Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogyan lehet egyszerű kronográfot készíteni olcsó és megfizethető alkatrészekből. alkalmazkodás szükséges egy puskában lévő golyó sebességének méréséhez. Ezekre az ábrákra van szükség a puska állapotának meghatározásához, mivel az idő múlásával a pneumatikus alkatrészek egyesek elhasználódnak és cserét igényelnek.
Készítjük el a szükséges anyagokat és eszközöket:
- kínai Digispark (a vásárláskor 80 rubelt fizetett);
- szegmens típusú kijelző a TM1637 készüléken (vásárláskor 90 rubelba kerül);
- infravörös LED-ek és fototranzisztorok (10 pár) - a költségek 110 rubelt tettek ki;
- száz 220 Ohm ellenállás 70 rubelt fizet, de csak kettőre lesz szükség.
Ez minden, ez a teljes tétel, amelyet meg kell vásárolnia. Egyébként az ellenállások megtalálhatók a régi háztartási készülékekben is. Többet fogadhat névértéken, de nem kevesebbet. Ennek eredményeként 350 rubelt megtarthat, de ez nem olyan sok, mivel a gyári kronográf legalább 1000 rubelt fog fizetni, és az összeszerelés sokkal rosszabb, mint a miénk házi.
Többek között az alábbiakat kell készítenie:
- vezetékek;
- legalább 10 cm hosszú csődarab (műanyag vízcső megfelelő);
- mindegyik forrasztáshoz;
- multiméter (opcionális).
Az első három leírt részletnek megvan a maga árnyalata, tehát mindegyiket külön kell megvizsgálni
Digispark
Ez az elem egy miniatűr áramköri kártya, amely kompatibilis a ArduinoA fedélzeten van egy ATtiny85. Hogyan csatlakoztassa ezt az elemet az Arduino IDE-hez, akkor tovább olvashat, ott is letölthet illesztőprogramokat.
Ennek a kártyának több lehetősége van: az egyik microUSB-t használ, a másik USB-csatlakozóval van ellátva, amely közvetlenül a táblára van huzalozva. Mivel a házi termék nem rendelkezik egyedi tápegységgel, a szerző az alaplap első verzióját választotta. Ha telepít akkumulátort vagy akkumulátort házi készítésű termékbe, ez jelentősen megnöveli az árát, és nem befolyásolja nagyban a gyakorlatiadat. És szinte mindenkinek van kábel a mobil és a Power bank töltéséhez.
A tulajdonságok tekintetében hasonlítanak az ATtiny85-hez, itt képességei bőségesek. A kronográfban található mikrovezérlő csak az érzékelőket kihallgatja és ellenőrzi a kijelzőt.
Ha még soha nem találkoztál a Digisparkmal, a legfontosabb árnyalatokat a táblázat tartalmazza.
Fontos figyelembe venni azt a tényt, hogy az analRead () függvény pin-számozása különbözik. És a harmadik tüskén 1,5 kOhm névleges értékű pull-up ellenállás található, mivel USB-n használják.
Néhány szó a kijelzőről
Bárki használhatja a kijelzőt házi készítésre, de a szerző olcsó lehetőséget választott. A készülék még olcsóbbá tétele érdekében teljesen el lehet hagyni a kijelzőt. Az adatok egyszerűen kábel útján továbbíthatók a számítógépre. Itt szükség lesz rá. A kérdéses kijelző a kijelző másolata.
Hogyan néz ki a kijelző elöl és hátul, láthatjuk a fotón.
Mivel a számok közötti távolságok azonosak, amikor a kettőspont ki van kapcsolva, a számokat probléma nélkül olvasni kell. A standard könyvtár képes a 0–9 tartományban lévő számok megjelenítésére. betűket az a-f tartományban, és továbbra is lehetősége van megváltoztatni a teljes kijelző fényerejét. A számértékek a megjelenítési funkcióval állíthatók be (int 0-3, int 0-15).
A kijelző használata
Ha megpróbálja túllépni a [0, 15] értékeken, akkor a kijelző zavart fog felmutatni, amely minden más mellett nem statikus. Ezért a speciális karakterek, például fokok, mínuszok stb. Megjelenítéséhez meg kell gondolni.
A szerző azt akarta, hogy a kijelző megjelenítse a golyó repülésének kész energiáját, amelyet a golyó sebességétől és tömegétől függően számítanak ki. Az ötletnek megfelelő értékeket egymás után kellett megjeleníteni, de annak megértése érdekében, hogy melyiket kell valamilyen módon megjelölni, például a „J” betű segítségével. Szélsőséges esetekben egyszerűen használhatja a kettőspontot, de a szerző nem tetszett neki, és bemászott a könyvtárba. Ennek eredményeként a megjelenítési funkció alapján elkészült a setSegments függvény (byte addr, byte data), ez kivilágítja az adatban kódolt szegmenseket az addr számmal rendelkező számban:
Az ilyen szegmenseket egyszerűen kódolják, a legkevésbé jelentős adat-bitek felelnek a felső szegmensért, majd az óramutató járásával megegyező irányban, a 7. bitt felelős a középső szegmensért. A kódolt "1" karakter úgy néz ki, mint 0b00000110. A nyolcadik legfontosabb bit a kettőspontért felelős, a második számjegyben használják, és minden másban figyelmen kívül hagyják. Ezt követően a szerző automatizálta a kódok beszerzésének folyamatát az Excel segítségével.
Az, ami végül történt, a képen látható
Végül az érzékelők
Nem adtak pontos információt az érzékelőkről, csak az ismert, hogy hullámhosszuk 940 nm. A kísérletek során kiderült, hogy az érzékelők nem képesek ellenállni 40 mA-nál nagyobb áramoknak. Ami a tápfeszültséget illeti, ez nem lehet magasabb, mint 3,3 V. Ami a fototranzisztorral rendelkezik, kissé átlátszó testtel és reagál a fényre.
Folytatjuk a házi készítés összeszerelését és konfigurálását:
Első lépés. gyülekezés
Mindent összeállítunk egy nagyon egyszerű séma szerint. Az összes csap közül csak P0, P1 és P2 lesz szükség. Az első kettőt a kijelzőre, a P2-re az érzékelőkhöz kell használni.
Mint láthatja, az egyik ellenállást használják a LED-ek áramának korlátozására, a másik pedig a P2-t a földhöz húzza. Mivel a fototranzisztorok párhuzamosan vannak csatlakoztatva, amikor a golyó bármely optocsatoló előtt elhalad, a P2 feszültsége csökken. A golyó repülési sebességének meghatározásához meg kell ismernie a távolságot az érzékelők között, meg kell mérnie két teljesítmény-túlfeszültséget és meg kell határoznia az idejüket.
Mivel csak egy csapot fog használni, nem számít, melyik oldalról lőni. A fototranzisztorok egyébként észrevesznek egy golyót.
A képen látható összes részlet összegyűjtésre kerül. Mindent összegyűjteni a szerző úgy döntött, hogy kenyértartót használ. Ezután az egész szerkezetet forró ragasztóval borítottuk az erõsség érdekében. Az érzékelőket a csőre helyezik, és a huzalokat megforrasztják.
Annak elkerülése érdekében, hogy a diódák pulzálhassanak, amikor tápfeszültségről táplálkoznak, a szerző 100 mKf-os elektrolitot telepített a LED-ekkel párhuzamosan.
Fontos megjegyezni, hogy a P2 tüskét okból választották, az a tény, hogy a P3-at és a P4-et USB-n használják, tehát most a P2 segítségével lehetőség van házi készítésű vaku készítésére az összeszerelés után.
A P2 analóg bemenet is, ezért nincs szükség megszakításra. Egyszerűen megmérheti a jelenlegi és az előző értékek közötti leolvasást, ha a különbség meghalad egy bizonyos küszöböt, akkor abban a pillanatban a golyó csak áthalad az optocsatoló közelében.
Második lépés beszúrás
Az Prescaler egy frekvenciamegosztó, szokásos esetekben az olyan táblákban, mint az Arduino, ez 128. Ez az ábra befolyásolja az ADC lekérdezésének gyakoriságát. Vagyis az alapértelmezett 16 MHz esetén 16/128 = 125 kHz jön ki. Minden digitalizálás 13 műveletből áll, így a tűt 9600 kHz-es sebességgel a lehető legnagyobb mértékben lekérdezni lehet. A gyakorlatban ez nem haladja meg a 7 kHz-et. Ennek eredményeként a mérések közötti intervallum 120 μs, ami túl sok a házi készítéshez. Ha a golyó 300 m / s sebességgel repül, akkor 3,6 cm-es útvonalon halad át, azaz a vezérlő egyszerűen nem fogja észrevenni. Ahhoz, hogy minden megfelelően működjön, a mérések közötti intervallumnak legalább 20 μs-nek kell lennie. Ehhez az osztóértéknek 16-nak kell lennie. A szerző elválasztóelemet készített 8, hogyan lehet ezt megtenni, lásd alább.
A képen látható, hogy mi történt a kísérlet során megtanulva
A firmware logikája több szakaszból áll:
- az értékek közötti különbség mérése a tűn előtte és utána;
- ha a különbség meghaladja a küszöböt, akkor a hurok kialszik, és az aktuális idő (micros ()) megjegyzésre kerül;
- a második ciklus hasonlóan működik, mint az első, és van egy időszámlálója a ciklusban;
- Ha a számláló elérte a beállított értéket, akkor hibaüzenet kerül elküldésre és a kezdeti állapotba való átmenetre. Ebben az esetben a ciklus nem megy örökkévalóságba, ha a golyót nem hirtelen fogta meg a második érzékelő;
- ha a számláló nem túlcsordul, és az értékkülönbség meghaladja a küszöböt, megmérjük az aktuális időt (micros ());
- Most az érzékelők közötti időbeli és távolságbeli különbség alapján kiszámíthatja a golyó repülési sebességét, és megjelenítheti az információkat a képernyőn. Nos, akkor az egész újra kezdődik.
Az utolsó szakasz. tesztelés
Ha minden helyesen történik, az eszköz gond nélkül működni fog. Az egyetlen probléma a fluoreszcens és a LED-es világítás gyenge reakciója, 40 kHz hullámzási frekvenciájával. Ebben az esetben hibák fordulhatnak elő az eszközben.
A házi készítésű háromféle módban működik:
A bekapcsolás után egy üdvözlő üzenet jelenik meg, majd a képernyő csíkokkal tele van, ez azt jelzi, hogy az eszköz lövésre vár
Hiba esetén a „Err” üzenet jelenik meg, majd a készenléti mód bekapcsol.
Nos, akkor jön a sebességmérés
Közvetlenül a lövés után a készülék megmutatja a golyó sebességét (az n szimbólum jelzi), majd a golyó energiájára vonatkozó információk (J szimbólum) jelennek meg. Amikor egy joule megjelenik, a kettőspont is megjelenik.