače v terčích. V tento moment se čas zastaví a krátce problikne displej, čímž proběhne odeslání časů do PC. Následně je možno krátkým stiskem tlačítka START listovat jednotlivé mezičasy, jež byly v průběhu měření uloženy. Vzhledem k tomu, že jsou měřeny časy řádově do desítek vteřin, jsou při zobrazení mezičasů první 2 číslice displeje využity k identifikaci daného mezičasu. Je tedy zobrazeno číslo mezičasu, pomlčka a následuje sám mezičas. Ukázka zobrazení je 3-10:83, kde číslo 3- znázorňuje pořadí mezičasu. Takto je zobrazeno všech pět mezičasů. Koncové časy na terčích jsou zobrazeny celé a identifikace terče a jeho času je provedena svitem patřičné LED diody. Listování v uložených mezičasech je možné stále dokola až do doby, kdy jsou stopky vynulovány nebo dokud nedojde k výpadku napětí a tím resetu celého zařízení. Vynulování se provede opět tlačítkem START. Je však nutné toto tlačítko podržet sepnuté po delší dobu cca 3 vteřiny. Vynulování je následně patrné na displeji a jeho průběh je shodný s inicializací zařízení.
Schéma zapojení - Procesorová deska
Schéma i celá konstrukce je rozdělena na tři části, a to desku procesoru, desku displeje a desku převodníku. Na tomto obrázku je schéma procesoru.
Schéma zapojení - Deska displeje
Schéma zapojení - Deska převodníku
Osazovací plán - Procesorová deska
Osazovací plán - Deska displeje
Osazovací plán - Deska převodníku
Při osazování je třeba pracovat pečlivě, neboť většina součástek je v provedení SMD a hrozí zkraty vlivem slité pájky přes několik vývodů, obzvláště na procesoru. Při osazování procesorové desky, pokud předpokládáme použití převodníku, místo konektoru X2 použijeme dutinkovou dvouřadou lištu, do které se následně modul převodníku zasune. Při osazování desky displeje se neosazuje displej DIS7 a konektory JP1 a JP2. Obrázky plošných spojů jednotlivých desek neuvádím, protože obě desky jsou oboustranné s prokovenými otvory a jejich výroba dle foto předlohy není možná. Kompletní dokumentace pro plošné spoje je k dispozici v elektronické podobě.
Oživení a nastavení
Zařízení neobsahuje prakticky žádné nastavovací prvky a tak při pečlivé práci pracuje na první zapojení. Prototyp byl zabudován v přístrojové krabičce KM60 vybavené červeným plexisklem na přední straně. Deska procesoru se prostrčí otvory pro konektory v zadním panelu a následně přišroubuje do dna krabičky přes distanční sloupky vhodné velikosti, aby deska spojů byla ve vodorovné poloze a dotažením nedocházelo k vylamování konektorů.
Jediné, co se týká nastavení, je volba použitých kontaktů na koncových spínačích, kde je možné použít kontakt jak NO, tedy spínací, tak NC, tedy rozpínací. V závislosti na použitých kontaktech se musí osadit jumper JP4. Pokud použijete NO kontakty, je potřeba JP4 osadit. Pokud použijete NC kontakty, JP4 se neosazuje.
Dále jsou zde další 3 jumpery JP1, JP2 a JP3. Tyto jumpery se používají k ukostření jednotlivých katod LED v optočlenech. Pokud jsou jumpery osazené, je možno použít vnitřní zdroj stopek k napájení koncových snímačů z vývodu 1 na konektorech J1-J4. To je obzvláště výhodné, pokud používáme mechanické spínače. Nicméně aby byly stopky co nejvíce univerzální a daly se napojit na jakékoli terče, je možné propojky nezapojit a použít oddělené napájení vyhodnocovací části na terčích. Výsledné signály se pak napojí přímo na optočleny, čímž stopky zůstanou zcela od terčů odděleny. Optočleny spolehlivě detekují signály o napěťové úrovni 5-24 V. V případě jiné napěťové úrovně je nutné upravit hodnoty rezistorů R1 až R3. V případě, že je k napájení stopek použito napětí pouze z USB, nemusí vstupy pracovat správně, pokud jsou koncové spínače připojeny delšími vodiči. Proto je vhodné vždy napájet stopky přes konektor US1.
