Хронограф для пневматики своими руками на arduino

Почуяв нужду в хронографе, решил сделать его себе. Хронограф оптический, работает на принципе прерывания пулей светового сигнала от источника к приёмнику, что и фиксирует Arduino, затем находит время пролёта участка, делит на него расстояние и выдаёт скорость и дульную энергию. Для того, чтобы сделать такой хронограф своими руками, вам понадобятся схемы и скетчи, они лежат здесь alexgyver.ru/2015/11/29/494
Прошивки скорее будут обновляться, и хронограф будет обрастать новыми возможностями (на данный момент пишется номер выстрела, скорость и энергия)

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●

▼ Страница проекта (материалы и ссылки) ▼
AlexGyver.ru/chronograph_1-0 ‎

▼ Прошивка и схема подключения ▼
AlexGyver.ru/source_chron_1

▼ Китайские Arduino и датчики ДЁШЕВО ▼
alexgyver.ru/arduino_shop

▼ Поддержать канал денежкой ▼
AlexGyver.ru/support_alex

✔ Официальный сайт: AlexGyver.ru
✔ Группа Вконтакте: vk.com/diyworkplace
✔ Наш форум: sam0delka.ru
✔ Instagram: instagram.com/alexgyvershow

СЛЕДУЮЩИЙ ВЫПУСК youtu.be/on2jkXi2KUA
ПРЕДЫДУЩИЙ ВЫПУСК youtube.com/watch?v=bPyHlsbFOT…

Музыкальный трек предоставлен VSP Group и Apollo Music с сайта музыкальной библиотеки findthetune.com #AlexGyver

Arduino хронограф Всероссийское Общество любителей пневматического оружия. Она нужна для того, чтобы пуля успела пролететь над вторым фототранзистором. Без этой задержки программа приступит к расчету скорости сразу после сигнала от первого фототранзистора. А это приведет к ошибке.

Поиск данных по Вашему запросу:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Хронограф ChronX. Для пневматики, дроби, пуль и стрел.

1. Детали и принадлежности

В своей первой публикации я хочу рассказать вам, как я собрал хронограф за пару вечеров из дешевых и доступных всем деталей. Как вы наверное уже догадались из названия, этот девайс служит для измерения скорости пули у пневматических и не очень винтовок и бывает полезным для контроля её технического состояния.

Детали и принадлежности Китайский Digispark — 80 рублей на момент покупки Сегментный дисплей на TM — 90 рублей на момент покупки ИК светодиоды и ИК фототранзисторы 10 пар — рублей на момент покупки, нам нужны 2 пары Резисторы Ом шт — 70 рублей на момент покупки, нам нужно только 2 штуки На этом заканчиваются детали, которые необходимо покупать.

Резисторы можно не заказывать, похожие по номиналу но не меньше! Таким образом, суммарные затраты менее рублей, это ничто по сравнению с ценой нового заводского хронографа over р за самый простой, который по факту еще примитивнее нашего сабжа.

Кроме деталей нам пригодятся: Провода — найти в оффлайне бесплатно не проблема Кусок пластиковой водопроводной трубы длиной более 10см диаметр по вкусу — так же легко найти Паяльные принадлежности Мультиметр опционально Первые 3 детали достойны отдельного рассмотрения, так как имеют свои особенности, поэтому начнем с мини-обзоров на них.

Digispark Представляет собой простую миниатюрную Arduino-совместимую плату с ATtiny85 на борту. Как подключить к Arduino IDE читаем на официальном сайте проекта , там же можно найти драйвера для нее. Мой хронограф не имеет собственного источника питания, поэтому я выбрал первый вариант платы. Power bank и кабель для зарядки телефона валяется практически у каждого.

Характеристики само собой унаследованы от ATtiny85, его возможностей в нашем случае достаточно с головой. Фактически МК в хронографе не делает ничего, кроме опроса двух датчиков и управления дисплеем.

Как вы наверное заметили, нумерация пинов для функции analogRead отличается, это следует учитывать. И еще одна особенность: на третьем пине висит подтягивающий резистор на 1. Дисплей на базе TM Следующая важная деталь — цифровой дисплей, на который будет выводиться информация. Дисплей можно использовать любой, мой выбор обусловлен только дешевизной и простотой работы с ним.

От дисплея в принципе можно вообще отказаться и выводить данные по кабелю на ПК, тогда девайс станет еще дешевле. Для работы понадобится библиотека DigitalTube. Сабж, на который я дал ссылку в начале поста, представляет собой клон дисплея Grove. Вид спереди: Сзади: Между цифрами расстояние одинаковое, поэтому при выключенном двоеточии числовые значения читаются нормально.

Вместе со стандартной библиотекой поставляется пример, который работает с Digispark-ом без плясок с бубном: Все, что умеет стандартная библиотека, — выводить числа и буквы a-f, а так же менять яркость всего дисплея целиком.

Значение цифры задается функцией display int , int Восьмой, старший бит используется только во второй цифре и отвечает за двоеточие, во всех остальных цифрах он игнорируется. Датчики Тут я, к сожалению, не могу ничего особо сказать, потому что на странице товара нет ни слова о характеристиках или хотя бы маркировки, по которой можно было бы откопать даташит.

Типичный noname. Известна только длина волны нм. Ценой одного светодиода определил, что ток больше 40мА для них смертелен, а напряжение питания должно быть ниже 3. Фототранзистор немного прозрачный и реагирует на свет 2.

Подготовка деталей и сборка Схема очень простая и незамысловатая, из всех пинов digispark-a нам понадобятся только P0, P1 — для работы с дисплеем, а так же P2 — для работы с датчиками: Как видно, один резистор ограничивает ток на светодиодах, второй — стягивает P2 к земле.

Фототранзисторы соединены последовательно, поэтому прохождение пули перед любой оптопарой приводит к уменьшению напряжения на P2. Путем регистрации двух последовательных скачков напряжения и замера времени между ними мы можем определить скорость движения пули зная расстояние между датчиками, ессно. Использование одного пина для замеров имеет еще один плюс — нет никакого требуемого направления движения пули, можно стрелять с обоих концов.

Собирать будем из этой горстки деталей: Я пошел по пути миниатюризации и решил сделать бутерброд при помощи куска макетной платы: Весь бутерброд залил термоклеем для прочности: Остается только разместить датчики в трубке и припаять провода: На фото видно, что я разместил дополнительный электролит на мКф параллельно светодиодам, чтобы при питании от повербанка не было пульсаций ИК диодов.

Пин P2 в качестве входа был выбран не просто так. Напомню, что P3 и P4 используются в USB, поэтому использование P2 дает возможность прошивать девайс уже в собранном виде. Во-вторых, P2 — аналоговый вход, поэтому можно не использовать прерывания, а просто мерить разницу в цикле между предыдущим и текущим значением на нем, если разница выше некоторого порога — значит пуля проходит между одной из оптопар.

Но есть одна программная хитрость, без которой приведенная схема не взлетит, о ней поговорим далее. Прошивка 3. Пару слов о prescaler Prescaler представляет собой делитель частоты, по-умолчанию в arduino-подобных платах он равен На каждую оцифровку уходит 13 операций, поэтому максимальная частота опроса пина — кГц в теории, на практике реально не выше 7 кГц. Для нормальной работы нужен интервал между замерами как минимум 20 мкс, необходимое значение делителя для этого равно Итоговый скетч Я не буду подробно описывать код, он и так хорошо задокументирован.

Вместо этого я в общих словах опишу алгоритм его работы. Это позволяет не уходить циклу в вечность, если пуля по каким-то причинам не была замечена вторым датчиком Если счетчик не переполнился и разница значений больше порога, то замеряем текущее время micros На основе разницы во времени и расстоянии между датчиками вычисляем скорость и выводим на экран Переход в начало Это сильно упрощенная модель, в самом коде я добавил свистелок, в том числе вычисление и показ энергии пули на основе введенной заранее в коде массы пули.

