I denne artikkelen skal vi se på hvordan du kan lage en enkel kronograf fra billige og rimelige deler. tilpasning nødvendig for å måle hastigheten på en kule i en rifle. Disse tallene er nødvendige for å bestemme riflets tilstand, fordi over deler slites noen deler av pneumatikken og krever utskiftning.
Vi forbereder nødvendige materialer og verktøy:
- Kinesisk Digispark (på kjøpstidspunktet kostet det 80 rubler);
- visning av segmenttype på TM1637 (koster 90 rubler når du kjøper);
- infrarøde LED og fototransistorer (10 par) - kostnadene var 110 rubler;
- hundre 220 Ohm-motstander koster 70 rubler, men bare to av dem vil være nødvendig.
Det er alt, dette er hele listen over varer du trenger å kjøpe. For øvrig kan motstander også finnes i gamle husholdningsapparater. Du kan satse mer til pålydende, men ikke mindre. Som et resultat kan du holde deg innen 350 rubler, men dette er ikke så mye, gitt at fabrikkkronografen vil koste minst 1000 rubler, og monteringen der er mye verre enn vår hjemmelaget.
Blant annet må du fylle ut detaljer som:
- ledninger;
- et rørstykke med en lengde på minst 10 cm (et vannrør av plast er egnet);
- alt for lodding;
- multimeter (valgfritt).
De tre første detaljene som er beskrevet har sine egne nyanser, så hver av dem må vurderes separat
Digispark
Dette elementet er et kretskort som er kompatibelt med ArduinoOm bord har hun en ATtiny85. Hvordan koble dette elementet til Arduino IDE, kan du lese videre, og du kan også laste ned drivere for det der.
Dette brettet har flere alternativer, det ene bruker microUSB, og det andre er utstyrt med en USB-kontakt, som er koblet direkte på brettet. På grunn av at det hjemmelagde produktet ikke har en individuell strømforsyning, valgte forfatteren den første versjonen av brettet. Hvis du installerer et batteri eller et batteri i et hjemmelaget produkt, vil dette øke prisen betydelig, og det vil ikke ha stor innvirkning på praktiske forhold. Nesten alle har en kabel for å lade en mobil- og Power-bank.
Når det gjelder egenskapene, ligner de på ATtiny85, her er dens muligheter rikelig. Mikrokontrolleren i kronografen avhører bare sensorene og kontrollerer displayet.
Hvis du aldri har møtt Digispark før, kan du finne de viktigste nyansene i tabellen.
Det er viktig å vurdere det faktum at pin-nummereringen for analogRead () -funksjonen har forskjeller. Og på den tredje pinnen er en opptrekksmotstand med en pålydende verdi på 1,5 kOhm, siden den brukes i USB.
Noen få ord om displayet
Hvem som helst kan bruke skjermen til hjemmelaget, men forfatteren valgte et billig alternativ. For å gjøre enheten enda billigere, kan du forlate skjermen helt. Data kan ganske enkelt sendes ut via kabel til en datamaskin. Det vil være behov her. Det aktuelle displayet er en kopi av displayet.
Hvordan skjermen ser ut foran og bak, kan sees på bildet.
Siden avstandene mellom tallene er de samme, leses tallene uten problemer når tykktarmen er av. Standardbiblioteket er i stand til å vise tall i området 0-9. bokstaver i området a-f, og det er fortsatt muligheten til å endre lysstyrken på hele skjermen. Sifferverdier kan stilles inn ved hjelp av skjermfunksjonen (int 0-3, int 0-15).
Slik bruker du skjermen
Hvis du prøver å gå utover verdiene til [0, 15], vil skjermen vise forvirring, som i tillegg til alt annet ikke er statisk. For å vise spesialtegn, som grader, minuser osv., Må du derfor tulle.
Forfatteren ønsket at skjermen skulle vise den ferdige energien fra kuleens flyging, som ville bli beregnet avhengig av kulehastigheten og dens masse. Verdiene i henhold til ideen måtte vises i rekkefølge, men for å forstå hvor en skulle noteres på en eller annen måte, for eksempel ved å bruke bokstaven “J”. I ekstreme tilfeller kan du ganske enkelt bruke tykktarmen, men forfatteren likte det ikke, og han klatret inn på biblioteket. Som et resultat ble setSegments-funksjonen (byte addr, byte data) laget på basis av skjermfunksjonen, den lyser opp segmentene kodet i data i nummeret med addr nummer:
Slike segmenter er kodet ganske enkelt, den minst betydningsfulle biten av data er ansvarlig for det øvre segmentet, og deretter med klokken er den syvende biten ansvarlig for det midterste segmentet. Tegnet "1" når kodet ser ut som 0b00000110. Den åttende mest betydningsfulle biten er ansvarlig for tykktarmen, den brukes på det andre sifferet, og i alle andre blir den ignorert. Deretter automatiserte forfatteren prosessen med å skaffe koder ved hjelp av Excel.
