Buffer

Algemeen

De buffer bestaat uit 16 ledstrips waarvan de onderste 5 rood zijn, de middelste 6 oranje en de bovenste 5 groen. Het aantal ledstrip die gaan branden is afhankelijk van de score van de spelers waardoor het spel in een bepaalde kleurenzone terecht komt. De kleurenzone bepaalt welke andere escaperoom puzzels gespeeld kunnen worden en welke puzzels geblokkeerd zijn.

KiCad project

Elektrisch schema

PCB ontwerp

Aansluitingen en onderdelen

De buffer heeft heel wat aansluitingen die nodig zijn om de 16 energieniveaus individueel te kunnen bedienen. Gezien deze is opgebouwd uit ledstrips die een spanning van 12 volt vereisen, was het niet mogelijk deze rechtstreeks te voeden via de ESP. Het was dan ook nodig om te werken met een externe voedingsbron die de ledstrips voedt. Om de ledstrips toch aan- en uit te kunnen schakelen, was het aangewezen te werken met MOSFETs (wij gebruikten het type 2N7002). De gate van die componenten kan dan rechtstreeks verbonden worden met een unieke GPIO-pin van de ESP. Vervolgens moeten we enkel nog de drain en source te verbinden met een R, G of B pin die functioneren al ground. Zo zullen deze N-type MOSFET’s een gesloten lus vormen naar ground en de ledstrip laten branden wanneer die GPIO-pin hoog staat. Op deze manier kunnen de kleuren rood en groen eenvoudig gerealiseerd worden. Om geel/oranje te bekomen, moet er een extra MOSFET en GPIO-pin gebruikt worden die een duty-cycle genereren. Wanneer alle G-aansluitingen van de ledstrips in zone oranje via hun eigen MOSFET op deze duty-cycle-MOSFET worden aangesloten alvorens naar ground te gaan, zal groen heel snel knipperen. Op deze manier kan, in combinatie met het wel constant branden (wanneer gewenst) van de rode LEDs op die strips, oranje/geel licht gecreëerd worden.

voedingsspanning

Aangezien we hier met eenvoudige ledstrips werken, zijn we genoodzaakt gebruik te maken van 12V. We werken hier dus met een 12V laptopvoeding die rechtstreeks onze ledstrips voedt en die via een buck-converter en LDO (ingebouwd in onze PCB) de ESP voedt met 3V3.

Code

De code van de buffer is in de link hieronder terug te vinden. Aangezien deze het centrale element is in de escaperoom, zal hij heel wat verschillende taken hebben. Zo zal hij bij het binnenkomen van een nieuw bericht, vanuit de loop() de functie ‘control’ oproepen. Afhankelijk van het bericht zal hij volgende zaken doen:

newNumber: de buffer zal nu via de methode ‘int randomGetal = random(1,5)’ een random getal genereren tussen 1 en 4 en naar een random ESP sturen. Dit laatste doet hij ook via de functie ‘random(1, X+1)’ met X het aantal 7 segments dat je gebruikt. Via een functie ‘sentTo7Segment()’ wordt dit willekeurig getal nu naar het correcte 7-segment display verstuurd.
‘0’, ‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’: deze berichten staan voor de verschillende levels die door de speler gefietst kunnen worden. Dit gefietste level wordt dan in de methode ‘checkmessage’ vergeleken met het getoonde nummer op het 7 segment. Vanuit deze methode wordt dan het bericht ‘correct’ of ‘false’ gestuurd naar de fiets (zie uitleg code fiets) en wordt bij het correct fietsen de bufferValue met een bepaalde waarde, afhankelijk van de moeilijkheid van het spel, verhoogd. We zorgen er hier wel voor dat ze geen hogere score kunnen behalen dan de maximale score van onze buffer. Ook deze kunnen variabel, naargelang de moeilijkheid van het spel, worden aangepast.
grote fout, kleine fout: andere escaperoom spelletjes kunnen strafpunten sturen die afgetrokken worden van de buffer indien de spelers daar een fout maken. Hoeveel punten er effectief van de buffer afgetrokken worden, kan vrij gekozen worden.
reset: bij het opstarten van de escaperoom wordt naar alle puzzels de boodschap ‘reset’ gestuurd. Bij de puzzel is het belangrijk dat de fiets en 7-segment displays gereset worden voor de buffer. Vanuit deze methode zorgt de buffer er dus eerst voor dat de segmenten en de fiets gereset worden. Hierna reset de buffer zelf waarna vanuit de ‘reconnect()’ methode het bericht “Trappenmaar Ready” verstuurd wordt.