Примеры работы При правильном подключении девайс взлетел практически сразу, единственный обнаруженный недостаток — он негативно реагирует на светодиодное и люминисцентное освещение частота пульсаций около 40 кГц , отсюда могут появляться спонтанные ошибки.

Корпус покрасивее найти пока не смог, поэтому просто залил все термосоплями: Пожалуй, на этом у меня все, надеюсь, кому-то был полезен. Отличный текст. Большая работа проделана. Вот только возникает вопрос: если для пейнтбола взять трубочку побольше будет нормально, то для страйкбола или обычный воздушки будет ли работать при крайне малом размере снаряда? Если пуля пролетит не по оси связи светодиодов, а сбоку или рикошетом внутри трубки?

Это из личного опыта наблюдение. В России в пейнтболе чаще воздух используется, так как зимой с СО2 особо не постреляешь. А страйкболе, вроде бы, распространены электроприводы. Размер пульки от ППП калибр 4. С трубкой длиной 10 см обеспечить точное попадание не очень сложно. По поводу CO2 осмелюсь предположить, что хронографы плохо работают из-за вылетающего вслед за пулей струи пара, она размазывает импульс с датчика во времени. Размер шара для привода в страйкболе 6 мм бывает но редко 8 мм.

Масса шара варьируется от 0. Характерные скорости указанные на упаковке с приводом указываются для шара 6 мм и массой 0. Измерять микросекундные интервалы через АЦП и analogRead? Поллингом в программных циклах? Меня сложно удивить, но тут у вас удалось. Причем с аппаратным старт-стопом.

А по железной части — предложений вагон и маленькая тележка, как по схемотехнике, так и по конструктиву. Думаю даже сейчас это можно сделать. Взять пластиковую трубу диаметром больше той что использована, распустить вдоль.

С одной стороны приклеить к ней хронометр, другую можно хомутами крепить к стволу. Ох… Там еще светодиоды включены параллельно через один резистор, а вот фотодиоды — последовательно. Вот с последними никакой проблемы.

Они же постоянно освещены диодами и оба открыты, на каждом падение около 0,,7 В, что приемлемо. Хотя бы один перекрывается, и ток в измерительной цепи почти пропадает. Вот если бы они на отражение работали, то пришлось бы их параллельно включать. Отличная статья. Только ТЗ описано как-то скомкано в одну строчку. Хотелось бы увидеть электро-механический принцип действия этой штуковины.

Как именно она замеряет скорость, за счет чего. Пуля пролетает между двух оптопар, соответственно контроллер видит 2 импульса и замеряет время между ними. Зная расстояние и время, вычисляется скорость. Суть проста: есть две оптопары, включенные последовательно к одному пину микроконтроллера, который в цикле измеряет напряжение на нем.

При прохождении пули через датчики меняется напряжение на пине. Датчика два, поэтому напряжение резко меняется 2 раза при прохождении пули. Контроллер вычисляет время между этими двумя скачками напряжения. Расстояние между датчиками известно, время прохождения известно, находим скорость и выводим на дисплей. Да уж, месье знает толк в извращениях. На что только не пойдут ардуинщики лишь бы в прерывания и регистры периферии не лезть. Да что там!

Один провод? Да, один провод, соединяющий два пина, на одном пине ШИМ с частотой Гц, а другой дергает прерывание по подсчету этих самых герц. Пора открывать новую дисциплину специальной Олимпиады. Просто используй аппаратный компаратор, будут и нужные прерывания и моментальная скорость срабатывания, а время действительно лучше таймером мерить, взять 16ти битный без предделителя, и запускать его по прерываниям от компаратора. В хронографах обычно целые линейки светодиодов и фотодатчиков, тем самым они контролируют довольно широкий коридор прохождения пули.

При испытании СО2 пневмы, да хоть на жидком азоте, весьма просто попасть примерно в этот коридор не в упор, где газовый след вносит погрешность, а с расстояния нескольких метров. Плюс программная защита от побочных засветок путем простейшей модуляции светодиодов. Красиво, когда ничего лишнего Но тут как раз кое-чего не хватает, как по мне. Во-первых, индивидуальные резисторы светодиодам, а во-вторых, кварцевого генератора.

Тактовая частота внутреннего генератора у AVR сильно зависит от температуры. А ещё завести фотодиоды на два раздельных входа, каждый со своим резистором, и ловить прерывания, повысив точность на порядки ну или в разы , а потом выбросить все эти скетчи и написать по-нормальному, но это я размечтался….

А ещё завести фотодиоды на два раздельных входа, каждый со своим резистором А зачем? А вообще, достаточного одного входа.

Серая коробочка радиодеталей. Хронометр для пневматики своими руками

Рамочный хрон возможно будет к лету. Алекс привет, есть определенная задумка добавить на колбу для кальяна подсветку. Можешь помочь сделать? Желательно что управлялся дистанционно Если заинтересует скину свой вариант того что я хотел бы получить в готовом продукте снизу пример фото. Как с углекислотными пукалками нормально работает, выходящий газ не замеряет? Просто у нашего есть такой косяк, если близко ствол поднести, то замеряет саму кислоту, а не шарик.

Всем привет, нужен хронограф для пневматики. чтобы скорость до м/с измерял, хочу собрать сам, подскажите пожалуйста схему.

Рамочный хронограф своими руками

JavaScript seems to be disabled in your browser. You must have JavaScript enabled in your browser to utilize the functionality of this website. Главная задача рамочного хронографа для пневматики — это визуализация результатов действия пролетевшей пули:. В современности существует достаточное разнообразие схем хронографов, они отличаются дизайном, ценой и реализацией. Мы предлагаем прекрасный, оптимальный вариант схемы для сбора рамочного хронографа в домашних условиях своими руками. Такой вид хронографов имеет свои достоинства и недостатки. Каждый изготовитель и мастер определяет для себя наличие тех или иных комплектующих.

рамочный хронограф

Отличная статья. Только ТЗ описано как-то скомкано в одну строчку. Хотелось бы увидеть электро-механический принцип действия этой штуковины. Как именно она замеряет скорость, за счет чего.

В своей первой публикации я хочу рассказать вам, как я собрал хронограф за пару вечеров из дешевых и доступных всем деталей.

Выбираю хронограф для пневматики

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Идеальный номер два? Внедряю в павербанк. Микрофон, хороший звук, подсветка.

Проектирование хронографа

Автор: admin от , , посмотрело: Никакой обвязки — принципиально — это две «кнопки» с массы на порты 2 и 3, проще детекторного приемника! Сделал вариант, устанавливающийся на ствол, но отдача даже пружинной пневматики после нескольких выстрелов разрушала светодиоды. В отличие от звуковых карт, пришлось оперировать не аналоговым сигналом, а переходом с логической 1 на 0. Удаче предшествовало множество экспериментов — 2 варианта рамок, 3 вида электрической «обвязки» и 4 правки скетчей программы. На большей толщине рамок — датчики могут не срабатывать, на меньшей — коротить от дуновения ветерка. Если Вы не можете попасть в десятку, в прямом и переносном смысле, то говорить о необходимости хронометра — рано! Дальше — вырезаем куски пищевой фольги 11×14 см и при помощи обычного клеящего карандаша аккуратно крепим на рамки с двух сторон.

Выбор рамочных и наствольных хронографов для пневматики. испытываю огромное уважение к людям, которые умеют делать что-то своими руками.