Význam jednotlivých konektorů na desce procesoru stopek
| Konektor | Význam |
|---|---|
J1 | Stop levý terč |
J1-1 | Výstup napětí cca +12 V pro napájení externích spínačů |
J1-2 | Vstup signálu na anodu optočlenu |
J1-3 | Vstup signálu na katodu optočlenu, možno uzemnit přes JP1 |
J1-4 | Výstup záporného napětí |
J2 | Stop pravý terč |
J2-1 | Výstup napětí cca +12 V pro napájení externích spínačů |
J2-2 | Vstup signálu na anodu optočlenu |
J2-3 | Vstup signálu na katodu optočlenu, možno uzemnit přes JP2 |
J2-4 | Výstup záporného napětí |
J3 | Start / mezičas / reset |
J3-1 | Výstup napětí cca +12 V pro napájení externího tlačítka |
J3-2 | Vstup signálu na anodu optočlenu |
J3-3 | Vstup signálu na katodu optočlenu, možno uzemnit přes JP3 |
J3-4 | Výstup záporného napětí |
J4 | Souhrnný konektor |
J4-1 | Výstup napětí cca +12 V pro napájení externích spínačů a tlačítka |
J4-2 | Vstup signálu na anodu optočlenu OK1, stop levý terč |
J4-3 | Vstup signálu na katodu optočlenu OK1, možno uzemnit přes JP1 |
J4-4 | Vstup signálu na anodu optočlenu OK2, stop pravý terč |
J4-5 | Vstup signálu na katodu optočlenu OK2, možno uzemnit přes JP2 |
J4-6 | Vstup signálu na anodu optočlenu OK3, start / mezičas / reset |
J4-7 | Vstup signálu na katodu optočlenu OK3, možno uzemnit přes JP3 |
J4-8 | Výstup záporného napětí |
Význam a zapojení ostatních konektorů je jasný ze schématu, kde je vše popsáno. Ještě uvedu příklad, jak zapojit například na vstup pro ovládací tlačítko, tedy konektor J3, kontakt tlačítka. Jeden kontakt tlačítka připojíme na J3-1, napájení +12 V. Druhý kontakt tlačítka pak připojíme na J3-2, vstup signálu na anodu optočlenu. V tento moment by ještě ovládání takto připojeným tlačítkem nefungovalo, protože katoda optočlenu není připojena k žádnému potenciálu. Toto napravíme osazením JP3, čímž katodu OK3 uzemníme a přes tlačítko můžeme přivést napětí na jeho anodu, čímž dojde k jeho sepnutí.
Komunikace s počítačem
Zařízení je možné propojit s počítačem pro zobrazení naměřených hodnot a jejich pozdější analýzu. V současné době není k dispozici žádný program pro správu a editaci časů. Veškerou správu si musí provozovatel zajistit sám, a to vykopírováním patřičných dat, jejich uložením a zpracováním v dalších pro tuto činnost vhodných programech.
Propojení s PC je řešeno přes konektor USB-B. Případně je možno použít bezdrátový modul HC-06 zasunutý v JP6. Tento modul je nutno před použitím ve stopkách správně naprogramovat. Jak se tento modul programuje, najdete v návodu k Bluetooth modulu HC-06. Aby mohl počítač data přijmout, je nutné na něm spustit patřičný program. Stopky jsou naprogramovány tak, aby příliš nezáleželo na programu v PC, nicméně jsou optimalizovány pro použití s programem Hyperterminál. Tento program byl obsažen v operačním systému Windows XP. Výhodou tohoto programu je možnost ukládat všechna měřená data do textového souboru, odkud je možno je dále později zpracovávat.
