Torpedo Dresden
Schiedsrichteranlagen für Unterwasserrugby zum Selberbauen

Schiedsrichteranlage System Kaffeemaschine

Diese Schiedsrichteranlage basiert auf einer Idee von Ulrich Wüller (Piranhas Paderborn).

Schiedsrichteranlage 'System Kaffeemaschine'
Schiedsrichteranlage System Kaffeemaschine mit Strafzeiten-Anzeige und Parallelport-Anschluß.
Schiedsrichteranlage im Einsatz (1. Bundesliga Nord 2004/2005 in Berlin)
Schiedsrichteranlage im Einsatz beim 1. Spieltag 1. Bundesliga Nord am 18. Dezember 2004 in Berlin.


Kurzbeschreibung


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Hupanlage


Prinzip

Diese Hupanlage kann in einem manuellen und einem PC-Modus betrieben werden. Im manuellen Modus fehlen die Funktionen automatische Zeitsteuerung der Anlage und Strafzeitenanzeige. Der manuelle Modus ist nur für den Notfall oder für Testzwecke gedacht.

Die PC-Steuerung basiert auf dem Prinzip der Steuerung einer Kaffeemaschine mittels PC (siehe Coffee-HowTo) und benutzt das Programm von Ulrich Wüller (Beschreibung siehe http://www.wueller.homepage.t-online.de/SchiriAnlage/). Über die Parallel-Schnittstelle wird die Schiedsrichteranlage an einen PC angeschlossen. Die Steuerung erfolgt komplett vom Programm aus. Jedes Ereignis (z. B. Hupsignal) wird am Bildschirm mitprotokolliert.


Referenzen

Diese Schiedsrichteranlage ist ab Dezember 2004 bei Sporttaucher Berlin im Einsatz. Bei ihrem ersten Einsatz zum 1. Spieltag der 1. Bundesliga Nord lief sie störungsfrei und konnte durch die komfortable Bedienung (Dank an Ulrich Wüller) überzeugen.


Kontakt

email


Schiedsrichteranlage Torpedo

Diese Schiedsrichteranlage wurde von Falk Brunner (Torpedo Dresden) entwickelt und gebaut.


Schiedsrichteranlage 'System Kaffeemaschine'
Schiedsrichteranlage System Torpedo mit Torstands- und Spielzeit-Anzeige. >


Kurzbeschreibung


Schaltung und Programmierung   « verstecke Details

Steuerung

Layout der Steuerung
Layout Bedienpult

Alle Informationen werden auf dem 4x16-Zeichen LC-Display dargestellt. Die Einstellung der einzelnen Parameter erfolgt bequem über eine Menüstruktur. Während des Spiels können fast alle Aktionen wie Tore, Strafzeiten, Stop, Auszeit oder Strafwurf direkt per Tastendruck ausgelöst werden. Die beiden Tasten für STOP und NEUSTART sind rot, alle übrigen schwarz. Die Beschriftung wird mittels Folie aufgebracht.


