Cibles électroniques avec des Led et commandées par smarphone android

Bonjour,
je vous présente un projet de cibles électroniques avec des led et commandées par une tablette/smartphone Android.
Ce projet est inspiré par les tutoriels de Kripies.
Comme je ne dispose pas de matériels de bricolage pour découper des cibles en métal, je me suis contenté de faire avec du polycarbonate qui est transparent et donc utilisables avec des Leds.

Projet :
- Cibles contrôlables par Android
- Cibles avec des Led RGB permettant d'avoir différentes couleurs pour avoir des scénarios avec 2 joueurs.
- Modes de jeux :
                       - 1 ou 2 joueurs
                       - Nombres de tirs  / Durée d'une partie / illimité   (certaines scénarios ont les 3 options d'autres moins ou seulement une seule option)

Pourquoi avec Android ?
  : Testé avec des écrans LCD comme sur les tutoriels, essayés avec version avec 2 lignes et 4 lignes, et avec des boutons poussoirs.
  : LCD trop limité pour afficher tous les informations nécessaires, aussi bien avec des 2 ou 4 lignes, en fonction des scénarios. Problème de redondance avec des boutons poussoir  sur les menus avec de sous-menu, et programmation très lourdaud pour afficher des informations, surtout des informations à des emplacements précis sur l'écran.

Pourquoi des LED sur des cibles ?
 : Ça permet d'éviter de regarder l'écran LCD pour savoir sur quelle cible il faut tirer.
 : Ça permet de faire des scénarios avec 2 joueurs simultanément ou des scénarios avec un seul joueur mais avec des cibles amies/ennemies.

Cibles éteintes :




Cibles rouges



Cibles vertes



Captures écrans :
Écran accueil



Écran compte à rebours



Écran score avec chronomètre



Écran scénarios Test des cibles





Le développement est en cours pour l'arduino et pour le programme sur Android.
la partie matériel est faite (en cours d'amélioration pour le RF à la place du filaire entre les modules maître et esclave)
C'est prévu que cela fonctionne avec le RF ou le filaire et paramétrable par smartphone.
Le module esclave peut aussi fonctionné en autonome, sans le module maître.
Les 2 modules fonctionnent en Bluetooth.

Ce sera tout pour aujourd'hui.
La suite...pour plus tard.

********* Mise à jour 23/08
Matériels :
- 2  Arduino Mega 2560
- 1 Shield pour le module maître
- 1 Shield pour le mode esclave
- 8  disques de polycarbonate de 10cm et diamètres et 6mm d'épaisseur
- 4  Modules Max485
- 1  ACP 220 (Émetteur/Récepteur)
- 8  Neopixels 12 bits
- 10 Connecteurs RJ45
- 2  Modules Bluetooth HC-05
- 8  Câbles RJ45 (5m)
- 1  Câble RJ45 (20~25m)
- 8  Résistances 1M ohms
- 8  Piezo électriques
- pins mâle 2.54mm
- Connecteur jst-xh-2.54 (mâle et femelle) (peut être évité si soudure directement)

Comme je suis plutôt nul pour faire des circuits sur des cartes prototypage, je me suis rabattu sur le logiciel EasyEDA pour faire des circuits des shields pour les modules:







Reçus pour le module cible:



Module cible monté est séparée de la carte qui comprend 12 modules



PCB Shield maître:



PCB Shield esclave:



Vous apercevrez que les cartes PCB sont différentes des schémas, c'est normale car les schémas sont modifiés pour inclure les APC220 et des pins supplémentaires pour des extensions en plus.
De plus sur les cartes, j'avais prévu des connecteurs pour installer les écrans LCD/ Keypad, Buzzer que je n'utilise pas actuellement vu que l'écran, le boutons poussoir de commande et le son, sont remplacés par le smartphone, mais j'ai l'intention d'utiliser peut-être par le suite l'entrée LCD pour afficher certaines informations.
Ces cartes PCB fonctionnement en l'état.

Led des cibles et Piézo :






Les Led sont RGB, autrement dit, les couleurs peuvent être changées à volonté, ainsi que la luminosité pour des environnement sombres ou ensoleillés.

J'ai choisis des câbles RJ45, facilement procurables et plat pour un gain de place, le rangement était vraiment galère pour les câbles,
donc un coup d'impression 3D pour faire des enrouleurs de câble. Le petit poignet noir est amovible, il suffit de tourner pour le câble s'enroule tout seul et proprement.



Boitiers imprimés en 3D, car les boitiers à la bonne dimension et adaptés n'existent pas.
Boitier maître


Boitier esclave



Cible monté avec mini-boitier imprimé


Tout pour aujourd'hui.
La prochaine fois je vous parlerai des menus des paramètres qui permettent de modifier la sensibilité des capteurs piézo, de changer les temps dans le jeu (délais entre les tirs, compte à rebours, fenêtre de tir), changement de couleur..
Tout cela, à la volée sans modifier les programmes de l'arduino.

