WO2021019107A1 - Sensor para marcador - Google Patents

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WO2021019107A1
WO2021019107A1 PCT/ES2019/070546 ES2019070546W WO2021019107A1 WO 2021019107 A1 WO2021019107 A1 WO 2021019107A1 ES 2019070546 W ES2019070546 W ES 2019070546W WO 2021019107 A1 WO2021019107 A1 WO 2021019107A1
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sensor
power supply
glass
face
copper
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PCT/ES2019/070546
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English (en)
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Inventor
Francisco Aguilar Segura
Original Assignee
PARDO CONEJERO, Raul
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities

Definitions

  • the present invention describes a sensor for marker based on the mutual capacitance effect.
  • the sensor is suitable for counting the score in different sports, especially for counting the score on the paddle.
  • the document closest to the invention ES1214390U describes a sensor based on the capacity-mutual effect.
  • the sensor is made up of a box, which is attached to a glass. When the sensor is used to count the score of a paddle match, the box is placed behind the glass of the court.
  • the inside of the box contains three plates:
  • a printed circuit board that forms a square mesh
  • a printed circuit board covered its entire face with copper.
  • the sensor described is coupled to a microcontroller and a power supply
  • the senor described by ES1214390U presents great variations depending on the power source used. The results obtained vary if the power source is a mobile phone charger, a switched power source, or powered by a USB output from a computer.
  • the problem solved by the invention is to improve the sensor detailed in ES1214390U and that the sensor can be used using any power source and that the results obtained are reproducible and reducing the noise of the signal.
  • the printed circuit board contains:
  • the active layer is completely covered with copper.
  • the inactive layer is made up of a copper mesh.
  • the advantage of the invention is that it can use any 5 V DC power supply, be it a switched power supply, a traditional transformer power supply, power bank type battery, mobile phone chargers. , USB outputs of a computer; the reproducibility of the results and better stability of the system.
  • the current of the power supply is between 1- 1.8 A.
  • the system is easier to assemble and more resistant to impacts.
  • FIG 1 shows the embodiment of the invention
  • the sensor described is made up of a box (3) of a plastic material such as PVC, ABS or PLA.
  • the plate (1) contains an active face (1 a) and an inactive face (1 b).
  • the active face (1 a) is completely covered with copper.
  • the inactive face (1 b) is formed by a copper mesh.
  • the copper mesh is preferably made up of 6 * 6 millimeter cells.
  • electronic circuit boards PCBs are made of fiberglass or Bakelite.
  • the box (3) is attached to a glass (2) by the active face of the plate (1 a), according to figure 1.
  • the fixing of the box (3) to the glass (2) is carried out by methods known to the person skilled in the art, for example, by means of silicones.
  • the glass (2) has a thickness between 10-12 mm. This thickness is the one used in paddle courts. When you bring your hand close to the glass, the marking is activated and the count proceeds.
  • the sensor is coupled with a microprocessor (4) with wi-fi module (6) and a power supply (5).
  • the inactive face of the plate (1b) has legs where two wires are soldered that connect with the two connections of the microprocessor (4)) with the wi-fi module (6), as detailed in figure 2.
  • the microprocessor (4) with wi-fi module (6) is a commercial NodeMcu® board.
  • a computer program is implanted in the microprocessor.
  • the computer program takes care of:
  • the power supply is a commercial 5 V power supply such as a switching power supply, a traditional transformer power supply, power bank type battery, mobile phone chargers, USB outlets from a computer.
  • the current of the power supply is between 1- 1.8 A.
  • the described system can be connected by means known to those skilled in the art to screens, mobile phones, wireless cameras, etc.
  • the sensor described in the invention is suitable for counting in any game, such as squash, paddle, tennis, basketball, handball, etc.
  • the described system is designed to count the score in the paddle, in this way the points are 0, 15, 30 and 45.
  • Example 1 shows the preferred embodiment of the invention
  • a printed circuit board (1) made of fiberglass with a thickness of 1.5 mm.
  • the inactive face of the plate (1 b) is made up of 8 cells of 6 * 6 millimeters.
  • the active face is completely covered with copper
  • a commercial NodeMcu® board containing a microprocessor (4) and a wi-fi module (6) in which you implanted a computer program
  • the sensors were fixed with silicone on the crystals (2) of a paddle court, one sensor on each side of the court.
  • the sensors were located on the outside of the court, so they did not interfere with the game.
  • the crystals of the paddle court were 12 mm thick.
  • the sensors were activated when you put your hand to it
  • the tests consisted of touching the sensor and measuring a count for 1 second (1000 ms) using different power sources.
  • a microprocessor subroutine was used that detected when the sensor had been touched directly or through a 12mm glass.
  • Sensor 1 corresponds to the sensor described in ES1214390U
  • Sensor 2 corresponds to the sensor detailed in example 1 with the different power supplies.
  • Sensor 1 was connected to the microcontroller and the microcontroller powered by a phone power supply Brand: Samsung, Model: 4250835903236, AC 220/230 DC 5V / 1A
  • Sensor 1 was connected to the microprocessor and the microprocessor powered by a battery brand: YUTRE power bank, Model: PB478, DC 5V / 1A 22400 mAh
  • Test 1 was repeated with sensor 1 with another LG telephone power supply, model: MCS-04ED, AC 220/230 DC 5V / 1.8A
  • Test 2 was repeated with sensor 1 with another battery, brand: I POSSIBLE model: HX160Y 1 -XI N, DC 5V / 1A 22400 mAh
  • Sensor 2 was connected to the microprocessor and the microprocessor connected to a telephone power supply. Brand: Samsung, Model: 4250835903236, AC 220/230 DC 5V / 1A
  • Test 5 was repeated with another LG telephone power supply, model: MCS-04ED, AC 220/230 DC 5V / 1.8A
  • the sensor 2 connected to the microcontroller and the microcontroller powered by a battery brand: YUTRE power bank, Model: PB478, DC 5V / 1A 22400 mAh
  • Test 7 (sensor 2) was repeated with another battery: I POSSIBLE, model: HX160Y1-XIN, DC 5V / 1A 22400 mAh MAX NOISE SNR WITH CRYSTAL
  • sensor 1 is highly influenced by the feeder ground and its quality (ripple and voltage variations). The use of sensor 1 with a battery is not feasible.

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Abstract

Sensor para marcador. Se describe un sensor para marcador basado en el efecto de la capacidad- mutua. El sensor está formado por una caja de plástico (3) que en su interior contiene una placa de un circuito impreso (1) con un espesor del dieléctrico entre 1,4 - 1,6 mm conformada por dos caras. Una cara activa (1 a) recubierta complemente por cobre y una cara inactiva (1 b) formada por una malla de cobre. La caja (3) está fijada a un cristal (2) mediante la cara activa (1 a). El sensor se conecta a un microcontrolador con un módulo wi-fi y a una fuente de alimentación. El sensor detallado mantiene estables los conteos.

Description

DESCRIPCIÓN
Titulo de la invención
Sensor para marcador
Campo técnico de la invención
La presente invención describe un sensor para marcador basado en el efecto de capacidad- mutua. El sensor es adecuado para contabilizar el tanteo en diferentes deportes, especialmente para contabilizar el tanteo en el paddle.
Antecedentes de la invención
En los últimos años se han popularizado los partidos de diferentes deportes (paddle, tenis, baloncesto...) entre aficionados. El tanteo en estos partidos lo realizan los propios jugadores al no participar un árbitro en el partido. El tanteo se debe realizar de memoria porque apuntar el marcador demoraría el desarrollo de los partidos.
El documento más cercano a la invención ES1214390U describe un sensor basado en el efecto capacidad-mutua. El sensor está formado por una caja, que se acopla a un cristal. Cuando el sensor se utiliza para contabilizar el tanteo de un partido de paddle, la caja se coloca detrás del cristal de la pista.
El interior de la caja contiene tres placas:
Una placa de un circuito impreso que forma una malla cuadrada,
Una placa intermedia de un material dieléctrico,
Una placa de un circuito impreso recubierta toda la cara de cobre.
El sensor descrito se acopla a un microcontrolador y a una fuente de alimentación
Sin embargo, el sensor descrito por ES1214390U presenta grandes variaciones dependiendo de la fuente de alimentación empleada. Los resultados obtenidos varían si la fuente alimentación es un cargador de teléfono móvil, una fuente conmutada o la alimentación mediante una salida USB de un ordenador.
Objeto de la invención El problema resuelto por la invención es mejorar el sensor detallado en ES1214390U y que el sensor pueda ser utilizado usando cualquier fuente alimentación y que los resultados obtenidos sean reproducibles y reduciendo el ruido de la señal.
La solución encontrada por los inventores un sensor que comprende una sola placa de un circuito impreso, a diferencia ES1214390U que comprendía tres placas en contacto.
La placa del circuito impreso contiene:
Una capa activa
Una capa inactiva
La capa activa está completamente recubierta de cobre.
La capa inactiva está formada por una malla de cobre.
Según los estudios comparativos detallados en el ejemplo 2, la ventaja de la invención es que puede utilizar cualquier fuente alimentación de 5 V de corriente continua, ya sea una fuente conmutada, una fuente tradicional con transformador, batería tipo power bank, cargadores de teléfono móvil, salidas USB de un ordenador; la reproducibilidad de los resultados y mejor estabilidad del sistema. La intensidad de la fuente de alimentación está comprendida entre 1- 1 ,8 A.
Además al reducir el número de placas es sistema es más fácil de montar y más resistente a los impactos.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra la realización de la invención
La figura 2 la cara inactiva conectada al microcontrolador
Descripción detallada de la invención
El sensor descrito está formado por una caja (3) de un material plástico como por ejemplo PVC, ABS ó PLA.
