Pomiar impulsów w czasie. Pomiar prędkości obrotowej.

Witam
Chciałbym zmierzyć prędkość obrotową wykorzystując do tego układ ze zwykłej myszki z kulką, czyli fotodiode i fototranzystor oraz tarczke z otworami.
Myślę, że najlepszym rozwiązaniem byłoby zliczenie w czasie ilości impulsów (ile razy zasłania i odsłania tarcza z otworami fotodiode), a następnie na tej podstawie wyliczenie z jaką prędkością obracało się te kółko. Chciałbym żeby np. po 5 sekundach pomiaru układ podał prędkość i na tym skończył prace.
Czy moglibyście mnie nakierować na rozwiązanie tego problemu?
Może ktoś coś takiego robił, albo spotkał się z czymś podobnym?

Z góry dziękuję bardzo za każdą pomoc.
Pozdrawiam serdecznie.

Ja bym to zrobil tak, ze w momencie pojawienia sie impulsu wlaczasz TIMER zliczajacy cykle zegara procesora. Nastepnie w momencie pojawienia sie nastepnego impulsu zatrzymujesz TIMER i sprawdzasz ile cykli zegara minelo pomiedzy impulsami.
Podstawowa zasada pomiaru czestotliwosci: znajac czestotliwosc zegara i wiedzac ile cykli zegara minelo pomiedzy impulsami z zewnatrz jestes w stanie okreslic czestotliwosci sygnalu zewnetrznego.
Zakladamy ze czestotliwosci zegara jest duzo wieksza od czestotliwosci sygnalu zewnetrznego.

Myślałem nad takim rozwiązaniem tego:
Pojawia się impuls na wejściu z fotorezystora i włącza się timer. W ciągu np. 3 sekund impulsy są zliczane (poprzez zwiększanie wartości zmiennej wewnątrz pętli sprawdzającej stan portu), po czym timer zostaje zatrzymany. Na podstawie ilości otrzymanych impulsów w ciągu 3 sekund oraz ilości otworów na tarczy można obliczyć prędkość obrotową. Prędkość zostaje wyświetlona na LCD, rozpoczyna się obliczanie od nowa i znowu wyświetlenie na LCD.
Problem w tym, że nie wiem za bardzo jak się za to zabrać.

Czy to dobry pomysł, a może rozwiązanie _Matik_ jest dużo lepsze?

Czy ktoś robił coś takiego, a jeśli nie czy mógłby mi podpowiedzieć bardziej szczegółowo jak się za to zabrać (np. jakiś program w bascomie), ewentualnie nakierować mnie na rozwiązanie?

Z tym ze zaden timer Ci nie wyrobi 3 sekund bez przepelnienia. Ale mozesz faktycznie wziasc maksymalny mozliwy czas (jak najwiekszy podzial na preskalerze i licznik 16-bitowy).
Teraz masz dane:
ilosc impulsow timera: 2^16
czestotliwosc timera: czestotliwosc_kwarcu/preskaler
ilosc impulsow zewnetrznych: zmierzone

Nie pomoge Ci z programem, nie potrafie napisac programu bez zbudowania ukladu i doswiedczen praktycznych. Ale jest to do zrobienia nawet dla poczatkujacego. Trzeba tylko duzo cierpliwosci... i polecam assemblera - ja od niego zaczynalem.
Jesli moge cos doradzic: ja bym na poczatku olal fotodiode i probowal zliczac jakiekolwiek zewnetrzne impulsy (chociazby z innego procka) Jak zobaczysz ze wynik faktycznie ma jakis zwiazek z rzeczywistoscia, to mozesz jechac dalej ;].

Witam,
Jest w tym rozwiązaniu pewien problem, który w praktyce może położyć cały projekt. Mianowicie należy pamiętać, że impulsy jaki dostarczy układ z fototranzystorem w praktyce do niczego się nie nadaje. Takie wzmocnione impulsy muszą zostać jeszcze odpowiednio UFORMOWANE. Chodzi konkretnie o to, że mikrokontroler pracuje bardzo szybko- pojawienie się nowego impulsu to w praktyce szereg bardzo wielu krótkich impulsów po których dopiero ustala się stan wysoki. Wniosek- należy je jakoś usunąć. No ale to jest problem na poziomie elektroniki (choć niekoniecznie, bo program też mógłby to eliminować).

