Certamen Quiz Alıştırma Makinesi: 12 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Junior Classical League'den Certamen bilgi yarışması takımı yarışması, Yunan/Roma konularında bilgi yarışması sorularını içerir. Bireysel yarışmacılar, bir cevap aldıklarında zil düğmelerine basarlar. Makine, bir takımdaki bir oyuncu bir düğmeye bastığında, o takımdan yapılan diğer basışların sayılmadığı takım kilitleme kuralına tabi olarak, düğmelere basılma sırasını takip eder. Yaptığımız makine, her biri dört oyuncudan oluşan üç takım içindi. Ek olarak, diğer okul gruplarının makineyi standart bir bilgi yarışması makinesi olarak kullanabilmesi için takımları dikkate almama ve sadece düğme sırasını takip etme seçeneği vardır.

Okul Certamen ekibinin üzerinde pratik yapmak için bir makineye ihtiyacı vardı, ancak bağımsız sistem için resmi makine 545 dolar (bir bilgisayara takılan bir değişken 435 dolar), bu da bütçe açısından mümkün değildi. Ayrıca açıkça overpriced!

Ben de Arduino Mega'ya dayalı çok daha ucuz bir tane tasarladım. Resmi turnuvalar için onaylanmamıştır, ancak pratik yapmak için iyidir.

Aklımda kalan tasarım sorunlarından biri, orta uzunlukta kablolara ihtiyacımız olduğu ve yakındaki cihazlardan gelen elektrik gürültüsünden kaynaklanan yanlış pozitifleri önlemek için sinyal filtrelemeye sahip olmamız gerektiğiydi. Her düğmenin sinyalleri bir bükümlü çift üzerinden geçen CAT-6 kablosu kullandım. Elektrik gürültüsünü bir osiloskop ve dağınık bir kablo yığınının üzerinde çalışan AC ile çalışan bir elektrikli kalemtıraş ile test ettik ve filtreleme için 100nF kapasitörün yeterli olması gerektiğini gördük.

Gerekli parçalar (Ekim 2017 fiyatlandırması):

• Her biri 26,5 fit uzunluğunda, her birinde bir erkek RJ-45 fişi olan 3 segment CAT-6 kablosu (bir 70 fit kablo, Amazon'da 16 $, yarıya inmek için artı 30 fit kablo, Amazon'da 9 $)
• Arduino 2560 rev.3 veya USB kablosuyla klonlama (Aliexpress'te 8 $)
• 94 mm x 53 mm şerit tahtası parçası (ebay'de üçlü paket için 3,29 ABD doları)
• dirençler, her biri: 2.2K, 1K, 100R (elinizde yoksa, Aliexpress'den 2.30$'a 600 parça çeşitli direnç seti satın alabilirsiniz)
• 12 kapasitör, 100nF, seramik veya monolitik (Aliexpress'te 0,81 ABD dolarına 100 adet)
• transistör, 2N3904 (Aliexpress'te 0,74 $ için 10 adet)
• 3 RJ45 soketi (Aliexpress'te 0,89 ABD doları için 10 adet)
• 3 RJ45 koparma panosu (Aliexpress'te her biri 0,55 ABD doları)
• 1602 mavi LCD modülü (Aliexpress'te 1,75$); farklı bir renk kullanırsanız, kullandığım 2.2K'dan farklı bir direnç değerine ihtiyacınız olabilir.
• 65 breadboard jumper erkek kablo seti (Aliexpress'te 1,09 $; veya kendinizinkini yapın)
• 40'lı erkek-dişi 15 cm dupont jumper seti (Aliexpress'te 1,39 $)
• modu değiştirmek için geçiş anahtarı (Aliexpress'te 0,43 ABD doları)

• 13 basma düğmesi, ideal olarak dört kişilik her takım aynı rengi alabilir ve temizle düğmesi için dördüncü bir renk vardır:

