En aquest article, veurem com podeu fer un cronògraf senzill a partir de peces econòmiques i econòmiques. Aparell necessaris per mesurar la velocitat d'una bala en un fusell. Aquestes xifres són necessàries per determinar l'estat del fusell, ja que amb el pas del temps, algunes parts del pneumàtic es desgasten i requereixen reemplaçament.
Preparem els materials i les eines necessàries:
- Digispark xinès (en el moment de la compra tenia un cost de 80 rubles);
- visualització del tipus de segment a TM1637 (un cost de 90 rubles quan es compra);
- LED infraroig i fototransistors (10 parells): el cost va ser de 110 rubles;
- cent resistències de 220 ohms costen 70 rubles, però només en faltaran dos.
Tot això, aquesta és la llista completa dels articles que haureu de comprar. Per cert, també es poden trobar resistències en electrodomèstics antics. Podeu apostar més pel valor nominal, però no per això menys. Com a resultat, es pot mantenir dins de 350 rubles, però no ho és tant, ja que el cronògraf de fàbrica tindrà un cost mínim de 1000 rubles, i el muntatge és molt pitjor que el nostre casolans.
Entre altres coses, heu de fer el lliurament de detalls com:
- cables;
- una peça de canonada amb una longitud mínima de 10 cm (és adequada una canonada d’aigua de plàstic);
- tot per soldar;
- multímetre (opcional).
Els primers tres detalls descrits tenen els seus propis matisos, per la qual cosa cal considerar-los separats
Digispark
Aquest element és una placa de circuit en miniatura compatible ArduinoTé un ATtiny85 a bord. Com connectar aquest element a l'IDE de Arduino, podeu llegir-lo, també podeu descarregar-ne els controladors.
Aquesta placa té diverses opcions, una utilitza microUSB i l’altra està equipada amb un connector USB, que es cableja directament a la placa. Degut al fet que el producte casolà no té una font d’alimentació individual, l’autor va escollir la primera versió del tauler. Si instal·leu una bateria o una bateria en un producte casolà, això augmentarà considerablement el seu preu i no afectarà molt la pràctica. I gairebé tothom té un cable per carregar un banc mòbil i d'energia.
Quant a les característiques, són similars a ATtiny85, aquí les seves capacitats són abundants. El microcontrolador del cronògraf només interroga els sensors i controla la pantalla.
Si mai no heu conegut Digispark, podeu trobar els matisos més importants a la taula.
És important tenir en compte que la numeració de pins per a la funció analogRead () té diferències. I al tercer passador hi ha una resistència pull-up amb un valor nominal de 1,5kΩ, ja que s’utilitza en USB.
Unes quantes paraules sobre la pantalla
Qualsevol pot utilitzar la pantalla per fer casolans, però l’autor va optar per una opció barata. Perquè el dispositiu sigui encara més barat, podeu abandonar la pantalla completament. Les dades simplement es poden enviar per cable a un ordinador. Caldrà aquí. La pantalla en qüestió és una còpia de la pantalla.
Com es pot veure la pantalla per davant i per darrere, a la foto.
Com que les distàncies entre els nombres són les mateixes, quan el punt de mira està desactivat, els números es llegeixen sense problemes. La biblioteca estàndard és capaç de mostrar nombres en el rang 0-9. lletres a l'interval a-f, i encara hi ha l'oportunitat de canviar la brillantor de tota la pantalla. Els valors de dígits es poden definir mitjançant la funció de visualització (int 0-3, int 0-15).
Com utilitzar la pantalla
Si intenteu anar més enllà dels valors de [0, 15], la pantalla mostrarà confusió, que, a més de tota la resta, no és estàtica. Per tant, per visualitzar caràcters especials, com ara graus, minus, etc., heu de canviar.
L’autor va voler que la pantalla mostrés l’energia acabada del vol de la bala, que es calcularia en funció de la velocitat de la bala i la seva massa. S'havien de mostrar de manera seqüencial els valors segons la idea i comprendre on s'havia d'anotar d'alguna manera, per exemple, amb la lletra "J". En casos extrems, simplement podeu fer servir el còlon, però l’autor no li va agradar, i va pujar a la biblioteca. Com a resultat, a partir de la funció de visualització, es va fer la funció setSegments (byte addr, byte data), il·lumina els segments codificats en les dades del número amb número addr:
Aquests segments es codifiquen senzillament, el bit de dades menys significatiu és el responsable del segment superior i, a continuació, el 7è bit és responsable del segment mitjà. El caràcter "1" quan es codifica sembla 0b00000110. El vuitè bit més significatiu és el responsable del còlon, s'utilitza en el segon dígit i en tots els altres s'ignora. Posteriorment, l’autor va automatitzar el procés d’obtenció de codis mitjançant Excel.