1. Детали и принадлежности

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь. Из недавней истории. Сначала захотелось обойтись «малой кровью» то есть без крови вообще, изготовил хрон по схеме Chronolite.

Arduino хронограф

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Хронограф на халяву

Перейти к содержимому. Отправлено 24 February — Отправлено 25 February — Отправлено 26 February — Отправлено 27 February —

Форменная одежда и снаряжение. Плюс убрать конденсатор на входе, используя фототранзисторы как часть делителя напряжения, мерять изменение сигнала прямо на них.

Хронограф для измерения скорости пули пневматики

Как сделать хронограф своими руками AlexGyver. В этом выпуске покажу как сделать хронограф своими руками на основе ардуино. Хронограф выглядит как настоящий, в корпусе, с дисплеем.. Е-Каталог Россия: www. Хронограф своими руками на Arduino AlexGyver. Хронограф своими руками за 10 долларов Mad Elks. Searches related to хронограф своими руками.

Форменная одежда и снаряжение. Плюс убрать конденсатор на входе, используя фототранзисторы как часть делителя напряжения, мерять изменение сигнала прямо на них. На второй вход опорное напряжение с которым сравнивается напряжение на ФТ. Сигнальное оружие Газовое оружие Травматическое оружие Нарезное оружие Гладкоствольное оружие Служебное оружие Спортивное оружие Одежда и снаряжение Storag Не знаю, не знаю.

Как сделать хронограф своими руками

🔥 Большой ХРОНОГРАФ своими руками. Как измерить СКОРОСТЬ ПУЛИ пневматической винтовки

В этой статье мы рассмотрим, как можно сделать простой хронограф из недорогих и доступных деталей. Приспособление необходимо для того, чтобы измерять скорость полета пули у винтовки. Эти цифры нужны для того, чтобы определить, в каком состоянии находится винтовка, ведь со временем некоторые узлы пневматики изнашиваются и требуют замены.

Подготавливаем необходимые материалы и инструменты:

— китайский Digispark (обошелся на момент покупки в 80 рублей);
— дисплей сегментного типа на TM1637 (обошелся при покупке в 90 рублей);
— инфракрасные светодиоды и фототранзисторы (10 пар) — стоимость составила 110 рублей;
— сто резисторов на 220 Ом обошлись в 70 рублей, но из них будут нужны только два.

Вот и все, это весь список элементов, которые нужно будет купить. Кстати резисторы тоже можно найти в старой бытовой технике. Можно ставить и больше по номиналу, но не меньше. В итоге можно уложиться в 350 рублей, а ведь это не так много, учитывая, что заводской хронограф обойдется как минимум в 1000 рублей, да и сборка там куда хуже нашей самоделки .

Помимо всего прочего, нужно запастись такими деталями как:
— провода;
— кусок трубы длиной не менее 10 см (подойдет пластиковая водопроводная);
— все для пайки;
— мультиметр (желательно).

Первые описанные три детали имеют свои нюансы, поэтому каждую из них нужно рассмотреть отдельно

Digispark

Этот элемент представляет собой миниатюрную плату, которая совместима с Arduino , на борту она имеет ATtiny85. Как подключить этот элемент к Arduino IDE, можно почитать на , еще там можно скачать для нее драйвера.
У этой платы есть несколько вариантов, в одной используется microUSB, а другая оборудована USB-коннектором, который разведен прямо на плате. В связи с тем, что самоделка не имеет индивидуального блока питания, автор выбрал первый вариант платы. Если установить в самоделку батарею или аккумулятор, это сильно повысит ее цену, причем не сильно повлияет на практичность. А кабель для зарядки мобильного и Power bank есть почти у каждого.

Что касается характеристик, то они подобны ATtiny85, здесь его возможностей хватает с избытком. Микроконтроллер в хронографе всего лишь опрашивает датчики и управляет дисплеем.
Если вы еще ни разу не встречались с Digispark-ом, наиболее важные нюансы можно посмотреть в таблице.

Важно учитывать тот факт, что нумерация пинов для функции analogRead() имеет отличия. А еще на третьем пине находится подтягивающий резистор номиналом 1.5кОм, поскольку он применяется в USB.

Пару слов о дисплее

Дисплей для самоделки можно использовать любой, но автор остановил свой выбор на дешевом варианте. Чтобы сделать устройство еще дешевле, от дисплея можно отказаться совсем. Данные просто можно через кабель выводить на компьютер. Здесь будет нужна . Рассмотренный дисплей является копией дисплея .
Как выглядит дисплей спереди и сзади можно увидеть на фото.

Поскольку расстояния между цифрами одинаковые, то при выключенном двоеточии цифры читаются без проблем. Стандартная библиотека способна выводить числа в диапазоне 0-9. буквы в диапазоне a-f, а еще есть возможность для изменения яркости всего дисплея. Значения цифры можно задать, используя функцию display(int 0-3, int 0-15).

Как использовать дисплей

// 1. Объявить заголовочный файл
#include
// 2. Задать пины
#define CLK 0
#define DIO 1
// 3. Объявить объект
TM1637 tm1637(CLK, DIO);
// 4. Проинициализировать
void setup() {
tm1637.init();
tm1637.set(6); // Яркость
}
// 5. Использовать
void loop() {
// Вывод числа x на дисплей
int x = 1234;
tm1637.display(0, x / 1000);
tm1637.display(1, x / 100 % 10);
tm1637.display(2, x / 10 % 10);
tm1637.display(3, x % 10);
delay(500);
}

Если попробовать выйти за пределы значений , то дисплей будет показывать неразбериху, которая плюс ко всему еще и является не статичной. Поэтому для вывода спецсимволов, таких как градусы, минусы и пр., придется повозиться.

Автор хотел, чтобы на дисплее выводилась и готовая энергия полета пули, что вычислялось бы в зависимости от скорости пули и ее массы. Значения по задумке должны были выводиться последовательно, а чтобы понять, где какое, их нужно как-то отметить, к примеру, с помощью буквы «J». В крайнем случае, можно просто задействовать двоеточие, но автора это не устроило, и он полез в библиотеку. В итоге на базе функции display была сделана функция setSegments(byte addr, byte data), она зажигает в цифре с номером addr сегменты, которые закодированы в data:

{
tm1637.start();
tm1637.stop();
tm1637.start();
tm1637.writeByte(addr|0xc0);
tm1637.writeByte(data);
tm1637.stop();
tm1637.start();
tm1637.stop();
}

Кодируются такие сегменты довольно просто, за верхний сегмент несет ответственность младший бит data, ну а далее по часовой стрелке, 7-ой бит несет ответственность за средний сегмент. Символ «1» при кодировке выглядит как 0b00000110. За двоеточие отвечает восьмой старший бит, он используется во второй цифре, а во всех других игнорируется. Впоследствии автор автоматизировал процесс получения кодов, используя Exсel.

Что же в итоге вышло, можно увидеть на фото

#include
#define CLK 0
#define DIO 1
TM1637 tm1637(CLK, DIO);

void setSegments(byte addr, byte data)
{
tm1637.start();
tm1637.writeByte(ADDR_FIXED);
tm1637.stop();
tm1637.start();
tm1637.writeByte(addr|0xc0);
tm1637.writeByte(data);
tm1637.stop();
tm1637.start();
tm1637.writeByte(tm1637.Cmd_DispCtrl);
tm1637.stop();
}

void setup() {
tm1637.init();
tm1637.set(6);
}

void loop() {
// Вывод Hello
setSegments(0, 118);
setSegments(1, 121);
setSegments(2, 54);
setSegments(3, 63);
delay(500);
}

Ну и наконец, датчики

О датчиках точной информации не предоставлено, известно только, что они имеют длину волны 940 нм. В ходе экспериментов было выяснено, что датчики не способны выдерживать ток более 40 мА. Что касается напряжения питания, то оно не должно быть выше 3.3В. Что касается фототранзистора, то он имеет немного прозрачный корпус и реагирует на свет.