  • 30 mm arcade düğmeleri kullandık (Aliexpress'te 10 $ için 20 adet)
  • bu tıkırtı dokunsal düğmeler daha iyi olabilirdi, ancak farklı bir düğme tasarımı gerektirir (bunu talimatlarda tartışacağım) (Aliexpress'te toplam 1,20 $ karşılığında 10 parçalık üç set satın alın)
• 52 yapışkan silikon ayak (Aliexpress'te 100 parça için 1,14 ABD doları)
• ısıyla daralan makaron çeşitleri (Aliexpress'te 2 doların altında)
• 64 vida, #4, 3/8" vida (yerel hırdavatçıda 100 için yaklaşık 3,50 ABD doları; alternatif elde tutulan tıklama tasarımıyla giderseniz yalnızca 16'ya ihtiyacınız vardır)
• 24 küçük kablo (zip tarzı) bağı (Lowes'ta yaklaşık 4 $)

Ara toplam: yaklaşık 68 dolar artı geçerli vergiler.

Ve sonra düğmeler ve kontrol kutusu için kasaları düşünmeniz gerekir. Yaklaşık 10 dolarlık filament kullanarak bizimkileri tasarladım ve 3D yazdırdım. Bir 3D yazıcıya erişiminiz yoksa, tasarımlarımı ticari bir hizmetle yazdırabilirsiniz (veya belki makul bir ücret karşılığında yazdırıp göndermemi ister misiniz?) konteyner - ana kutu ve alternatif bir düğme tasarımı için. Tasarımları buradan önizleyebilirsiniz.

3D baskılı tıklama düğme kutularımız, elde taşınan resmi Certamen kutularının aksine bir masanın üzerine güzel bir şekilde oturur, bu nedenle Klasik Junior League'in onları resmi yarışma için onaylayıp onaylayamayacağı şüphelidir, ancak makinemiz antrenman için tasarlanmıştır.

Daha standart bir el tipi tıkırtı versiyonunu tercih ederseniz (hala resmi olarak onaylanmadı, ancak bunları sadece okul uygulaması yerine turnuvalar için kullanmak istiyorsanız JCL'den onay almayı deneyebilirsiniz), alternatif bir tasarım da anlatacağım, ki aslında inşa etmedim ama basit olmalı. Bu tasarımın bir avantajı, 3D baskıya ihtiyaç duymamasıdır (yine de ana kutu için bir çeşit kasaya ihtiyacınız var). Yaklaşık altı fitlik bir program 80 1/2 PVC boru, epoksi ve sıcak tutkal gerektirir ve proje maliyetini yaklaşık 6 $ azaltır.

Adım 1: Kontrol Kutusu: Giriş

Kontrol kutusu Arduino Mega, RJ-45 soketleri, filtreleme kapasitörleri ve diğer çeşitli bağlantıları olan bir şerit tahtası, bir CLEAR butonunu ve bir MODE geçiş anahtarı içerecektir. Arduino tarafındaki bağlantılarda jumper kullanılacaktır, böylece kolayca değiştirilebilirler.

Üç RJ-45 soketli üç takım versiyonu yaptığınızı varsayacağım. Biraz dikkatle, dört RJ-45 soketi takmak mümkün olabilir ve donanım yazılımındaki değişiklikler çok az olacaktır. İki takımlı bir versiyon istiyorsanız, soketlerden birini atlamanız yeterlidir.

Adım 2: Kontrol Kutusu: RJ-45 Soketler

RJ-45 soketlerini koparma kartlarına lehimleyin.

Koparma panolarını şerit pano kenarlarına lehimleyin. 3D baskılı kontrol kutusu tasarımımı kullanıyorsanız, onları fotoğraftaki gibi aynı yerlere lehimlemelisiniz.

Adım 3: Kontrol Kutusu: Kondansatörler ve Bağlantılar

Şerit tahtasının şimdi bir dizi başka bağlantıya ihtiyacı var. Şemaya başvurmak isteyeceksiniz (daha fazla yakınlaştırmak için bu-p.webp

Lehimlemenin çoğu, tahtaya jumper lehimlemeyi içerir. Katı çekirdekli 22AWG tel veya önceden yapılmış atlama telleri kullanabilirsiniz. Hazır jumper kullanırsanız, bazen uzun bir taneyi ortadan ikiye kesebilir ve her iki yarıyı da ayrı ayrı kullanabilirsiniz. Jumper'larınızın her zaman gitmeleri gereken yere ulaşacak kadar uzun olduğundan emin olun. Aksi belirtilmedikçe, "jumper", "erkek-erkek jumper" anlamına gelir.

Sadece şema ile gidebilir ve aşağıdaki ipuçlarını görmezden gelebilirsiniz, ancak bazılarını faydalı bulabilirsiniz.

1. Zemin için şerit tahtasının orta şeridini ayırın ve Arduino'nun GND pinlerinden birine giden bir jumper (ideal olarak siyah) lehimleyin.

2. Her RJ-45 soketi bir takıma hizmet eder ve dört düğmeye (bükümlü) çift olarak giren sekiz konektöre sahiptir. 1 ile 2, 3 ile 6 (!), 4 ile 5 (!) ve 7 ile 8 arasına 100nF'lik bir kapasitör koyun. 2, 4, 6 ve 8'i toprağa bağlayın. 1, 3, 5 ve 7'yi diğer ucu Arduino'nun dijital pinlerine gidecek olan jumper kablolarına bağlayın. İdeal olarak, her takım için aynı renkte atlama telleri kullanın, böylece takip etmek daha kolay olacaktır.

3. Şematikte hoparlöre hizmet veren basit transistör devresindeki lehim. Şematikteki transistörün pinleri, düz tarafı size bakacak şekilde soldan sağa düzenlenmiştir: sol, Arduino topraklama pinlerinden birine gidecek bir jumper kablosuna, orta tel ise diğer ucu olan 1K rezistöre bağlanmalıdır. Arduino dijital pin 9'a bir jumper'a gider ve sağ pin, diğer ucu hoparlör bağlantılarından birine giden bir kabloya giden 100ohm'luk bir rezistöre gider. Diğer hoparlör bağlantısı, Arduino 5V pinlerinden birine takılacak bir jumper'a gitmelidir.

4. Geçiş anahtarını bağlayın. Mod geçiş anahtarı kontaklarından birinden bir kabloyu topraklama şeridine lehimleyebilir ve sonunda Arduino'ya bağlanmak için başka bir kontaktan bir erkek jumper lehimleyebilirsiniz.

5. 30 mm'lik arcade butonlarını kullanırsanız, şeffaf buton daha zordur, çünkü kasaya dışarıdan tutturulması gerekecektir ve bu noktada kasa ile uğraşmak istemezsiniz. Dişi ucu olan bir jumper almanızı, dişi ucuna yakın bir yerden kesmenizi ve diğer ucunu düğmeye lehimlemenizi öneririm. Ardından, şerit tahtasının topraklama şeridine bir erkek jumper lehimleyin ve sonunda bu jumper'ı düğmeye ekleyebilirsiniz. Ek olarak, düğme üzerindeki diğer konektöre bir erkek jumper lehimleyin; bu sonunda Arduino'ya bağlanacaktır.

Not: Hem geçiş anahtarı hem de temizleme düğmesi boyunca 100nF kapasitör ile seri olarak 150ohm'luk bir direnç koydum, ancak açıkçası bu muhtemelen aşırıya kaçıyor, bu yüzden şemaya dahil etmedim ve muhtemelen bununla uğraşmanıza gerek yok. (Firmware, yine de yazılımda gerekli tüm geri dönmeyi yapar.)

Adım 4: Kontrol Kutusu: LCD

İki satırlı "1602" LCD, muhtemelen lehimlemeniz gereken bir erkek başlık ile birlikte gelir. Erkek başlığı aldıktan sonra, 16 dişi-erkek jumper'ı buna takmanız yeterlidir.

Devre şemasında, LCD'de biri 2.2K'lık bir direnç aracılığıyla toprağa giden dört pim olduğunu unutmayın. Değerli Arduino GND pinlerini korumak için, özellikle direnci alan V0 dahil olmak üzere üç dişi-dişi jumperdan erkek uçları kesin. Direncin bir ucunu V0 jumper'ına lehimleyin. Ardından direncin diğer ucunu ve kalan üç jumper'ı, hepsi bir Arduino GND pinine gidebilecek bir erkek fişte birleşecek şekilde birleştirin.

Açıkta kalan tüm malzemeleri en sonunda elektrik bandı veya ısıyla büzüştürerek kapatmayı unutmayın.

Ancak not: Ekran kontrastı iyi değilse, bir sonraki adımda 2.2K direncinin değiştirilmesi gerekebilir, bu nedenle henüz ısıyla büzüşmeyi yapmayın.