Hva som til slutt skjedde kan sees på bildet
Endelig sensorene
Det ble ikke gitt nøyaktig informasjon om sensorene, det er bare kjent at de har en bølgelengde på 940 nm. Under eksperimentene ble det funnet at sensorene ikke er i stand til å tåle strømmer på mer enn 40 mA. Når det gjelder forsyningsspenningen, skal den ikke være høyere enn 3,3V. Når det gjelder fototransistor, har den en litt gjennomsiktig kropp og reagerer på lys.
Vi fortsetter til montering og konfigurering av hjemmelaget:
Første trinn. sammenstilling
Alt går etter et veldig enkelt opplegg. Av alle pinnene er det bare P0, P1 og P2 som trengs. De to første brukes til displayet, og P2 er nødvendig for sensorene.
Som du ser, brukes en motstand for å begrense strømmen for lysdioder, men den andre trekker P2 til bakken. På grunn av det faktum at fototransistorene er koblet parallelt, når kulen passerer foran en hvilken som helst optokoppler, vil spenningen på P2 synke. For å bestemme hastigheten til en kule, må du vite avstanden mellom sensorene, måle to strømstøt og bestemme tiden de oppsto.
På grunn av det faktum at bare en pinne vil bli brukt, spiller det ingen rolle hvilken side du skal skyte fra. Fototransistorer vil merke en kule uansett.
Alle detaljene som er synlige på bildet er samlet. For å samle alt bestemte forfatteren seg for å bruke en brødbrett. Da ble hele strukturen dekket med varmt lim for styrke. Sensorer plasseres på røret og ledninger er loddet til dem.
For å forhindre at diodene pulserer når de drives av en kraftbank, installerte forfatteren en elektrolytt på 100 mKf parallelt med lysdiodene.
Det er også viktig å merke seg at P2-pinnen ble valgt av en grunn, faktum er at P3 og P4 brukes i USB, så nå med hjelp av P2 er det en mulighet til å blinke hjemmelaget etter montering.
P2 er også en analog inngang, så det er ikke nødvendig å bruke avbrytelse. Du kan ganske enkelt måle avlesningene mellom gjeldende og forrige verdier, hvis forskjellen blir høyere enn en viss terskel, så passerer kulen akkurat i nærheten av optokoppleren.
Trinn to innsetting
Prescaler er en frekvensdelere, i standard tilfeller i brett som Arduino er den 128. Dette tallet påvirker hvor ofte ADC blir spurt. Det vil si at for standard 16 MHz kommer 16/128 = 125 kHz ut. Hver digitalisering består av 13 operasjoner, slik at pinnen kan polles så mye som mulig med en hastighet på 9600 kHz. I praksis er dette ikke mer enn 7 kHz. Som et resultat er intervallet mellom målingene 120 μs, noe som er for mye for det hjemmelagde arbeidet. Hvis kulen flyr med en hastighet på 300 m / s, vil den overvinne en bane på 3,6 cm i løpet av denne tiden, det vil si at kontrolleren ganske enkelt ikke kan merke den. For at alt skal fungere ordentlig, skal intervallet mellom målingene være minst 20 μs. For dette må delingsverdien være lik 16. Forfatteren laget en skillelinje 8, hvordan du gjør dette, kan sees nedenfor.
Hva som skjedde for å lære under eksperimentet, kan sees på bildet
Firmwarens logikk har flere stadier:
- måling av forskjellen i verdier på tappen før og etter;
- hvis forskjellen overstiger terskelen, sløyfes sløyfen og gjeldende tid (mikros ()) huskes;
- den andre syklusen fungerer på samme måte som den første og har en tidsteller i syklusen;
- Hvis telleren har nådd den innstilte verdien, sendes det en feilmelding og overgangen til starttilstanden. I dette tilfellet går ikke syklusen inn i evigheten hvis kulen ikke plutselig ble fanget av den andre sensoren;
- hvis telleren ikke flyter over og forskjellen i verdi er større enn terskelen, måles gjeldende tid (mikros ());
- Nå, basert på forskjellen i tid og avstand mellom sensorene, kan du beregne kulehastigheten til kulen og vise informasjon på skjermen. Vel, da begynner det hele på nytt.
Den siste fasen. testing
Hvis alt er gjort riktig, vil enheten fungere uten problemer. Det eneste problemet er den dårlige responsen på lysrør og LED-belysning, med en ringfrekvens på 40 kHz. I dette tilfellet kan det oppstå feil i enheten.
Hjemmelagde arbeider i tre modus:
Etter at du har slått på, kommer det en hilsen, og så er skjermen fylt med striper, dette indikerer at enheten venter på et skudd
Hvis det er feil, vises meldingen “Err”, og deretter er standby-modus slått på.
Vel, da kommer hastighetsmålingen
Umiddelbart etter skuddet vil enheten vise hastigheten på kulen (indikert med symbolet n), og deretter vises informasjon om kulenes energi (symbol J). Når en joule vises, vises også en kolon.