In dit artikel bekijken we hoe je van goedkope en betaalbare onderdelen een simpele chronograaf kunt maken. Armatuur noodzakelijk om de snelheid van een kogel in een geweer te meten. Deze cijfers zijn nodig om de conditie van het geweer te bepalen, omdat na verloop van tijd sommige delen van de pneumatiek verslijten en moeten worden vervangen.
We bereiden de benodigde materialen en gereedschappen voor:
- Chinees Digispark (op het moment van aankoop kostte het 80 roebel);
- segmenttype weergave op TM1637 (kost 90 roebel bij aankoop);
- infrarood-LED's en fototransistors (10 paar) - de kosten waren 110 roebel;
- honderd weerstanden van 220 Ohm kosten 70 roebel, maar er zijn er maar twee nodig.
Dat is alles, dit is de hele lijst met items die u moet kopen. Trouwens, weerstanden zijn ook te vinden in oude huishoudelijke apparaten. Je kunt meer inzetten tegen nominale waarde, maar niet minder. Als gevolg hiervan kunt u binnen 350 roebel blijven, maar dit is niet zozeer, aangezien de fabriekschronograaf minstens 1000 roebel kost en de montage daar veel slechter is dan de onze zelfgemaakt.
U moet onder meer gegevens inslaan zoals:
- draden;
- een stuk buis met een lengte van minimaal 10 cm (een kunststof waterpijp is geschikt);
- allemaal om te solderen;
- multimeter (optioneel).
De eerste drie beschreven details hebben hun eigen nuances, dus elk van hen moet afzonderlijk worden beschouwd
Digispark
Dit item is een miniatuur printplaat die compatibel is met ArduinoAan boord heeft ze een ATtiny85. Hoe je dit element met de Arduino IDE verbindt, lees je verder, je kunt er ook drivers voor downloaden.
Dit bord heeft verschillende opties, de ene gebruikt microUSB en de andere is uitgerust met een USB-connector, die rechtstreeks op het bord wordt aangesloten. Omdat het zelfgemaakte product geen individuele voeding heeft, koos de auteur voor de eerste versie van het bord. Als u een batterij of een batterij in een zelfgemaakt product installeert, zal dit de prijs enorm verhogen en heeft het geen grote invloed op de bruikbaarheid. En bijna iedereen heeft een kabel om een mobiel en Powerbank op te laden.
Wat betreft de kenmerken, ze zijn vergelijkbaar met ATtiny85, hier zijn de mogelijkheden overvloedig. De microcontroller in de chronograaf ondervraagt alleen de sensoren en bestuurt het display.
Als je Digispark nog nooit hebt ontmoet, vind je de belangrijkste nuances in de tabel.
Het is belangrijk om te overwegen dat de pin-nummering voor de functie analogRead () verschillen heeft. En op de derde pin zit een pull-up weerstand met een nominale waarde van 1,5 kOhm, aangezien deze wordt gebruikt in USB.
Een paar woorden over het scherm
Iedereen kan het display gebruiken voor zelfgemaakt, maar de auteur koos voor een goedkope optie. Om het toestel nóg goedkoper te maken, kun je het beeldscherm volledig verlaten. Gegevens kunnen eenvoudig via een kabel naar een computer worden gestuurd. Het zal hier nodig zijn. Het beeldscherm in kwestie is een kopie van het beeldscherm.
Hoe het display er voor en achter uitziet, is te zien op de foto.
Omdat de afstanden tussen de nummers hetzelfde zijn, worden de nummers zonder problemen gelezen als de dubbele punt is uitgeschakeld. De standaardbibliotheek kan nummers weergeven in het bereik van 0-9. letters in het bereik a-f, en er is nog steeds de mogelijkheid om de helderheid van het hele scherm te wijzigen. Cijferwaarden kunnen worden ingesteld met behulp van de weergavefunctie (int 0-3, int 0-15).
Hoe het beeldscherm te gebruiken
Als u probeert de waarden van [0, 15] te overschrijden, zal het scherm verwarring vertonen, wat naast al het andere niet statisch is. Daarom moet je sleutelen om speciale tekens weer te geven, zoals graden, minnen, enz.
De auteur wilde dat het scherm de voltooide energie van de vlucht van de kogel zou weergeven, die zou worden berekend afhankelijk van de snelheid van de kogel en zijn massa. De waarden volgens het idee moesten achtereenvolgens worden weergegeven, maar om te begrijpen waar die op de een of andere manier moesten worden vermeld, bijvoorbeeld met de letter "J". In extreme gevallen kun je gewoon de dubbele punt gebruiken, maar de auteur vond het niet leuk en hij klom de bibliotheek in. Als resultaat werd op basis van de weergavefunctie de functie setSegments (byte addr, byte data) gemaakt, het verlicht de segmenten gecodeerd in data in het nummer met addr nummer:
Dergelijke segmenten zijn vrij eenvoudig gecodeerd, het minst significante stukje data is verantwoordelijk voor het hogere segment en dan met de klok mee is het 7e bit verantwoordelijk voor het middelste segment. Het teken "1" ziet er gecodeerd uit als 0b00000110. Het achtste meest significante bit is verantwoordelijk voor de dubbele punt, het wordt gebruikt in het tweede cijfer en in alle andere wordt het genegeerd. Vervolgens heeft de auteur het proces voor het verkrijgen van codes geautomatiseerd met behulp van Excel.
Wat er uiteindelijk is gebeurd, is te zien op de foto
Eindelijk de sensoren
Er werd geen nauwkeurige informatie verstrekt over de sensoren, het is alleen bekend dat ze een golflengte van 940 nm hebben. Tijdens de experimenten is gebleken dat de sensoren geen stromen van meer dan 40 mA kunnen weerstaan. De voedingsspanning mag niet hoger zijn dan 3,3V. De fototransistor heeft een licht transparant lichaam en reageert op licht.
We gaan verder met de montage en configuratie van zelfgemaakte:
Eerste stap. Vergadering
Alles wordt geassembleerd volgens een heel eenvoudig schema. Van alle pinnen zijn alleen P0, P1 en P2 nodig. De eerste twee worden gebruikt voor het display en P2 is nodig voor de sensoren.
Zoals je kunt zien, wordt één weerstand gebruikt om de stroom voor LED's te beperken, maar de tweede trekt P2 naar de grond. Vanwege het feit dat de fototransistoren parallel zijn verbonden, zal de spanning op P2 dalen wanneer de kogel voor een optocoupler passeert. Om de vliegsnelheid van een kogel te bepalen, moet je de afstand tussen de sensoren kennen, twee spanningspieken meten en de tijd bepalen waarin ze zich voordeden.
Omdat er maar één pin wordt gebruikt, maakt het niet uit vanaf welke kant je moet schieten. Fototransistors zullen hoe dan ook een kogel opmerken.
Alle details die zichtbaar zijn op de foto worden verzameld. Om alles te verzamelen, besloot de auteur een breadboard te gebruiken. Vervolgens werd de hele structuur bedekt met hete lijm voor stevigheid. Sensoren worden op de buis geplaatst en draden worden erop gesoldeerd.
Om te voorkomen dat de diodes pulseren wanneer ze worden aangedreven door een powerbank, installeerde de auteur een elektrolyt van 100 mKf parallel aan de LED's.
Het is ook belangrijk op te merken dat de P2-pin met een reden is gekozen, het feit is dat P3 en P4 worden gebruikt in USB, dus nu met de hulp van P2 is er een mogelijkheid om na montage zelfgemaakt te flitsen.
P2 is ook een analoge ingang, dus het is niet nodig om interrupt te gebruiken. U kunt eenvoudig de aflezingen tussen de huidige en vorige waarden meten, als het verschil hoger wordt dan een bepaalde drempel, dan passeert de kogel op dat moment in de buurt van de optocoupler.
Stap twee Firmware
Prescaler is een frequentiedeler, in standaard gevallen in boards als Arduino is het 128. Dit cijfer is van invloed op hoe vaak de ADC wordt opgevraagd. Dat wil zeggen, voor standaard 16 MHz komt 16/128 = 125 kHz uit. Elke digitalisering bestaat uit 13 bewerkingen, waardoor de pin zoveel mogelijk kan worden opgevraagd met een snelheid van 9600 kHz. In de praktijk is dit niet meer dan 7 kHz. Als gevolg hiervan is het interval tussen metingen 120 μs, wat te veel is voor het zelfgemaakte werk. Als de kogel met een snelheid van 300 m / s vliegt, zal hij gedurende deze tijd een pad van 3,6 cm overbruggen, dat wil zeggen dat de controller het gewoon niet kan opmerken. Om alles goed te laten werken, moet het interval tussen metingen minimaal 20 μs zijn. Hiervoor moet de delerwaarde gelijk zijn aan 16. De auteur heeft een scheidingslijn 8 gemaakt, hoe dit te doen, is hieronder te zien.
Wat er tijdens het experiment is geleerd, is te zien op de foto
De logica van de firmware bestaat uit verschillende fasen:
- het meten van het verschil in waarden op de pin voor en na;
- als het verschil de drempel overschrijdt, gaat de lus uit en wordt de huidige tijd (micros ()) onthouden;
- de tweede cyclus werkt op dezelfde manier als de eerste en heeft een tijdteller in de cyclus;
- als de teller de ingestelde waarde heeft bereikt, wordt een foutmelding verzonden en gaat de overgang naar de begintoestand. In dit geval gaat de cyclus niet de eeuwigheid in als de kogel niet plotseling werd opgevangen door de tweede sensor;
- als de teller niet overloopt en het waardeverschil groter is dan de drempel, wordt de huidige tijd gemeten (micros ());
- Nu kunt u op basis van het verschil in tijd en afstand tussen de sensoren de vliegsnelheid van de kogel berekenen en informatie op het scherm weergeven. Nou, dan begint het allemaal weer opnieuw.
De laatste fase. Testen
Als alles correct is gedaan, werkt het apparaat zonder problemen. Het enige probleem is de slechte respons op tl- en led-verlichting, met een rimpelfrequentie van 40 kHz. In dit geval kunnen er fouten optreden in het apparaat.
Zelfgemaakte werken in drie modi:
Na het inschakelen is er een begroeting en dan is het scherm gevuld met strepen, dit geeft aan dat het apparaat wacht op een opname
Als er fouten zijn, wordt het bericht "Err" weergegeven en wordt de stand-bymodus ingeschakeld.
Nou, dan komt de snelheidsmeting
Direct na de opname toont het apparaat de snelheid van de kogel (aangegeven door het symbool n) en vervolgens wordt informatie over de energie van de kogel (symbool J) weergegeven. Als een joule wordt weergegeven, wordt er ook een dubbele punt weergegeven.