Ayrıca, LCD'de 5V'a giden iki pin vardır: bunları benzer şekilde birleştirin. LED+ konektörünün LCD'deki bir dirence bağlandığını kontrol etmek isteyebilirsiniz (aldığım kartta yaptı). Değilse, 220ohm'luk bir direnç ekleyin.

Ardından erkek uçları devre şemasındaki gibi Arduino'ya takın.

Adım 5: Kontrol Kutusu: Ürün Yazılımını Yükleyin ve Test Edin

Arduino IDE'nin kurulu olduğundan emin olun. Yazılımımı buradan indirin. Zip dosyasını indirebilir ve içeriğini Arduino dizinine koyabilirsiniz.

Zip dosyasının içinde ModNewLiquidCrystal.zip adlı başka bir zip dosyası bulacaksınız. Bununla başa çıkmak biraz zor. 1602 LCD ile başa çıkmak için oldukça optimize edilmiş bir kitaplıktır ve Certamen cihazının zamanlama hassasiyetini artıracaktır. Varsayılan LiquidCrystal Arduino kitaplığını silin. (Windows'ta, C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries içindedir.) Ardından ModNewLiquidCrystal.zip içeriğini Arduino kullanıcı kitaplıkları klasörünüze çıkarın.

Arduino'yu bilgisayara bağlayın, Araçlar | Yönetim Kurulu | Arduino Mega … 2560, Araçlar | İşlemci | ATmega2560 ve Araçlar | Arduino'nuzun seri bağlantı noktasına bağlantı noktası (umarım sadece oradadır). Ardından sağ ok tuşu ile yükleyin.

Her şey yolundaysa, LCD bir Certamen mesajı gösterecek ve sadece "Certamen" yazan bir ekrana gidecektir. Değilse, LCD bağlantılarınızda bir sorun vardır. Kontrast kötüyse, 2.2K direncini başka bir şeyle değiştirebilirsiniz. Veya burada olduğu gibi 10K potansiyometre kullanın.

Arduino'nun gücünü kesin ve şemaya göre stripboard, clear ve mode jumperlarını Arduino'ya bağlayın.

Arduino'yu tekrar çalıştırın ve şimdi biraz daha test edebilirsiniz. İki mod vardır: Certamen modu ve Sınav modu. Toggle ile aralarında geçiş yaparsınız. Certamen modunda, bir düğmeye basmak takımı kilitler. Quiz modunda, takım kilitlemesi yoktur. Test modu, tüm bağlantıların çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için de kullanışlıdır. Düğmeleri henüz bağlamadığınız için, test için RJ45 soketlerindeki kontakları birleştirmek için bir tornavida kullanmanız yeterlidir.

Adım 6: Kontrol Kutusu: Bitir

Proje kutunuzun açık düğmesi, mod geçişi, USB bağlantı noktası, RJ-45 bağlantı noktaları ve LCD ekran için deliklere sahip olması gerekir. Konuşmacı için bazı açıklıklar olması iyi bir fikir olabilir, ancak deney yapabilirsiniz. Bunu anlayabilir veya 3B yazdırılabilir kutuyu kullanabilirsiniz.

Temizle düğmesi olarak 30 mm'lik bir arcade düğmesi kullanıyorsanız ve mod geçiş düğmeniz benimkiyle aynı boyutlara sahipse, STL dosyalarını yazdırabilirsiniz.

Ancak bir şeyleri değiştirmek istiyorsanız, OpenSCAD'i indirmeniz ve mainbox.scad dosyasını düzenlemeniz gerekir. OpenSCAD göz korkutucu olabilir, ancak küçük değişiklikler yapmanız gerekiyorsa, bu kolay olacaktır:

• Temizle düğmeniz olarak 30 mm'lik bir arcade düğmesi kullanmıyorsanız, use30MMArcadeButton öğesini false olarak değiştirerek ve ardından clearButtonNeckDiameter, clearButtonNeckLength ve clearButtonOuterDiameter parametrelerini beğeninize göre ayarlayarak daha düz bir dairesel düğme deliği oluşturabilirsiniz.
• Mod geçiş deliğini yeniden boyutlandırmak için modeSwitchNeckDiameter, modeSwitchNeckLength, modeSwitchOuterDiameter ayarlayın.
• Farklı boyutta bir hoparlörünüz varsa, çeşitli SpeakerXXX parametreleri vardır.

