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Hochgenaue Zeiterfassung √ľber das USB StopWatch Modul

Harwarebeschreibung USB StopWatch Modul
Harwarebeschreibung USB StopWatch Modul

Um bei Sportveranstaltungen mit Start- Zielläufen, die Start-, Zwischen und Zielzeiten auf  Hundertstel Sekunden genau und sicher erfassen zu können, wurde eine Rechner unabhängige Hardware zur Messung der Zeiten beauftragt, die mit einer quarzgenauen interne Zeitmessung arbeitet.

Es ist der direkte Anschlus von Initiatoren m√∂glich wie sie in der Industrie zum einsatzkommen. √úblicherweise werden Leuze Laserlichtschranken eingesetzt, die direkt an die M12/4 Steckverbinder angeschlossen werden k√∂nnen. Die Versorgung der Initiatoren erfolgt ebenfalls direkt √ľber den M12 Steckverbinder, zur Verf√ľgung gestellt wird diese Versorgungsspannung durch ein Externes Steckernetzteil 9V-24V=.

Die StopWatch Hardware verf√ľgt √ľber einen USB Anschluss f√ľr den Datenaustausch mit einem PC.
Drei Relais Ausg√§nge auf dem Modul bieten die M√∂glichkeit zur Ansteuerung von Signalgebern, wie zum Beispiel einer Ampelanlage. Desweiteren sind drei √ľber Optokoppler getrennte Eing√§nge vorhanden, die zur Anbindung geeigneter Sensoren f√ľr die Start-, Zwischenzeit und Ziel Erfassung dienen.

√úber Steuerbefehle vom PC wird die Starsequenz eingeleitet. Je nach Konfiguration des Moduls, wird anschlie√üend die Ampel angesteuert und die Startfreigabe an den Teilnehmer erteilt. Sobald der Relaisausgang (Ampel gr√ľn) aktiv ist, beginnt je nach Konfiguration des Moduls die Zeiterfassung sofort oder erst mit dem √ľberschreiten des Startsensors, dass Modul beginnt die Zeiterfassung.

Zeitgleich erh√§lt der PC den Beginn der Zeitmessung √ľber die USB Schnittstelle. Das Erreichen eines Zwischenzeitsensors wird ebenso wie das Erreichen des Zielsensors an den PC √ľbertragen. Die letzten Zeitwerte werden im Modul gespeichert und bleiben dort Spannungsausfallsicher bis zum Beginn einer neuen Zeiterfassung gespeichert. So ist es m√∂glich die zuletzt gesammelten Daten ein weiteres Mal f√ľr eine Auswertung auszulesen und erneut zu verarbeiten.

Die StopWatch Software wurde so konzipiert, dass die Darstellung der aktuellen Zeiten in einem eigenen frei verschiebbares Fenster angezeigt werden. In diesem Fenster befinden sich verschiedene Informationen, von denen die ersten beiden fest definiert sind und die laufende Zeit sowie die letzte Zwischenzeit anzeigen. Die anderen Felder k√∂nnen in den Programm Optionen ausgew√§hlt werden. Zus√§tzlich k√∂nnen beliebig viele Freitexte und ein Werbe Banner eingeblendet werden. Das Fenster mit den Zeiten und einer virtuellen Ampel kann auf einem separaten Bildschirm anzuzeigen werden,¬† hierf√ľr wird Gebrauch von einer Standard Windows Funktion gemacht, die es erlaubt, gleichzeitig zwei Bildschirme an einem PC zu betreiben.

Die Einstellungen hierf√ľr sind in der Systemsteuerung von Windows unter Anzeige zu treffen. Nach dem Einrichten dieser Funktion, kann das Zeitanzeigefenster einfach mit der Maus auf den zweiten Bildschirm verschoben und dort maximiert werden. Die StopWatch Software wird von uns mit Nachdruck weiterentwickelt und neue Funktionalit√§ten und Kundenanfragen werden konsequent umgesetzt.

Hardwareentwicklung des USB StopWatch Moduls

Die StopWatch Hardware besteht im wesentlichen aus drei Bereichen.

  1. Einem USB RS232 Konverter, der zum seriellen Datenaustausch zwischen dem PC und dem Mikrokontroller (PIC 16F628/648) dient.
  2. Dem Mikrokontroller, der die Datenerfassung und die Kommunikation mit dem StopWatch Modul √ľbernimmt.
  3. Sowie den Ein- und Ausg√§ngen zur Verbindung mit der Peripherie. Alle Ein- und Ausg√§nge des StopWatch Moduls sind galvanisch getrennt ausgef√ľhrt, die Versorgung der Initiator Eing√§nge wird durch eine externes Steckernetzteil 7-27V DC gew√§hrleistet. Mit diesem externen Netzteil werden die Angeschlossenen Initiatoren versorgt.
    Der Mikrocontroller besitzt drei √ľber Optokoppler getrennte Eing√§nge f√ľr die Start-, Zwischen und Zielzeit Initiatoren.
    An die Eing√§nge √ľber M12/4 Stecker direkt z.B. Industrielichtschranken der Fa. Leuze angeschlossen werden.Die drei Ausg√§nge sind √ľber Read Relais galvanisch entkoppelt. Die grundlegenden Funktionen des PIC bestehen aus der Kommunikation mit dem StopWatch Programm √ľber die USB Schnittstelle.
    Der Erfassung der Zeitmessereing√§nge und der Bruttozeiterfassung. Hierf√ľr wird wie f√ľr andere Funktionen eine Interrupt Routine genutzt, die eine Genauigkeit von 4,096 ms gew√§hrleistet.