I denne artikel skal vi se på, hvordan du kan lave en enkel kronograf ud fra billige og overkommelige dele. tilpasning nødvendigt for at måle hastigheden af en kugle i en rifle. Disse tal er nødvendige for at bestemme riffelens tilstand, for med tiden slides nogle dele af den pneumatiske slid og kræver udskiftning.
Vi forbereder de nødvendige materialer og værktøjer:
- Kinesisk Digispark (på købstidspunktet kostede det 80 rubler);
- visning af segmenttype på TM1637 (koster 90 rubler, når det købes);
- infrarøde LED'er og fototransistorer (10 par) - omkostningerne var 110 rubler;
- hundrede 220 Ohm-modstande koster 70 rubler, men kun to af dem er nødvendige.
Det er alt, dette er hele listen over varer, som du bliver nødt til at købe. For øvrigt kan modstande også findes i gamle husholdningsapparater. Du kan satse mere til pålydende, men ikke mindre. Som et resultat kan du holde dig inden for 350 rubler, men det er ikke så meget, i betragtning af at fabrikskronografen koster mindst 1000 rubler, og samlingen der er meget værre end vores hjemmelavet.
Du skal blandt andet opdatere detaljer som:
- ledninger;
- et stykke rør med en længde på mindst 10 cm (et plastik vandrør er velegnet);
- alt til lodning;
- multimeter (valgfrit).
De første tre beskrevne detaljer har deres egne nuancer, så hver af dem skal overvejes separat
Digispark
Dette element er et miniature kredsløbskort, der er kompatibelt med ArduinoOm bord har hun en ATtiny85. Sådan forbindes dette element til Arduino IDE, du kan læse videre, du kan også downloade drivere til det der.
Dette bord har flere muligheder, det ene bruger microUSB, og det andet er udstyret med et USB-stik, der er forbundet direkte på brættet. På grund af det faktum, at det hjemmelavede produkt ikke har en individuel strømforsyning, valgte forfatteren den første version af tavlen. Hvis du installerer et batteri eller et batteri i et hjemmelavet produkt, øger dette prisen meget og påvirker ikke praktisk. Og næsten alle har et kabel til opladning af en mobil- og Power-bank.
Hvad angår egenskaberne, ligner de ATtiny85, her er dens muligheder rigelige. Mikrokontrolleren i kronografen forhører kun sensorer og kontrollerer displayet.
Hvis du aldrig har mødt Digispark før, kan de vigtigste nuancer findes i tabellen.
Det er vigtigt at overveje, at pin-nummereringen for funktionen analogRead () har forskelle. Og på den tredje pin er en pull-up-modstand med en nominel værdi på 1,5 kOhm, da den bruges i USB.
Et par ord om displayet
Alle kan bruge skærmen til hjemmelavet, men forfatteren valgte en billig mulighed. For at gøre enheden endnu billigere kan du opgive skærmen helt. Data kan simpelthen udsendes via kabel til en computer. Det vil være nødvendigt her. Det pågældende display er en kopi af displayet.
Hvordan displayet ser ud foran og bagpå kan ses på billedet.
Da afstandene mellem numrene er de samme, læses tallene uden problemer, når tyktarmen er slukket. Standardbiblioteket er i stand til at vise numre i området 0-9. bogstaver i området a-f, og der er stadig mulighed for at ændre lysstyrken på hele skærmen. Cifferværdier kan indstilles ved hjælp af displayfunktionen (int 0-3, int 0-15).
Sådan bruges displayet
Hvis du prøver at gå ud over værdierne på [0, 15], viser displayet forvirring, som ud over alt andet ikke er statisk. Derfor skal du tænke for at vise specielle tegn, såsom grader, minus osv.
Forfatteren ønskede, at skærmen skulle vise den færdige energi fra kuglens flyvning, som ville blive beregnet afhængigt af kuglens hastighed og dens masse. Værdierne ifølge ideen måtte vises sekventielt, men for at forstå, hvor man skal bemærkes på en eller anden måde, for eksempel ved hjælp af bogstavet "J". I ekstreme tilfælde kan du bare bruge tyktarmen, men forfatteren kunne ikke lide det, og han klatrede ind i biblioteket. Som et resultat blev setSegments-funktionen (byte addr, byte data) foretaget på basis af displayfunktionen, den lyser de segmenter, der er kodet i data i nummeret med addr-nummer:
Sådanne segmenter er kodet ganske enkelt, den mindst betydningsfulde bit af data er ansvarlig for det øvre segment, og derefter med uret er den 7. bit ansvarlig for det midterste segment. Tegnet "1", når det er kodet, ligner 0b00000110. Den ottende mest markante bit er ansvarlig for tyktarmen, den bruges i det andet ciffer, og i alle andre ignoreres den. Derefter automatiserede forfatteren processen med at få koder ved hjælp af Excel.
