Stopky V4.1

Úvod

Po poměrně dlouhém vývoji přináším tuto novou verzi stopek nejen pro hasiče. Tato verze přináší mnoho nového, včetně mikropočítače ATmega32U4, na kterém stopky běží. Vychází z dlouholeté zkušenosti se zakázkovými stopkami a integruje nejčastěji požadované funkce.

Stopky jsou velmi dobře přizpůsobitelné. Pouhou změnou programu, tedy firmware, je možné upravit jejich funkcionalitu podle konkrétního použití.

Technické parametry

PCB	B-0090
Napájecí napětí	8-15 V DC, na polaritě záleží, střední kolík je plus.
Odběr proudu interní	Přibližně 100 mA.
Odběr proudu externí	Maximálně 1,5 A.
Pojistka interní	0,75 A vratná.
Pojistka externí	2 A automobilová mini.
Rozlišení interního LCD	59:59:999, tedy minuty, vteřiny a tisíciny.
Interní LCD	Podsvícený LCD 2x16 znaků.
Rozlišení interního LED displeje	59:59:99, volitelně, není nutný.
Interní LED displej	Jednořádkový sedmisegmentový LED displej.
Rozlišení externího displeje	59:59:99, volitelně, není nutný.
Externí displej	Dvouřádkový displej z LED pásků.
Vstupy	Opticky oddělené vstupy START, RESET, STOP-L a STOP-P.
Souhrnný vstup	RJ45 obsahující START, STOP-L a STOP-P.
Diagnostika	Test konfigurace vstupů podle zvoleného režimu.
Provozní režimy	3 režimy, popsané dále v textu.
Propojení s PC	USB 9600 bps, omezená funkcionalita.
Ukládání měřených časů	Do PC nebo na SD kartu, ve free verzi nepodporováno.

Popis konstrukce

Stopky jsou určeny k měření času ve třech provozních režimech.

1. Běžný hasičský útok. V tomto režimu je měřen čas ve dvou drahách, tedy na dvou terčích. Čas je zobrazován na malém LCD i na velkém externím displeji. Čas každé dráhy je zobrazen na jednom řádku displeje. Po spuštění stopek v tomto režimu naskočí na spodních řádcích displejů odpočet 5 minut, tedy 05:00. Tento čas je uživatelsky nastavitelný. Malý LCD displej ještě v prvním řádku zobrazuje text Priprava muzstva. Velký displej je kompletně zhasnutý kromě spodního řádku s odpočtem.

Po uplynutí odpočtu se na malém i externím displeji zobrazí časy jednotlivých drah. Pokud je potřeba spustit odpočet 5 minut znovu, lze to provést tlačítkem RESET nebo vstupem IN2. Samotné spuštění měření je možné vstupem IN1 nebo tlačítkem START přímo na stopkách. Po spuštění měření již vstup IN1 nereaguje a čeká se na ukončení měření v obou drahách vstupy IN3 a IN4, tedy STOP-L a STOP-P. Pokud je dosažen příslušný terč, čas dané dráhy se zastaví.

Spuštění stopek je možné i stiskem START nebo vstupem IN1 během odpočtu 5 minut. Reset stopek je možný kdykoli tlačítkem RESET. Po jeho stisku dojde vždy k ukončení jakéhokoli měření a naskočí odpočet 5 minut. Aby odpočet mohl naskočit, musí být oba terče, tedy jejich spínače, v LOG-0. Jinak je na LCD zobrazeno chybové hlášení Terc X: ERORR. Chybu na terči je třeba odstranit a poté bude chybové hlášení automaticky vymazáno.

