Certameni viktoriini harjutusmasin: 12 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Junior Classical League'i viktoriinimeeskondade võistlus Certamen hõlmab viktoriiniküsimusi kreeka/rooma teemadel. Üksikud võistlejad vajutavad vastuse saamisel summeri nuppe. Masin jälgib nuppude vajutamise järjekorda, järgides meeskonna blokeerimise reeglit, et kui meeskonna mängija vajutab nuppu, siis selle meeskonna teised vajutused ei lähe arvesse. Meie ehitatud masin oli mõeldud kolmele neljast mängijast koosnevale meeskonnale. Lisaks, et teised kooligrupid saaksid masinat kasutada tavalise viktoriinimasinana, on võimalus meeskonnad eirata ja lihtsalt nuppude järjekorda jälgida.

Kooli Certameni meeskond vajas harjutamiseks masinat, kuid ametlik masin on eraldiseisva süsteemi jaoks 545 dollarit (arvutiga ühendatav variant on 435 dollarit), mis oli eelarves võimatu. Lisaks ilmselgelt ülehinnatud!

Ja nii ma kavandasin palju odavama, mis põhineb Arduino Megal. See pole ametlikeks turniirideks heaks kiidetud, kuid harjutamiseks sobib.

Üks disainiprobleeme, mida ma silmas pidasin, oli see, et vajame mõõdukalt pikki kaableid ja meil peab olema signaali filtreerimine, et vältida valepositiivseid tulemusi lähedalasuvate seadmete elektrimüra tõttu. Lõpuks kasutasin CAT-6 kaablit, kus iga nupu signaalid läksid üle ühe keerdpaari. Testisime elektrilist müra ostsilloskoobi ja vahelduvvoolutoitel töötava elektrilise pliiatsiteritajaga, mis jooksis korratu kaablite hunniku peal ja leidsime, et filtreerimiseks peaks piisama 100 nF kondensaatorist.

Vajalikud osad (hinnad oktoobris 2017):

• 3 CAT-6 kaabli segmenti, igaüks 26,5 jalga pikk, mõlemal isane RJ-45 pistik (üks 70 jala pikkune kaabel, Amazonil 16 dollarit, pooleks lõikamiseks, pluss 30 jala pikkune kaabel, 9 dollarit Amazonil)
• Arduino 2560 rev.3 või kloon USB -kaabliga (8 dollarit Aliexpressis)
• tükk 94 mm x 53 mm ribalauda (3,29 dollarit kolme pakendi kohta eBays)
• takistid, üks kumbki: 2,2K, 1K, 100R (kui teil neid käepärast pole, saate Aliexpressis osta 600 -osalise mitmesuguste takistite komplekti hinnaga 2,30 dollarit)
• 12 kondensaatorit, 100 nF, keraamilised või monoliitsed (100 tükki Aliexpressis 0,81 dollari eest)
• transistor, 2N3904 (10 tükki Aliexpressis 0,74 dollari eest)
• 3 RJ45 pistikupesa (10 tükki Aliexpressis 0,89 dollari eest)
• 3 RJ45 purunemisplaati (igaüks 0,55 dollarit Aliexpressis)
• 1602 sinine LCD -moodul (1,75 dollarit Aliexpressis); kui kasutate erinevat värvi, võib teil olla vaja erinevat takisti väärtust kui minu kasutatav 2.2K
• komplekt 65 leivaplaadi hüppaja meeskaablit (1,09 dollarit Aliexpressis; või tehke ise)
• komplekt 40 isast-emast 15 cm dupont-džemprit (1,39 dollarit Aliexpressis)
• lüliti (Aliexpressil 0,43 dollarit) režiimi vahetamiseks

• 13 vajutusnuppu, ideaaljuhul sellised, et iga neljaliikmeline meeskond saaks sama värvi ja selge nupu jaoks on neljas värv:

  • kasutasime 30 mm arkaadnuppe (20 tükki Aliexpressis 10 dollari eest)
  • need klõpsatavad puutetundlikud nupud oleksid võinud olla paremad, kuid nõuaksid teistsugust nupukujundust (arutan seda juhistes) (ostke kolm 10 -osalist komplekti, kokku 1,20 dollarit Aliexpressis)
• 52 kleepuvat silikoonjalga (1,14 dollarit 100 tüki kohta Aliexpressis)
• termokahanevate torude valik (Aliexpressis alla 2 dollari)
• 64 kruvi, nr 4, 3/8 "kruvid (umbes 3,50 dollarit 100 kohta kohalikus ehituspoes; teil on vaja ainult 16, kui kasutate alternatiivset käeshoitavat klikkijat)
• 24 väikest kaablit (tõmblukuga) (umbes 4 dollarit Lowes)

Vahesumma: umbes 68 dollarit pluss kohaldatavad maksud.

Ja siis peate mõtlema nuppude ja juhtpaneeli juhtumitele. Ma kujundasin ja 3D printisin oma, kasutades umbes 10 dollarit hõõgniiti. Kui teil pole 3D-printerile juurdepääsu, võite minu kavandid printida kaubandusliku teenusega (või võib-olla mõistliku tasu eest lasta mul printida ja saata?) Või kasutada lihtsalt tavalist projektikarpi-või lihtsalt plasttoitu konteiner-põhikarbi ja alternatiivse nupukujunduse jaoks. Kavandite eelvaadet saate vaadata siit.

Meie 3D-trükitud klikkimisnupukastid istuvad kenasti laual, erinevalt käeshoitavatest ametlikest Certameni omadest, seega on kaheldav, kas juunioride klassikaliit kiidab need ametlikuks võistluseks heaks, kuid meie masin oli mõeldud harjutamiseks.

Kui eelistate tavalisemat käeshoitavat klikkijaversiooni (see pole veel ametlikult heaks kiidetud, kuid võite proovida küsida heakskiitu JCL-ist, kui soovite neid kasutada turniiridel, mitte ainult koolitreeningul), kirjeldan ka alternatiivset disaini, mida ma tegelikult pole ehitanud, kuid see peaks olema lihtne. Selle disaini eeliseks on see, et see ei vaja 3D -printimist (kuigi peate põhikarbi jaoks siiski mingisugust ümbrist). See nõuab umbes kuue jala pikkust ajakava 80 1/2 PVC toru, epoksüüd ja kuuma liimi ning vähendab projekti maksumust umbes 6 dollari võrra.

1. samm: juhtpaneel: sissejuhatus

Juhtkarp sisaldab Arduino Megat, ribalauda RJ-45 pistikupesadega, filtreerimiskondensaatoreid ja mitmesuguseid muid ühendusi, CLEAR-nuppu ja lülitusrežiimi MODE. Arduino poolel olevad ühendused kasutavad džemprid, nii et neid saab hõlpsasti välja vahetada.

Eeldan, et teete kolme meeskonna versiooni kolme RJ-45 pesaga. Mõne hoolikusega võib olla võimalik paigaldada neli RJ-45 pesa ja püsivara muudatused on väikesed. Kui soovite kahe meeskonna versiooni, jätke üks pistikupesadest vahele.

2. samm: juhtpaneel: RJ-45 pistikupesad

Jootke pistikupesad RJ-45 purunemisplaatide külge.

Jootke murdelauad ribalaua servade külge. Kui kasutate minu 3D -prinditud juhtploki kujundust, peaksite need jootma samades kohtades nagu fotol.

3. samm: juhtpaneel: kondensaatorid ja ühendused

Nüüd vajab ribalaud mitmeid täiendavaid ühendusi. Soovite viidata skemaatilisele skeemile (edasiseks suurendamiseks võib see-p.webp

Suur osa jootmisest hõlmab džemprite jootmist plaadile. Võite kasutada kindla südamikuga 22AWG traati või muidu eelnevalt valmistatud džemprid. Kui kasutate eelnevalt valmistatud džemprid, saate mõnikord pika pooleks lõigata ja mõlemat poolt eraldi kasutada. Veenduge alati, et teie džemprid oleksid piisavalt pikad, et jõuda sinna, kuhu nad peavad minema. Kui ma ei maini teisiti, tähendab "hüppaja" "mees-mees hüppaja".

