Probleem

Rahvaralli formaadis üritused koguvad inimeste seas järjest populaarsust. Huvi selliste sündmuste vastu on täiesti mõistetav – enda oskuste arendamine ning proovilepanek, oma uue sõiduvahendi demonstreerimine (eputamine), naabri vastu lõplikult tõestamine, kes ikka on “Liivimaa parim ratsutaja” ning kiirustest saadav adrenaliin on inimesi alati paelunud.

Ralli ajavõtusüsteem

Kuid selliste rallide korraldajad seisavad probleemi ees. Nimel on vaja professionaalsuse ja aususe säilitamise ning ka segaduste vältimise jaoks kasutada korralikku ajavõtusüsteemi. Paraku on need tõeliselt kallid ning isegi, kui see lahenduse endale ralli ajaks rentida (nagu ka enamasti tehakse), on tegemist ikkagi väga suure väljaminekuga ja see pärsib võistluste tihedamat korraldamist. Niimoodi pöördutigi meie poole abipalvega, uurimaks, kas on võimalik luua konkureeriv lahendus, mis oleks täpne, lihtsasti kasutatav, atraktiivne ning ka uudne… Challenge accepted!

Lahendus

Esialgne lahendus, mida meilt oodati, sisaldas mõisteid nagu “traktori tagatuled” ja “COM port-i kaabel”… ma isegi ei oska pakkuda, kumb neist rohkem iganenud tehnoloogia mõiste alla kuulub. Vastuseks sai välja pakutud järgmine süsteem: stardi/finišijoone ületamist registreerib tööstuslik IR andur, mis kannatab ka kõige raskemaid ilmastikuolusid, stardituled, ringiajad ja muu korralduslik informatsioon kuvatakse LED ekraanil ning suhtlus ralli korraldaja arvutiga käib üle Bluetooth-i.

Andur

Datalogic-u IR andur

Anduriks sai valitud Datalogic-u tööstuslik infrapuna saatja/vastuvõtja. Anduri valik oli üsna põhjalik protsess, aga see oli kogu seda aega väärt. Valitud seade on kergesti konfigureeritav – on võimalik seadistada, kui tundlik ta erinevale mürale on ning saab ka valida, kas ta toimib NPN või PNP transistorina. IR andurit sai testitud nii umbes -30 kraadi, kui ka paksu lume- ning vihmasaju korral ja kõik toimis laitmatult.

Ekraan

Ekraan oli kõige keerulisem ja ka kõige väljakutsuvam osa kogu arenduse juures. Esimese üllatusena tuli asjaolu, et Eestis ei ole saadaval sobivaid LED ekraane. Kuigi need on levinud igasse tanklasse, linnaliini bussi, üritusele ning ka poodide akendele, on nende valik siiski üsna kesine. Põhilisteks probleemideks olid just koostekvaliteet ning asjaolu, et üsna lihtsa tehnoloogia eest küsiti päris korralikku summat.

Sobiva (esmapilgul) ekraani leidsime eBay lehelt. Üldine koostekvaliteet oli sellel ekraanil parem, kui kodumaiste edasimüüjate pakutaval valikul, kuid kindluse mõttes sai siiski pooled ühendused üle joodetud.

LED ekraan

Suurim probleem oli siiski info uuendamise kiiruses. Ralli ajavõtusüsteemi puhul on vaja kuvada sekundikümnendikke, aga kui ekraanile läbi COM liidese uut infot saata, kustub ekraani pilt umbes sekundiks ära. Tuge sai küsitud ka tootjatelt/edasimüüjatelt, kuid tulemuseta. Elektroonika lihtsalt ei võimaldanud näiliselt reaalajas toimivat uuendamist. Kuna väljapakutud lahenduse jaoks oli vaja lisada ka Bluetoothi side ja anduri tugi, otsustasime olemasolevast juhtelektroonikast täielikult loobuda ning disainida enda kontroller. See võimaldas kogu seadme tööd optimeerida ning luua palju sobivam süsteem.

Algselt kujutas ekraani  juhtelektroonika endast kahte CPLD-l (Complex Programmable Logic Device) põhinevat kontrollerit, millest üks tegeles COM pordist ja juhtpuldist tulenevate andmete töötlemisega ning teine juhtis LED maatriksit. Kuigi CPLD-d on väga kiire taktsagedusega, ei suutnud nad siiski ekraanil kuvatavat infot reaalajas uuendada. See on järjekordne näide olukorrast, kuidas halba tarkvara ei ole võimalik kiire riistvaraga kompenseerida.

Vana ja uue elektroonika võrdlus

Uus elektroonika koosneb põhiliselt mikrokontrollerist, Bluetooth-i moodulist, 5->12V DC muundurist, 3.3V pingeregulaatorist ning 3.3->5V signaali leveli tõstjast. Trükkplaadile sai disainitud ka valmisolek juhtida helisignaali ning kasutada USB ja COM andmesidet, kuid neid ei ole antud lahenduses kasutatud.

 Tarkvara

Ekraanitõmmis tarkvarast

Arvutis olev tarkvara võimaldab ralli korraldajal panna paika osalejate nimekirja, stardijärjekorra ning lisainfo näiteks võistlusklasside ja kasutatavate autode kohta. Side ekraaniga (mis toimib ka ringiaegade registreerijana) käib üle Bluetooth-i. Programmis saab anda ka stardikäsklust ning on võimalik valesti registreeritud ringiaegu (näiteks olukorras, kus finišijoonelt sõidab/jookseb läbi keegi, kes rallis ei osale) välja filtreerida.

Ralli tulemused saab salvestada otse Exceli faili.

Tulemus

Tulemuseks oli väga töökindel süsteem, mis peab vastu ka kõige raskematele tingimustele, kuid on mugav kasutada. Varasematel katsetustel oli ainukeseks probleemiks Bluetooth-i leviulatus, kuid ekraani poole sai paigaldatud väike lisaantenn ning seejärel on Bluetooth-i ulatuseks 20 meetrit. Tõestasime, et on võimalik luua konkureeriv lahendus olemasolevatele ajavõtusüsteemidele, mis oleks töökindel, uuenduslik ja lihtsalt kasutatav. Kogu süsteemi toimimisest saab aimu järgmisest videost.

Tulevikus võib sellele süsteemile teha edasiarenduse, kus infrapunaandur on asendatud RFID lahendusega. Niimoodi tuvastab süsteem automaatselt, kes parasjagu finišijoone ületas. See idee oli algselt ka praeguse süsteemi puhul olemas, kuid sellise pooleldi hobiprojekti jaoks jäi RFID liiga kalliks.

Mida õppisime (+ kinnitused varasematele arusaamadele)!?

• Olemasolevatele ajavõtusüsteemidele on võimalik luua alternatiive
• Pakutavate LED ekraanide kvaliteet on madal ja nad kasutavad iganenud tehnoloogiat (siin avaldub isegi potensiaalne äriidee)
• Halba tarkvara ei saa hea riistvaraga täielikult kompenseerida
• Parema tulemuse saamiseks on mõistlikum luua enda elektroonika, kui hakata olemasolevat modifitseerima