Приступаем к сборке и настройке самоделки:

Шаг первый. Сборка

Собирается все по очень простой схеме. Из всех пинов будут нужны всего Р0, Р1 и Р2. Первые два используются для дисплея, а Р2 нужен для работы датчиков.
Как можно заметить, один резистор используется для того, чтобы ограничить ток для светодиодов, ну а второй стягивает Р2 на землю. В связи с тем что, фототранзисторы подключаются параллельно, то когда пуля будет проходить перед любой оптопарой, напряжение на Р2 будет падать. Чтобы определить скорость полета пули, нужно знать расстояние между датчиками, замерить два скачка напряжения и определить время, за которое они произошли.
В связи с тем, что будет использоваться только один пин, не имеет значения, с какой стороны стрелять. Фототранзисторы в любом случае заметят пулю.

Собирается все из деталей, которые видно на фото. Чтобы все собрать, автор решил использовать макетную доску. Потом вся конструкция для прочности была залита термоклеем. Датчики размещаются на трубе и к ним припаиваются провода.
Чтобы диоды не пульсировали при питании от повербанка, автор установил параллельно светодиодам электролит на 100 мКф.

Еще важно отметить, что пин Р2 был выбран не просто так, дело в том, что Р3 и Р4 применяются в USB, поэтому теперь с помощью Р2 есть возможность прошить самоделку уже после сборки.
Еще Р2 является аналоговым входом, поэтому использовать прерывание нет надобности. Можно просто измерять показания между текущем и предыдущем значением, если разница становится выше определенного порога, значит, в этот момент пуля как раз проходит возле оптопары.

Шаг второй. Прошивка

Prescaler является делителем частоты, в стандартных случаях в платах наподобие Arduino он равен 128. Эта цифра влияет на то, как часто идет опрос АЦП. То есть для дефолтных 16 мГц выходит 16/128 = 125 кГц. Каждая оцифровка состоит из 13 операций, поэтому пин может максимально опрашиваться со скоростью 9600 кГц. На практике же это не более 7 кГц. В итоге интервал между замерами составляет 120 мкс, что слишком много для работы самоделки. Если пуля будет лететь со скоростью 300 м/с, она преодолеет за это время путь в 3.6 см, то есть контроллер просто не сможет ее заметить. Чтобы все работало нормально, интервал между замерами должен быть как минимум 20 мкс. Для этого значение делителя должно быть равно 16-ти. Автор же сделал делитель 8, как это сделать, можно увидеть ниже.

#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif

void setup() {
sbi(ADCSRA,ADPS2);
cbi(ADCSRA,ADPS1);
cbi(ADCSRA,ADPS0);
…
}

Что же получилось узнать в ходе эксперимента, видно на фото

Логика работы прошивки имеет несколько этапов:

Измерение разницы значений на пине до и после;
— если разница превышает порог, то идет выход из цикла и запоминается текущее время (micros());
— второй цикл работает аналогично первому и имеет счетчик времени в цикле;
— если счетчиком была достигнута заданная величина, то идет сообщение об ошибке и переход в начальное состояние. При этом цикл не уходит в вечность,если пуля вдруг не была поймана вторым датчиком;
— если же не произошло переполнения счетчика и разница значения больше порога, идет замер текущего времени (micros());
— теперь на основе разницы во времени и расстояния между датчиками можно высчитать скорость полета пули и вывести информацию на экран. Ну а потом все начинается сначала.

Завершающий этап. Тестирование

Если все сделано верно, устройство заработает без проблем. Единственная проблема — это плохая реакция на люминесцентное и светодиодное освещение, частота пульсаций при этом составляет 40 кГц. При этом в устройстве могут образовываться ошибки.

Работает самоделка в трех режимах:

После включения идет приветствие, и потом экран заполняется полосками, это говорит о том, что устройство ожидает выстрела

Если есть ошибки, показывается сообщение «Err», а потом включается режим ожидания

Ну а потом идет замер скорости

Сразу после выстрела устройство покажет скорость полета пули (отмечается символом n), а потом высветится информация об энергии пули (символ J). При показе джоулей также высвечивается двоеточие.

Добрый день, уважаемые читатели! Под катом Вас ждет обзор на прибор для измерения скорости пули для пневматики. Разберемся как он работает и какая от него польза.

Продолжаю серию моих около оружейных, пневматических обзоров.
Сегодня это хронограф.
Для начала разберемся что это за штука.
Хронограф — прибор, предназначенный для измерения скорости пули, выпущенной из пневматического оружия. Данный тип хронографа — оптический, то есть фиксирует любое тело (будь то свинец, сталь или пластик), прошедшее по центру трубки прибора.

Принцип работы

Принцип действия надульного хронографа основан на точном измерении промежутка времени, заключенном между моментами пересечения оптических осей двух датчиков расположенных на известном и строго определенном расстоянии между ними. Измерение производится с помощью микропроцессора. Отсчет времени осуществляется внутренним счетчиком микропроцессора, тактируемым от внутреннего тактового генератора процессора. Частота тактового генератора процессора стабилизируется внешним кварцевым резонатором.
Пролет пули через оптическую ось первого датчика вызывает срабатывание этого датчика. Срабатывание первого датчика вызывает обнуление внутреннего счетчика микропроцессора и запускает отсчет в этом счетчике.
Пролет пули через оптическую ось второго датчика вызывает срабатывание этого датчика. Срабатывание второго датчика вызывает останов счетчика и запись результата отсчета.
Далее происходит вычисление значения скорости пролетевшего объекта путем деления некоторой константы (значение ее зависит от нескольких факторов, прежде всего от расстояния между оптическими осями датчиков) на сохраненное значение счетчика. Школьный курс физики: расстояние (константа) известно, делим на время (значение счетчика) и получаем скорость объекта.
Это значение скорости отображается на индикаторе, сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Кроме того значение скорости передается в последовательный порт микроконтроллера. Какой-нибудь терминальной программой можно принять информацию из этого порта и выполнить ее дальнейшую обработку. (взято из интернета).

Сначала хотел взять у китайцев вот этот вариант $54, но с ростом курса доллара, он выходит дороже отечественного и переходник под свой ствол делать самому.
На форуме есть человек, который его брал .
Можно сделать самому — на муське.

Зачем же нужен такой прибор:
При покупке пневматики — можно сразу проверить соответствие заявленных характеристик скорости реальным.
Для любителей модернизаций и апов вещь вообще не заменимая, чтобы сравнивать скорость винтовки/пистолета до и после изменений.
В безредукторных PCP винтовках для настройки плато. Настраивать винтовку под определенный тип пуль.
В переломной пневматике контролировать освинцовку ствола, растяжение пружины.

Про разные типы хронографов автора (поможет определится):
Надульный — карманный вариант, легко умещается в кармашке чехла, меньше потребляет. Но очень желателен переходник под конкретный ствол. Хорош для природы, от освещения не зависит. Если зафиксировать переходник на стволе, можно прицельно стрелять вместе с ним. Для со2 лучше не брать — хоть и есть программное переключение, но если пневма сильно «плюется» прибор может глючить и врать.
Рамочный подходит обладателям большого арсенала — не нужно делать кучу переходников. Отлично подходит для со2. Есть разъем под внешнее питание, то есть хорош для домашнего отстрела или рядом с машиной. С учетом брони, можно без риска мерить скорость на разной дистанции, а с доп. экраном — еще и оперативно видеть результаты.
Большой рамочный аналогичен малому рамочному, но имеет бОльший спектр возможностей. Подходит для стационарного использования с питанием от сети и практически для любого оружия, как пневматического, так и огнестрельного. Также есть автономное питание от 8 батарей АА. В отличии от «малого брата», встроенный индикатор — фронтальный. Плюс также имеется возможность установки съемного доп. экрана.
Usb-адаптер — позволяет одним нажатием за доли секунды перенести все данные с прибора на ПК, для последующего анализа. Полезен для настройки безредукторной PCP, чтобы вручную не переносить сотни замеров. Подходит для первых двух приборов, большой рамочный его уже содержит в себе.

Отличия от 57й модели

В прежних моделях требовалась периодическая настройка чувствительности, так как датчики периодически загрязняются и чувствительность постоянно повышалась, вплоть до того что прибор начинал моргать постоянно, срабатывая без выстрела. В новой модели такой проблемы нет и периодически подстраивать ничего не нужно. Еще пока в новых моделях отсутствует звуковое сопровождение нажатия кнопок, а также звуковая сигнализация при простое. Весной в новых приборах звук снова появится.

Функционал устройства:

— скорость от 1 до 999 м/с
— конвертер скорости в энергию (от 0.1 до 999 Дж)
— возможность задания массы пули, от 0,01 до 99,9г (требуется для правильного конвертирования скорости в энергию)
— память на 150 выстрелов (последние 78 из них — энергонезависимые, не теряются при выключении)
— отображение порядкового номера каждого выстрела
— средняя скорость и средняя мощность.
— возможность удаления как выборочно, так и всех результатов разом
— измерение очереди (средняя скорострельность от 20 до 9999 выстрелов/мин + скорость каждой пули).
— возможность программной калибровки (ручная/автоматическая)
— передача данных на ПК, с помощью (требуется USB-адаптер)
— программное переключение режимов воздух/со2 (если баллончик новый или газ слишком плотный — может не мерить, для газобаллонников больше подходит Хрон-103)
— звуковая сигнализация при долгом простое, с регулировкой времени ожидания
— спец.функция (занижение скорости в разы)
Особенности:
— работает при любом освещении
— имеется индикатор разряда батареи
— погрешность прибора не превышает 1%
— возможность регулировки чувствительности датчиков.

Мой режим

и выставить массу пули, чтобы показывал еще и дульную энергию в джоулях.
Для СО2 пневматики лучше конечно рамочный хронограф и то стрелять через газетку, что бы отсечь струю газа.
Так же показывает: среднюю скорость, среднюю энергию, есть измерение скорострельности. А так же имеется функция занижения показаний. Настройка чувствительности и калибровка тоже есть, но будем надеется, не понадобится.

Заглянем туда

Весит 178 г., легко влезает в карман

Дополнительная информация

Конструкцию рамочного хронографа ИСТ-2
я нашел на сайте Радиокот . Давно хотел собрать именно рамочный хронограф. Прибор полезен при тюнинге пневматического оружия.

Конструктивно хронограф состоит из двух плат, нижняя и верхняя. Нижняя плата содержит излучающие ИК светодиоды и обеспечивает засветку ИК фотодиодов на верхней плате. Управляет светодиодами микроконтроллер посредством 6-ти канального буффера 74HC05.

Верхняя плата содержит сам микроконтроллер и две линейки ИК фотодиодов с усилителями, компараторы, а так же обвзяку и стабилизатор питания.

Принцип работы следующий. Светодиоды засвечивают фотодиоды образуя некую ИК шторку, пролетая через которую предмет прерывает световой поток, усилители усиливают этот сигнал, а компараторы формируют логический уровень который подается на вход микроконтроллера. Микроконтроллер следит за прерываниями и подсчитывает время между изменения лог уровней между входной и выходной шторкой. Зная время пролета предмета и расстояние между датчиками можно рассчитать скорость полета этого обьекта.

Во время включения прибор проверяет исправность фотодатчиков и если они исправны выдает на ЖК дисплей надпись «ИСТ-2 готов», если же есть какая то проблема, будет высвечивать «Проверь датчики». Это может произойти из-за пыли на датчиках, либо какого то инородного предмета.

Прибор так же позволяет сразу замерять силу выстрела в Дж, для этого необходимо занести в настройки массу пули.

В авторском варианте рамочного хронографа ИСТ-2
так же есть возможность замера температуры окружающей среды и вывода результатов измерения на ПК, но лично я от этих «фишек» отказался ввиду ненадобности.

Изменить вес пули, посмотреть температуру, сохраненные результаты стрельбы и т.д. можно через меню устройства.

Расстояние в фотодатчиках между светодиодами и фотодиодами — 100мм.

Расстояние между входным и выходным фотодатчиком — 100мм.

Прошивать микроконтроллер можно любым удобным Вам программатором, я пользуюсь STK-500.

Обычно сначала прошиваю саму прошивку, а затем после верификации — фьюзы.

Следует учесть, что кварцевый резонатор здесь внешний и при неправильной прошивке фьюз-бит придется микроконтроллер оживлять, будьте внимательны.

После сборки хронографа необходимо произвести его настройку. Для этого необходимо собрать устройство в корпус, либо разнести платы друг от друга шпильками, как на фото сверху. Я разнес с помощью обычных шпилек М4 зафиксировав платы гайками.

Так же желательно сделать рамки на фотодатчиках для сужения их зоны видимости, в моём варианте они распечатаны на 3D принтере.

Итак, когда всё собрано, включаем хронограф и убираем все источники ИК помех. Вольтметром замеряем напряжение на катодах фотодиодов, оно должно быть около 1В, если напряжение не соответствует подстраиваем его резисторами R1 и R2. Величина может сильно отличаться от авторской, все зависит от тех фотодиодов, которые Вы будете использовать.

После подстройки фотодатчики должны четко срабатывать при пересечении световых потоков каким либо предметом, это можно контролировать с помощью светодиодов VD9 и VD10.

Теперь, если не было ошибок в монтаже, контроллер прошит правильно и датчики настроены хронограф начнет работать о чем будет свидетельствовать надпись «ИСТ-2 Готов».

Для сборки рамочного хронографа ИСТ-2
я использовал 5мм ИК светодиоды L-7113F3C фирмы KingBright с длинной волны 940нм, фотодиоды были заказаны на Aliexpress, т.к. цена за десяток была весьма приемлима, длинна волны так же 940 нм. — ссылка .

Элменентная база — SMD, резисторы и конденсаторы типоразмерами 0805 и 1206, стабилизатор 7805, ЖК дисплей Winstar WH0802A.

Хронограф является универсальным прибором, способным проводить замер скорости полета предметов малого размера. Настройку и тестирование пневматики удобнее всего проводить с хронографами рамочного типа. Они могут улавливать движение пуль, болтов арбалета, стрел, скоб рогатки. Хронограф для пневматики можно изготовить своими руками или приобрести в специализированных магазинах.

Типы хронографов

Измерение стартовой скорости пули при помощи хронографа, позволяет выявить мощность пистолета или винтовки, подобрать подходящие пули, рассчитать баллистические поправки, провести сравнение скорости в начале и после модернизации оружия.

Существуют различные типы хронографов
. Надульная модель занимает мало места и без труда помещается в кармане чехла, а также она меньше тратит энергию. Для конкретного типа оружия может потребоваться переходник
. Такой вид не зависит от освещения и удобен в использовании на природе. Прицельную стрельбу можно вести вместе с прибором. Для СО2 такая модель не подходит.

При обладании внушительным арсеналом, лучше приобрести рамочный хронограф
, чтобы не закупать большое количество переходников. Этот тип прибора хорошо работает с СО2, имеет разъем для внешнего источника питания. Броня позволяет проводить измерение показателей на различной дистанции, не опасаясь повредить механизм. Наличие дополнительного экрана помогает оперативно получать результаты.

