Stroj za vježbanje kviza Certamen: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Timsko takmičenje u kvizu Certamen iz Juniorske klasične lige uključuje kviz pitanja o grčkim/rimskim temama. Pojedinačni takmičari pritiskaju dugmad zujalice kada dobiju odgovor. Mašina prati redoslijed pritiskanja tipki, podložno pravilu timskog zaključavanja da jednom igrač u timu pritisne dugme, drugi pritisci tog tima se ne računaju. Mašina koju smo izgradili je za tri tima sa po četiri igrača. Osim toga, kako bi druge školske grupe mogle koristiti stroj kao standardni stroj za kvizove, postoji mogućnost zanemarivanja timova i samo praćenje redoslijeda gumba.

Školskom timu Certamen bila je potrebna mašina za vježbanje, ali službena mašina košta 545 USD za samostalni sistem (varijanta koja se uključuje u računar iznosi 435 USD), što je iz budžeta bilo neizvodljivo. Plus očito preskupo!

I tako sam dizajnirao mnogo jeftiniji, zasnovan na Arduino Megi. Nije odobreno za službene turnire, ali je dobro za vježbe.

Jedan od dizajnerskih problema koje sam imao na umu bio je da su nam trebali umjereno dugi kabeli i morali smo imati filtriranje signala kako bismo izbjegli lažne pozitivne rezultate zbog električne buke iz obližnjih uređaja. Završio sam pomoću kabla CAT-6, pri čemu su signali svakog dugmeta prelazili preko jednog upletenog para. Testirali smo električnu buku osciloskopom i električnim oštračem za olovke na izmjeničnu struju koji radi na neurednoj gomili kabela i otkrili da bi kondenzator od 100 nF trebao biti dovoljan za filtriranje.

Potrebni dijelovi (cijene u oktobru 2017.):

• 3 segmenta kabla CAT-6, svaki dugačak 26,5 stopa, sa muškim utikačem RJ-45 na svakom (jedan kabel od 70 stopa, 16 USD na Amazonu, za prepolovljenje, plus kabel od 30 stopa, 9 USD na Amazonu)
• Arduino 2560 rev.3 ili klon sa USB kablom (8 USD na Aliexpressu)
• komad kartona 94 mm x 53 mm (3,29 USD za pakovanje od tri komada na ebayu)
• otpornici, svaki od njih: 2.2K, 1K, 100R (ako ih nemate pri ruci, možete kupiti razni otpornik od 600 komada na Aliexpressu za 2,30 USD)
• 12 kondenzatora, 100nF, keramički ili monolitni (100 komada za 0,81 USD na Aliexpressu)
• tranzistor, 2N3904 (10 komada za 0,74 USD na Aliexpressu)
• 3 utičnice RJ45 (10 komada za 0,89 USD na Aliexpressu)
• 3 RJ45 ploče za probijanje (0,55 USD svaka na Aliexpressu)
• 1602 plavi LCD modul (1,75 USD na Aliexpressu); ako koristite drugu boju, možda će vam trebati drugačija otpornička vrijednost od 2.2K koju koristim
• set od 65 muških kabela za kratke ploče (1,09 USD na Aliexpressu; ili napravite sami)
• set od 40 muško-ženskih dupont džempera od 15 cm (1,39 USD na Aliexpressu)
• prekidač (0,43 USD na Aliexpressu) za promjenu načina rada

• 13 tipki, idealno tako da svaki tim od četiri osobe može dobiti istu boju, a postoji i četvrta boja za dugme za brisanje:

  • koristili smo arkadne tipke od 30 mm (20 komada za 10 USD na Aliexpressu)
  • ti klikavi taktilni gumbi mogli su biti bolji, ali zahtijevali bi drugačiji dizajn gumba (o tome ću govoriti u uputama) (kupite tri seta od 10 komada, za ukupno 1,20 USD na Aliexpressu)
• 52 ljepljiva silikonska stopala (1,14 USD za 100 komada na Aliexpressu)
• Asortiman cijevi za termoskupljanje (ispod 2 USD na Aliexpressu)
• 64 vijka, #4, 3/8 "vijka (oko 3,50 USD za 100 u lokalnoj trgovini željeza; potrebno vam je samo 16 ako idete s alternativnim dizajnom ručnog klikera)
• 24 male vezice za kablove (u zip stilu) (oko 4 USD u Lowesu)

Međuzbir: oko 68 USD plus važeći porezi.