Nastavení programu pro příjem dat ze stopek:
| Bity za sekundu | 9600 |
|---|---|
| Datové bity | 8 |
| Parita | žádná |
| Stop-bity | 1 |
| Řízení toku | hardware |
Ukázka nastavení programu Hyperterminál je na obrázku výše. Aby se stopky mohly s počítačem propojit, je nutno ještě nainstalovat ovladač USB. Na Windows 10 se tento ovladač nainstaluje sám, stačí pouze ve správci zařízení zadat vyhledání ovladače na internetu. U starších Windows je nutno ovladač nainstalovat ručně. Ovladač je součástí elektronické dokumentace, případně lze na internetu vyhledat ovladač pro čip CH340G a ten nainstalovat. Tato problematika odpadá při použití BT modulu HC-06, ale tam je zase nutno tento modul naprogramovat a následně spárovat s počítačem.
Na následujícím videu je popsána instalace ovladače pro převodník CH340G:
Video názorně předvádí, jak zjistit port na PC, přes který bude PC komunikovat se stopkami:
Další video názorně předvádí nastavení programu Hyperterminál pro komunikaci se stopkami. U této verze již není nutno nastavovat odřádkování:
Možné chyby
Zařízení bylo konstruováno s maximálním ohledem na jednoduchost ovládání a jeho maximální bezpečnost při neodborném zacházení. Proto například nezáleží na polaritě napájecího napětí a dokonce může pracovat i na napětí střídavé. I samotný rozsah napájení je vcelku široký, a to 8-15 V. V případě, že napájíte stopky pouze přes USB konektor, nemusí fungovat korektně vstupy. Toto není chyba, ale vlastnost. Pokud chcete tomuto problému předejít, připojte stopky konektorem US1 na externí napájení.
Seznam součástek
Kompletní rozpisku součástek najdete v elektronické dokumentaci, kterou si můžete stáhnout níže.
Zajímavé odkazy
| Stopky ve verzi s klasickými součástkami THT | Stopky pro hasiče PE11/2011 |
|---|---|
| Instalace ovladače CH340G | YouTube |
| Zjištění USB/COM portu v PC | YouTube |
| Ukázka přenosu časů do PC | YouTube |
| Popis konstrukce THT | YouTube |
Dokumentace - aktualizováno 20.09.2017
No a na závěr si zde můžete stáhnout veškerou dokumentaci pro stavbu. Je zde i projekt pro Eagle včetně programu pro procesor.
Změny
20.09.2017 | Vytvořena SMD varianta těchto stopek. |
20.06.2015 | Aktualizován program stopek na verzi 1.21B, která již nevyžaduje v nastavení Hyperterminálu zapnutí odřádkování. Taktéž byl přidán program, který nezobrazuje žádné mezičasy, pouze časy koncové. |
14.03.2015 | Aktualizována dokumentace, projekt Eagle, a aktualizován návod na webu. |
13.03.2015 | Přidáno video s ukázkou instalace převodníku USB-RS232 HL-340. |
Konfigurace
__CONFIG _CP_ALL & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_ON
Opravy chyb
16.04.2013 - Opravena chyba s prvním koncovým časem. Aktuální verze programu 1.2A a 1.2B. Další informace jsou v diskusi k opravě chyby.
Prohlášení
Tato konstrukce je autorská práce. Není povoleno bez souhlasu autora přejímání na jiné stránky nebo komerční využití. Je povoleno se pouze odkazovat na tento web a tuto konstrukci. Pro více informací mě stačí kontaktovat. Zároveň nepřebírám jakoukoli odpovědnost za chování zařízení a případné škody způsobené použitím tohoto zařízení, ať by byly jakéhokoli rázu. Zařízení je určeno pouze k užití pro vlastní potřebu. V této konstrukci je použit program mikrokontroleru, na který se vztahují autorská práva. Na program je udělena zdarma licence na jeho užití pro vlastní potřebu. Jakýkoli prodej není bez souhlasu autora možný. Neboť nejsem autorem tohoto programu, je tento program zde uveřejněn se souhlasem jeho autora Botas.