I den här artikeln ska vi titta på hur du kan skapa en enkel kronograf av billiga och prisvärda delar. anpassning nödvändigt för att mäta hastigheten på en kula i ett gevär. Dessa siffror behövs för att bestämma gevärets tillstånd, eftersom över delar slits vissa delar av det pneumatiska ut och kräver utbyte.
Vi förbereder nödvändiga material och verktyg:
- Kinesiska Digispark (vid köpstillfället kostade det 80 rubel);
- display av segmenttyp på TM1637 (kostar 90 rubel vid köp);
- IR-lysdioder och fototransistorer (10 par) - kostnaden var 110 rubel.
- Hundra 220 Ohm-motstånd kostar 70 rubel, men bara två av dem kommer att behövas.
Det är allt, det här är hela listan över varor du behöver köpa. Förresten finns också motstånd i gamla hushållsapparater. Du kan satsa mer på nominellt värde, men inte mindre. Som ett resultat kan du hålla dig inom 350 rubel, men det är inte så mycket, med tanke på att fabrikskronografen kommer att kosta minst 1000 rubel, och montering där är mycket värre än vår hemlagad.
Du måste bland annat fylla i detaljer som:
- ledningar;
- ett rörstycke med en längd på minst 10 cm (ett vattenrör av plast är lämpligt);
- allt för lödning;
- multimeter (valfritt).
De tre första beskrivningarna har sina egna nyanser, så var och en av dem måste beaktas separat
Digispark
Den här artikeln är ett miniatyrkretskort som är kompatibelt med ArduinoOmbord har hon en ATtiny85. Hur du ansluter detta element till Arduino IDE, du kan läsa vidare, du kan också ladda ner drivrutiner för det där.
Det här kortet har flera alternativ, det ena använder microUSB, och det andra är utrustat med ett USB-kontakt, som är kopplat direkt på kortet. På grund av det faktum att den hemmagjorda produkten inte har en individuell strömförsörjning valde författaren den första versionen av brädet. Om du installerar ett batteri eller ett batteri i en hemmagjord produkt kommer detta att öka priset kraftigt och kommer inte att påverka praktiken. Och nästan alla har en kabel för laddning av en mobil- och Power-bank.
När det gäller egenskaperna, liknar de ATtiny85, här är dess kapacitet rikligt. Mikrokontrollern i kronografen förhör bara sensorerna och styr displayen.
Om du aldrig har träffat Digispark tidigare kan de viktigaste nyanserna hittas i tabellen.
Det är viktigt att beakta det faktum att pin-numrering för funktionen analogRead () har skillnader. Och på den tredje stiftet finns ett dragmotstånd med ett nominellt värde på 1,5 kOhm, eftersom det används i USB.
Några ord om displayen
Vem som helst kan använda skärmen för hemmagjord, men författaren valde ett billigt alternativ. För att göra enheten ännu billigare kan du överge skärmen helt. Data kan helt enkelt matas ut via kabel till en dator. Det kommer att behövas här. Displayen i fråga är en kopia av displayen.
Hur skärmen ser ut framför och bakom kan ses på fotot.
Eftersom avståndet mellan siffrorna är desamma, när kolon är av, läses siffrorna utan problem. Standardbiblioteket kan visa nummer i intervallet 0-9. bokstäver i området a-f, och det finns fortfarande möjlighet att ändra ljusstyrkan på hela skärmen. Siffervärden kan ställas in med displayfunktionen (int 0-3, int 0-15).
Hur man använder skärmen
Om du försöker gå utöver värdena på [0, 15] kommer skärmen att visa förvirring, som förutom allt annat inte är statisk. För att visa specialtecken, som grader, minus, etc. måste du därför tänka.
Författaren ville att skärmen skulle visa den färdiga energin från kulans flygning, som skulle beräknas beroende på kulans hastighet och dess massa. Värdena enligt idén måste visas i tur och ordning, men för att förstå var man ska noteras på något sätt, till exempel med bokstaven ”J”. I extrema fall kan du helt enkelt använda kolon, men författaren tyckte inte om det och han klättrade in i biblioteket. Som ett resultat, baserat på visningsfunktionen, gjordes funktionen setSegments (byte addr, byte data), den lyser upp segmenten kodade i data i numret med addr nummer:
Sådana segment kodas ganska enkelt, den minst signifikanta databiten är ansvarig för det övre segmentet, och sedan medurs är den sjunde biten ansvarig för mittsegmentet. Karaktären "1" när den kodas ser ut som 0b00000110. Den åttonde mest betydelsefulla biten är ansvarig för kolon, den används på den andra siffran och i alla andra ignoreras den. Därefter automatiserade författaren processen för att skaffa koder med Excel.
