Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Chronograf - pomiar prędkości pocisków

DominCr14 06 Gru 2017 18:27 2652 23
  • Witam!

    Jestem studentem informatyki. Elektroniką interesuję się od około roku. Jest to hobby, którym zajmuję się w wolnych chwilach. Chronograf jest drugim urządzeniem, które zbudowałem. Razem z wieloma znajomymi uprawiamy ASG, a jednym z podstawowych parametrów replik używanych do tego sportu jest prędkość wylotowa pocisków mierzona tradycyjnie w FPSach. Urządzenia do pomiaru tych wartości są dość drogie, więc postanowiłem zbudować dużo tańsze, własne urządzenie.

    Zasada działania jest bardzo prosta, urządzenie mierzy czas pocisku pomiędzy dwoma punktami, a następnie dzieli wynik przez odległość od tych punktów. Za wykrywanie pocisków odpowiada para - Dioda podczerwieni i Fototranzystor z filtrem podczerwieni. Obie pary posiadają komparatory, które zmieniają sygnał z fototranzystora na sygnał cyfrowy dla mikrokontrolera. Zastosowany układ oprócz komparatora posiada tranzystor, który trochę ułatwia działanie. Jeśli napięcie z fototranzystora będzie zbyt małe, komparator poda napięcie 5V wywołując Przerwanie. Funkcja, która jest wywoływana w przypadku przerwania zapisuje do zmiennej aktualny czas. Gdy oba czasy są już zapisane w zmiennych, program wylicza prędkość, FPS lub m/s w zależności od wyboru. W projekcie użyty został wyświetlacz, który jest sterowany rejestrem przesuwnym.

    Urządzenie jest uruchamiane przyciskiem bistabilnym znajdującym się na tylnej ściance obudowy. Przełącznik obrotowy służy do wyboru wyświetlania prędkości w FPS lub m/s. W środku na płytce znajduję się złącze do programowania przez które można też odczytać wynik w większej dokładności. Obudowa to Kradex Z5A

    Rozwojem projektu może być użycie lepszego wyświetlacza np. 1602. Dodanie mierzenia szybkostrzelności, średniej prędkości pocisku w serii itp. Największym problemem jest znalezienie alternatywy dla sposobu wykrywania pocisków. Promień diody jest trochę zbyt mały do wykrywania kulek 6mm i wymaga precyzyjnego ustawienia lufy.

    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Chronograf - pomiar prędkości pocisków

    Chronograf - pomiar prędkości pocisków

    Chronograf - pomiar prędkości pociskówChronograf - pomiar prędkości pociskówChronograf - pomiar prędkości pociskówChronograf - pomiar prędkości pociskówChronograf - pomiar prędkości pocisków


    Fajne!
  • #2 06 Gru 2017 18:59
    R-MIK
    Poziom 38  

    Mogłeś użyć sprzętowego przechwytywania timera do pomiaru czasu. Wynik byłby dokładniejszy no i mógłbyś (jeśli była by taka potrzeba) używać innych przerwań (np od UART do komunikacji po BT, Wi-Fi). Teraz, jak włączysz inne przerwania, to wynik pomiaru może być przez nie fałszowany.

  • #3 06 Gru 2017 21:57
    Szewc Amarantowy
    Poziom 15  

    Ja kiedyś mierzyłem akustycznie prędkość i szybkostrzelność. Robiłem to na piechotę, przy pomocy komputera i mikrofonu, potem mierząc impulsy wystrzału i trafienia. RoF jest zdecydowanie prostszy w pomiarze przy tej metodzie.

  • #4 07 Gru 2017 08:50
    pier
    Poziom 23  

    Ale zasilanie Wymysliłeś. Bateria 6F22 do tego 7805 i wyświetlacz LED. Ile to podziała z 10 minut?

  • #5 07 Gru 2017 09:44
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    pier napisał:
    Ale zasilanie Wymysliłeś. Bateria 6F22 do tego 7805 i wyświetlacz LED. Ile to podziała z 10 minut?


    Bez przesady, to podświetlenie nie ciągnie aż tak dużo prądu, tym bardziej, że intensywność jest regulowana przez PWM (a przynajmniej może być).
    Można układ uprościć - w MCU zostało sporo wolnych pinów IO, nie ma więc potrzeby łączyć LCD za pomocą dodatkowego układu rejestru.

  • #6 07 Gru 2017 11:33
    pier
    Poziom 23  

    tmf napisał:
    pier napisał:
    Ale zasilanie Wymysliłeś. Bateria 6F22 do tego 7805 i wyświetlacz LED. Ile to podziała z 10 minut?