2. Start/STOP. V tomto režimu se používá pouze spodní řádek displejů. Po přepnutí do režimu zobrazí stopky na druhém řádku LCD čas 00:00:000. Na externím displeji se zobrazí na druhém řádku 00:00:00. Všechny ostatní zobrazovače jsou zhaslé. Spuštění stopek se provede tlačítkem START nebo přivedením LOG-1 na vstup IN1. Následně je vstup IN1 po dobu 5 sekund blokován. Odpočet tohoto času se spouští až uvolněním tlačítka START nebo přechodem vstupu IN1 do LOG-0. Jde o ochranu, aby se stopky nezastavily při poruše spouštěcího mechanismu. Tento čas je uživatelsky nastavitelný. Po uplynutí blokování je možné opětovným stiskem START nebo IN1 měření ukončit. Reset se provede tlačítkem RESET.

3. Start/STOP separé. Třetí režim je podobný jako režim 2, ale pro spuštění se používá tlačítko START nebo vstup IN1 a pro ukončení měření vstup IN3 nebo IN4, tedy STOP-L nebo STOP-P.

Ovládání stopek

Stopky se ovládají pomocí vstupů na zadním panelu nebo tlačítky na víku krabičky. K dispozici jsou čtyři vstupy: START (IN1), RESET (IN2), STOP-L (IN3) a STOP-P (IN4). Přivedením signálu na příslušný vstup dojde podle jeho funkce ke spuštění nebo zastavení měření. Stiskem RESET dojde k vynulování stopek.

Stopky si před spuštěním měření po resetu kontrolují stav vstupů STOP. Pokud je na některém STOP vstupu přítomen signál, například je stisknuté tlačítko nebo vybavený terč, je to vyhodnoceno jako chyba. Na displeji se místo času zobrazí text Terc X: ERORR. Po odstranění závady se chybové hlášení samo smaže.

Externí displej

Ke stopkám je možné pomocí výstupu J1 připojit externí displej až o šesti znacích ve dvou řádcích. Zobrazovány jsou hodnoty z interního displeje ve formátu 59:59:99, tedy minuty, vteřiny a setiny. Tisíciny vteřin nejsou na externím displeji zobrazovány, protože to většinou není potřeba a displej by se tím zbytečně prodražil.

Pokud není potřeba zobrazovat desítky minut, nemusí se tento zobrazovač osazovat. Stopky nemají s externím displejem zpětnou vazbu, takže je jedno, kolik čísel je ve velkém displeji osazeno. Stopky posílají všechna data a displej si vybere, co má zobrazit.

Napájení stopek

Stopky je možné napájet pouze z USB, pokud jsou připojeny k PC. Pro plnohodnotný provoz je však doporučeno používat napájecí napětí v rozsahu 8-12 V přivedené do konektoru US2. Jde o běžný napájecí DC konektor 5/2,1 mm, kde střední kolík je kladné napětí a vnější plášť je GND.

Pokud jsou do vstupů IN1 až IN4 nebo do souhrnného konektoru J7/RJ45 připojeny optické snímače, například laserové závory, je vhodné použít napájecí napětí v rozsahu 12-15 V kvůli správnému napájení snímačů. Při nižším napájecím napětí nemusí pracovat spolehlivě. Vždy je nutné zkontrolovat doporučení výrobce použitého snímače.

Stopky lze propojit s PC pomocí USB kabelu. Aby bylo možné zachytit data, která stopky do PC posílají, je nutné na PC spustit vhodný terminálový program. V dokumentaci je doporučen HyperTerminal, který umí přijímaná data ukládat do textového souboru. Výhodou je, že v PC vidíme všechna přijatá data, zatímco na displeji stopek jsou zobrazena pouze data aktuálního závodu. Tato možnost ale nemusí být ve všech verzích firmware podporována.

Nastavení stopek

Stopky je možné nastavovat dvěma způsoby: ručně pomocí tlačítek a interního LCD displeje, nebo vzdáleně přes PC pomocí AT příkazů, kdy jsou stopky připojeny USB kabelem.