Võite lihtsalt minna skeemiga ja ignoreerida järgmisi näpunäiteid, kuid võib -olla leiate mõnest neist abi.

1. Reserveerige ribaplaadi keskriba maapinnale ja jootke hüppaja (ideaaljuhul must), mis läheb ühe Arduino GND tihvti külge.

2. Iga RJ-45 pesa teenindab ühte meeskonda ja sellel on kaheksa pistikut, mis lähevad (keerutatud) paaridena nelja nupu külge. Pange 100 nF kondensaator vahemikku 1 kuni 2, 3 ja 6 (!), 4 ja 5 (!) Ning 7 ja 8. Ühendage 2, 4, 6 ja 8 maandusega. Ühendage 1, 3, 5 ja 7 hüppajajuhtmetega, mille teine ots läheb Arduino digitaalsete tihvtide külge. Ideaalis kasutage iga meeskonna jaoks sama värvi hüppajajuhtmeid, nii et seda on lihtsam jälgida.

3. Jootma skemaatiliselt kõlarit teenindavas lihtsas transistoriahelas. Skeemil olevad transistori tihvtid on paigutatud vasakult paremale, lameda küljega teie poole: vasakpoolne peaks olema ühendatud hüppajajuhtmega, mis läheb ühele Arduino maandusnõelale, keskmine juhe 1K takistile, mille teine ots läheb hüppajale Arduino digitaalsele tihvtile 9 ja parem tihvt läheb 100 oomi takistile, mille teine ots läheb ühe kõlariühenduse juhtmesse. Teine kõlarite ühendus peaks minema hüppajale, mis ühendatakse ühe Arduino 5V kontaktiga.

4. Ühendage juhtlüliti juhtmega. Võite lihtsalt joota ühe juhtme ühest režiimilüliti kontaktidest maandusribale ja joota meessoost hüppaja teisest kontaktist, et lõpuks Arduinoga ühenduda.

5. Selge vajutusnupp on keerulisem, kui kasutate 30 mm arkaadnuppe, kuna see tuleb korpuse külge väljastpoolt klõpsata ja te ei soovi juhtumit praegu käsitleda. Soovitan võtta üks naisotsaga hüppaja, lõigata see naissoost otsa lähedale ja joota teine ots nööbi külge. Seejärel jootke isane hüppaja ribalaua maandusriba külge ja saate selle hüppaja lõpuks nupule kinnitada. Lisaks jootke isane hüppaja nupu teise pistiku külge; lõpuks ühendatakse see Arduinoga.

Märkus: panin 150 oomi takisti 100nF kondensaatoriga järjestikku nii lülituslülitile kui ka tühjendusnupule, kuid ausalt öeldes on see ilmselt üleliigne, nii et ma ei lisanud seda skeemile ja te ei pea sellega tõenäoliselt vaeva nägema. (Püsivara teeb niikuinii kõik vajalikud nullimised tarkvaras.)

4. samm: juhtpaneel: LCD

Kaherealisel "1602" LCD-l on tõenäoliselt kaasas isane päis, mille peate selle külge jootma. Kui olete isase päise kätte saanud, ühendage lihtsalt 16 naissoost meessoost džemprit.

Pange tähele, et vooluahela skeemil on vedelkristallekraanil neli maapinnale minevat tihvti, üks neist läbi 2,2K takisti. Väärtuslike Arduino GND tihvtide säilitamiseks lõigake isased otsad kolmelt naissoost-naissoost džemprilt, eriti V0-lt, mis saab takistuse. Jootke takisti üks ots V0 hüppaja külge. Seejärel ühendage takisti teine ots ja ülejäänud kolm džemprit nii, et need kõik koonduksid üheks isaspistikuks, mis võib minna Arduino GND tihvti külge.