En el interior se introduce una placa de un circuito impreso (1). La placa (1) contiene una cara activa (1 a) y una cara inactiva (1 b). La cara activa (1 a) está recubierta completamente de cobre. La cara inactiva (1 b) está formada por una malla de cobre. La malla de cobre está formada preferentemente por celdas de 6*6 milímetros. Como es conocido por el experto en la materia las placas de circuito electrónico (PCB) están fabricadas con fibra de vidrio o baquelita.
La caja (3) está unida a un cristal (2) mediante la cara activa de la placa (1 a), según la figura 1.
La fijación de la caja (3) al cristal (2) se realiza por los métodos conocidos por el experto en la materia, por ejemplo, mediante siliconas.
En modo preferente, el cristal (2) tiene un espesor entre 10-12 mm, Este espesor es el utilizado en las pistas de paddle. Al acercar la mano al cristal, el marcado se activa y se procede al conteo.
El sensor se acopla con un microprocesador (4) con módulo wi-fi (6) y una fuente de alimentación (5).
La cara inactiva de la placa (1b) presenta unas patas en donde se sueldan dos hilos que conectan con las dos conexiones del microprocesador (4)) con el módulo wi-fi (6), según se detalla en la figura 2.
En un modo preferente, el microprocesador (4) con módulo wi-fi (6) es una placa comercial NodeMcu®.
Un programa de ordenador se implanta en el microprocesador. El programa de ordenador se encarga de:
Hacer un control automático de ganancia al inicio del programa para determinar el ruido.
Leer la capacidad normal de las placas del sensor.
Decidir el nivel de disparo, discriminando el ruido ambiente.
- Aumentar un punto mediante el contacto por un tiempo menor a un segundo.
Disminuir un punto mediante el contacto por un tiempo mayor a un segundo. Establecer una conexión wi-fi con teléfonos, cámaras o pantallas
Detectar y ejecutar nuevas actualizaciones del programa.
La fuente de alimentación es una fuente alimentación comercial de 5 V tales como una fuente conmutada, una fuente tradicional con transformador, batería tipo power bank, cargadores de teléfono móvil, salidas USB de un ordenador. La intensidad de la fuente alimentación está comprendida entre 1- 1 ,8 A.
El sistema descrito se puede conectar por los medios conocidos por el experto en la materia a pantallas, teléfonos móviles, cámaras inalámbricas, etc.
El sensor descrito en la invención es adecuado para el conteo en cualquier juego, tales como squash, paddle, tenis, baloncesto, balonmano, etc.
En un modo preferente, el sistema descrito está destinado para contabilizar el tanteo en el paddle, de esta forma los puntos son 0, 15, 30 y 45.
Ejemplo 1.
El ejemplo 1 muestra la realización preferente de la invención
Una placa de circuito impreso (1) fabricada con fibra de vidrio con un espesor 1 ,5 mm. La cara inactiva de la placa (1 b) está forma de 8 celdas de 6*6 milímetros. La cara activa está completamente recubierta de cobre
Una placa comercial NodeMcu®, que contiene un microprocesador (4) y un módulo wi-fi (6) en la que implantó un programa de ordenador,
Una fuente de alimentación (5) de 5V/ 1-1 ,8 A,
Una caja de plástico (3) contenedora de PVC.
Los sensores se fijaron con silicona en los cristales (2) de una pista de paddle, un sensor a cada lado de pista. Los sensores estaban ubicados en el exterior de la pista, de forma que no interfirieron en el juego.
Los cristales de la pista de paddle tenían un espesor de 12 mm.
Los sensores se activaron al acercar la mano al mismo
Ejemplo 2
Este ejemplo detalla las ventajas del sensor detallado en la invención frente al sensor detallado en ES1214390U.
Los ensayos consistieron en tocar el sensor y medir un conteo durante 1 segundo (1000 ms) utilizando diferentes fuentes de alimentación. Se utilizó una subrutina del microprocesador que detectaba el momento en el que se había tocado el sensor directamente o a través de un cristal de 12 mm.
Una vez detectado el toque, comenzaba un conteo con una duración de 1000 ms. Al terminar este se enviaba esa información a vía wi-fi a una aplicación que mostraba los resultados obtenidos.
En los diferentes ensayos se determinó conteo máximo al tocar el sensor (MAX), ruido sin tocar el sensor (RUIDO), la relación MAX/RUIDO (SNR) y el conteo máximo con un cristal de 12 mm.
El sensor 1 corresponde al sensor descrito en ES1214390U
El sensor 2 corresponde al sensor detallado en el ejemplo 1 con las diferentes fuentes de alimentación.
Ensayo 1
El sensor 1 estaba conectado al microcontrolador y el microcontralador alimentado por un alimentador de teléfono Marca: Samsung, Modelo : 4250835903236, AC 220/230 DC 5V/1A
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN TIERRA 180 1 180 60
CON TIERRA 800 1 800 0
Ensayo 2
El sensor 1 estaba conectado al microprocesador y el microprocesador alimentado por una batería marca: YUTRE power bank, Modelo: PB478, DC 5V/1A 22400 mAh
MAX RU IDO SNR CON CRISTAL
SIN ALIMENTACION 400 1 400 5
CON ALIMENTACION 25 1 25 500
Ensayo 3
Se repitió el ensayo 1 con el sensor 1 con otro alimentador de teléfono LG, modelo : MCS- 04ED, AC 220/230 DC 5V/1.8A
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL SIN TIERRA 1200 1200 1 700
CON TIERRA 2100 640 3 500
Ensayo 4
Se repitió el ensayo 2 con el sensor 1 con otra batería, marca: I POSIBLE modelo: HX160Y 1 -XI N , DC 5V/1A 22400 mAh
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN ALIMENTACION 500 120 5 60
CON ALIMENTACION 160 160 1 1
Ensayo 5
El sensor 2 se conectó al microprocesador y el microprocesador conectado a un alimentador de teléfono. Marca: Samsung, Modelo: 4250835903236, AC 220/230 DC 5V/1A
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN TIERRA 990 2 495 990
CON TIERRA 970 1 970 975
Ensayo 6
Se repitió el ensayo 5 con otro alimentador de teléfono LG, modelo: MCS-04ED, AC 220/230 DC 5V/1.8A
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN TIERRA 900 2 450 899
CON TIERRA 940 3 313 920
Ensayo 7
El sensor 2 conectado al microcontrolador y el microcontrolador alimentado por una batería marca: YUTRE power bank, Modelo: PB478, DC 5V/1A 22400 mAh
MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN ALIMENTACION 987 1 987 977
CON ALIMENTACION 978 2 489 966 Ejemplo 8
Se repitió el ensayo 7 (sensor 2) con otra batería: I POSIBLE, modelo: HX160Y1-XIN, DC 5V/1A 22400 mAh MAX RUIDO SNR CON CRISTAL
SIN ALIMENTACION 944 2 497 981
CON ALIMENTACION 988 2 494 974
Los resultados obtenidos muestran que el sensor 1 es altamente influenciable por la tierra del alimentador y la calidad de éste (rizado y variaciones de tensión). El uso del sensor 1 con una batería es inviable.
Los resultados obtenidos muestran el sensor 2 es más estable que el sensor 1. El sensor 2 no está influenciado por la fuente de alimentación y los niveles de conteo se mantienen estables.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sensor para marcador formado por una caja de plástico (3) que en su interior contiene una placa de un circuito impreso (1) con un espesor del dieléctrico entre 1 ,4 - 1 ,6 mm conformada por dos caras:
a. la cara activa (1 a) recubierta completamente por cobre
b. la cara inactiva (1 b) formada por una malla de cobre
caracterizado porque la caja (3) está fijada a un cristal (2 ) mediante la cara activa (1a).
2. Sensor según la reivindicación 1 caracterizado porque la malla de cobre está formada por celdas de 6*6 milímetros.
3. Sensor según las reivindicaciones 1-2 caracterizado porque el cristal (2) tiene un espesor entre 10-12 mm.
4. Sistema formado por:
a. los sensores según las reivindicaciones 1-3
b. un microcontrolador (4) con un módulo wi-fi (6),
c. una fuente de alimentación (5),
en donde la cara inactiva de la placa (1 b) está conectada al microprocesador (4) con un módulo wi-fi (6) mediante un hilo conductor.
5. Sistema según la reivindicación 4 caracterizado porque la fuente de alimentación (8) es tiene una diferencia de potencial de 5 V y una intensidad entre 1-1 ,8 A.
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