El que va acabar passant es pot veure a la foto
Finalment, els sensors
No es va proporcionar informació precisa sobre els sensors, només se sap que tenen una longitud d’ona de 940 nm. Durant els experiments, es va comprovar que els sensors no són capaços de suportar corrents superiors als 40 mA. Pel que fa a la tensió d’alimentació, no ha de ser superior a 3,3 V. Pel que fa al fototransistor, té un cos lleugerament transparent i reacciona a la llum.
Procedim al muntatge i configuració de casolans:
Primer pas. Muntatge
Tot s’assembla segons un esquema molt senzill. De tots els pins, només caldrà P0, P1 i P2. Els dos primers s'utilitzen per a la pantalla i es necessita P2 per als sensors.
Com podeu veure, s’utilitza una resistència per limitar el corrent dels LED, però la segona tira P2 a terra. Degut al fet que els fototransistors estan connectats en paral·lel, quan la bala passa per davant de qualsevol optocopiador, la tensió a P2 baixarà. Per determinar la velocitat de vol d’una bala, heu de conèixer la distància que hi ha entre els sensors, mesurar dues càrregues d’alimentació i determinar el temps durant el qual es van produir.
Degut al fet que només s’utilitzarà un pin, no importa de quin costat treure. Els fototransistors noten una bala de totes maneres.
Es recullen tots els detalls visibles a la foto. Per recollir-ho tot, l’autor va decidir utilitzar un taulell de pa. A continuació, tota l'estructura es va cobrir amb cola calenta per obtenir més força. Els sensors es col·loquen a la canonada i se'ls solda cables.
Per evitar que els díodes pulsin en la seva alimentació per un banc d’energia, l’autor va instal·lar un electròlit a 100 mKf en paral·lel amb els LED.
També és important tenir en compte que el pin P2 es va escollir per un motiu, el fet és que P3 i P4 s’utilitzen en USB, de manera que ara amb l’ajuda de P2 hi ha l’oportunitat de fer un flaix casolà després del muntatge.
P2 també és una entrada analògica, per la qual cosa no cal fer servir cap interrupció. Simplement podeu mesurar les lectures entre els valors actuals i els anteriors, si la diferència és superior a un determinat llindar, aleshores la bala només passa prop de l’optopacoplador.
Pas Segon Firmware
Prescaler és un divisor de freqüència, en casos estàndard en taulers com Arduino és 128. Aquesta xifra afecta la freqüència amb la qual es controla el ADC. És a dir, per defecte 16 MHz, surt 16/128 = 125 kHz. Cada digitalització consta de 13 operacions, de manera que el passador es pot enrotllar el màxim possible a una velocitat de 9600 kHz. A la pràctica, això no és superior a 7 kHz. Com a resultat, l'interval entre mesures és de 120 μs, cosa que és massa per al treball casolà. Si la bala vola a una velocitat de 300 m / s, superarà una trajectòria de 3,6 cm durant aquest temps, és a dir, el controlador simplement no podrà notar-la. Perquè tot funcioni correctament, l'interval entre mesures hauria de ser d'almenys 20 μs. Per a això, el valor de divisor ha de ser igual a 16. L’autor va fer un divisor 8, com fer-ho, es pot veure a continuació.
A la foto es pot veure el que ha passat per aprendre durant l'experiment
La lògica del firmware té diverses etapes:
- mesurar la diferència de valors en el pin abans i després;
- si la diferència supera el llindar, el bucle s'apaga i es recorda l'hora actual (micros ());
- el segon cicle funciona de manera similar al primer i té un comptador de temps al cicle;
- si el comptador ha assolit el valor establert, s'envia un missatge d'error i es passa a l'estat inicial. En aquest cas, el cicle no entra en l’eternitat si el bàcul no va ser capturat de cop per la bala
- si el comptador no es desborda i la diferència de valor és superior al llindar, es mesura el temps actual (micros ());
- Ara, en funció de la diferència de temps i distància entre els sensors, podeu calcular la velocitat de vol de la bala i mostrar informació a la pantalla. Bé, doncs tot torna a començar.
L’etapa final. Prova
Si tot es fa correctament, el dispositiu funcionarà sense problemes. L’únic problema és la mala resposta a la il·luminació fluorescent i LED, amb una freqüència d’ondulació de 40 kHz. En aquest cas, es poden produir errors al dispositiu.
Treballs casolans en tres modes:
Després d’encendre’s, hi ha una salutació i, a continuació, la pantalla s’omple de ratlles, això indica que el dispositiu està a l’espera d’un tret
Si hi ha errors, es visualitza el missatge “Err”, i el mode d’espera s’activa.
Bé, després arriba la mesura de velocitat
Immediatament després del tret, el dispositiu mostrarà la velocitat de la bala (indicada pel símbol n), i després es mostrarà informació sobre l'energia de la bala (símbol J). Quan es mostra un joule, també es mostra un punt i punt.