Ärge unustage lõpuks katmata asju katta elektrilindi või kuumaõhuga.

Kuid pange tähele: kui ekraani kontrast ei ole hea, võib 2.2K takisti järgmises etapis muutmist vajada, nii et võib -olla ärge tehke veel kuumtöötlust.

Samuti on vedelkristallekraanil kaks tihvti, mis lähevad 5V pingele: ühendage need sarnaselt. Võib -olla soovite kontrollida, kas LED+ pistik ühendub LCD -ekraanil oleva takistiga (see oli minu tahvlil). Kui ei, lisage 220 oomi takisti.

Seejärel ühendage isasotsad Arduino külge nagu skeemil.

Samm: juhtpaneel: laadige püsivara üles ja testige

Veenduge, et Arduino IDE oleks installitud. Laadige minu tarkvara siit alla. Võite lihtsalt alla laadida zip -faili ja sisestada selle sisu Arduino kataloogi.

Zip -faili seest leiate veel ühe ZIP -faili, nimega ModNewLiquidCrystal.zip. Sellega on natuke keeruline toime tulla. See on väga optimeeritud raamatukogu 1602 vedelkristallekraaniga tegelemiseks ja parandab Certameni seadme ajastustäpsust. Kustutage LiquidCrystal Arduino vaikeraamatukogu. (Windowsis on see kaustas C: / Program Files (x86) Arduino / libraries.) Seejärel ekstraheerige ModNewLiquidCrystal.zip sisu oma Arduino kasutajaraamatukogude kausta.

Ühendage Arduino arvutiga, määrake Tööriistad | Juhatus | Arduino Mega… 2560, Tööriistad | Protsessor | ATmega2560 ja tööriistad | Port oma Arduino jadaporti (loodetavasti on see ainult seal). Seejärel laadige üles paremnoolnupuga.

Kui kõik on korras, kuvatakse vedelkristallekraanil Certameni teade ja kuvatakse ekraan, millel on lihtsalt kiri "Certamen". Kui ei, siis on teie LCD -ühendustega midagi valesti. Kui kontrast on halb, võite 2,2K takisti millegi muu vastu välja vahetada. Või kasutage 10K potentsiomeetrit, nagu siin.

Lülitage Arduino toide välja ja ühendage stripplaat, selged ja režiimiga džemprid Arduinoga vastavalt skeemile.

Lülitage Arduino uuesti sisse ja nüüd saate seda veel proovida. Režiime on kaks: Certamen ja Quiz. Lülitate nende vahel lülitiga. Certameni režiimis lukustab meeskonna nupuvajutus. Viktoriinirežiimis pole meeskonnaluku. Viktoriinirežiim on kasulik ka kõigi ühenduste toimimise kontrollimiseks. Kuna teil pole nuppe veel ühendatud, kasutage testimiseks lihtsalt kruvikeerajat, et ühendada RJ45 pistikupesade kontaktid.

6. samm: juhtpaneel: viimistlus

Projektikastis peavad olema avad nupu, režiimi lüliti, USB-pordi, RJ-45 portide ja LCD-ekraani jaoks. Võib -olla oleks hea mõte avada kõnelejale mõned avad, kuid võite katsetada. Saate selle välja mõelda või kasutada 3D-prinditavat kasti.

Kui kasutate kustutusnupuna 30 mm arkaadnuppu ja teie režiimi lülitusnupp on samade mõõtmetega kui minu oma, saate lihtsalt STL -failid printida.

Aga kui soovite asju muuta, peate alla laadima OpenSCAD -i ja muutma faili mainbox.scad. OpenSCAD võib olla hirmutav, kuid kui peate lihtsalt tegema väiksemaid muudatusi, on see lihtne:

• Kui te ei kasuta tühjendusnupuna 30 mm arkaadnuppu, saate teha ümara ümmarguse nupu ava, muutes use30MMArcadeButton väärtuse valeks ja reguleerides seejärel parameetrid clearButtonNeckDiameter, clearButtonNeckLength ja clearButtonOuterDiameter oma maitse järgi.
• Režiimi lülitusaugu suuruse muutmiseks reguleerige režiimi LülitiNeckDiameter, modeSwitchNeckLength, modeSwitchOuterDiameter.
• Kui teil on erineva suurusega kõlar, on kõlariXXX erinevaid parameetreid.