Mise à jour 24/08

Adepte de l’efficacité et d'optimisation, et après les essais des premières versions, force est de constater que sur le terrain les cibles ne se comportent jamais comme on le voudrai, au début il fallait sortir le portable, modifier les programmes des Arduino et ainsi de suite. A la longue , c'était pénible et je me suis demandé pourquoi ne pas faire en sorte que les variables utilisés par les programmes Arduino soient modifiables et envoyées vers les modules cibles sans reprogrammer.

Les écrans LCD utilisés avant de passer sur smartphone/Tablette :





La version 2 lignes avec Keypad intégré fonctionne très bien, mais trop limité au niveau des caractères affichable simultanément.
La version 4 lignes avec un Keypad séparé, plus d'informations à afficher, mais je me suis retrouvé limité, car quand il faut afficher les scores de 2 joueurs avec des chronomètres de chaque joueur, non seulement pas assez de place pour les afficher, mais en plus la programmation est très lourde et prend énormément de l'espace de stockage de programmes.

Donc on passe au tablette/Smarphone android

Voici les écrans de paramétrage des cibles :

Écran accueil  des paramètres



Écran pour modifier les différents type de temps utilisés dans les scénarios :



Écran pour modifier l'intensité de la lumière des Led  des cibles :



Écran pour modifier la sensibilité des capteurs Piézo :



Écran pour modifier la couleur des cibles, 2 types de couleurs simultanément pour les scénarios avec 2 joueurs ou bien des scénarios avec des cibles amis/ennemis :





Les couleurs peuvent être vérifier à la volé, cela permet de savoir si les couleurs choisies sont visibles :





Comme je disais précédemment, le boitier esclave peut être utilisé avec un boitier maître ou tout seul,
voici les écrans de configurations des boitiers maître/esclave et la façon dont ils se communiquent entre eux :

Mode autonome, le boitier esclave seul :



En mode Maître/Esclave, les communications peuvent se faire par câble ou en radio fréquence:
Filaire:



radio fréquence:



Une fois que vous avez configurer les paramètres que vous souhaitez, il suffit de téléverser vers les modules.
Il est à noté qu'une fois téléversé, si les modules redémarrent, les paramètres sont perdus, donc vous
avez à votre disposition un bouton pour sauvegarder vos paramètres dans les EEPROM.
Si par contre après divers modifications vous voulez remettre les valeurs sauvegardées dans l'EEPROM, un bouton
permet de charger ces valeurs de l'EEPROM vers votre Smartphone/Tablette.

Avec ceci, pour utiliser les modules cibles, leurs comportement, il n'est plus nécessaire de modifier les programmes des Arduino.

** La Suite une prochaine fois **

Mise à jour 29/08
Cette partie vous montre les écrans des parties:

Écran accueil stand de tirs:




Descriptif du scénario sélectionné:


Paramètres du scénario, les paramètres sont accessibles en fonction des scénarios



Confirmation pour début de la partie


Écran de compte à rebours
Mode solo


Mode duel



Les scores reçus et mis à jour à chaque cible touchée ou ratée
selon les différents scénarios, l'affichage des scores changent, voici quelques écrans, il s'affiche aussi selon les modes de jeux, les informations comme le nombre de cibles restante, le temps restant ou le temps écoulé






On peut aussi arrêter la partie en cours


Ce projet et en cours, le principal est fait, reste à corriger les scénarios, avant de passer sur les tablettes/Smartphone les scenarios fonctionnaient, mais en passant sur Android, il y beaucoup plus d'informations échangées entre le boitier maître et le boitier esclave, à cela se rajoute les échanges entre le smartphone et les boitiers en Bluetooth, de plus j'en rajoute une couche supplémentaire pour la communication entre le maître-esclave qui était en filaire, maintenant le choix peut se faire entre filaire et en RF APC220.
Pour ceux qui sont intéressés, la programmation sur Android est fait avec MIT App Inventor 2, c'est une programmation en block, sans connaissance de langage de programmation.


*** MISE A JOUR 7/09/2020

Modification de l'application android : Ajout d'une extension permettant de créer des noms utilisateurs à la place des noms Tireur 1 et Tireur 2. Chaque utilisateur peut aussi faire le choix des insignes dans le liste des insignes dans l'application.

Fenêtre des utilisateurs


Insignes :


Une fois assigné les joueurs, voici les fenêtres des comptes à rebours et scores, en mono joueur et duel








Durant les essais sur le terrain, quelques scénarios ont été testé, tout fonctionnaient bien jusqu'à ce que les modules ne répondent plus. Étant en radio fréquence, j'ai branché un câble entre le module maître et esclave pour vérifier si le problème venait de la communication entre les APC220.
Le problème persistait, et sans brancher les Arduino sur un ordinateur, il est difficile de savoir d’où provenait le problème.
Après une bonne demi heure, j'avais trouvé que l'un des boitiers n'était pas correctement alimenté, la batterie fournissait assez de courant pour allumer l'Arduino, mais à priori pas assez pour alimenter tous les composants du boitier (heureusement que les cibles sont faites avec des leds, cela a permis de constater qu'elles sont allumées, mais l’intensité lumineuse était très faible.)