Существуют также рамочные модели большого размера, расширяющие число возможностей. Такой вариант подходит для использования с любыми видами оружия, удобен при стационарном подключении к сети. В качестве альтернативы, хронограф может получать питание от батарей класса АА в количестве восьми штук. В отличие от модели малого размера, большой аппарат обладает встроенным индикатором фронтального типа
. Можно дополнительно установить съемный экран. При помощи USB-адаптера можно переносить данные измерения с устройства на компьютер.

Покупка хронографа для пневматики

Купить в Москве и Санкт-Петербурге различные типы хронографов можно в следующих магазинах:

• Airgun Store — по цене от 3500 до 24 тыс. р.;
• Diada Arms — по цене от 4 тыс. до 13 тыс. р.;
• Pnevmat 24 — по цене от 4 тыс. до 7 тыс. р.;
• Oxotnika.net — по цене от 3 тыс. до 20 тыс. р.

В этих магазинах также предлагаются различные комплектующие и аксессуары для хронографов. Можно приобрести более бюджетную модель на AliExpress по цене от 3 тыс. р. или купить б/у, например, на портале Guns.ru или Avito по цене от 1500 р.

Хронограф рамочного типа для пневматики своими руками

Хронограф фиксирует время пролета пули между несколькими датчиками и рассчитывает ее скорость. Устройство состоит из трех частей:

• рабочей зоны, пропускающей через себя пулю;
• схемы, проводящей вычисления;
• дисплея, показывающего рассчитанные результаты.

Схемы для хронографа могут быть различны по стоимости, функциональности и дизайну. Простейшие датчики считывают падающий на них свет, интенсивность которого изменяется по мере перемещения пули, отбрасывающей тень. Чувствительные к свету элементы являются частью многих хронографов, сделанных в домашних условиях и в заводских моделях.

Самостоятельно изготовленный прибор имеет несколько преимуществ:

Наряду с этим, у аппарата есть и свои недостатки
:

• громоздкость конструкции;
• потребность в защите от попадания для лицевой стороны рабочей зоны;
• влияние погодных условий и освещения на работу;
• чувствительность схемы оптики к значительным механическим воздействиям, включающим попадания пулевых осколков и рикошеты;
• вывод ложных показаний при появлении в камере посторонних предметов, таких как снег, насекомые или механические осколки;
• влияние траектории полета на фиксируемую скорость пули (движение объекта по диагонали снижает показатель).

Компоненты и материалы для сборки

Общее количество деталей и их сложность зависят от уровня навыков проектирования и установки схем у пользователя. Некоторые компоненты являются обязательными
при любом виде сборки:

• светодиоды для создания искусственного источника света;
• паяльник с флюсом и припоем для закрепления проводов и установки микросхемы;
• оптические приемники для считывания уровня освещенности во время пролета пули через светодиоды;
• микросхема для определения времени полета пули и расчета скорости;
• дисплей для отображения результатов замеров;
• прямоугольный полый корпус, закрытый с четырех сторон (лучше выбирать изделие из цельного металла, которое будет устойчиво к ударам).

Этапы монтажа хронографа

Элементы микросхемы и датчики должны находиться под защитой или располагаться в местах, которые не будут доступны для прямого попадания пули. Под них нужно заранее подготовить место в корпусе. Внутренняя часть изделия покрывается темной краской, не создающей бликов, чтобы избежать лишних срабатываний прибора и увеличить его чувствительность.

Элементы чувствительные к свету и сами светодиоды монтируются в предварительно размеченные отверстия. Фотоприемники должны быть немного заглубленными, а светодиоды слегка выпирать во внутреннюю часть хронографа. Такое размещение позволит снизить интенсивность внешнего света, падающего на прибор.

На следующем этапе устанавливается и подключается к датчикам плата, размечаются секции под введение питания. Для самостоятельного составления схемы можно использовать рис. 1.

Рис. 1 Микросхема хронографа

Когда основные узлы будут собраны, схему нужно будет защитить от механических воздействий и влаги. Для этой задачи подойдет коробок из пластмассы для печатной платы, который будет иметь выходы к батарее, дисплею и датчикам.

Принцип работы хронографа собственного изготовления

В качестве источника питания для прибора могут использоваться батареи, аккумуляторы, блок питания, подключаемый к сети. Автономный источник более выгоден и удобен, так как настройка оружия в большинстве случаев проводится за пределами дома.

Процесс замера скорости проходит три этапа:

• пуля проходит через ось начального датчика, обнуляя счетчик времени в микропроцессоре;
• после пересечения пулей оси следующего датчика, время останавливается и данные передаются для проведения расчетов;
• микропроцессор проводит вычисления и выводит показатели скорости на дисплей.

Наглядно работу хронографа рамочного типа можно увидеть на рис. 2.

Рис. 2 Схема работы хронографа

Для того, чтобы самостоятельно собрать хронограф, понадобятся знания и опыт в электротехнике , пайке и разработке электрических цепей. Облегчить задачу можно, заказав изготовление микросхемы мастеру по электронике. Хронограф, собранный своими руками, обойдется значительно дешевле, чем покупной вариант.

В своей первой публикации я хочу рассказать вам, как я собрал хронограф за пару вечеров из дешевых и доступных всем деталей. Как вы наверное уже догадались из названия, этот девайс служит для измерения скорости пули у пневматических (и не очень) винтовок и бывает полезным для контроля её технического состояния.

1. Детали и принадлежности

• Китайский Digispark — 80 рублей на момент покупки
• Сегментный дисплей на TM1637 — 90 рублей на момент покупки
• ИК светодиоды и ИК фототранзисторы (10 пар) — 110 рублей на момент покупки, нам нужны 2 пары
• Резисторы 220 Ом (100шт) — 70 рублей на момент покупки, нам нужно только 2 штуки

На этом заканчиваются детали, которые необходимо покупать. Резисторы можно не заказывать, похожие по номиналу (но не меньше!) можно выдернуть из ненужной бытовой электроники. Таким образом, суммарные затраты менее 350 рублей, это ничто по сравнению с ценой нового заводского хронографа (over 1000р за самый простой, который по факту еще примитивнее нашего сабжа). Кроме деталей нам пригодятся:

• Провода — найти в оффлайне бесплатно не проблема
• Кусок пластиковой водопроводной трубы длиной более 10см (диаметр по вкусу) — так же легко найти
• Паяльные принадлежности
• Мультиметр (опционально)

Первые 3 детали достойны отдельного рассмотрения, так как имеют свои особенности, поэтому начнем с мини-обзоров на них.

1.1. Digispark

Представляет собой простую миниатюрную Arduino-совместимую плату с ATtiny85 на борту. Как подключить к Arduino IDE читаем на официальном сайте проекта, там же можно найти драйвера для нее. Существует два основных вида этой платы: с microUSB и более брутальный с USB коннектором, разведенным прямо на плате.

Мой хронограф не имеет собственного источника питания, поэтому я выбрал первый вариант платы. Встроенная батарейка/аккумулятор сильно повысит цену, не добавив при этом практически ничего к юзабилити. Power bank и кабель для зарядки телефона валяется практически у каждого.

Характеристики само собой унаследованы от ATtiny85, его возможностей в нашем случае достаточно с головой. Фактически МК в хронографе не делает ничего, кроме опроса двух датчиков и управления дисплеем. Для тех, кто впервые сталкивается с Digispark-ом, я свёл наиболее важные особенности в таблицу:

Эту табличку я использую как шпаргалку при разработке различных девайсов на базе этой платы. Как вы наверное заметили, нумерация пинов для функции analogRead() отличается, это следует учитывать. И еще одна особенность: на третьем пине висит подтягивающий резистор на 1.5кОм, т.к. он используется в USB.