    Bez przesady, to podświetlenie nie ciągnie aż tak dużo prądu, tym bardziej, że intensywność jest regulowana przez PWM (a przynajmniej może być).
    Można układ uprościć - w MCU zostało sporo wolnych pinów IO, nie ma więc potrzeby łączyć LCD za pomocą dodatkowego układu rejestru.


    Jakie podświetlanie i jaki LCD?

  • #8 07 Gru 2017 13:45
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    pier napisał:
    tmf napisał:

    pier napisał:
    Ale zasilanie Wymysliłeś. Bateria 6F22 do tego 7805 i wyświetlacz LED. Ile to podziała z 10 minut?



    Bez przesady, to podświetlenie nie ciągnie aż tak dużo prądu, tym bardziej, że intensywność jest regulowana przez PWM (a przynajmniej może być).
    Można układ uprościć - w MCU zostało sporo wolnych pinów IO, nie ma więc potrzeby łączyć LCD za pomocą dodatkowego układu rejestru.


    Jakie podświetlanie i jaki LCD?


    Ok, nie popatrzałem na rysunki. Jednak nie zmienia to sensu mojej wypowiedzi - licząc 2mA/segment i najgorszy scenariusz - 888 - mamy 42mA na wyświetlacz. Bateria litowa ma 1200 mAh, czyli mamy 28 godzin ciągłej pracy, w praktyce trochę więcej, bo przecież nie wyświetlamy ciągle 888. Dodanie przetwornicy impulsowej, zamiast stabilizatora liniowego, trochę by poprawiło sytuację więc oczywiście warto to rozważyć.

  • #9 07 Gru 2017 16:55
    pier
    Poziom 23  

    tmf napisał:
    pier napisał:
    tmf napisał:

    pier napisał:
    Ale zasilanie Wymysliłeś. Bateria 6F22 do tego 7805 i wyświetlacz LED. Ile to podziała z 10 minut?



    Bez przesady, to podświetlenie nie ciągnie aż tak dużo prądu, tym bardziej, że intensywność jest regulowana przez PWM (a przynajmniej może być).
    Można układ uprościć - w MCU zostało sporo wolnych pinów IO, nie ma więc potrzeby łączyć LCD za pomocą dodatkowego układu rejestru.


    Jakie podświetlanie i jaki LCD?


    Ok, nie popatrzałem na rysunki. Jednak nie zmienia to sensu mojej wypowiedzi - licząc 2mA/segment i najgorszy scenariusz - 888 - mamy 42mA na wyświetlacz. Bateria litowa ma 1200 mAh, czyli mamy 28 godzin ciągłej pracy, w praktyce trochę więcej, bo przecież nie wyświetlamy ciągle 888. Dodanie przetwornicy impulsowej, zamiast stabilizatora liniowego, trochę by poprawiło sytuację więc oczywiście warto to rozważyć.


    Bateria 6f22 1200mAh no bez jaj.
    Sam mam taki akumulator litrowy od Chińczyków i nawet z ich wyobraźnią napisali 400mAh. Realnie jest pewnie ze 300mAh.

  • #10 07 Gru 2017 18:10
    jaclew
    Poziom 15  

    Ciekawy projekt. Czytając, że to chronograf spodziewałem się jakiegoś kolejnego zegara ;) a tu coś co mierzy prędkość pocisku.
    Program na arduino napisany w końcu logicznie i uporządkowany.
    Dobrze, że wykorzystujesz UARTa do programowania i serial monitora bo to ułatwia pracę z projektem.
    Trochę jednak też ponarzekam:
    1.

    DominCr14 napisał:
    urządzenie mierzy czas pocisku pomiędzy dwoma punktami, a następnie dzieli wynik przez odległość od tych punktów

    ma być na odwrót
    2.
    DominCr14 napisał:
    Zastosowany układ oprócz komparatora posiada tranzystor, który trochę ułatwia działanie

    gdzie jest ten tranzystor?
    3. w takim urządzeniu, które ma z założenia pracować w terenie i być zasilane z baterii - tylko LCD. Poza tym - uprościłby się hardware, a i soft też będzie krótszy oraz pokaże więcej danych z opisem.
    4. co do danych - proponuję gdy zrobisz na LCD - pomiar energii pocisku (zakładam, że znasz masę używanych kulek) Wskazane będzie proste menu do wprowadzenia tej masy.
    5. usuń zera nieznaczące z wyniku na LED

  • #11 07 Gru 2017 20:16
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    pier napisał:
    Bateria 6f22 1200mAh no bez jaj.
    Sam mam taki akumulator litrowy od Chińczyków i nawet z ich wyobraźnią napisali 400mAh. Realnie jest pewnie ze 300mAh.

    Prosze bardzo:
    http://www.transcat.com/media/pdf/u9vl_ultralife.pdf - 1200 mAh
    Dyskusja jałowa - bo skoro autorowi to starcza, to o czym tu dyskutować?