Režim provozu	Výchozí hodnota 1, rozsah 1 až 3.
Čas odpočtu	Výchozí hodnota 5 minut, rozsah 0 až 10 minut. Jde o čas na přípravu družstva.
Čas blokování	Výchozí hodnota 5 sekund, rozsah 0 až 30 sekund. Platí pro režim 2 při ovládání jedním vstupem IN1.

Ruční nastavení tlačítky. Do nastavovacího režimu přejdou stopky pouze tehdy, když jsou odpojeny od veškerého napájení. V tento moment stiskneme a držíme tlačítko START a připojíme stopky na napájení. Jakmile se na displeji objeví informace o stopkách, můžeme tlačítko START uvolnit. Po zobrazení úvodních informací přejdou stopky do nastavovacího režimu.

Na displeji je v prvním řádku Priprava - 05:00 a blikající kurzor na místě desítek minut. Tlačítkem STOP-L se hodnota zvyšuje, tlačítkem STOP-P snižuje. Přepnutí na další editovatelnou pozici se provede tlačítkem START. Takto lze postupně nastavit čas přípravy, režim provozu a čas blokování. Po dosažení poslední položky vrátí další stisk START kurzor na začátek a současně uloží všechny aktuální hodnoty do paměti stopek. Z nastavovacího režimu je možné kdykoli vyskočit tlačítkem RESET; při opuštění režimu se hodnoty rovněž uloží.

Vzdálené nastavení pomocí PC. Kdykoli během chodu stopek je možné editovat popsané parametry pomocí AT příkazů. Stopky je potřeba propojit s PC a spustit terminálový program, který dokáže posílat data bez ukončovacích znaků. Doporučený SimpleSerialTerminal je součástí dokumentace s předpřipravenými příkazy. Komunikační rychlost se nastavuje na 9600 bps.

Schéma zapojení

Schéma je ilustrativní a odpovídá kompletnímu osazení. V praxi nemusí být vždy osazeny všechny komponenty. Osazuje se podle požadované funkcionality, proto je důležité číst i dodatečné informace k osazení.

Osazovací plán

Stopky jsou zhotoveny na oboustranném plošném spoji.

Konfigurace bezdrátového modulu

Pokud je použita bezdrátová komunikace, například s externím displejem, může být použit modul HC-11 nebo HC-12. Následující hodnoty jsou ilustrativní a mohou se lišit podle konkrétního nastavení modulů.

Kanál	4
Režim	FU3
BaudRate	19200 bps

Aktualizace firmware

U této verze stopek je možné jednoduše aktualizovat firmware. Při aktualizaci je nutné propojit stopky s PC přes USB. V dokumentaci je k dispozici také aktualizační utilita ArduinoBuilder.exe, kde se v nabídce Board Type vybere Arduino Leonardo a pomocí Load Sketch / HEX se otevře požadovaný firmware ve formátu HEX. Kliknutím na COM port, přes který jsou stopky připojeny k PC, dojde k aktualizaci firmware. Instruktážní video je součástí dokumentace.

Na softwarový web Sakul.cz zde navazují také aktuální nástroje Sakul Arduino Loader (SAL) a Sakul Serial Terminal (SST). SAL se hodí pro práci s firmwarem u podporovaných konstrukcí a SST pro komunikaci přes sériový port, testování připojení a práci s AT příkazy.

Nastavení kontrastu LCD displeje

Na LCD je zespodu převodník, který převádí I2C komunikaci na displej. Na tomto převodníku je malý trimr pro nastavení kontrastu displeje. Je tam také čtyřpinový konektor pro propojení modulu displeje s deskou procesoru. Všechny piny jsou popsány, takže by neměl nastat problém. Obrázek je pouze ilustrativní a může se lišit podle použitého převodníku.

Video návody

Součástí dokumentace stopek jsou také různé video návody, kde je vše podrobně vysvětlováno a názorně předváděno. Pokud jsou nejasnosti s obsluhou nebo nastavováním stopek, doporučuji projít i tuto formu návodů.

Pro konstruktéry

V současné době se některé komponenty na desce nepoužívají, protože nejsou zaprogramovány. Ani do budoucna nemusí být uvolněn firmware, který bude používat všechny komponenty. Konstrukce vznikla jako nástupce starších variant stopek a slouží hlavně jako univerzální základ pro zakázkové konstrukce, kde se osazují pouze komponenty požadované pro danou funkcionalitu.

V seznamu součástek jsou hvězdičkou označeny komponenty, které se momentálně neosazují. Jejich osazení nebude mít na funkčnost vliv, takže je možné je osadit a případně pro ně časem doplnit funkcionalitu. Drobné součástky, jako rezistory a kondenzátory, se osazují vždy, protože nemají výrazný vliv na cenu a bylo by nepraktické v nich rozlišovat různé varianty osazení.

Stabilizátor napětí

Ve schématu jsou použity tři stabilizátory napětí. IC2 se stará o napájení 3,3 V, které se používá pro SD kartu. Ta se běžně neosazuje, takže se tento stabilizátor obvykle nepoužívá. Dalšími stabilizátory jsou DC1 a IC3. Zde platí, že se osazuje vždy pouze jeden z nich.

Volba záleží na očekávaném odběru z větve 5 V a na vstupním napětí. Pokud nebude použit malý interní LED displej připojený do konektoru X3, lze pro napájení větve 5 V použít stabilizátor IC3. Pokud interní LED displej použit bude, je vhodnější DC/DC měnič DC1. Ten podle typu dokáže dodat až 1 A a hodí se i při vyšším vstupním napětí, například 12 až 15 V. DC1 a IC3 nesmí být nikdy osazeny současně.

Použité displeje

Kromě externího displeje mohou stopky obsahovat dva interní displeje. Prvním je alfanumerický podsvícený LCD displej o dvou řádcích a šestnácti znacích na řádek. Mohou existovat i varianty s jinými LCD, ale ty musí být podporovány firmwarem.

LCD displej musí být vybaven převodníkem komunikace, protože stopky s ním komunikují po sběrnici I2C. Převodníků existuje více typů a použitelnost záleží na tom, který převodník je definován ve firmware.

Druhý interní displej je založen na sedmisegmentových zobrazovačích. Výhodou jsou velká čísla a dobrá čitelnost na větší vzdálenost. Nevýhodou je pouze jeden řádek a šest číslic, takže nejsou zobrazeny tisíciny. Ve většině případů to nevadí, protože tento displej slouží jako doplňková informace.

Závěrečné prohlášení

Autor této konstrukce se zříká jakékoli odpovědnosti za chování konstrukce a za jakékoli škody, které mohou vzniknout jejím použitím. Veškerou odpovědnost přebírá provozovatel zařízení.

Co znamená EA / FINAL

EA znamená Early Access, tedy předběžný přístup. Většina projektů začíná fází předběžného přístupu, kdy je konstrukce zveřejněna, ale stále nejde o finální provedení. Některé funkce nemusí být integrovány nebo se mohou vyskytovat chyby. Konstrukce je však použitelná a dále se vyvíjí.

Ve chvíli, kdy je vše funkční a odladěné, přechází konstrukce do finální fáze označené jako FINAL. Konstrukce zveřejněné v režimu EA nemusí nikdy přejít do verze FINAL a nelze reklamovat jejich funkcionalitu. Pořízením konstrukce uživatel potvrzuje, že je seznámen s aktuální funkcionalitou a případnými chybami a akceptuje je.

Technická podpora

Veškerá podpora pro tuto konstrukci je řešena formou diskuse. Pokud máte dotaz týkající se stavby, zapojení, nastavení nebo provozu, použijte fórum.

Dokumentace

Dokumentace obsahuje podklady pro stavbu, projekt pro Eagle, program pro procesor, utilitu pro update firmware a další související soubory.

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. Zařízení je určeno pouze k užití pro vlastní potřebu. Jakýkoli prodej není bez souhlasu autora možný.