Bezdrátová časomíra pro požární terče

Cílem našeho projektu je vytvořit bezdrátovou časomíru pro požární sport. Součástí tohoto projektu je samotné zařízení, které umožňuje měřit dobu, za jakou je terč v požárním útoku sestřelen a webová stránka, která umožňuje komplexní zpracování dat časomíry.

Vize byla zjednodušit přípravu časomíry na závodech požárního sportu tím, že odebereme nutnost tahání nadměrné kabeláže k terčům a uděláme celou časomíru zcela bezdrátovou.

Jak to tedy celé funguje?

Celý systém se zkládá ze třech zařízení. Dvě zařízení se nachází přímo na terčích a na povel měří čas, za který je tým schopný disciplínu dokončit. Tato zařízení bezdrátově komunikují s třetím zařízením, které je zapojeno přímo do počítače a plní účel komunikace s webovým serverem. Webový server následně data zpracovává a automaticky vytváří výsledkovou listinu podle získaných časů.

Návrhem plošného spoje se v našem projektu primárně zabýval Petr Bouda, který vyvinul návrh dvou plošních spojů pro funkci celého konceptu projektu:

1) Deska napájecího obvodu

Z důvodů kompaktnosti našeho zařízení jsme se rozhodli od sebe oddělit napájecí obvod našeho zařízení od samotné časomíry a vytvořit ho modulární. Tím pádem můžeme ve finálním návrh tyto dva obvody vložit nad sebe a ušetřit spoustu místa na terči, než kdyby byl napájecí obvod přímo na plošném spoji se senzory.

Jak už jsem tedy zmínil, účel této desky je dodávat stabilní napájení senzorům a microprocesoru na druhé desce. Na této desce se tedy nachází samotný stabilizátor stabilizující napětí o velikosti 3,3V, konektor na bateriový zdroj a zároveň USB konektor typu C pro umožnění komunikace s počítačem (přes který naše zařízení komunikuje s webovým serverem).

2) Deska vykonávající funkci časomíry

Tato deska má na starosti vykonání funkcí samotné časomíry. Na desce se nachází inklinometr, který používáme k zaznamenání pohybu vody skrz terč. Konektor na LED pásek pro indikaci, že terč byl sestřelen a konektor pro startovací pistoli.

Zabudovaný inklinometr na desce má za úkol zjistit daný úhel sklonu sestřelení terče proudem vody.

Pro bezdrátovou komunikaci je na desce umístěna interní anténa, která zajišťuje přenos na vzdálenost dostačující účelům požárního sportu. V případě náročnějších podmínek vlivem terénu je také na desce zabudovaný konektor pro externí anténu, která se dá případně připojit a tím značně prodloužit dosah bezdrátové komunikace mezi zařízeními.

Instalace celého zařízení byla tvořená tak, aby byla co nejjednodušší. Pro komunikaci s webovým serverem stačí zařízení pouze připojit do počítače pomocí USB-C kabelu a komunikaci spustit uvnitř naší webové stránky.

Samotná instalace na terči byla myšlená tak, aby nebyla extrémně složítá. Pro zajištění toho, aby deska byla schopná správně rozeznat, že terč byl sestřelen, je potřeba zařízení umístit na terč, který má za sebou danou sklopnou desku, nejlépe směrem nahoru. Díky tomu lze není potřeba po každém útoku terč resetovat, ale zresetuje se sám pomocí gravitace.

Zařízení pak stačí jen na konci závodů ze sklopné desky odepnout a např. ho připojit na nabíječku, aby bylo připravené znovu na přístí závody.

Náš webový server je postaven na frameworku Nette, který nádherně implementuje práci s daty, přesně tak jak my potřebujeme. Vytváření webových stránek měl v našem projektu na starosti Jakub Rauner. Webová stránka se zkládá z těchto oddílů:

Aby se využilo toho, že webová stránka je přístupná z jakéhokoliv zařízení, implementovali jsme tabulku, ve které si jakýkoliv uživatel může zobrazit data pro jakékoliv závody

Stačí si jen vybrat data jakého uživatele chcete zobrazit a tabulka se vám následně vytvoří. Výsledky v tabulce se budou vypočítavat podle metody, kterou si majitel dat zvolil.

Jedna ze dvou důležitých záložek naší webové stránky obsahuje možnost upravovat data získaná naší časomírou. A to: 1) mazání nevhodných dat, 2) Změna metody výpočtu výsledků (max = nejhorší čas, min = nejlepší čas, sum = součet všech časů, prum = průměr časů), 3) vkládání dat manuálně, 4) vytváření vlastních kategorií a registrování týmu do závodu.

Primární účel této tabulky je zobrazování výsledků např. na vystavené obrazovce. Stránka jako jediná disponuje funkcí automatické aktualizace a je tím pádem vždy aktuální. Stejně jako na stránce s výsledky pro nepřihlášené uživatele se data zobrazují podle metody tak jak si jejich majitel určí. Na vizuální podobě této stránky se stále pracuje. Měla by být co nejjednodušší ale zároveň co nejpřehlednější.

Nejdůležitejší část naší webové stránky je samotná komunikace s naším zařízením. To zajišťuje právě tato stránka. Umožňuje se připojit na externí zařízení (naší časomíru) a komunikovat s ní. Na stránce se nachází formulář s možností výběru týmu a také s pole ve kterém se zobrazí získaní čas. Pod tímto formulářem se také nachází konzole, ve které je vypsaná celá historie získaních časů a kliknutím si můžete čas klidně zvolit a poté ho vložit do databáze znovu.

K programování naší desky používáme program Atmel Studio. Tento program jsme zvolili z důvodu, že je to jediný program který podporuje programování našeho wireless radia a to MiWi protokolu. Tento program nám také umožňuje číst data z našeho zabudovaného inklinometru a spouštět stopky na přesnosti mikrosekund.

Firmware našeho zařízení stále není kompletní a v aktuální chvíli se na něm pracuje. Dokumentaci k němu doplníme hned co to půjde!