Vad som så småningom hände kan ses på fotot
Slutligen sensorerna
Ingen exakt information tillhandahölls om sensorerna, det är bara känt att de har en våglängd på 940 nm. Under experimenten konstaterades att sensorerna inte kan motstå strömmar på mer än 40 mA. När det gäller matningsspänningen bör den inte vara högre än 3,3V. Vad gäller fototransistorn har den en något transparent kropp och reagerar på ljus.
Vi fortsätter till montering och konfiguration av hemlagad:
Första steget. montering
Allt monteras enligt ett mycket enkelt schema. Av alla stift behövs endast P0, P1 och P2. De två första används för displayen och P2 behövs för sensorerna.
Som ni ser, används ett motstånd för att begränsa strömmen för lysdioder, men det andra drar P2 till marken. På grund av det faktum att fototransistorerna är parallella anslutna, när kulan passerar framför vilken optokopplare som helst, kommer spänningen på P2 att sjunka. För att bestämma flyghastigheten för en kula måste du veta avståndet mellan sensorerna, mäta två strömavbrott och bestämma den tid under vilken de inträffade.
På grund av att bara en stift kommer att användas, spelar det ingen roll vilken sida du ska skjuta från. Fototransistorer kommer att märka en kula ändå.
Alla detaljer som syns på fotot samlas in. För att samla allt beslutade författaren att använda en brödskiva. Sedan täcktes hela strukturen med hett lim för styrka. Sensorer placeras på röret och trådarna lödas till dem.
För att förhindra att dioderna pulserar när de drivs av en kraftbank installerade författaren en elektrolyt vid 100 mKf parallellt med lysdioderna.
Det är också viktigt att notera att P2-stiftet valdes av en anledning, faktum är att P3 och P4 används i USB, så nu med hjälp av P2 finns det en möjlighet att blinka hemlagad efter montering.
P2 är också en analog ingång, så det finns inget behov av att använda avbrott. Du kan helt enkelt mäta avläsningarna mellan de aktuella och tidigare värden, om skillnaden blir högre än en viss tröskel, i det ögonblicket passerar kula just nära optokopplaren.
Steg två införing
Prescaler är en frekvensdelare, i standardfall i brädor som Arduino är den 128. Denna siffra påverkar hur ofta ADC: n är pollad. Det är, för standard 16 MHz, kommer 16/128 = 125 kHz ut. Varje digitalisering består av 13 operationer, så att stiftet kan pollas så mycket som möjligt med en hastighet av 9600 kHz. I praktiken är detta inte mer än 7 kHz. Som ett resultat är intervallet mellan mätningarna 120 μs, vilket är för mycket för det hemmagjorda arbetet. Om kulan flyger med en hastighet av 300 m / s kommer den att övervinna en bana på 3,6 cm under denna tid, det vill säga att regulatorn helt enkelt inte kan märka den. För att allt ska fungera korrekt ska intervallet mellan mätningarna vara minst 20 μs. För detta måste delningsvärdet vara lika med 16. Författaren gjorde en avdelare 8, hur man gör detta, kan ses nedan.
Vad som hände för att lära sig under experimentet, kan ses på fotot
Firmware-logiken har flera steg:
- mäta skillnaden i värden på stiftet före och efter;
- om skillnaden överskrider tröskeln går slingan ut och aktuell tid (mikros ()) kommer ihåg;
- den andra cykeln fungerar på samma sätt som den första och har en tidsräknare i cykeln;
- Om räknaren har nått det inställda värdet skickas ett felmeddelande och övergången till det initiala tillståndet. I detta fall går cykeln inte in i evigheten om kulan inte plötsligt fångades av den andra sensorn;
- om räknaren inte flyter över och skillnaden i värde är större än tröskeln, mäts den aktuella tiden (mikros ());
- Nu, baserat på skillnaden i tid och avstånd mellan sensorerna, kan du beräkna kulaens flyghastighet och visa information på skärmen. Tja, då börjar det hela igen.
Den sista etappen. testning
Om allt görs korrekt fungerar enheten utan problem. Det enda problemet är det dåliga svaret på lysrörs- och LED-belysning, med en rippelfrekvens på 40 kHz. I detta fall kan det uppstå fel i enheten.
Hemlagad verk i tre lägen:
Efter att ha startat, finns det en hälsning, och sedan är skärmen fylld med ränder, detta indikerar att enheten väntar på en bild
Om det finns fel visas meddelandet "Err" och sedan vänteläget på.
Tja, då kommer hastighetsmätningen
Omedelbart efter bilden kommer enheten att visa hastigheten på kulan (indikerad med symbolen n) och sedan visas information om kulans energi (symbol J). När en joule visas, visas också en kolon.