Aufbau der Steuerung

Folgende Schritte sollten durchgeführt werden

  1. Alle Bauteile bestellen: Die Stückliste Steuerung_Bauteile.txt enthält alle Bauteile incl. Bestellnummer und Preis.
  2. Die Platine kann selber geätzt werden oder bei einem Spezialbetrieb (zum Beispiel: www.pcb-pool.de) bestellt werden. Die verschiedenen Datenformate sind im Ordner Schaltplan_Layout sowie CAD bereits fertig verfügbar. Wird die Platine selber hergestellt müssen die Durchkontaktierungen manuell hergestellt werden, was vor allem unter den Steckern problematisch sein kann.
  3. Die Rückseite des Bedienpultes wird gemäß Zeichnung Steuerung_Steckverbinder.png gebohrt, für den SUB-D-Stecker X1 muss ein Langloch ausgearbeitet werden.
  4. Die Buchsen X2 bis X5 einsetzen, SUB-D-Stecker X1 noch nicht einsetzen, nur einpassen.
  5. Die Frontplatte des Bedienpultes wird gemäß Zeichnung Steuerung_Frontplatte.png gebohrt, für das LCD muss der Durchbruch ausgearbeitet werden. Beim Bohren der Frontplatte muss diese auf jeden Fall fest eingespannt werden, da der große Bohrer starke Kräfte erzeugt.
  6. Die Beschriftung in Zeichnung Steuerung_Beschriftung.png muss ausgedruckt, ausgeschnitten und aufgeklebt werden, danach wird die Beschriftung mit Laminatfolie überklebt (Luftbläschen vermeiden). Dabei wird jeweils die komplette Frontplatte überklebt und die Bohrungen für die Taster und LCD werden danach wieder ausgeschnitten.
  7. Der LCD-Rahmen wird eingepresst
  8. Die Taster werden eingepresst. Dabei muss darauf geachtet werden, dass alle Kontakte in Richtung "oben-unten" ausgerichtet sind. Das erleichtert später die Verkabelung; Achtung, die Taster für STOP und NEUSTART sind rot!
  9. Das LCD wird angeschraubt (4x M2x15 mm Senkkopf- oder Linsenkopfschrauben, dabei 10 mm Abstandshülsen verwenden)
  10. Die Platine wird bestückt, dabei sollten die Bauteile in der Reihenfolge der Stückliste Steuerung.txt eingelötet werden, der zugehörige Bestückungsplan ist Steuerung_Bestueckung.png.
  11. Die Bauteile D1, D2, IC2 und IC3 werden auch von oben verlötet, da hier hohe Ströme fließen
  12. Der Mikrocontroller wird programmiert.
  13. Das 34-polige Flachbandkabel wird gecrimpt (Länge ca. 40 cm), dabei sollte ein Schraubstock verwendet werden.
  14. Die Verkabelung der Tastaturmatrix, LCD und Buchsen erfolgt gemäß Zeichnung Steuerung_Verkabelung. In der Tastaturmatrix wird ein Taster jeweils mit einer Zeile und einer Spalte verbunden.
  15. Das Flachbandkabel wird angesteckt.
  16. Die Hupe wird verkabelt (ca. 5 m 2-polige Leitung, 1,5 mm2 Querschnitt). Die meisten Hupen sind nicht sofort für den Unterwassereinsatz nutzbar, hier müssen noch die Falze sowie Kontakte mit Epoxidharz vergossen werden. Außerdem sollten alle scharfen Kanten (z.B. Kontakte) sorgfältig entgratet werden. Die Pinbelegung entspricht der Buchse X5 im Schaltplan Steuerung_Verkabelung.
  17. Das Stromversorgungskabel (ca. 1,5m) wird an den Stecker angelötet. Die blaue Flachsteckerhülse wird für den Minuspol, die rote für den Pluspol verwendet.
  18. Die Taster für Schiedsrichter werden gemäß Zeichung Steuerung_Taster.png gebaut und verkabelt mit 50 m, 30 m und 20 m Kabellänge. Zum Anschluss an die Steuerung werden Chinchstecker verwendet.
  19. Am Ende kann alles zusammengesteckt und getestet werden.

Großanzeige

Layout der Grossanzeige
Layout der Großanzeige

Die Großanzeige wird mit 100 mm hohen Siebensegmentanzeigen aufgebaut. Die Grundfläche beträgt 30 cm x 50 cm.

Die obere Reihe dient der Anzeige der verbleibenden Spielzeit im Format MM:SS, die untere Reihe zeigt die Tore an. Die zwei mal drei LEDs zwischen den Anzeigen für die Tore zeigen die Strafzeiten der Mannschaften an.

Die Siebensegmentanzeigen werden im Verhältnis 4:1 gemultiplext. Die Digits 1 bis 4 (links nach rechts) werden dabei zyklisch mit 400 Hz geschaltet. Pro Digit werden 8 Segmentleitungen verwendet (7 Segmente + Punkt). Als neuntes Segment werden die Zusatz-LEDs angesteuert. Die Zuordnung zu den Digits ist in Tabelle angegeben. Die Siebensegmentanzeigen haben gemeinsame Anoden.