Zatim morate razmisliti o futrolama za dugmad i kontrolnu kutiju. Dizajnirao sam i 3D štampao naše, trošeći oko 10 dolara filamenta. Ako nemate pristup 3D štampaču, mogli biste odštampati moje dizajne uz komercijalnu uslugu (ili možda uz razumnu naknadu da odštampam i pošaljem?), Ili samo koristiti standardnu kutiju za projekat-ili samo plastičnu hranu kontejner-za glavnu kutiju i alternativni dizajn dugmeta. Ovdje možete pregledati dizajn.

Naše 3D tiskane kutije s klikerom lijepo stoje na stolu, za razliku od ručnih službenih Certamena, pa je dvojbeno da li bi ih Juniorska klasična liga odobrila za službeno natjecanje, ali naša je mašina trebala biti za vježbu.

Ako više volite standardniju verziju ručnog klikera (još uvijek nije službeno odobrena, ali možete pokušati zatražiti odobrenje od JCL-a ako ih želite koristiti za turnire, a ne samo za školsku praksu), opisat ću i alternativni dizajn, koje zapravo nisam izgradio, ali bi trebalo biti jasno. Prednost ovog dizajna je u tome što mu nije potrebno 3D štampanje (iako vam i dalje treba neka vrsta futrole za glavnu kutiju). Za to je potrebno oko 6 stopa standardne PVC cijevi od 80 1/2 , epoksidnog i vrućeg ljepila i smanjuje troškove projekta za oko 6 USD.

Korak 1: Kontrolna kutija: Uvod

Upravljačka kutija će sadržavati Arduino Mega, stripboard sa utičnicama RJ-45, kondenzatore za filtriranje i razne druge veze, dugme CLEAR i prekidač MODE. Priključci na Arduino strani koristit će kratkospojnike, tako da se mogu lako promijeniti.

Pretpostavljam da pravite verziju za tri tima, sa tri RJ-45 utičnice. Uz malo pažnje, moguće je postaviti četiri RJ-45 utičnice, a izmjene firmvera bit će male. Ako želite verziju za dva tima, samo preskočite jednu od utičnica.

Korak 2: Upravljačka kutija: utičnice RJ-45

Lemite RJ-45 utičnice na ploče za razbijanje.

Lemite ploče za razbijanje na rubove trake. Ako koristite moj 3D štampani dizajn upravljačke kutije, trebali biste ih lemiti na istim mjestima kao na fotografiji.

Korak 3: Upravljačka kutija: Kondenzatori i veze

Trakasta traka sada treba brojne dodatne veze. Morat ćete se pozvati na shemu (da biste dodatno uvećali, ova-p.webp

Većina lemljenja uključuje lemljenje kratkospojnika na ploču. Možete koristiti punu jezgru 22AWG žice ili unaprijed izrađene kratkospojnike. Ako koristite unaprijed izrađene kratkospojnike, ponekad ćete moći prepoloviti dugu i upola koristiti obje polovice. Uvijek osigurajte da vaši skakači budu dovoljno dugački da stignu tamo gdje trebaju. Osim ako ne spomenem drugačije, "skakač" znači "muško-muški skakač".

Možete samo slijediti shemu i zanemariti sljedeće savjete, ali možda će vam neki od njih biti od pomoći.

1. Rezervirajte centralnu traku trake za uzemljenje i zalemite kratkospojnik (idealno, crni) koji ide na jedan od Arduinovih GND pinova.

2. Svaka utičnica RJ-45 služi jednom timu i ima osam konektora koji idu u (upletene) parove na četiri dugmeta. Stavite kondenzator od 100 nF između 1 i 2, 3 i 6 (!), 4 i 5 (!) I 7 i 8. Spojite 2, 4, 6 i 8 na masu. Spojite 1, 3, 5 i 7 na kratkospojne žice, čiji će drugi kraj ići na Arduino digitalne pinove. U idealnom slučaju, upotrijebite kratkospojne žice iste boje za svaki tim, tako će biti lakše pratiti.

3. Lemiti u jednostavnom tranzistorskom krugu koji služi zvučniku u shemi. Igle tranzistora na shemi raspoređene su slijeva nadesno s ravnom stranom okrenutom prema vama: lijevo bi trebalo biti spojeno na kratkospojnu žicu koja će ići na jedan od uzemljenih Arduino pinova, srednja žica na 1K otpornik čiji drugi kraj ide na kratkospojnik na Arduino digitalni pin 9, a desni pin na 100ohm otpornik čiji drugi kraj ide na žicu do jedne od veza zvučnika. Drugi priključak zvučnika trebao bi ići na kratkospojnik koji će se uključiti u jedan od Arduino 5V pinova.