Efektleri görmek için ">>" önizleme düğmesine tıklayın. Dosyanın üst kısmında, bir şeyleri takmak için kullanışlı olabilecek ÜST, ALT veya bazı YIKAMALARI oluşturup oluşturmadığınızı seçmenizi sağlayan bir "mode =" vardır. Memnun kaldığınızda, oluşturmak için kum saati ile küp düğmesine ve ardından yazdırılabilir bir STL dosyası oluşturmak için STL düğmesine tıklayın.

Kutu hazır olduğunda, Arduino'yu, stripboard'u ve LCD'yi #4 vidayla monte edin. Alt deliklerden bazıları için vidalar biraz fazla uzun olabilir ve dışarı çıkabilir. Vidaların uçlarını düz olarak eğeleyebilir veya daha kısa olanları kullanabilirsiniz. Hoparlörü, hoparlör ızgarasının yanındaki kızaklara kaydırın ve mod anahtarını ve düğmeleri takın.

Adım 7: Kabloları Hazırlayın

Yaptığım kurulumda, her bir kablo kontrol kutusundan ilk tıklama kutusuna yaklaşık 14,5 fit kadar çıkıyordu ve ardından kablo, tıklama kutusundan bir sonrakine ve böylece son tıklama kutusuna gidiyordu. Tıklama kutuları arasında yaklaşık 3,5-4 fit istedim.

Her tıklama kutusu, bir çift bükümlü tel çiftine bağlanır:

• turuncu / turuncu-beyaz: düğme 1 (ucuna yakın, fişe en yakın)
• yeşil / yeşil-beyaz: düğme 2
• mavi / mavi-beyaz: düğme 3
• kahverengi / kahverengi-beyaz: düğme 4 (uzak uç)

Doğru noktalardan kablodan doğru bükümlü çiftlere bağlamanız gerekecektir.

Sonuncusu kablonun uzak ucundan (RJ-45 fişinin karşısındaki uç) yaklaşık üç inç uzakta olacak şekilde, tıklama kutularının nereye gitmesini istediğinizi ölçün ve dış yalıtımı yaklaşık yarım inç kadar dikkatlice soyun. bu dört noktanın her birinde kablo.

Ardından, düğme 4 noktasındaki kahverengi / kahverengi-beyaz çiftinin uçlarını soyun.

Düğme 3 soyulmuş alana geçin. Mavi / mavi-beyaz çifti 1/2" soyulmuş alanın uzak tarafından (yani fişten uzakta olan taraf) kesin, 1/2" çifti. Mavi / mavi-beyaz çiftinin uçlarını ve lehim bağlantı kablolarını (örneğin, artık atlama telleri) kabloların yakın (fiş) tarafına doğru soyun, masa üstü tıklayıcılarla kullanım için yaklaşık 3 inç ve kablolar için 6 inç. elinde olanlar. Derzleri ısıyla büzüşen ile güzelce örtün.

Düğme 2 ve yeşil / yeşil-beyaz ile tekrarlayın.

Düğme 1 ve turuncu / turuncu-beyaz ile tekrarlayın.

Artık çeşitli noktalardan dışarı çıkan dört çift telden oluşan bir kablonuz var. Diğer iki kablo için tekrarlayın.

Ekleri atlayıp kablonun uzak ucundan telleri çıkardığım çok daha karmaşık bir prosedürüm vardı. Bunu yaparken ara sıra kablolara zarar verdim ve bunun yerine yukarıdaki prosedürü öneriyorum.