1.2. Дисплей на базе TM1637

Следующая важная деталь — цифровой дисплей, на который будет выводиться информация. Дисплей можно использовать любой, мой выбор обусловлен только дешевизной и простотой работы с ним. От дисплея в принципе можно вообще отказаться и выводить данные по кабелю на ПК, тогда девайс станет еще дешевле. Для работы понадобится библиотека DigitalTube. Сабж, на который я дал ссылку в начале поста, представляет собой клон дисплея Grove. Вид спереди:

Сзади:

Между цифрами расстояние одинаковое, поэтому при выключенном двоеточии числовые значения читаются нормально. Вместе со стандартной библиотекой поставляется пример, который работает с Digispark-ом без плясок с бубном:

Все, что умеет стандартная библиотека, — выводить числа 0-9 и буквы a-f, а так же менять яркость всего дисплея целиком. Значение цифры задается функцией display(int 0-3, int 0-15).

// 1. Объявить заголовочный файл
#include <TM1637.h>
// 2. Задать пины
#define CLK 0
#define DIO 1
// 3. Объявить объект
TM1637 tm1637(CLK, DIO);
// 4. Проинициализировать
void setup() {
  tm1637.init();
  tm1637.set(6); // Яркость
}
// 5. Использовать
void loop() {
  // Вывод числа x на дисплей
  int x = 1234;
  tm1637.display(0, x / 1000);
  tm1637.display(1, x / 100 % 10); 
  tm1637.display(2, x / 10 % 10);
  tm1637.display(3, x % 10);
  delay(500);
}

Если попытаться вывести символ с кодом за границами [0, 15], то дисплей показывает чушь, которая при этом не статичная, поэтому схитрить для вывода спецсимволов (градусов, минуса) без бубна не получится:

Это меня не устраивало, так как в своем хронографе я хотел предусмотреть вывод не только скорости, но и энергии пули (вычисляемой на основе заранее прописанной в скетче массы), эти два значения должны выводиться последовательно. Чтобы понять, что показывает дисплей в данный момент времени, нужно как-то разделять эти два значения визуально, например, при помощи символа «J». Конечно, можно тупо задействовать символ двоеточия как флаг-индикатор, но это же не тру и не кошерно) Поэтому я полез разбираться в библиотеку и на базе функции display сделал функцию setSegments(byte addr, byte data), которая зажигает в цифре с номером addr сегменты, закодированные в data:

void setSegments(byte addr, byte data)
{
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(ADDR_FIXED);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(addr|0xc0);
  tm1637.writeByte(data);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(tm1637.Cmd_DispCtrl);
  tm1637.stop();
}

Кодируются сегменты предельно просто: младший бит data отвечает за самый верхний сегмент, и т.д. по часовой стрелке, седьмой бит отвечает за центральный сегмент. Например, символ ‘1’ кодируется как 0b00000110. Восьмой, старший бит используется только во второй цифре и отвечает за двоеточие, во всех остальных цифрах он игнорируется. Чтобы облегчить себе жизнь я, как и полагается любому ленивому айтишнику, автоматизировал процесс получения кодов символов при помощи excel:

Теперь можно легко сделать так:

Или так:

#include <TM1637.h>
#define CLK 0
#define DIO 1
TM1637 tm1637(CLK, DIO);

void setSegments(byte addr, byte data)
{
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(ADDR_FIXED);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(addr|0xc0);
  tm1637.writeByte(data);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(tm1637.Cmd_DispCtrl);
  tm1637.stop();
}

void setup() {
  tm1637.init();
  tm1637.set(6);
}

void loop() {
  // Вывод Hello
  setSegments(0, 118);
  setSegments(1, 121);
  setSegments(2, 54);
  setSegments(3, 63);
  delay(500);
}

1.3. Датчики

Тут я, к сожалению, не могу ничего особо сказать, потому что на странице товара нет ни слова о характеристиках или хотя бы маркировки, по которой можно было бы откопать даташит. Типичный noname. Известна только длина волны 940нм.

Ценой одного светодиода определил, что ток больше 40мА для них смертелен, а напряжение питания должно быть ниже 3.3В. Фототранзистор немного прозрачный и реагирует на свет

2. Подготовка деталей и сборка

Схема очень простая и незамысловатая, из всех пинов digispark-a нам понадобятся только P0, P1 — для работы с дисплеем, а так же P2 — для работы с датчиками:

Как видно, один резистор ограничивает ток на светодиодах, второй — стягивает P2 к земле. Фототранзисторы соединены последовательно, поэтому прохождение пули перед любой оптопарой приводит к уменьшению напряжения на P2. Путем регистрации двух последовательных скачков напряжения и замера времени между ними мы можем определить скорость движения пули (зная расстояние между датчиками, ессно). Использование одного пина для замеров имеет еще один плюс — нет никакого требуемого направления движения пули, можно стрелять с обоих концов. Собирать будем из этой горстки деталей:

Я пошел по пути миниатюризации и решил сделать бутерброд при помощи куска макетной платы:

Весь бутерброд залил термоклеем для прочности:

Остается только разместить датчики в трубке и припаять провода:

На фото видно, что я разместил дополнительный электролит на 100мКф параллельно светодиодам, чтобы при питании от повербанка не было пульсаций ИК диодов.

Пин P2 в качестве входа был выбран не просто так. Напомню, что P3 и P4 используются в USB, поэтому использование P2 дает возможность прошивать девайс уже в собранном виде. Во-вторых, P2 — аналоговый вход, поэтому можно не использовать прерывания, а просто мерить разницу в цикле между предыдущим и текущим значением на нем, если разница выше некоторого порога — значит пуля проходит между одной из оптопар. Но есть одна программная хитрость, без которой приведенная схема не взлетит, о ней поговорим далее.

3. Прошивка

3.1. Пару слов о prescaler

Prescaler представляет собой делитель частоты, по-умолчанию в arduino-подобных платах он равен 128. От значения этой величины зависит максимальная частота опроса АЦП, по дефолту для 16 мГц контроллера получается 16/128 = 125 кГц. На каждую оцифровку уходит 13 операций, поэтому максимальная частота опроса пина — 9600 кГц (в теории, на практике реально не выше 7 кГц). Т.е. интервал между замерами примерно 120 мкс, это очень и очень много. Пуля, летящая со скоростью 300 м/с пролетит за это время 3,6 см — контроллер просто не успеет засечь факт прохождения пули через оптопару. Для нормальной работы нужен интервал между замерами как минимум 20 мкс, необходимое значение делителя для этого равно 16. Я пошел еще дальше и в своем девайсе использую делитель 8, делается это следующим образом:

#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif

void setup() {
  sbi(ADCSRA,ADPS2);
  cbi(ADCSRA,ADPS1);
  cbi(ADCSRA,ADPS0);
  ...
}

Реальные замеры интервала analogRead на разных делителях:

3.2. Итоговый скетч

Я не буду подробно описывать код, он и так хорошо задокументирован. Вместо этого я в общих словах опишу алгоритм его работы. Итак, вся логика сводится к следующим этапам:

• Первый цикл — измеряется разница между текущим и предыдущим значением на пине
• Если разница больше заданного порога, то выходим из цикла и запоминаем текущее время (micros())
• Второй цикл — аналогично предыдущему + счетчик времени в цикле
• Если счетчик достиг заданной величины, то информирование об ошибке и переход к началу. Это позволяет не уходить циклу в вечность, если пуля по каким-то причинам не была замечена вторым датчиком
• Если счетчик не переполнился и разница значений больше порога, то замеряем текущее время (micros())
• На основе разницы во времени и расстоянии между датчиками вычисляем скорость и выводим на экран
• Переход в начало

Это сильно упрощенная модель, в самом коде я добавил свистелок, в том числе вычисление и показ энергии пули на основе введенной заранее в коде массы пули.