Tout cela m'a permis de constater que sans un ordinateur sur le terrain pour brancher l'Arduino, quand les modules sont en radio fréquence, il est difficile de déterminer si c'est un problème de communication entre les boitiers, ou une autre problème.

Comme je le disait mon projet a 2 modes de fonctionnement, soit en Maître-Esclave avec les 2 boitiers, soit en Autonome avec seulement le boitier Esclave.
Donc le mode esclave a permis de sauver la séance de tir en utilisant seulement le boitier Esclave pour continuer la séance de tir.

Mais ce problème technique m'a donné une idée, celui de faire une fonction dans les programmes Arduino et Android permettant de vérifier que les communications en radio fréquence ou en filaire fonctionnent ou pas, et cela besoin d'un ordinateur. Tout simplement en demandant au boitier maître d'envoyer une requête en RF et en filaire, une fois la requête reçu le boitier esclave envoie une réponse, si le boitier maître reçoit une réponse cela signifie que la communication fonctionne.

Pour implémenter cette fonctionnalité dans l'application Android :


En appuyant sur le bouton "Vérifier Communication", s'il y a un dialogue , le voyant se met en vert sinon le voyant reste en rouge, dans le cas ci-dessus, le radio fréquence fonctionne, mais pas le filaire (câble filaire débranché).

Disposant des écrans Oled 0.91 pouces, je me disais pourquoi ne pas les mettre sur les boitiers, et ajouter la fonction d'affichage des résultats de l'auto diagnostique des communications, ci-dessous les écrans, pas encore monté sur les boitiers.




La fonctionnalité de l'Auto Diagnostique fonctionne sur Android, sur les modules Arduino, celui du boitier maître est fonctionnel, par contre celui du boitier esclave pose un petit soucis d'affichage, que j’essaie de régler.

Les problèmes techniques permettent en fin de compte de pointer des choses qu'on n'y pensent même pas, et donc en finalité de pouvoir améliorer les programmes.

Bon maintenant il me reste à régler le problème d'affichage de l'auto diagnostique des communication et de tester les scénarios dans tous les modes de jeux.
Je vous tiendrais au courant de l'avancement du projet.


Mise à jour 7/10/2020

Bon après pas mal d'utilisations, le fonctionnement ne pose pas de problème et les cibles envoies bien les informations vers Android, à part de temps en temps un problème technique (aléatoirement une cible s'éteint immédiatement après être allumée, sans intervention, je suppose que c'est peut-être un problème électrique où l'entrée analogique du capteur piézoélectrique a un pic de tension faisant réagir comme si il y avait un choc sur le capteur), mais laissant de côté ce problème aléatoire pour l'instant.
Après en avoir bien utiliser ce système de cibles (bon, je reconnais que je n'ai pas tester tous les scénarios, 12 scénarios, c'est beaucoup, donc j'utilise  seulement quelques scénarios pendant les séances de tirs), je constate que ce système est bien dans les tirs de type stand de tirs où les cibles sont
devant les tireurs, donc je vais à partir de ce système, faire un autre système de cibles, mais cette fois ci ce sera un système où on pourra utiliser dans un parcours de tirs avec des tirs plus dynamique que sur des stands de tirs, avec des cibles tout autours.
Pour cela le système se composera de :
- un boitier maître
- 5 modules esclaves, chacun se composant de 4 cibles (20 cibles en tout)
- Le boitier maître communiquera avec les modules esclaves en sans-fil, et les cibles seront reliées en filaire aux modules esclave.
Le principe de fonctionnement mixte entre le sans-fils et filaire a pour but de diminuer le coût (20 cibles = 20 batteries = 20 microcontrôleurs !!!, alors que dans cette configuration 20 cibles = 5 batteries = 5 microcontrôleurs).
- la communication sans-fil se fera avec des modules E32-433T20DT, qui sont beaucoup moins coûteux que les APC220.
- les microcontrôleurs des modules esclave se feront avec des Arduino Micro
- les batteries seront des Powerbank Usb.
J'évite aussi de mettre des microcontrôleurs sur les cibles car les chocs sont quand mêmes assez important, il m'est déjà arrivé de constater sur l'une des cibles
que la soudure s'est cassé sous les impactes.
- Le boitier maître aura un microcontrôleur Teensy4.1, beaucoup plus véloce que la Méga 2560.


Comme je dispose des principaux composants, j'ai fait des montages sur les platines d'expérimentation pour valider les plans des circuits imprimés et le fonctionnements des communications entre tous les modules.
Actuellement le programme sur Android est repris et fonctionne avec ce nouveau système de tirs avec quelques adaptations, mais le plus gros ce sera
d'adapter les programmes des Arduino.

voici quelques images
Module Maître




Module maître avec modules esclave


Module esclave PCB


J' attend des composants et les circuits imprimés pour monter les modules, en attendant je suis sur les programmes Arduino et Android.
Quand j'aurai un peu plus avancé, je posterai de nouveau...

la vache c'est chouette

Et bien je suis passé à coté de ça!!!Mon dieu quel con!! un superbe projet que voilà...Je te félicite c'est grandiose!!