4. Priključite prekidač. Možete samo lemiti jednu žicu s jednog od kontakata prekidača za prebacivanje načina rada na uzemljenje i lemiti muški kratkospojnik s drugog kontakta da biste se na kraju povezali s Arduinom.

5. Dugme za brisanje jasnije je ako koristite arkadne tipke od 30 mm, jer će se morati spolja pričvrstiti za kućište, a u ovom trenutku ne želite raditi sa kućištem. Preporučujem da uzmete jedan kratkospojnik sa ženskim krajem, odsečete ga blizu ženskog kraja, a drugi kraj lemite za dugme. Zatim zalemite muški kratkospojnik na uzemljenu traku stripboard -a, pa ga na kraju možete pričvrstiti na dugme. Dodatno, lemite muški kratkospojnik na drugi konektor na dugmetu; ovo će se na kraju povezati s Arduinom.

Napomena: Stavio sam otpornik od 150 ohma u seriju sa kondenzatorom od 100 nF preko prekidača i dugmeta za brisanje, ali iskreno, to je vjerojatno pretjerano, pa ga nisam uključio u shemu i vjerojatno se ne morate gnjaviti s tim. (Firmver ionako vrši sve potrebne uklanjanje softvera.)

Korak 4: Kontrolna kutija: LCD

Dvoredni LCD "1602" LCD vjerojatno dolazi s muškim zaglavljem koje morate lemiti na njega. Kad dobijete muško zaglavlje, samo uključite 16 kratkospojnika za žene.

Imajte na umu da u dijagramu kruga postoje četiri pina na LCD -u koji idu na masu, jedan od njih kroz 2.2K otpornik. Da biste sačuvali dragocjene Arduino GND igle, odrežite muške krajeve s tri žensko-ženske kratkospojnike, uključujući V0 koji dobiva otpornik. Lemite jedan kraj otpornika na kratkospojnik V0. Zatim spojite drugi kraj otpornika i preostala tri kratkospojnika na takav način da se svi konvergiraju u jedan muški utikač koji može ići na Arduino GND pin.

Ne zaboravite na kraju prikriti sve izložene stvari električnom trakom ili hladnjakom.

Ali imajte na umu: 2.2K otpornik će možda trebati promijeniti u sljedećem koraku ako kontrast ekrana nije dobar, pa možda nemojte još raditi hladnjak.

Također, na LCD -u postoje dva pina koji idu na 5V: spojite ih na sličan način. Možda ćete htjeti provjeriti je li LED+ konektor spojen na otpornik na LCD -u (jeste na ploči koju sam dobio). Ako nije, dodajte otpornik od 220 ohma.

Zatim priključite muške krajeve u Arduino kao na shemi kola.

Korak 5: Kontrolna kutija: Otpremite firmver i testirajte

Provjerite imate li instaliran Arduino IDE. Preuzmite moj softver odavde. Možete samo preuzeti zip datoteku i staviti njen sadržaj u Arduino direktorij.

Unutar zip datoteke pronaći ćete drugu zip datoteku, nazvanu ModNewLiquidCrystal.zip. S ovim se malo teško nositi. To je visoko optimizirana biblioteka za rad sa 1602 LCD -om i poboljšat će preciznost mjerenja vremena Certamen uređaja. Izbrišite zadanu LiquidCrystal Arduino biblioteku. (U operativnom sistemu Windows to je u C: / Program Files (x86) Arduino / libraries.) Zatim izdvojite sadržaj ModNewLiquidCrystal.zip u fasciklu Arduino korisničke biblioteke.

Povežite Arduino sa računarom, postavite Tools | Board | Arduino Mega… 2560, Alati | Procesor | ATmega2560 i alati | Priključak na serijski port vašeg Arduina (nadamo se da postoji samo tamo). Zatim otpremite pomoću gumba sa strelicom nadesno.

Ako je sve u redu, LCD će prikazati poruku Certamen i otići na ekran na kojem samo piše "Certamen". Ako ne, nešto nije u redu s vašim LCD vezama. Ako je kontrast loš, možete promijeniti 2.2K otpornik za nešto drugo. Ili upotrijebite 10K potenciometar, kao ovdje.

Isključite Arduino i spojite stripboard, clear i modem džampere na Arduino prema shemi.