Hvad der til sidst skete, kan ses på billedet
Endelig sensorer
Der blev ikke givet nogen nøjagtig information om sensorerne, det vides kun, at de har en bølgelængde på 940 nm. Under eksperimenterne blev det fundet, at sensorerne ikke er i stand til at modstå strømme på mere end 40 mA. Hvad angår forsyningsspændingen, bør den ikke være højere end 3,3V. Hvad angår fototransistor, har den en let gennemsigtig krop og reagerer på lys.
Vi fortsætter med at montere og konfigurere hjemmelavet:
Første trin. samling
Alt samles efter et meget simpelt skema. Af alle stifter er det kun P0, P1 og P2, der er behov for. De første to bruges til displayet, og der kræves P2 til sensorerne.
Som du kan se, bruges den ene modstand til at begrænse strømmen for lysdioder, men den anden trækker P2 til jorden. På grund af det faktum, at fototransistorer er parallelt forbundet, når kuglen passerer foran en hvilken som helst optokoppler, vil spændingen på P2 falde. For at bestemme en kugles flyvehastighed skal du kende afstanden mellem sensorerne, måle to strømstød og bestemme det tidspunkt, i hvilket de opstod.
På grund af det faktum, at kun en stift vil blive brugt, betyder det ikke noget, hvilken side man skyder fra. Phototransistors vil bemærke en kugle alligevel.
Alle detaljer, der er synlige på billedet, er samlet. For at samle alt besluttede forfatteren at bruge en brødbræt. Derefter blev hele strukturen dækket med varm lim til styrke. Sensorer placeres på røret, og ledninger loddes til dem.
For at forhindre, at dioderne pulserer, når de drives af en strømbank, installerede forfatteren en elektrolyt ved 100 mKf parallelt med lysdioderne.
Det er også vigtigt at bemærke, at P2-stiften blev valgt af en grund, faktum er, at P3 og P4 bruges i USB, så nu ved hjælp af P2 er der en mulighed for at blinke hjemmelavet efter montering.
P2 er også en analog indgang, så der er ingen grund til at bruge afbrydelse. Du kan blot måle målingerne mellem de aktuelle og forrige værdier, hvis forskellen bliver højere end en bestemt tærskel, så kører kuponen i det øjeblik lige i nærheden af optokoblingen.
Trin to insertion
Prescaler er en frekvensdeler, i standardtilfælde i tavler som Arduino er den 128. Dette tal påvirker, hvor ofte ADC bliver undersøgt. Det vil sige, at standard 16 MHz kommer 16/128 = 125 kHz ud. Hver digitalisering består af 13 operationer, så stiften kan polles så meget som muligt med en hastighed på 9600 kHz. I praksis er dette ikke mere end 7 kHz. Som et resultat er intervallet mellem målingerne 120 μs, hvilket er for meget for det hjemmelavede arbejde. Hvis kuglen flyver med en hastighed på 300 m / s, vil den overvinde en sti på 3,6 cm i løbet af dette tidsrum, det vil sige, at regulatoren simpelthen ikke kan bemærke det. For at alt fungerer korrekt, skal intervallet mellem målingerne være mindst 20 μs. For dette skal divisorværdien være lig med 16. Forfatteren lavede en skillelinje 8, hvordan man gør dette, kan ses nedenfor.
Hvad der skete for at lære under eksperimentet, kan ses på billedet
Firmwarens logik har flere faser:
- måling af forskellen i værdier på stiften før og efter;
- Hvis forskellen overskrider tærsklen, slukkes løkken, og den aktuelle tid (mikros ()) huskes;
- den anden cyklus fungerer på samme måde som den første og har en tidstæller i cyklussen;
- Hvis tælleren har nået den indstillede værdi, sendes en fejlmeddelelse og overgangen til den oprindelige tilstand. I dette tilfælde går cyklussen ikke ind i evigheden, hvis kuglen ikke pludselig blev fanget af den anden sensor;
- hvis tælleren ikke løber over, og forskellen i værdi er større end tærsklen, måles den aktuelle tid (mikros ());
- Nu, baseret på forskellen i tid og afstand mellem sensorerne, kan du beregne kuglens flyvehastighed og vise oplysninger på skærmen. Nå, så starter det hele igen.
Den sidste fase. test
Hvis alt er gjort korrekt, fungerer enheden uden problemer. Det eneste problem er den dårlige reaktion på lysstofrør og LED-belysning med en rippelfrekvens på 40 kHz. I dette tilfælde kan der opstå fejl på enheden.
Hjemmelavet værk i tre tilstande:
Når der er tændt, er der en hilsen, og derefter er skærmen fyldt med striber, dette indikerer, at enheden venter på et skud
Hvis der er fejl, vises meddelelsen “Err”, og derefter tændes standbytilstanden.
Nå, så kommer hastighedsmåling
Umiddelbart efter skuddet viser enheden kuglens hastighed (angivet med symbolet n), og derefter vises information om kuglens energi (symbol J). Når en joule vises, vises også et kolon.