In onze code worden bepaalde fouten, zoals een verloren bericht en connectie, opgevangen. Wanneer de buffer namelijk na 15 seconden nog geen nieuw bericht ”newNumber” gekregen heeft, zou het kunnen dat een seven-segment display niet meer werkt of het bericht verloren is gegaan. Indien dit het geval is, stuurt de buffer een nieuw random getal naar een willekeurig seven segment. Dit gebeurt via volgende code:

 if (millis() - startTime >= 15000) {
      // 5 seconds have elapsed. ... do something interesting ...
      if(oldControlSend == controlSend){

          Serial.println("newNumber werd OPNIEUW gestuurd naar buffer");   
          int randomGetal = random(1,5);
    
          itoa(randomGetal,cstr,10);
          //OORSPRONKELIJK TUSSEN 1 EN 5
          int randomEsp = random(1,5); //getal 1,2, 3 of 4
          Serial.println("randomESP");
          Serial.print("esp: ");
          Serial.print(randomEsp);
          Serial.print("\tnummer: ");
          Serial.print(randomGetal);
          sendTo7Segment(randomEsp, cstr);
      }
          oldControlSend = controlSend;
          startTime = millis();
   }

Dit wordt gerealiseerd via de functie millis(). Dit is een soort counter die bij het opstarten van dit programma is beginnen lopen. Door hier telkens startTime, na het doorlopen van deze if-lus, opnieuw gelijk te stellen aan de huidige millis(), kunnen we als voorwaarde voor onze if-lus volgende code gebruiken om te controleren of er 15 seconden gepasseerd zijn: ‘millis() - startTime >= 15000’. ControlSend is een variabele die wanneer een bericht “newNumber” toekomt, verhoogd wordt. Door zijn waarde dan te vergelijken met “oldControlSend” kunnen we controleren of er in de voorbije 15 seconden een bericht is toegekomen.

In elke iteratie van de loop() wordt de methode ‘setBuffer’ opgeroepen. Deze zal naargelang de score van de spelers een bepaald aantal ledstrip laten branden. We doen dit via de functie ‘digitalWrite()’ waarmee elke ledstrip apart aan of uit kan worden gezet. We werken hier met een variabele ‘Maxscore’ die gelijk gesteld wordt aan ‘16*interval’. Er kan zelf een waarde voor ‘interval’ gekozen worden naargelang de moeilijkheid van het spel. Door die waarde hoger te kiezen, duurt het langer alvorens de buffer in energieniveau stijgt.

Als laatste dient de buffer naar de andere escaperoom-games ook nog de zone door te sturen van het energieniveau van de buffer. We kozen ervoor enkel een bericht te sturen wanneer de zonekleur verandert. De code hiervoor is de volgende:

if(oldColor != color){
    if(color == "rood"){
      client.publish("TrappenMaar/zone", "rood");
    }
    else if(color == "oranje"){
      client.publish("TrappenMaar/zone", "oranje");

    }
    else if(color == "groen"){
      client.publish("TrappenMaar/zone", "groen");
    }
    else if(color = "niets"){
      client.publish("TrappenMaar/zone", "niets");
    }
     color = oldColor;
}

Visit our Github to find our code!