 

Digit 1

Digit 2

Digit 3

Digit 4

Obere Reihe

B1

B2

B3

Up

Untere Reihe

W1

W2

W3

Lo

Zuordnung der Zusatz-LEDs


Aufbau der Großanzeige

  1. Alle Bauteile bestellen: Die Stückliste Grossanzeige_Bauteile.txt enthält alle Bauteile incl. Bestellnummer und Preis.
  2. Die Platine kann selber geätzt werden oder bei einem Spezialbetrieb (zum Beispiel: www.pcb-pool.de) bestellt werden. Die verschiedenen Datenformate sind im Ordner Schaltplan_Layout sowie CAD bereits fertig verfügbar. Wird die Platine selber hergestellt müssen die Durchkontaktierungen manuell hergestellt werden, was vor allem unter den Steckern problematisch sein kann.
  3. Der Zuschnitt und das Bohren der Trägerplatte erfolgt gemäß Zeichnung Grossanzeige_Traegerplatte.png.
  4. Der Trägerrahmen wird gemäß Zeichnung Grossanzeige_Traegerrahmen.png zugeschnitten und gebohrt. Idealerweise wird der Rahmen aus einem langen L-Profil gebogen, das verleiht zusätzliche Stabilität. Wenn kein langes L-Profil verfügbar ist werden die zwei langen und zwei kurzen Stücke einzeln gefertigt.
  5. Der Gehäuserahmen wird gemäß Zeichnung Grossanzeige_Profil.png zugeschnitten und gebohrt. Hier müssen die Maße an das verfügbare U-Profil angepaßt werden.
  6. Der Trägerrahmen wird an die Trägerplatte angeschraubt (Holzschrauben 3x5).
  7. Das Gehäuse sollte jetzt probeweise zusammengebaut werden.
  8. 72 Kabel a 8 cm sowie 16 Kabel a 30 cm werden zugeschnitten, die Enden ca. 2mm abisoliert und verzinnt (0,14mm2 Litze).
  9. Die SUB-D-Stecker werden gemäß Schaltplan Segment.png an die zuvor zugeschnittenen Kabel angelötet. Dabei wird jeweils ein Pin-Päärchen (CA_0..3) ausgewählt und an das Kabel ANODE angelötet. Für XTRA_LED_A und XTRA_LED_C werden die 30 cm langen Kabel verwendet.
  10. Die SUB-D-Stecker werden mittels Befestigungswinkel gemäß Zeichnung Grossanzeige_Traegerplatte_hinten.png auf der Rückseite der Trägerplatte angeschraubt (Holzschrauben 3x5).
  11. Die 7-Segmentanzeigen werden eingesetzt und mittels Drahtbügel aus Kupferdraht mit ca. 1mm Durchmesser an den Pins 3 und 8 angelötet (siehe Zeichnung Grossanzeige_Einzelsegment.png), danach werden alle Kabel gemäß Schaltplan Segment.png angelötet.
  12. Die Zusatz-LEDs werden von hinten in die Trägerplatte gesteckt und mittels Heißkleber fixiert und gemäß Tabelle Zuordnung der Zusatz-LEDs angelötet, die längeren Pins sind dabei die Anode und werden mit XTRA_LED_A verbunden, das kürzere Pin dementsprechend mit XTRA_LED_C..
  13. Die Prüfung der Verdrahtung der Stecker erfolgt mittels einer 12 V-Spannungsquelle und 470 Ohm Vorwiderstand wie im Schaltplan Segment.png dargestellt. Dabei werden die einzelnen Segmente mit Spannung am SUB-D Stecker versorgt und müssen dann aufleuchten. Der Pluspol bleibt über den Widerstand dabei immer mit ANODE verbunden.
  14. Die Platine wird bestückt, zuerst wird IC1 mittels Bügeleisen aufgelötet.
  • Ein Bügeleisen mit der Sohle nach oben in einen Schraubstock spannen (Vorsicht, Griff mit einem Lappen umwickeln damit er nicht zerkratzt).