Powiedzmy, że mamy już czyste impulsy. Pierwsza sprawa to oszacowanie jaka miałaby być maksymalna prędkość obrotowa do zmierzenia? To ważne, bo od tego będzie zależał wybór metody i konkretnych ustawień.
1. Prędkość bardzo duża- lepiej będzie włączyć licznik i czekać na jego przepełnienie, w tym czasie zliczając impulsy z wejścia. Muszą one być jednak odpowiednio uformowane, żeby nie zliczać "trzasków"
2. Prędkość nieduża, a konkretnie czas od jednego impulsu zewnętrznego do kolejnego niewielki w porównaniu z taktowaniem zegara- najlepiej będzie zliczyć liczbę impulsów zegara przypadającą na jeden lub (lepiej) kilka impulsów zewnętrznych.

Podejrzewam, że raczej sytuacja 2 będzie bliższa praktyki.

Podaj jakieś dodatkowe informacje- liczba otwrków w tarcz, jej spodziewany zakres prędkości, to wymyślimy coś bardziej konkretnego.
Pozdrawiam

Cześć
Prędkość jest niewielka, max kilka obrotów (do 4-5) na sekunde bo jest mierzona za przekładnią (sam silnik pracuje szybciej).
Tarcza w rozebranej przeze mnie myszce ma 36 otworów.
Nie za bardzo wiem jak mógłbym uformować sygnal z czujnika - prosiłbym o podpowiedz rozwiązania.

Dziękuję bardzo za pomoc!

Nadawał by się do tego chyba przerzutnik Schmitta...

Teraz największym problemem wydaje mi się to co napisał greg_matrix, czyli odpowiednie uformowanie sygnału.
Czy ktoś wie jak to zrobić?

Tak, wlasnie dlatego mowilem najpierw o zabawie w zliczanie impulsow uformowanych z jakiegos prostego generatora, tak aby opracowac mniejwiecej program.
Jesli chodzi o formowanie sygnalu to rowniez bym rozwazal zastosowanie przerzutnika schmitta (chociaz przyznam ze nigdy go nie stosowalem w praktyce) ale tutaj przydalby sie juz jakis oscyloskop pamietajacy na ktorym moznaby przesledzic jak taki impuls w rzeczywistosci wyglada.
Niestety odwiecznym problemem (przynajmniej moim) jest brak odpowiedniego sprzetu ktory kosztuje chore pieniadze.

Jest jeszcze jedna mysl, ale to tylko luzna uwaga. Kiedys przegladalem note jakiegos ukladu z myszki i widzialem ze po wprowadzeniu w odpowiedni tryb testowy (ktorys pin do masy albo do vcc), wystawia on na odpowiednich nozkach uformowane juz impulsy.
I jeszcze jeden pomysl . Napisac program ktory poprostu bedzie odczytywal dane z myszki tak jak to robi komputer :>. Tez do zrobienia i chyba ktos zastosowal to przy budowie robota u mnie na uczelni. Ogolnie zabawy i mozliwosci jest duzo.

Mysle ze mozna to zrobic na komparatorze LM 393 ktory ma wyjscia typu otwarty kolektor i mozna go podlaczyc bezposrednio do nogi procesora, uklady z myszki to dioda i fotortanzystor. Fototranzystor mozna podlaczyc np. emiter do masy a kolektor poprzez opornik podciagajacy do zasilania np. +5v i do wejscia komparatora + a do - komparatora dzielnik rezystorowy ktorym ustawisz napiecie tak by uklad dzialal poprawnie. Na poczatek proponuje polowe napiecia czyli dwa jednakowe rezystory. Mozesz zamienic + i - komparatora zaleznie jaki sygnal chcesz na wyjsciu czy maja to byc impulsy dodatnie czy ujemne tzn. zbocze opadajace czy narastajace w momecie zasloniecia ukladu dioda Led i fototranzystora choc w tym przypadku nie ma to znaczenia.
Napisz co konkretnie chcesz zmierzyc, czy zalezy Tobie na dokladnym pomiarze predkosci obrotowej, czy ilosci obrotow jakie wykonal dany uklad napedowy bo przy tak malej predkosci obrotowej moga wystapic niedokladnosci pomiarowe w zaleznosci od zastosowanej metody i wykonania czujnika.

Propozycja programowego "czyszczenia" impulsów:

Prędkość 5 obr na sekunde przy 36 otworkach daje 180 impulsów/s. Czyli czas od impulsu do impulsu troche wiecej niż 5 ms. Rozsądnie jest przyjąć czas impulsu na jakieś 20% czasu od impulsu do impulsu (jest to związane ze średnicą otworków). Czyli mamy czas impulsu nie mniejsy niż 1ms, a w większości przypadków znacznie więcej.

Można by zrobić np. tak: tworzymy tablicę zmiennych typu Bit długość powiedzmy 32, to będą 4 bajty czyli jeszcze do zniesienia. Najkrótszy impuls ma mieć 1 ms, proponowałbym skonstruować przerwanie tak, żeby wyskakiwało powiedzmy co 20ns, po każdym przepełnieniu przesuwamy elementy powiedzmy w lewo a w ostatnie miejsce po prawej wpisyjemy odczyt z wejścia. Tablica zapełni się po czasie 0,62s (czyli mniej więcej połowa najkrótszego imp). Za każdym razem liczymy sumę po wszystkich elementach tablicy- jeśli będzie większa niż powiedzmy 26 (czyli wypełnienie obserwowanego fragmentu impulsu większe niż 80%) to uznajemy, że impuls się rozpoczął. Powinno zadziałać

Co dalej: impuls się rozpoczął- zerujemy zmienną typu Word, która zmierzy prędkść. Zmienna jest zwiększana co 20ns przy każdym kolejnym przepełnieniu licznika. Równocześnie przez cały czas obsługujemy naszą tablicę i obliczamy sumę tak samo jak poprzednio. Kiedy suma spadnie do 20% z 32 uznajemy, że impuls się zakończył. Teraz pozostaje już tylko "wyśledzić" początek nowego impulsu, tak samo jak za pierwszym razem.

Na koniec trzeba przeliczyć to co zawiera nasza zmienna na jakąś intuicyjną jednostkę. No ale to juz najmniejszy problem. Taka metoda pozwoli mierzyć prędkość z dosyć dużą rozdzielczością i co więcej- będzie to prędkość chwilowa a nie średnia.

Pozdrawiam.

Mierzenie czasu miedzy dwoma impulsami może dawać mniej doklady wynik niz rzeczywisty,a poza tym po co komplikowac calość.
Ja bym proponował w najprostrzy sposob mierzyc ilosc impulsow w okreslonym przedziale czasu , powiedzmy w 1 sek, lub nawet w 0.1 sek i wynik bedzie na pewno znacznie dokladniejszy niz w przypadku mierzenia odstepu miedzy impulsami.
Co do ksztaltu impulsow wchodzacych na mikrokontroler- powinny być prostokątne- wiec albo wykorzystasz uklad z myszki, albo po prostu za fototranzystorem zastosuj jakas bramkez wejsciem schmitta (np NAND CD4093) i po problemie

Hmm.. to prawda, przyznaję, że dokładniej będzie zliczyć impulsy w ciągu pewnego czasu. Bez dodatkowej elektroniki proponowałbym zrobić tak: kiedy pojawi się impuls (zmiana z 0 na 1), to następny przyjmiemy najwcześniej po czasie powiedzmy 4ms. Jeśli przyjdzie wcześniej, to uznajemy go za zakłócenie i odrzucamy. Impulsy wejściowe mają przychodzić najczęściej co 5ms. To w najprostszy mozliwy sposób wyeliminuje trzaski. To co zaproponowałem wcześniej to rzeczywiście chyba lekka przesada...

adamusx napisał:

Mierzenie czasu miedzy dwoma impulsami może dawać mniej doklady wynik niz rzeczywisty,a poza tym po co komplikowac calość.
Ja bym proponował w najprostrzy sposob mierzyc ilosc impulsow w okreslonym przedziale czasu , powiedzmy w 1 sek, lub nawet w 0.1 sek i wynik bedzie na pewno znacznie dokladniejszy niz w przypadku mierzenia odstepu miedzy impulsami.
Co do ksztaltu impulsow wchodzacych na mikrokontroler- powinny być prostokątne- wiec albo wykorzystasz uklad z myszki, albo po prostu za fototranzystorem zastosuj jakas bramkez wejsciem schmitta (np NAND CD4093) i po problemie

Hmm... z ta elektronika od myszki to tez nie jest taka prosta sprawa,a tym bardziej jak myszka jest na USB. Jesli jest na PS2 to jeszcze pol biedy bo wowczas mamy na wyjsciu PS2 transmisje szeregow i da sie to odczytac na AVRku, a z USB bedzie o wiele wiecej problemow. Wiec jako poczatkujacemu polecilbym jednak wykorszystanie samych czujnikow i uksztaltowanie impulsu za pomoca bramki.

W avr 2313 jest taka opcja wejściowa do licznika jak ICP czyli input capture czyli łapanie impulsów po naszemu. Port wejściowy ma charakter Schmitta a dodatkowo można włączyć cyfrową filtrację zakłóceń. Przy krótkich przewodach być może uda ci się wykorzystać bezposrednio tylko elementy foto.
Powodzenia N.

adamusx napisał:

Wiec jako poczatkujacemu polecilbym jednak wykorszystanie samych czujnikow i uksztaltowanie impulsu za pomoca bramki.

Moze byc dowolna bramka z wejsciem schmitta. CD4093 układ zawierajacy 4 bramki NAND z wejsciem schmitta wiec sie jak najbardziej nadaje.

Czy będą mi potrzebne jeszcze jakieś dodatkowe elementy do połączenia tego wszystkiego do kupy (rezystory, itp.)? Nie wiem przy jakich parametrach powinny pracować fotodioda i fototranzystor i czy coś do nich powinienem dołączyć.
Do sklepu mam dosyć daleko, dlatego wolałbym kupić wszystko za jednym razem i nie chciałbym żeby się okazało po powrocie do domu, że znowu mi czegoś brakuje.
Wcześniej chyba nie pisałem - mam mikrokontroler ATmega8 jeśli to ma znaczenie

Dodano po 1 [godziny] 10 [minuty]:

Jak już proszę o doradzenie przy zakupie części do tego układu, to może przy okazji poproszę o wytłumaczenie skąd wiedzieć jakie elementy należy zastosować? Rozumiem, że wartość rezystancji można z prawa Ohma wyznaczyć, ale tylko jeśli znamy prąd i napięcie przy którym dany element pracuje. Jeśli chodzi o układ który chciałbym zrobić to zasilany jest narazie z USB, czyli dostaje 5V. Gorzej jest z prądem bo nie mam zielonego pojęcia z jakimi parametrami fotodioda i fototranzystor pracują. Czy może mi ktoś wytłumaczyć jak w takim wypadku się postępuje?
To jeśli chodzi o rezystory, a skąd wiedzieć czy potrzebny jest kondensator i jaki?
Przepraszam za głupie pytania, ale jako początkujący chciałbym się dowiedzieć kilku rzeczy, a nigdzie nie mogę znaleźć wyjaśnienia tych tematów.

Dziękuję za wyjaśnienie i pozdrawiam!

Np. tutaj można sie wiele dowiedzieć (strona jakiegoś pracownika z AGH):
http://student.agh.edu.pl/~sskrzyni/optyka/tranzystor.html
Tutaj też jest dużo informacji:
http://www.elektroda.net/pomoce/doc/elektronika/elementy%20optoelektroniczne.htm

Skrótowo mówiąc- możesz sobie wyobrazić, że fototranzystor to "prawie" zwykły tranzystor, tyle że napięcie bazy jest regulowane przez oświetlenie. Poza tym jest to samo. Inaczej mówiąc- jeśli wiesz jak za pomocą zwykłego tranzystora właczać i wyłaczać np. żarówkę przez sterowanie napięciem baza-emiter, to wiesz w zasadzie wystarczająco dużo też o fotortanzystorze.

Co do parametrów fototranzystorów czy w ogóle elementów elektronicznych- najłatwiej i (chyba) najszybciej będzie wejść na stronę jakiegoś sklepu internetowego. Z reguły do wiekszości elementów jest dokumentacja producenta, nierzadko z licznymi przykładami różnych zastosowań w praktyce. Jeśli nie ma przykładów, to na pewno są przynajmniej podstawowe parametry, jak np dla fototranzystora prąd pracy, dla bramek tabele stanów itp. Np taki fototranzystor (to jest akurat ze sklepu MsElektronik):
http://www.everlight.com/pdf/PT67-21C-L41.PDF

Bardzo fajny fototranzystor SMD, napięcie pracy 5V, prąd "jasny" (przewodzenia) 1mA, prąd "ciemny" znikomy. Duża czułość.

Co do układów scalonych o które padło pytanie- metoda postępowania taka sama, dobrze by było poszukać i poczytać co i jak. Wbrew pozorom nie wszystko da się policzyć z samego tylko prawa Ohma i nie na wszystkie pytania jest krótka odpowiedź w jednym zdaniu...


Powodzenia!

P.S.
Daj znać jeśli pojawi się konretny problem

Problem w tym, że do układu z mojej myszki na pewno nigdzie nie znajdę dokumentacji. Co w takim wypadku mam zrobić?

Nie chodzilo mi o dokumentacje myszki... to bylo odnosnie fototranzystora, bramek itp.

A co do układu który by się nadawał do nauki na początek- proponuję na spróbować napisać program, który będzie "tylko" zaświecał diodę LED kiedy fotorezystor będzie oświetlony. Taki fragment i tak będzie potrzebny.

Potem można ten program rozbudować, dołożyć wyświetlacze i dowolne inne cuda, ale od czegoś trzeba zacząć. Jeśli taki prosty programik będzie działał, to już tylko mały krok od sukcesu.

Chodziło mi wlaśnie o dokumentacje części, czyli np. fototranzystora który jest w myszce. Nie wiem jaki to typ, czyli opisu na pewno nie dostane

Tak w ogole to dziękuje Ci bardzo za odpowiadanie na moje głupie i pewnie męczące wielu ludzi pytania

Podobno nie ma głupich pytań, są tylko głupie odpowiedzi.
Trzymam się tego i jeśli czegoś nie wiem to też pytam.

A tak serio- spróbuj jednak trochę poczytać. Tutaj jest dużo informacji, praktycznie o wszystkich elementach elektronicznych:
http://www.edw.com.pl/ea/symbole.html#npn
To jest naprawdę bardzo dobra strona. Polecam.

Potem zajrzyj tutaj:
http://www.doktorno.boo.pl/index.php?q=elektronika

Jeśli zajrzałeś wcześniej do poprzedniego linku to zorientujesz się szybko co jest na tym rysunku i jak to mniej wiecej działa- fototranzystor steruje bazą następnego tranzystora, który pracuje w układzie wspólnego emitera. Czyli ten drugi tranzystor wzmacnia sygnał z fototranzystora.

Poczytaj trochę i napisz jak idzie

Witam ponownie
Zbudowałem układ, ale nie chce działać - przypuszczam, że powodem jest złe połączenie elementów. Dlatego proszę o sprawdzenie i wprowadzenie poprawek.

Jak mi proponowano wcześniej podłączyłem diodę LED, która powinna się zaświecać i gasić w zależności od sygnału z fototranzystora.
W załączniku jest cały układ - przepraszam za mały bałagan na schemacie, ale nie mam w tym zbyt dużego doświadczenia

Po włączeniu układu dioda się zaświeca i już tak zostaje niezależnie od tego czy zasłaniam fototranzystor czy nie.

Kod z bascoma:

$regfile = "m8def.dat"



Config Portb = &B00000010



T Alias Pinb.0                                            

D Alias Portb.1                                            



Do                                                        

   If T = 0 Then                                            

      D = 1                                                

   Else

      D = 0                                               

   End If

Loop



End

Ma być tak:

$regfile = "m8def.dat" 



Ddrb = &B11111101

Portb = &B00000010 



T Alias Pinb.1                                            

D Alias Portb.0                                            



Do                                                        

   If T = 0 Then                                            

      D = 1                                                

   Else 

      D = 0                                                

   End If 

Loop 



End

Wcześniej źle narysowałem połączenie diody i układu 4093 z mikrokontrolerem - odwrotnie porty miały być, czyli tak jak w kodzie który podałem. Załączam zmieniony schemat.

Poprawki, ktore wprowadził Jaca w programie nie pomagają.
Za co odpowiada linia:

Ddrb = &B11111101

Pomierzyłem teraz troszkę to wszystko i sprawa wygląda tak:
Na wejściu do CD4093 na portach 8 i 9 przy odsłoniętym fototranzystorze jest 0.35V, przy zasłoniętym 0.01V.
Za to na wyjściu z tego układu (port 10) jest już gorzej bo cały czas 4.9V niezależnie od tego czy zasłaniam fototranzystor czy nie.
Coś jest źle połączone, czy źle program napisany?

Z tego co napisałeś fototranzystor działa. Przerzutnik nie reaguje, bo to co dostaje to dla niego "0" logiczne. Napięcia są za niskie- trzeba wzmocnić sygnał przed podaniem go do przerzutnika. Użyj jakiegoś małego tranzystora typu "n". Układ OE, czyli: Emiter do masy, sygnał z fototranzystora przez opornik R1 do bazy, kolektor do "+" przez opornik R2 = kilka kOhm. Do wejścia przerzutnika bierzesz sygnał z kolektora. Opornik R1 dobierz tak, żeby wzmocnienie było odpowiednie. Za mały opornik sprawi, że prąd tranzystora będzie zbyt duży nawet przy słabym oświetleniu i na wyjściu wzmacniacza będzie poziom niski (duży spadek na oporze R2). Za duży opór R1- spadek na R2 mały i na wejściu przerzutnika będzie ciągle poziom wysoki. Proponuję spróbować dać R1=100 Ohm, w razie czego popróbuj.