  • #12 07 Gru 2017 20:29
    DominCr14
    Poziom 7  

    1. Rzeczywiście mój błąd.
    2. Układ który zastosowałem nie jest tym który znajduję się na schemacie. Powinien tam być LM311p którego nie mogłem znaleźć w bibliotece Eagle. Schemat tego ukłądu wygląda tak
    Chronograf - pomiar prędkości pocisków
    3. Dość szybko zacząłem żałować użycia LED ale chciałem ukończyć jak najszybciej projekt żeby załapać się na konkurs. Mam zamiar użyć wyświetlacza 1602 w drugiej wersji chronografu.
    4. Planuje dodać pomiar energii jak i innych parametrów.

    Sprawdzałem i obawiam się że cały układ pobiera aż około 72mA. Diody IR pobierają po 10mA. Segment wyświetlacza 8mA według dokumentacji.

  • #13 07 Gru 2017 20:59
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    @DominCr14 Spokojnie możesz zmiejszyć prąd segmentu, bez istotnego wpływu na jasność świecenia. Użycie stabilizatora impulsowego wydłuży ci znacznie czas działania - nie bedziesz produkował tyle ciepła co na stabilizatorze liniowym. Dody IR też spokojnie powinny wystarczająco oświetlać przy 1-2 mA. Na schemacie masz fotodiody, piszesz o fototranzystorach. Fotodiody są szybsze i mogą być wygodniejsze w stosowaniu. Wyrzuć ten rejestr szeregowo-równoległy - zawsze to jakieś miliampery zaoszczędzisz. W procesorze masz komparator z multiplekserem wejść, więc też niekoniecznie trzeba stosować zewnętrzne. Zawsze jakaś oszczędność. I jak pisano, można użyć ICP timera, więc sprzętowo można mierzyć czas. LED na czas nieużywania można gasić.

  • #14 07 Gru 2017 21:13
    R-MIK
    Poziom 38  

    tmf napisał:
    LED na czas nieużywania można gasić.

    lub przyciemniać. Można dać 3 poziomy świecenia:
    - max jasność kilka sekund po pomiarze
    - średnia przez np minutę
    - minimalna po minucie

    PS
    W kalkulatorze BRDA11U po minucie (jak pamiętam) na wyświetlaczu pojawiał się zapalony tylko jeden segment (G) na środkowym wyświetlaczu.

  • #15 08 Gru 2017 00:14
    panzerkampf
    Poziom 8  

    W jednym z rosyjskich projektów widziałem że w trybie oczekiwania na strzał migały tylko po kolei kropki na wyświetlaczu informując że sprzęt działa ;) Natomiast po strzale wynik wyświetlał się na 1s i był zapisywany do eprom i wracał do oczekiwania na kolejny strzał ;) Chronograf był zasilany z 8x AA

  • #16 09 Gru 2017 12:59
    zackass1
    Poziom 15  

    Sam kombinuję z chronografem i trafiłem na skuteczne rozwiązanie problemu z trafianiem w wiązkę światła.
    Układ równolegle połączonych fotodiod i wzmacniacz z komparatorem. Jedyny minus jaki zauważyłem to konieczność wykonania fizycznej osłony ze szczeliną.
    Chronograf - pomiar prędkości pocisków

    Co do zasilania, 9V i stabilizator liniowy to totalne nieporozumienie. Baterie te są koszmarnie drogie i mają małą pojemność. O wiele lepszym rozwiązaniem będzie nawet najtańszy powerbank. Za 10-15zł masz kompletny blok zasilania składający się z ogniwa li-ion 18650, ładowarki, stabilizatora impulsowego 5V. Same zalety.

    Chronograf - pomiar prędkości pocisków

  • #17 09 Gru 2017 15:38
    DominCr14
    Poziom 7  

    Ja jeszcze znalazłem jedno ciekawe rozwiązanie. Wielokrotnie odbijana od luster wiązka lasera. Można w ten sposób pokryć dowolny obszar do detekcji pocisków. Ten sposób pewnie ma swoje wady ale wygląda ciekawie.

    Chronograf - pomiar prędkości pocisków
    Źródło: https://youtu.be/HwInYFFdCsg

    Myślałem nad użyciem ogniw li-ion 18650 bo mam ich kilka ale nie miałem już czasu na zamówienie jakichś modułów do ładowania. Wykorzystam je w kolejnej wersji chronografu.

  • #19 09 Gru 2017 19:18
    irek2
    Poziom 40  

    DominCr14 napisał:
    Rozwojem projektu może być użycie lepszego wyświetlacza np. 1602. Dodanie mierzenia szybkostrzelności, średniej prędkości pocisku w serii itp. Największym problemem jest znalezienie alternatywy dla sposobu wykrywania pocisków. Promień diody jest trochę zbyt mały do wykrywania kulek 6mm i wymaga precyzyjnego ustawienia lufy.