/*
 * Хронограф для измерения скорости движения пули, © SinuX 23.03.2016
 */

#include <TM1637.h>

#define CLK 1   // Пин дисплея
#define DIO 0   // Пин дисплея
#define START_PIN 1   // Аналоговый пин старта
#define END_PIN 1     // Аналоговый пин финиша
#define START_LEV 50 // Порог срабатывания старта
#define END_LEV 50   // Порог срабатывания финиша
#define TIMEOUT 10000 // Время ожидания финиша в микросекундах
#define BULLET_WEIGHT 0.00051 // Масса пули в килограммах (для вычисления энергии)
#define ENCODER_DIST 0.1      // Расстояние между датчиками в метрах (10см = 0.1м)
#define SHOW_DELAY 3000       // Время показа результата

// Для ускорения analogRead
#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif

// Служебные переменные
int prevVal, curVal;
unsigned long startTime, endTime;
TM1637 tm1637(CLK, DIO);

/* Переделанная функция TM1637::display(), которая позволяет зажигать отдельные сегменты
 * Нумерация сегментов: младший бит - верхний сегмент и т.д. по часовой стрелке
 * Центральный сегмент - старший бит */
void setSegments(byte addr, byte data)
{
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(ADDR_FIXED);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(addr|0xc0);
  tm1637.writeByte(data);
  tm1637.stop();
  tm1637.start();
  tm1637.writeByte(tm1637.Cmd_DispCtrl);
  tm1637.stop();
}

// Инициализация
void setup() {
  // Устанавливаем prescaler на 8 для ускорения analogRead
  cbi(ADCSRA,ADPS2);
  sbi(ADCSRA,ADPS1);
  sbi(ADCSRA,ADPS0);
  
  // Инициализация дисплея
  tm1637.init();
  tm1637.set(6);
  // Отображение приветствия
  setSegments(0, 118);
  setSegments(1, 121);
  setSegments(2, 54);
  setSegments(3, 63);
  delay(1000);
}

// Главный цикл
void loop() {
  // Заставка ожидания
  showReady();  
  // Ожидание старта
  curVal = analogRead(START_PIN);
  do
  {
     prevVal = curVal;
     curVal = analogRead(START_PIN);
  } while (curVal - prevVal < START_LEV);
  startTime = micros();

  // Ожидание финиша
  curVal = analogRead(END_PIN);
  do
  {
     prevVal = curVal;
     curVal = analogRead(END_PIN);
     // Если превышен интервал ожидания - показ ошибки и выход из цикла
     if (micros() - startTime >= TIMEOUT) { showError(); return; }
  } while (curVal - prevVal < END_LEV);
  endTime = micros();

  // Вычисление и отображение результата
  showResult();
}

// Отображение заставки ожидания выстрела
void showReady()
{
  setSegments(0, 73);
  setSegments(1, 73);
  setSegments(2, 73);
  setSegments(3, 73);
  delay(100);
}

// Вычисление и отображение скорости, энергии пули
void showResult()
{
  // Вычисление скорости пули в м/с и вывод на дисплей
  float bulletSpeed = ENCODER_DIST * 1000000 / (endTime - startTime);
  tm1637.display(0, (int)bulletSpeed / 100 % 10); 
  tm1637.display(1, (int)bulletSpeed / 10 % 10);
  tm1637.display(2, (int)bulletSpeed % 10);
  setSegments(3, 84);
  delay(SHOW_DELAY);
  
  // Вычисление энергии в джоулях и вывод на дисплей
  float bulletEnergy = BULLET_WEIGHT * bulletSpeed * bulletSpeed / 2;
  tm1637.point(1); // Вместо точки ':' - костыль, но пойдет)
  tm1637.display(0, (int)bulletEnergy / 10 % 10);
  tm1637.display(1, (int)bulletEnergy % 10);
  tm1637.display(2, (int)(bulletEnergy * 10) % 10);
  setSegments(3, 30);
  delay(SHOW_DELAY);
  tm1637.point(0);
}

// Вывод ошибки при превышении времени ожидания пули
void showError()
{
  setSegments(0, 121);
  setSegments(1, 80);
  setSegments(2, 80);
  setSegments(3, 0);
  delay(SHOW_DELAY);
}

4. Примеры работы

При правильном подключении девайс взлетел практически сразу, единственный обнаруженный недостаток — он негативно реагирует на светодиодное и люминисцентное освещение (частота пульсаций около 40 кГц), отсюда могут появляться спонтанные ошибки. Всего в девайсе предусмотрено 3 режима работы:

Приветствие после включения и переход в режим ожидания выстрела (экран заполняется полосками):

В случае ошибки — отображается «Err», и снова переход в режим ожидания:

Ну и сам замер скорости:

После выстрела сначала показывается скорость пули (с символом ‘n’), затем — энергия (символ ‘J’), причем энергия вычисляется с точностью до одного знака после запятой (на гифке видно, что при показе джоулей горит двоеточие). Корпус покрасивее найти пока не смог, поэтому просто залил все термосоплями:

Пожалуй, на этом у меня все, надеюсь, кому-то был полезен.

Автор: SinuX

Источник

• Êàòàëîã /
• Âèäåî /
• Õðîíîãðàô ñâîèìè…

Ïî÷óÿâ íóæäó â õðîíîãðàôå, ðåøèë ñäåëàòü åãî ñåáå. Õðîíîãðàô îïòè÷åñêèé, ðàáîòàåò íà ïðèíöèïå ïðåðûâàíèÿ ïóëåé ñâåòîâîãî ñèãíàëà îò èñòî÷íèêà ê ïðè¸ìíèêó, ÷òî è ôèêñèðóåò Arduino, çàòåì íàõîäèò âðåìÿ ïðîë¸òà ó÷àñòêà, äåëèò íà íåãî ðàññòîÿíèå è âûäà¸ò ñêîðîñòü è äóëüíóþ ýíåðãèþ. Äëÿ òîãî, ÷òîáû ñäåëàòü òàêîé õðîíîãðàô ñâîèìè ðóêàìè, âàì ïîíàäîáÿòñÿ ñõåìû è ñêåò÷è, îíè ëåæàò çäåñü
Ïðîøèâêè ñêîðåå áóäóò îáíîâëÿòüñÿ, è õðîíîãðàô áóäåò îáðàñòàòü íîâûìè âîçìîæíîñòÿìè (íà äàííûé ìîìåíò ïèøåòñÿ íîìåð âûñòðåëà, ñêîðîñòü è ýíåðãèÿ) Ñòðàíèöà ïðîåêòà (ìàòåðèàëû è ññûëêè)
Ïðîøèâêà è ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ
Êèòàéñêèå Arduino è äàò÷èêè ĨØÅÂÎ
Ïîääåðæàòü êàíàë äåíåæêîé
Îôèöèàëüíûé ñàéò:
Ãðóïïà Âêîíòàêòå: http://vk.com/diyworkplace
Íàø ôîðóì:
Instagram: https://www.instagram.com/alexgyvershow/
ÑËÅÄÓÞÙÈÉ ÂÛÏÓÑÊ
ÏÐÅÄÛÄÓÙÈÉ ÂÛÏÓÑÊ http://www.youtube.com/watch?v=bPyHlsbFOTs
Ìóçûêàëüíûé òðåê ïðåäîñòàâëåí VSP Group è Apollo Music ñ ñàéòà ìóçûêàëüíîé áèáëèîòåêè
#AlexGyver