Adım 8: Seçenek A: 30mm Arcade Düğmeleri ve 3D baskılı Clicker Kutuları

Yaptığım 30 mm'lik masa üstü tıklayıcıları seçerseniz, şimdi 12 tıklama kutusunun tümünü yazdırmanız gerekecek. Hem stl formatında hem de bunları oluşturmak için kullanılan bir OpenSCAD dosyasında projenin github sayfasındalar. Düğme kutuları takım ve oyuncuya göre etiketlenmiştir (takımlar: A, B ve C; oyuncular: 1, 2, 3 ve 4), bu nedenle hepsi farklıdır. Ayrıca, oynatıcı 4 kutusu kablonun ucuna gider, böylece iki yerine sadece bir kablo yuvası olur. Düğme kutuları için de tabanlar vardır. 1-3. oyuncular için temeller aynıdır, ancak 4. oyuncu için temel farklıdır. Plastikten tasarruf etmek için, bir delik testeresi (ve ardından delinmiş ataşmanlar) yerine 1/4 kontrplaktan tabanlar yaptım.

Her bir düğmeye giden kabloları düğme kutusunun altından yukarı doğru çekin ve düğmeye lehimleyin. Tüm derzlerin elektrik bandı veya ısıyla daralan makaronla kapatıldığından emin olun. Kabloyu düğme kutusunun altındaki deliklere (veya düğme 4 ise bir deliğe) yerleştirin ve kablonun dışarı çıkmasını önlemek için kablo bağlarını içeri takın. Tabanları vidalarla tutturun ve silikon ayakları takın.

9. Adım: B Seçeneği: Elde Taşınabilir Tıklayıcılar

1/2 program 80 PVC boruyu tıklama kolları için beş inçlik parçalara kesin.

Sadece bir yuvaya ihtiyaç duyan düğme 4 haricinde, boru parçalarının alt kısmının her iki tarafında kablo için bir yuva açın.

Üstteki düğmenin sürtünmeyle oturmasını sağlamak için boru parçasının iç üst kısmını eğeleyin.

Kabloları borudan yukarı çekin ve düğmeye lehimleyin. Düğmeyi sürtünmeye uygun olduğu yerde epoksileyin. Kabloyu altta açtığınız yuva(lar)dan geçirin. Kablonun dışarı çekilmesini önlemek için kablonun üzerindeki borunun içine kablo bağları koyun. Ardından borunun altını epoksi veya sıcak tutkalla kapatın.

Gerilim azaltıcı olarak kablonun borudan çıktığı yere biraz Shoe Goo veya silikon dolgu macunu koymanızı tavsiye ederim.

Adım 10: Kullanın

Kullanmadan önce tüm düğmeleri test edin. Mod anahtarını "Quiz" olarak ayarlayın ve her oyuncunun bir düğmeye basmasını sağlayın. Ekranda 12 düğmenin tümünün görünmesi gerekir. Ardından "Certamen"e geçin ve ekip kilitleme özelliğini elde edeceksiniz. Ekranı temizlemek için Temizle düğmesine basın.

Kablo boyutlarım, düğmelerin bir sınıfta ayrı sıralarda olması için tasarlandı.

Adım 11: Teknik Notlar

Beraberlik durumunda, yazılım rastgele bir seçim yapar.

Bir düğmeye ilk kimin basacağını belirlemek için zamanlama hassasiyeti 50 mikrosaniyeden daha kötü değildir (osiloskopla test edilmiştir).

Nadiren en kötü durumda, üçüncü basıştan ikinciyi söyleme zamanlama hassasiyeti yaklaşık 2 milisaniye olacaktır. Bu, yalnızca üç basış da birbirinin 2 milisaniyesi içinde gerçekleşirse gerçekleşir ve işlemcinin ilk basıştan sonra ekranı güncellemekle meşgul olmasından kaynaklanır. Bu zamanlama hatası kaynağını en aza indirmek için, LCD'nin 8 bit paralel bir bağlantısı vardır (normalde insanlar Arduino'da daha az pin kullanarak 1602 LCD'ye bağlanır) ve bundan yararlanmak için optimize edilmiş bir LiquidCrystal kitaplığı ekledim (optimizasyonların çoğu değil benimki, ancak paralel 8 bitlik optimizasyonu ekledim).

Adım 12: Paskalya Yumurtaları

Cihaz açılırken temizleme düğmesini basılı tutarsanız, mod anahtarının durumuna bağlı olarak iki paskalya yumurtasından birini alırsınız: tıklama düğmeleriyle çalıştırılan bir piyano veya ekrandaki bazı Latin şiirleri. Çıkmak için mod anahtarını çevirin.

2017 Öğretmenler Yarışmasında İkincilik