    No to sie wytlumaczyles :) Bo ja bym od razu zaczal od LCD :) Fajne sa takie 2x8 :)

    Ja kurat bawie sie w strzelectwo pneumatyczne i tam raczej interesuje mnie energia wylotowa pocisku. Sama predkosc nic mi nie daje. Dlatego tego typu urzadzenia maja wpisywana wage pocisku a ze zmierzonej predkosci wyliczaja energie.
    Glowny klopot to detekcja pocisku i tu musi byc dosc szeroka bramka. a to po to, zeby mierzyc energie poczatkowa jak i dolotowa. Raczej nie uda Ci sie trafic w ta rurke z 50m :) No dobra, moze po wielu probach :)
    W wiatrowkach dochodzi jeszcze dieslowanie czyli dym spalonego oleju wydobywajacego sie z lufy, skutecznie pogarsza detekcje pocisku :)

    Dodano po 3 [minuty]:

    Masz kiepska czulosc detekcji, bo zastosowales statyczna detekcje czyli dzien/noc. W tego typu ukladach stosuje sie wzmacniacz AC, co uniezaleznia go od stopnia oswietlenia slonecznego. Duze wzmocnienie zapewnia duza czulosc a wtedy mozna stosowac rozne ciekawej konstrukcji mechanicznej bramki.

    Dodano po 5 [minuty]:

    DominCr14 napisał:
    Ja jeszcze znalazłem jedno ciekawe rozwiązanie. Wielokrotnie odbijana od luster wiązka lasera. Można w ten sposób pokryć dowolny obszar do detekcji pocisków. Ten sposób pewnie ma swoje wady ale wygląda ciekawie.


    Straszna amatorka! Lepiej popatrzecie jak to jest rozwiazane w profejsonalnym sprzecie! Teoretycznie nie potrzebne jest zadne oswietlenie! Masz po prostu detektor swiatla i wzmacniacz AC ktory wzmocni tylko szybko zmienny impuls pojawiajacego sie pocisk. W praktyce detektory IR sa szybsze ale wymagaja oswietlenia IR.

  • #20 10 Gru 2017 18:27
    zackass1
    Poziom 15  

    panzerkampf napisał:
    @zackass1

    Użyj fotodiody / fototranzystora w obudowie kontowej i nie ma co się bawić z przesłoną szczelinową ;)
    http://www.artronic.com.pl/o_produkcie.php?id=1084


    Fotodiody smd są bardzo drogie w porównaniu do wersji przewlekanej, a fototranzystor jest dużo wolniejszy od fotodiody.

  • #21 13 Gru 2017 17:16
    siewcu
    Poziom 32  

    Nie wiem czy dobrze rozumiem zasadę działania układu. Zegar uruchamiany jest razem z włączeniem urządzenia, a potem moment przecięcia punktów start i stop zapisuje czas, który upłynął od włączenia urządzenia? Używam od dłuższego czasu urządzenia do pomiaru czasu i zastanawiam się czy da się rozwiązać inaczej to, co mamy ;)

  • #22 13 Gru 2017 17:29
    DominCr14
    Poziom 7  

    Tak. Funkcja micros() zwraca czas w mikrosekundach od uruchomienia. Innym sposobem jest chyba to co napisał R-MIK w pierwszy poście

    Cytat:
    Mogłeś użyć sprzętowego przechwytywania timera do pomiaru czasu.

  • #23 15 Gru 2017 09:05
    Adam940
    Poziom 12  

    Gratuluje autorowi ciekawego pomysłu. Nie mniej ciekawe jaki wpływ na prędkość pocisku ma to, że w obszarze pomiaru przemieszcza się on w rurce niezbyt dużej średnicy . Z pewnością opór areodynamiczny jest większy niż przy strzelaniu swobodnym bez pomiaru, pozostaje tylko określić jak bardzo i na ile jest to istotne. Proponuję wykonanie eksperymentu w trybie porównawczym: pomiar prędkości pocisku z dodatkową
    poprzedzającą rurą tej samej średnicy i bez niej. Różnica w wynikach powinna w przybliżeniu określić na ile ten efekt zaburza wynik końcowy. Część kolegów doszukuje się problemów z dokładnością pomiaru czasu w uC. Czy mógłbyś szanowny Autorze określić jaki jest rozrzut wyników na serii przynajmniej 10 pomiarów.

  • #24 15 Gru 2017 13:19
    siewcu
    Poziom 32  

    A jak myślisz, udałoby się zmierzyć dwa pociski jednocześnie, gdyby udało się wystrzelić jeden za drugim tak szybko, żeby pomiar obu był jednoczesny?

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo