Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PLC Fatek
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Chronograf - pomiar prędkości pocisków

DominCr14 06 Gru 2017 18:27 4872 26
  • 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!
  • Semicon
  • #2 06 Gru 2017 18:59
    22053
    Użytkownik usunął konto  
  • #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.

  • Semicon
  • #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 16  

    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
    22053
    Użytkownik usunął konto  
  • #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 33  

    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 13  

    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 33  

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

  • #25 22 Gru 2017 12:25
    HotPepper
    Poziom 4  

    Witam. Ja też jestem amatorem i nie mam doświadczenia, ale widzę to tak:

    Moduł pomiarowy, tzn ten w którym oddaje się strzał nie może być wykonany z kanalizacyjnej rurki PCV i nie może stanowić integralnej części z układem odczytu. Z pewnością nie może to być tak blisko siebie zamontowane. Wyobraź sobie sytuację, w której przychodzisz na strzelnicę ze swoim przyrządem i każdy z obecnych użytkowników czarnoprochowców zapragnie sprawdzić co może osiągnąć jego replika. Po pierwsze, jeżeli to PCV nie stopi się od wylotu gorących gazów, to po kilku strzałach z pewnością się zabrudzi i już po odczycie. Poza tym ludzie potracili ręce z bardziej błahych powodów, niż pomiar prędkości pocisków. Moim zdaniem część pomiarowa powinna być osobnym modułem posadowionym na statywie i połączona kablem z panelem odczytu.

    Powerbank jako zasilanie to dobre, tanie i bardzo praktyczne rozwiązanie. Kolega zackass1 ma rację.

    Opcja z laserem jest fajna, ale uwierz mi, że precyzyjne ustawianie wiązki, która do tego ma być wielokrotnie odbita może być trudne (ciekawi mnie, jak złamano kąty w przedstawionym rozwiązaniu?) Próbowałem coś takiego zrobić w instalacji alarmowej i zrezygnowałem z takiej opcji. Pojawił mi się w głowie pomysł, aby ułożyć równolegle kilka diod laserowych wraz z odpowiednio ustawionymi fototranzystorami przechwytującymi ich wiązki. Potem miało to być podane na bramki skonfigurowane tak, aby jednoczesne przerwanie dwóch wiązek wzbudzało alarm. W przypadku tego urządzenia musiałoby być jedno przerwanie. To mogłoby się udać. Tanie diody laserowe kosztują poniżej 3zł. Gdybyś użył czegoś z odzysku to koszt byłby niższy (CDROM). Zobacz, jak działa ta bariera o bardzo zawyżonej cenie: https://sklep.avt.pl/avt1510.html
    Przy okazji dodam, tu, że fototranzystor w zestawie nie jest takim samym, jak ten, który oferuje sklep wysyłkowy AVT. Wiem, bo nabyłem. Z zestawu jest lepszy - czulszy (odl ok 10m)
    Może zastosowane przez Ciebie rozwiązanie jest wystarczające, tzn po dodaniu kilku fotoelementów w opcji, która opisałem?

    Słowo o zawartości obudowy. Na pierwszy rzut oka razi taśma zasilająca wyświetlacz. Nie wygląda to ładnie. Tak samo nie powinno się pozostawiać niezaizolowanych połączeń. Tam prosi się koszulki termokurczliwe. Ja płytki projektuję sobie ręcznie, dlatego nie wiem, czy te mądre programy potrafią przesunąć punkty montażowe wyświetlacza, aby można było zastosować jego montaż na laminacie np. za pomocą gold-pinów, lub lutowania bezpośredniego?

    Zainteresował mnie ten projekt i mam nadzieję, że będzie rozwijany. Spotykam się z chłopakami od strzelectwa. Oni nie rozmawiają o prędkości początkowej pocisku, a o ilości przestrzelonych desek... :) Powodzenia.

  • #26 28 Gru 2017 15:04
    zackass1
    Poziom 15  

    Bez przesady. Pvc jest spoko. Jak ktoś chce chrono do broni palnej to robi albo kupuje pod broń palną.
    Większość osób nigdy nawet nie będzie mieć w ręku broni palnej, więc bez sensu budować uniwersalne urządzenie i utrudniać sobie życie.

  • #27 24 Kwi 2018 19:46
    X/O
    Poziom 1  

    Pomiar prędkości to tylko "środek do celu" dla strzelca pneumatycznego.

    W przypadku wiatrówki ważne jest, aby energia kinetyczna nie była większa niż 17 J:
    a) na zawodach, jeżeli zmierzona energia kinetyczna jest większa niż 17 J, to zawodnik zostaje zdyskwalifikowany,
    b) jeżeli energia kinetyczna jest z przedziału (16,3 J; 17 J), to zawodnik nie jest klasyfikowany, ale może brać udział w zawodach.
    Dlatego ważniejszy jest pomiar energii.

    Standardem jest średnica śrutu 4,5 mm. Wystarczy zwiększyć ją do 4,51 mm lub 4,52 mm lub 4,53 mm (co zwiększy masę) i za każdym razem będzie inna energia kinetyczna, chociaż prędkości mogą nieznacznie różnić się.

    To tyle tytułem "wyższości pomiaru energii kinetycznej" nad "pomiarem prędkości".

    Gratuluję koledze DominCr14 i mam nadzieję, na kolejne wersje Chronografu.