Ponovo uključite Arduino i sada ga možete isprobati. Postoje dva načina rada: Certamen i Quiz. Okrećete se između njih prekidačem. U načinu rada Certamen pritiskom na dugme zaključava se tim. U načinu kviza nema timskog zaključavanja. Režim kviza je takođe koristan za proveru da li sve veze rade. Budući da još nemate spojene gumbe, za testiranje samo upotrijebite odvijač da spojite kontakte na utičnicama RJ45.

Korak 6: Kontrolna kutija: Završite

Vaš projektni okvir mora imati rupe za brisanje dugmeta, prebacivanje načina rada, USB port, RJ-45 portove i LCD ekran. Možda bi bilo dobro imati neke otvore za zvučnika, ali možete eksperimentirati. Možete to shvatiti ili upotrijebiti kutiju za 3D ispis.

Ako koristite arkadno dugme od 30 mm kao dugme za brisanje, a dugme za prebacivanje režima ima iste dimenzije kao moje, možete samo da odštampate STL datoteke.

Ali ako želite promijeniti stvari, morat ćete preuzeti OpenSCAD i urediti datoteku mainbox.scad. OpenSCAD može biti zastrašujući, ali ako samo trebate napraviti manje promjene, bit će lako:

• Ako ne koristite arkadno dugme od 30 mm kao svoje dugme za brisanje, možete napraviti običniju rupu okruglog dugmeta promjenom use30MMArcadeButton na netočno, a zatim prilagodite parametre clearButtonNeckDiameter, clearButtonNeckLength i clearButtonOuterDiameter po svom ukusu.
• Da biste promijenili veličinu rupice za prebacivanje načina rada, podesite modeSwitchNeckDiameter, modeSwitchNeckLength, modeSwitchOuterDiameter.
• Ako imate zvučnik različite veličine, postoje različiti parametri zvučnikaXXX.

Da biste vidjeli efekte, kliknite na dugme za pregled ">>". Pri vrhu datoteke nalazi se "mode =" koji vam omogućuje da odaberete iscrtavate li VRH, DONJE ili neke PERILICE koje bi mogle biti prikladne za uklapanje stvari. Kada ste zadovoljni, kliknite na dugme kocka sa pješčanim satom za iscrtavanje, a zatim na dugme STL za kreiranje STL datoteke za štampanje.

Nakon što je kutija spremna, montirajte Arduino, stripboard i LCD s vijcima #4. Za neke donje rupe vijci bi mogli biti predugi i strše. Krajeve vijaka možete jednostavno turpijati ili koristiti kraće. Umetnite zvučnik u klizače uz rešetku zvučnika i postavite prekidač za način rada i tipke.

Korak 7: Pripremite kabele

Pri postavljanju na koje sam se odlučio, svaki je kabel izlazio iz kontrolne kutije oko 14,5 stopa do prve kutije klikera, a zatim je kabel prošao kroz kliker kutiju do sljedeće, i tako dalje do zadnje kutije klikera. Htio sam oko 3,5-4 stope između kutija za klikere.

Svaka kliker kutija povezuje se s jednim parom žica upletenih parova:

• narandžasto / narandžasto-bijelo: dugme 1 (blizu kraja, najbliže utikaču)
• zeleno / zeleno-bijelo: dugme 2
• plavo / plavo-bijelo: dugme 3
• smeđa / smeđe-bijela: dugme 4 (zadnji kraj)

Morat ćete se spojiti na desne upletene parove s kabela na pravim mjestima.

Izmjerite gdje želite da kvačice idu, pri čemu posljednja ide oko tri inča od krajnjeg kraja kabela (kraj nasuprot utikača RJ-45) i pažljivo skinite oko pola inča vanjske izolacije s kabel na svakoj od ove četiri točke.

Zatim skinite vrhove smeđe / smeđe-bijelog para na gumbu 4.

Pređite na područje 3 skinutog dugmeta. Odrežite plavo/plavo-bijeli par na krajnjoj strani 1/2 "ogoljenog područja (tj. Stranu udaljenu od utikača), ostavljajući 1/2" para na. Odvojite krajeve plavo / plavo-bijelog para i zalemite žice za spajanje (npr. Zaostale kratkospojnike) do bliske (utične) strane žica, oko 3 inča za upotrebu sa klikerima na stolu i 6 inča za one u ruci. Spojeve lijepo prekrijte termoskupljanjem.

Ponovite sa tipkom 2 i zeleno / zeleno-bijelo.

Ponovite sa dugmetom 1 i narandžasto / narandžasto-belo.

Sada imate kabel s četiri para žica koje strše na različitim mjestima. Ponovite za druga dva kabela.

Imao sam mnogo složeniju proceduru u kojoj sam preskočio spojeve i izvukao žice s udaljenog kraja kabela. Pritom sam povremeno oštetio žice i umjesto toga preporučujem gornji postupak.

Korak 8: Opcija A: Arkadna dugmad od 30 mm i kutije za klikere štampane 3D

Ako se odlučite za klikere sa gumbom od 30 mm koje sam uradio, sada ćete morati odštampati svih 12 kutija za klikere. Nalaze se na stranici github projekta, u stl formatu i OpenSCAD datoteci koja je korištena za njihovo generiranje. Okviri s gumbima označeni su od strane tima i igrača (timovi: A, B i C; igrači: 1, 2, 3 i 4), tako da su svi različiti. Štaviše, plejer 4 se nalazi na kraju kabla tako da ima samo jedan slot za kabl umesto dva. Postoje i baze za kutije s gumbima. Osnove za igrače 1-3 su sve iste, ali osnova za igrača 4 je drugačija. Kako bih uštedio plastiku, umjesto njih napravio sam podnožje od šperploče od 1/4 s pilom za rupe (a zatim izbušenim dodacima).

Povucite žice koje idu do svakog dugmeta gore kroz dno okvira dugmeta i lemite ih do dugmeta. Uvjerite se da su svi spojevi prekriveni električnom trakom ili termoskupljajućom tkaninom. Stavite kabel u rupe na dnu kutije s gumbima (ili jednu rupu ako je to dugme 4) i pričvrstite kabelske vezice iznutra kako se kabel ne bi izvukao. Pričvrstite baze vijcima i stavite silikonske nožice.

Korak 9: Opcija B: Ručni klikeri

Izrežite PVC cijev od 1/2 rasporeda 80 na segmente od pet inča za klikerske ručke.

Umetnite utor za kabel s obje strane dna cijevnih dijelova, osim u slučaju tipke 4 kojoj je potreban samo jedan utor.

Napnite unutrašnju gornju stranu komada cijevi tako da možete pritisnuti dugme na vrhu trenjem.

Povucite žice kroz cijev i lemite ih na gumb. Epoksidno dugme na mjestu gdje mu odgovara trenje. Provucite kabel kroz proreze koje ste stavili na dnu. Postavite kabelske vezice unutar cijevi na kabel kako se ne bi izvukle. Zatim dno cijevi zapečatite epoksidom ili ljepilom za topljenje.

Preporučujem da stavite malo Shoe Goo ili silikonskog brtvila na vanjsku stranu kabela gdje izlazi iz cijevi kao rasterećenje.

Korak 10: Upotrijebite

Prije upotrebe testirajte sve tipke. Postavite prekidač za način rada na "Kviz" i neka svaki igrač pritisne dugme. Trebalo bi da se svih 12 dugmadi pojavi na ekranu. Zatim prijeđite na "Certamen" i dobit ćete funkciju timskog zaključavanja. Za brisanje ekrana pritisnite dugme Clear.

Moje dimenzije kabela su dizajnirane tako da se gumbi mogu nalaziti na odvojenim stolovima u učionici.

Korak 11: Tehničke napomene

U slučaju izjednačenosti, softver pravi slučajan izbor.

Preciznost mjerenja vremena za određivanje ko će prvi pritisnuti dugme nije gora od 50 mikrosekundi (testirano osciloskopom).

U rijetkim slučajevima u najgorem slučaju, preciznost vremena za izgovaranje drugog iz trećeg pritiska bit će oko 2 milisekunde. To se događa samo ako se sva tri pritiska dogode unutar 2 milisekunde jedna od druge, a to je zbog toga što je procesor zauzet ažuriranjem ekrana nakon prvog pritiska. Kako bi se ovaj izvor vremenske greške sveo na minimum, LCD ima paralelnu 8-bitnu vezu (obično ljudi povezuju 1602 LCD-a koristeći manje pinova na Arduinu) i uključio sam optimiziranu biblioteku LiquidCrystal da je iskoristim (većina optimizacija nije moje, ali sam dodao paralelnu 8-bitnu optimizaciju).

Korak 12: Uskršnja jaja

Ako držite pritisnuto dugme za brisanje dok se uređaj pokreće, dobit ćete jedno od dva uskršnja jaja, ovisno o stanju prekidača za način rada: klavir kojim se upravlja pomoću tipki za klikanje ili neku latinsku poeziju na ekranu. Za izlaz, okrenite prekidač za način rada.

Drugoplasirani na takmičenju učitelja 2017