Efektide nägemiseks klõpsake eelvaate nuppu ">>". Faili ülaosas on "mode =", mis võimaldab teil valida, kas renderdate TOPi, BOTTOMi või mõnda pesurit, mis võib olla mugav asjade paigaldamiseks. Kui olete rahul, klõpsake renderdamiseks nuppu kuubik koos liivakellaga ja seejärel nuppu STL prinditava STL-faili loomiseks.

Kui kast on valmis, paigaldage Arduino, ribalaud ja LCD -ekraan kruvidega #4. Mõne põhjaaugu puhul võivad kruvid olla liiga pikad ja välja jääda. Võite lihtsalt kruvide otsad tasaseks viilida või kasutada lühemaid. Libistage kõlar kõlarite võre juurest slaididesse ning paigaldage režiimilüliti ja nupud.

Samm: valmistage ette kaablid

Seadistamisel, kus ma läksin, läks iga kaabel juhtpaneelist välja umbes 14,5 jalga esimese klõpsakasti juurde ja seejärel läks kaabel läbi klikkimisseadme järgmise ja nii edasi viimase klõpsakasti juurde. Tahtsin klõpsukastide vahele umbes 3,5-4 jalga.

Iga klõpsukarp ühendatakse ühe paari keerdpaarijuhtmetega:

• oranž / oranž-valge: nupp 1 (lõppu lähedal, pistikule kõige lähemal)
• roheline / roheline-valge: nupp 2
• sinine / sini-valge: nupp 3
• pruun / pruun-valge: nupp 4 (kaugeim ots)

Peate ühendama juhtmest õigete keerdpaaridega õigetes kohtades.

Mõõtke, kuhu soovite klõpsakastid minna, kusjuures viimane asub umbes kolme tolli kaugusel kaabli kaugemast otsast (RJ-45 pistiku vastas olev ots) ja eemaldage ettevaatlikult umbes pool tolli välisest isolatsioonist kaabel kõigis nendes neljas punktis.

Seejärel eemaldage pruuni / pruun-valge paari otsad nupu 4 punktist.

Liikuge nupu 3 eemaldatud alale. Lõigake sinine/sini-valge paar 1/2 "eemaldatud ala kaugemast küljest (st küljest pistikust eemale), jättes 1/2" paari paarist. Eemaldage sinise / sini-valge paari otsad ja jooteühenduse juhtmed (nt jäänud džemprid) juhtmete lähedale (pistiku) küljele, umbes 3 tolli, et neid saaks kasutada koos lauale klikkijatega ja 6 tolli käes olevad. Katke vuugid kenasti kuumakahanemisega.

Korda seda nupuga 2 ja rohelise / rohelise-valgega.

Korrake nuppu 1 ja oranži / oranži-valgega.

Nüüd on teil kaabel, kus on neli paari juhtmeid erinevates kohtades. Korrake sama kahe teise kaabli puhul.

Mul oli palju keerulisem protseduur, kus jätsin splaissid vahele ja tõmbasin juhtmed kaabli kaugemast otsast välja. Seda tehes kahjustasin aeg -ajalt juhtmeid ja soovitan selle asemel ülaltoodud protseduuri.

8. samm: valik A: 30 mm arkaadnupud ja 3D-prinditud klikkide karbid

Kui otsite 30 mm nuppude laua klõpsureid, mida ma tegin, peate nüüd printima kõik 12 klõpsukasti. Need on projekti githubi lehel nii stl -vormingus kui ka nende loomiseks kasutatud OpenSCAD -failis. Nupukastid on märgistatud meeskonna ja mängija järgi (meeskonnad: A, B ja C; mängijad: 1, 2, 3 ja 4), seega on nad kõik erinevad. Lisaks läheb mängija 4 kast kaabli otsa, nii et sellel on kahe kaablipesa asemel ainult üks. Nööbikarpide jaoks on olemas ka alused. Mängijate 1-3 alused on kõik samad, kuid mängija 4 alus on erinev. Plastiku säästmiseks tegin aluse 1/4 vineerist hoopis augusaega (ja seejärel puurisin kinnitused).

Tõmmake juhtmed, mis lähevad igale nupule üles, läbi nupukarbi põhja ja jootke nupule. Veenduge, et kõik vuugid oleksid kaetud elektrilindi või termokahanevaga. Asetage kaabel nupukarbi allosas olevatesse aukudesse (või üks auk, kui see on nupp 4) ja kinnitage kaablisidemed, et kaabel ei tõmbaks välja. Kinnitage alused kruvidega ja asetage silikoonist jalad.

9. samm: valik B: käeshoitavad klikkijad

Lõika 1/2 tollise ajakavaga 80 PVC toru klõpsuga käepidemete jaoks viie tollisteks segmentideks.

Viige kaablile pilu torutükkide põhja mõlemal küljel, välja arvatud nupu 4 puhul, mis vajab ainult ühte pilu.

Viilige torutüki sisemine ülaosa, et saaksite ülaosas oleva nupu hõõrdumise.

Tõmmake juhtmed läbi toru üles ja jootke nupule. Epoksiidige nupp kohale, kuhu see hõõrdekohaga sobib. Pange kaabel läbi allosas oleva pesa (d). Asetage kaablile kaabli toru sisse, et see välja ei tõmbaks. Seejärel tihendage toru põhi kas epoksü või kuumliimiga.

Soovitan pingete leevendajana panna kaabli välisküljele, kus see torust väljub, mõne Shoe Goo või silikoontihendi.

Samm: kasutage

Enne kasutamist kontrollige kõiki nuppe. Lülitage režiimilüliti asendisse "Viktoriin" ja laske igal mängijal nuppu vajutada. Ekraanil peaksid olema kõik 12 nuppu. Seejärel lülitage "Certamen" -le ja saate meeskonna sulgemise funktsiooni. Ekraani tühjendamiseks vajutage nuppu Kustuta.

Minu kaabli mõõtmed olid kavandatud nii, et nupud saaksid klassiruumis olla eraldi laudadel.

Samm 11: Tehnilised märkused

Võrdse tulemuse korral teeb tarkvara juhusliku valiku.

Ajastustäpsus, et teha kindlaks, kes on esimene mängija, kes vajutas nuppu, ei ole halvem kui 50 mikrosekundit (testitud ostsilloskoobiga).

Harvadel halvematel juhtudel on kolmanda vajutuse teisele ütlemise ajastamise täpsus umbes 2 millisekundit. See juhtub ainult siis, kui kõik kolm vajutust toimuvad üksteisest 2 millisekundi jooksul ja see on tingitud sellest, et protsessor on pärast esimest vajutust ekraani uuendamisega hõivatud. Selle ajastamisvea allika minimeerimiseks on LCD-ekraanil paralleelne 8-bitine ühendus (tavaliselt ühendavad inimesed 1602 LCD-d, kasutades vähem Arduino nööpnõelu) ja ma kasutasin selle kasutamiseks optimeeritud LiquidCrystali raamatukogu (enamik optimeerimisi ei ole minu oma, kuid lisasin paralleelse 8-bitise optimeerimise).

12. samm: lihavõttemunad

Kui hoiate tühjendusnuppu all, kui seade käivitub, saate sõltuvalt režiimilüliti olekust ühe kahest lihavõttemunast: klõpsunuppudega juhitava klaveri või mõne ladina luule ekraanil. Väljumiseks pöörake režiimilülitit.

Õpetajate võistluse 2017 teine koht