  • Die Sohle mit Alufolie abdecken. Diese sollte möglichst glatt sein und eben auf dem Bügeleisen aufliegen.
  • Das Bügeleisen auf höchste Stufe schalten und aufheizen lassen.
  • Die Platine muß leicht verzinnt sein, die Heißluftverzinnung der meisten professionellen Anbieter reicht NICHT aus. Am besten mit einen Lötkolben mit breiter Spitze die Pads für IC1 sowie die Fläche zwischen den Pads mit einer dünnen Schicht Lötzinn versehen (~1/10 mm), die Durchkontaktierungen sollten dabei mit Lötzinn gefüllt werden. Die Lötpads auf der Platine für IC1 werden reichlich mit Löttinktur benetzt, auch die große Fläche zwischen den Pads. Als Löttinktur eignet sich ein kleines Stück Kolophonium, welches in Spiritus aufgelöst wird. Die bräunliche Lösung ist auch recht klebrig, was für das Fixieren von IC1 von Vorteil ist.
  • IC1 auf der Platine platzieren und mit Klebeband fixieren, die genaue Ausrichtung der Pins mit einer Lupe kontrollieren.
  • Nach ca. 10 min sollte das Bügeleisen seine maximale Temperatur erreicht haben, jetzt die Platine vorsichtig drauflegen (IC1 zeigt nach oben, liegt also NICHT auf dem Bügeleisen auf, siehe Zeichnung Loeten_mit_Buegeleisen.png).
  • Nach ca. 2 min ist das Lötzinn flüssig, sichtbar am veränderten Glanz.
  • Bügeleisen abschalten und abkühlen lassen.
  • Die Rückstände der Löttinktur können mit Spiritus oder Isopropanol entfernt werden.
  1. Die Bauteile werden in der Reihenfolge der Stückliste Grossanzeige.txt aufgelötet. Die Anordung der Bauteile ist im Bestückungsplan Grossanzeige_Bestueckung_oben.png und Grossanzeige_Bestueckung_unten.png dargestellt.
  2. IC5 Pins abwinkeln, eine dünne Schicht Wärmeleitpaste auf der Rückseite von IC5 aufgetragen und mit dem Kühlkörper und der Platine verschrauben (M3x5 mm). Dabei muss der Schraubenkopf unten sitzen und die Unterlegscheibe und die Mutter oben auf IC5, danach erst IC5 anlöten.
  3. Der Mikrocontroller wird programmiert.
  4. Das Flachbandkabel wird gemäß Zeichnung Grossanzeige_Flachbandkabel.png gecrimpt, dazu sollte ein Schraubstock verwendet werden.
  5. Die Platine wird auf der Rückseite der Trägerplatte angeschraubt, dabei sollten Unterlegscheiben verwendet werden um die Platine ca. 2mm über der Trägerplatte zu fixieren (damit die Bauteile auf der Unterseite nicht mechanisch belastet werden).
  6. Das Zuleitungskabel wird mittels Kabeldurchführung aus dem Gehäuse geführt und angelötet. Der Schirm wird als Masse verwendet (GND, SV3 Pin 2), eine Ader als +12V (+12V, SV3 Pin 1) und die zweite Ader als Datensignal (EXT_DATA, SV3 Pin 3). Die Pinbelegung des SUB-D9 Steckers ist identisch mit der Buchse X1 im Schaltplan Verkabelung.png.
  7. Die Kabel werden angesteckt, 12V Betriebsspannung wird angelegt.
  8. Beim Einschalten läuft ein Selbsttest der Anzeige, dabei werden nacheinander die einzelnen Segmente angeschaltet.
  9. Ist der Test erfolgreich kann das Gehäuse zusammengebaut werden.

Aufbau der Strafzeitanzeigen.

Wer zunächst keine Großanzeige bauen will, kann in zwei kleinen Gehäusen die LEDs zur Strafzeitanzeige der beiden Mannschaften unterbringen. Der Anschluss erfolgt dabei über den gleichen Stecker wie die Großanzeige. Der Aufbau ist ausgesprochen einfach. In einem kleinen Gehäuse werden jeweils drei 20mm LEDs untergebracht und gemäß Schaltplan Strafzeitanzeige.png verkabelt. Die Vorwiderstände für die LEDs befinden sich in der Steuerung. Es ist prinzipiell auch möglich die Strafzeitanzeigen parallel zur Großanzeige zu betreiben, dazu muß entweder ein Y-Adapter mit zwei SUB-D9 Steckern und einer SUB-D9 Buchse verwendet werden oder die Kabel an eine gemeinsame SUB-D9 Buchse angeschlossen werden.


Programmierung des Mikrocontrollers

Die Programmierung des Mikrocontrollers ist einfacher als es auf den ersten Blick aussieht. Dazu wird nur ein einfaches Kabel am Parallelport des Computers benötigt, welches fünf Leitungen und vier Widerstände beinhaltet (Schaltung Programmierkabel.png). Die Software läuft auf Windows 3.11/95/98/ME/2000/XP. Unter Windows 2000/XP muss vor dem Programmieren noch der Zugriff auf den Parallelport freigeschaltet werden (die Software ist da nicht so ganz systemkonform). Das geschieht einfach mit der Datei install_giveio.bat. Dabei muss man jedoch Administratorrechte auf dem Computer haben. Danach kann man einfach eine der Dateien program_PLATINE.bat starten, wobei PLATINE für die jeweilige Platine steht. Hinweis. Es muss ein echter Parallelport sein, USB-Adapter funktionieren NICHT! Alle Dateien zur Programmierung befinden sich im Ordner Mikrocontroller. Hier noch einmal die genaue Abfolge.

  1. Die Platine mit 12V Gleichspannung versorgen
  2. Das Programmierkabel anstecken
  3. Unter Windows 2000/XP install_giveio.bat starten.
  4. Zur Initialisierung des Programmierkabels die Datei program_init.bat starten.
  5. Zur Programmierung die entsprechende Datei program_steuerung.bat bzw. program_grossanzeige.bat starten.
  6. Hat alles geklappt sollte die folgende Ausschrift lesbar sein:

SP12 version 2.1.0 performing init...
Path to _sp12rc and _sp12dev: Local directory
Running in SP12 cable/dongle compatible mode.
Enabling AVR serial reading/programming...
The device code bytes 0,1,2: 0x1e, 0x93, 0x6 were read
from parallel port 0x3bc and indicate the following:
You have connected an ATmega8515
The device was made by Atmel
Performing chip erase...
Writing content of uwrclock_12.hex into program area.
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
uwrclock_12.hex written and verified.
write retries: 0
Writing content of uwrclock_12.eep into eeprom area.
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
uwrclock_12.eep written and verified.
write retries: 0, byteWrite: 75 percent of default
11111111 are the fuse bits written into an ATmega8515
0xxxxxxx - BODLEVEL 4V (default 2.7V, datasheet p45 p179)
x0xxxxxx - BODEN Brown-out detection enabled
xxSUxxxx - SUT Select startup time p38
xxxxCKSE - CKSEL Select Clock source p34

Reset was left high.
Sp12 was active for 17.14 seconds.

Was tun wenn es nicht funktioniert?

  1. Die Versorgungsspannung prüfen. Auf der Platine müssen am Spannungsregler 5V +/-10% sauber anliegen.
  2. Das Programmierkabel prüfen. Sind alle Verbindungen richtig verdrahtet? Keine Kurzschlüsse?
  3. Die Platine prüfen. Ist alles sauber verlötet? Keine Kurzschlüsse? Sind alle Bauteile in der richtigen Lage eingelötet?
  4. Ist der Parallelport verfügbar? Einstellungen im BIOS und Gerätemanager prüfen.
  5. Wenn trotzdem gar nichts geht, email an Falk.Brunnerj8wg6@gmx.de.
    (Entferne den rotmarkierten Text um die korrekte eMail-Adresse zu bekommen.)

Allgemeine Hinweise

  • Man sollte eine möglichst laute Hupe kaufen, die in der Stückliste angegebene Bestellnummer von Conrad ist relativ leise. Laut ist eine alte Hupe von einer MZ (Ostdeutsches Motorrad) die gelegentlich bei Ebay ersteigert werden kann. Im Prinzip kann jede elektrische Hupe angeschlossen werden, welche mit 12V Gleichspannung arbeitet und maximal 10A benötigt.
  • Für das Gehäuse der Großanzeige gibt es keine 100% vollständige Zeichnung, der Aufbau richtet sich nach dem verfügbaren Material (U-Profil für Gehäuserahmen).

Download

Die gesamte Bauanleitung incl. aller Dateien ist als ZIP-Archiv verfügar.


Gewährleistung

Wir übernehmen keine Gewährleistung für Fehlerfreiheit der Schaltung oder evtl. Schäden, die beim Betrieb dieser Anlagen entstehen können.



Bedienungsanleitung

momentan nur als PDF-File


Referenzen

Diese Schiedsrichteranlage ist seit Saison 2004/2005 bei Torpedo Dresden in Nutzung.


Kontakt

Falk.Brunnerj8wg6@gmx.de
(Entferne den rotmarkierten Text um die korrekte eMail-Adresse zu bekommen.)


 
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