SportIduino - Arduino Orienteering Electronic Marking System

ग्रामीण इलाकों में बाहर निकलना हमेशा अद्भुत होता है, लेकिन हाथ में एक मानचित्र और एक जागरूक लक्ष्य के साथ हमेशा अधिक दिलचस्प होता है। इस तरह की बाहरी गतिविधियाँ हैं जैसे कि ओरिएंटियरिंग, रागनी, मल्टी-रेस, जिसमें भाग लेना आपके लिए अच्छा समय हो सकता है। मध्यस्थ का कार्य न्यूनतम समय में नक्शे पर इंगित चौकियों का दौरा करना है। उनकी यात्रा के तथ्य को साबित करने के लिए, उन्हें तथाकथित के रूप में उपयोग किया जाता है "पारंपरिक" अंकन प्रणाली: रंगीन पेंसिल, कोड प्रतीक, खाद, आदि, साथ ही साथ इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम। बाद की सुविधा के बावजूद, पारंपरिक तरीके अभी भी शौकिया प्रतियोगिताओं में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। यह उपकरण की लागत (3,500 रूबल प्रति स्टेशन चिह्न और 450 रूबल प्रति चिप से) के कारण है, सार्वजनिक स्थानों पर स्थापित स्टेशनों की चोरी की संभावना के साथ, चिप के लिए एक जमा लेने की आवश्यकता है। इसलिए, मैंने खुद को अधिक किफायती विकल्प बनाने का लक्ष्य निर्धारित किया। Arduino वातावरण में इसका कार्यान्वयन नीचे वर्णित है।

एक इलेक्ट्रॉनिक टैगिंग प्रणाली में आमतौर पर आरएफआईडी चिप्स और स्टेशन होते हैं - उनके रिकॉर्डिंग और पढ़ने के लिए विशेष उपकरण। सिस्टम निम्नानुसार काम करता है। शुरुआत में, ओरिएंटिंग एथलीट एक चिप प्राप्त करता है, एक कार्ड लेता है और शुरू होता है। सीपी तक दौड़ते हुए, वह अपनी चिप को मार्किंग स्टेशन पर लागू करता है, वह चिप पर वर्तमान समय रिकॉर्ड करता है और एक संकेत देता है, जिसके बाद एथलीट जारी रह सकता है। फिनिश लाइन में, एथलीट जज को चिप सौंपता है, जो गेटवे स्टेशन का उपयोग करके जानकारी पढ़ता है और एथलीट को परिणाम की घोषणा करता है - एक दूरी पर उसका समय, विज़िट की गई सीपी की संख्या, एक दिए गए निर्देश का अनुपालन। वह सीपी के बीच के मार्ग पर बिताए गए समय-विभाजन को भी प्रिंट कर सकता है, जो एथलीट को अपने पथ का विश्लेषण करने और दूरी के एक विशेष खंड पर दूसरों के साथ खुद की तुलना करने की अनुमति देता है।

RFID चिप्स के साथ काम करने के लिए, एक व्यापक रूप से उपलब्ध मॉड्यूल RFID-RC522 है, जिसके लिए arduino के लिए एक उत्कृष्ट पुस्तकालय है, कई मायनों में इस तथ्य ने इसके उपयोग को निर्धारित किया। मॉड्यूल 13.56 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर संचालित होता है और आईएसओ 14443 मानक का समर्थन करता है, कई चिप्स के साथ काम करता है, पढ़ना और लिखना कई सेंटीमीटर की दूरी से होता है, जो हमारे उद्देश्यों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।



चिप्स

एक अंकन प्रणाली बनाने के लिए, मैंने विभिन्न डिजाइनों और सस्तेपन (कीचेन के रूप में प्रति चिप में 11 रूबल) में इसकी व्यापक उपलब्धता के कारण Mifare Classic 1K (S50) चिप का उपयोग किया। चिप आपको जानकारी को जल्दी और मज़बूती से पढ़ने और लिखने की अनुमति देता है। चिप मेमोरी को संरचनात्मक रूप से 16 क्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक में 16 बाइट्स के 4 ब्लॉक हैं। प्रत्येक सेक्टर के 4 वें ब्लॉक में कुंजियाँ होती हैं जिनका उपयोग सेक्टर में ब्लॉक लिखने / पढ़ने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, शून्य क्षेत्र में, शून्य ब्लॉक में यूआईडी होता है और निर्माता के बारे में जानकारी होती है। इस प्रकार, 1 से 15 वें तक सेक्टरों में लेखन के लिए 16 बाइट्स के 3 ब्लॉक हैं और 0 वें सेक्टर में दो ब्लॉक हैं। रिकॉर्डिंग संरचना नीचे दी गई तालिका में प्रस्तुत की गई है, सभी डेटा विश्वसनीयता के लिए तीन प्रतियों में दर्ज किया गया है।



यह रिकॉर्डिंग सिस्टम आपको स्मृति में 45 अंक रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है, जिसमें शुरुआत और समापन भी शामिल है, अधिकांश प्रतियोगिताओं के लिए यह काफी पर्याप्त है। लेकिन अगर आप स्मृति के उपयोग को अनुकूलित करते हैं और निशान पर थोड़ा और समय लगाते हैं, तो क्षमता में काफी वृद्धि हो सकती है।



स्टेशन स्टेशन

योजना और स्थापना

निशान के स्टेशनों के मुख्य घटक: माइक्रोकंट्रोलर - एटमेगा 328 पी-एयू, आरएफ 522 मॉड्यूल, क्लॉक क्लीयर 323131। MCP1700T-33 रैखिक स्टेबलाइजर के माध्यम से 3 एए बैटरी द्वारा संचालित।



मैंने एक मुद्रित सर्किट बोर्ड पर घटकों को स्थापित किया, सभी एसएमडी घटक, आरएफआईडी बोर्ड के साथ मैंने पिन कनेक्टर के माध्यम से सोल्डरिंग करके कनेक्शन बनाया। बोर्ड का निर्माण फोटोरेसिस्ट, 0.5 मिमी पटरियों का उपयोग करके किया गया था। जबकि विधि पूरी की जा रही थी, मैंने बहुत सारी शादी की, यह संभव है कि जेरबर फाइलें बनाने और पक्ष पर उनके उत्पादन का आदेश देने के लिए अधिक समीचीन हो, क्योंकि यह बहुत महंगा नहीं है।



मैं मामले के रूप में सस्ती g1020BF का उपयोग करता हूं। मैंने एलईडी के लिए बॉक्स में एक छेद ड्रिल किया और बैटरी डिब्बे में जाने के लिए अतिरिक्त प्लास्टिक काट दिया। एलईडी के लिए छेद को एपॉक्सी के साथ इलाज किया गया था, फिर उसने एक सोल्डरेड सर्किट बोर्ड डाला। Epoxy के सख्त होने के बाद, इसने PK-68 यौगिक के 30 मिलीलीटर इंजेक्ट किया, जो बोर्ड को कवर करने के लिए पर्याप्त था। मैंने बैटरी डिब्बे में बैटरी डाली और वॉटरप्रूफिंग के लिए सब कुछ चिकना कर दिया। ढक्कन को कसने के बाद, स्टेशन उपयोग के लिए तैयार है।



इसके निर्माण के लिए स्टेशन के घटकों और सामग्रियों की लागत लगभग 500 रूबल है। एक स्टेशन बनाने और स्थापित करने में मुझे लगभग 1.5 घंटे का शुद्ध समय लगता है।

स्टेशन फर्मवेयर

स्टेशन के संचालन के दौरान, विभिन्न प्रकार की खराबी संभव है, प्रहरी के काम को लागू करना आवश्यक था, इसलिए आपको एक संगत बूटलोडर का उपयोग करने की आवश्यकता है ताकि यह सही ढंग से काम करे। Atmega328p के लिए बूटलोडर का एक अच्छा संस्करण और इसे स्थापित करने के निर्देश यहां दिए गए हैं। आपको मानक वायर लाइब्रेरी को गैर-अवरुद्ध करने के लिए भी बदलना चाहिए ताकि i2c लाइन के टूटने पर स्टेशन काम करना जारी रखे, और एक अंतहीन लूप में न जाए। मैंने एक और arduino का उपयोग करके Arduino के माध्यम से isp फर्मवेयर के रूप में लोड किया, SPI संपर्कों को RFID मॉड्यूल के लिए अग्रणी पिंस के माध्यम से जोड़ा, जो कि मैं एक सफल बूट के बाद बंद कर देता हूं। जिसके बाद मैंने मुख्य फर्मवेयर स्थापित किया।

मुख्य फर्मवेयर के साथ, जब ट्रे डाली जाती है, स्टेशन जानकारी के एक ब्लॉक को पढ़ता है जिससे वह अंतिम रिकॉर्ड किए गए ब्लॉक की संख्या और उस स्टेशन पर सीखता है जिस पर निशान हुआ था। यदि स्टेशन नंबर अलग है, तो सूचना ब्लॉक अपडेट किया गया है और स्टेशन नंबर और वर्तमान समय अगले मुक्त ब्लॉक में दर्ज किया गया है। समय और स्टेशन संख्या को विशेष चिप्स और गेटवे स्टेशन का उपयोग करके समायोजित किया जा सकता है।

भोजन

सबसे महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक जो हल करने लायक था, बैटरी के एक सेट से स्टेशनों के सेवा जीवन को अधिकतम कैसे किया जाए। यह विशेष रूप से पर्यटक अभिविन्यास के लिए महत्वपूर्ण है, जब ऐसा होता है कि स्टेशनों को प्रतियोगिता से बहुत पहले स्थापित किया जाता है और यह आवश्यक है कि उन्हें एक महीने से अधिक समय तक कार्य करने की गारंटी दी जाती है।

खपत को कम करने के लिए, कंट्रोलर के साथ-साथ RC522 के लिए स्लीप मोड का उपयोग किया जाता है। स्लीप मोड में, स्टेशन ऑपरेशन के दौरान केवल 0.02 mA बनाम 20 mA की खपत करता है। अधिक आर्थिक रूप से ऊर्जा का उपयोग करने के लिए, अलग-अलग समय अंतराल के साथ तीन स्टेशन ऑपरेटिंग मोड लागू किए गए हैं।

डिफ़ॉल्ट रूप से, स्टेशन स्टैंडबाय मोड में शुरू होता है। इसी समय, चिप को हर सेकंड में खोजा जाता है, बैटरी की क्षमता 160 दिनों के लिए पर्याप्त है। जब चिप को ट्रे किया जाता है (यह उत्पादन न्यायाधीश या स्टेशन पर चलने वाले पहले एथलीट द्वारा किया जाता है), स्टेशन ऑपरेटिंग मोड में स्विच हो जाता है। ऑपरेटिंग मोड में, प्रत्येक 250 एमएस में एक चिप खोज कार्यान्वित की जाती है। नई बैटरी 45 दिनों के निरंतर उपयोग के लिए रहती है। 6 घंटे की निष्क्रियता के बाद, स्टेशन स्टैंडबाय मोड में वापस आ जाता है।

जब मास्टर स्लीप चिप (स्टेशन सेटिंग्स के साथ विशेष न्यायाधीश चिप) को लाया जाता है, तो स्टेशन स्टोरेज मोड (प्रत्येक 25 सेकंड में एक बार चिप की खोज) पर स्विच करता है, 3 बार और पुनरारंभ होता है। इस मोड में नई बैटरी 5 साल तक चलेगी। जब किसी भी चिप पर एक ट्रे रखी जाती है, तो स्टेशन स्टैंडबाय मोड में चला जाता है, और शेष बैटरी चार्ज को मापा जाता है। यदि वोल्टेज 3.1V से नीचे चला जाता है, जो इंगित करता है कि लगभग 15% चार्ज रहता है, तो स्टेशन यह संकेत देता है।

इंटरफेस और डाटा प्रोसेसिंग

चिप्स और मार्किंग स्टेशनों के साथ काम करने के लिए एक इंटरफ़ेस स्टेशन प्रदान किया गया है। गेटवे स्टेशन का उपयोग करके, आप विशेष मास्टर चिप्स का उपयोग करके समय और स्टेशन संख्याओं को सेट और समायोजित कर सकते हैं। इसके अलावा, प्रवेश द्वार स्टेशन पूर्व-लॉन्च सफाई और चिप्स का सत्यापन करता है, प्रारंभिक जानकारी और एक व्यक्तिगत संख्या के साथ उन्हें प्रवेश करता है। खैर, निश्चित रूप से, यह चिप्स पढ़ता है और परिणाम प्राप्त करता है।

सर्किट में, मैंने रिकॉर्डिंग विभाजन और एक ब्लूटूथ मॉड्यूल के लिए एक एसडी मॉड्यूल भी जोड़ा ताकि डेटा प्राप्त करने या प्रसारित करने के लिए स्टेशन को फोन या कंप्यूटर से जोड़ा जा सके।



जबकि सर्किट और फर्मवेयर अभी तक पर्याप्त रूप से अनुकूलित नहीं किए गए हैं और अब तक मॉड्यूल से घुटने पर लागू होते हैं। भविष्य में, इसे और अधिक सुविधाजनक उपयोग के लिए अंतिम रूप देने की योजना है।



फिलहाल, परिणामी CSV फ़ाइलों को सॉर्ट करके डेटा प्रोसेसिंग अर्ध-मैन्युअल तरीके से की जाती है। सिस्टम बहुत लचीला है और किसी भी प्रतियोगिता के लिए आसानी से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, गेटवे में डेटा प्रीप्रोसेसिंग को अलग-अलग मामलों में सुविधाजनक तरीके से लागू करने के लिए। भविष्य के लिए, डेटा प्रोसेसिंग को स्वचालित करने के लिए सॉफ्टवेयर लिखने की योजना है।

निष्कर्ष

मैं इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रोग्रामिंग और विकास के लिए नया हूं और एक साल से भी कम समय से ऐसा कर रहा हूं। इसलिए, कोड और सर्किटरी समाधान, संभवतः, इष्टतम या पूरी तरह से गलत हैं। मुझे आलोचना करने में बहुत खुशी होगी, पूरी परियोजना स्वतंत्र रूप से जीथब पर उपलब्ध है।

मैं उन लोगों का भी आभार व्यक्त करना चाहता हूं जिन्होंने पहले से ही युक्तियों और विकास में रुचि रखने में मदद की है।