В тази статия ще разгледаме как можете да направите обикновен хронограф от евтини и достъпни части. адаптация необходими за измерване на скоростта на куршум в пушка. Тези цифри са необходими, за да се определи състоянието на пушката, тъй като с течение на времето някои части от пневматиката се износват и изискват подмяна.
Ние подготвяме необходимите материали и инструменти:
- китайски Digispark (в момента на покупката струваше 80 рубли);
- дисплей тип сегмент на TM1637 (струва 90 рубли при закупуване);
- инфрачервени светодиоди и фототранзистори (10 чифта) - цената беше 110 рубли;
- сто резистори 220 Ohm струват 70 рубли, но ще са необходими само два от тях.
Това е всичко, това е целият списък с артикули, които ще трябва да закупите. Между другото, резистори могат да се намерят и в стари домакински уреди. Можете да залагате повече на номинална стойност, но не по-малко. В резултат на това можете да запазите в рамките на 350 рубли, но това не е толкова много, като се има предвид, че заводският хронограф ще струва поне 1000 рубли, а монтажът там е много по-лош от нашия домашно.
Освен всичко друго, трябва да се запасите на такива подробности като:
- проводници;
- парче тръба с дължина най-малко 10 см (пластмасова тръба за вода е подходяща);
- всичко за запояване;
- мултицет (по избор).
Първите три описани детайла имат свои собствени нюанси, така че всяка от тях трябва да се разглежда отделно
Digispark
Този елемент е миниатюрна платка, която е съвместима ArduinoНа борда тя има ATtiny85. Как да свържете този елемент към Arduino IDE, можете да прочетете нататък, можете също да изтеглите драйвери за него там.
Тази платка има няколко опции, едната използва microUSB, а другата е снабдена с USB конектор, който е свързан директно към платката. Поради факта, че домашният продукт няма индивидуално захранване, авторът избра първата версия на платката. Ако инсталирате батерия или батерия в домашен продукт, това значително ще увеличи цената му и няма да повлияе значително на практичността. И почти всеки има кабел за зареждане на мобилна и Power Bank.
Що се отнася до характеристиките, те са подобни на ATtiny85, тук неговите възможности са в изобилие. Микроконтролерът в хронографа разпитва само сензорите и контролира дисплея.
Ако никога досега не сте срещали Digispark, най-важните нюанси могат да бъдат намерени в таблицата.
Важно е да се вземе предвид фактът, че номерирането на пиновете за функцията analogRead () има разлики. А на третия щифт е издърпващ се резистор с номинална стойност 1,5 kOhm, тъй като се използва в USB.
Няколко думи за дисплея
Всеки може да използва дисплея за домашно приготвяне, но авторът избра евтин вариант. За да направите устройството още по-евтино, можете напълно да изоставите дисплея. Данните могат просто да се извеждат по кабел към компютър. Тук ще е необходимо. Въпросният дисплей представлява копие на дисплея.
Как изглежда дисплеят отпред и отзад, можете да видите на снимката.
Тъй като разстоянията между числата са еднакви, когато дебелото черво е изключено, числата се четат без проблеми. Стандартната библиотека може да показва числа в диапазона 0-9. букви в диапазона a-f и все още има възможност за промяна на яркостта на целия дисплей. Цифровите стойности могат да бъдат зададени с помощта на дисплейната функция (int 0-3, int 0-15).
Как да използвате дисплея
Ако се опитате да надхвърлите стойностите на [0, 15], дисплеят ще покаже объркване, което в допълнение към всичко останало не е статично. Следователно, за да се показват специални знаци, като градуси, минуси и т.н., трябва да се погрижите.
Авторът иска на дисплея да покаже завършената енергия на полета на куршума, която ще бъде изчислена в зависимост от скоростта на куршума и неговата маса. Стойностите според идеята трябваше да се показват последователно, но за да се разбере къде трябва да се отбележи по някакъв начин, например, използвайки буквата „J“. В крайни случаи можете просто да използвате дебелото черво, но авторът не го хареса и той се покатери в библиотеката. В резултат на това, въз основа на функцията на дисплея, е направена функцията setSegments (байтов аддитор, байтови данни), тя осветява сегментите, кодирани в данните в числото с номер на addr:
Такива сегменти се кодират доста просто, най-малко значимият бит данни е отговорен за горния сегмент, а след това по посока на часовниковата стрелка, 7-ми бит е отговорен за средния сегмент. Символът "1", когато е кодиран, изглежда като 0b00000110. Осмият по значимост бит е отговорен за дебелото черво, той се използва във втората цифра, а във всички останали се игнорира. Впоследствие авторът автоматизира процеса на получаване на кодове с помощта на Excel.
Какво в крайна сметка се случи може да се види на снимката
И накрая, сензорите
Не беше предоставена точна информация за сензорите, известно е само, че те имат дължина на вълната 940 nm. По време на експериментите беше установено, че сензорите не са в състояние да издържат на токове над 40 mA. Що се отнася до захранващото напрежение, то не трябва да бъде по-високо от 3.3V. Що се отнася до фототранзистора, той има леко прозрачно тяло и реагира на светлина.
Пристъпваме към сглобяването и конфигурирането на домашно приготвени:
Първа стъпка. монтаж
Всичко е сглобено по много проста схема. От всички щифтове ще са необходими само P0, P1 и P2. Първите две се използват за дисплея, а P2 е необходим за сензорите.
Както можете да видите, един резистор се използва за ограничаване на тока за светодиоди, но вторият дърпа P2 към земята. Поради факта, че фототранзисторите са свързани паралелно, когато куршумът премине пред който и да е оптрон, напрежението на P2 ще спадне. За да определите скоростта на полет на куршума, трябва да знаете разстоянието между сензорите, да измерите две скокове на мощността и да определите времето, през което са възникнали.
Поради факта, че ще се използва само един щифт, няма значение от коя страна да стреляте. Фототранзисторите така или иначе ще забележат куршум.
Всички детайли, които се виждат на снимката, са събрани. За да събере всичко, авторът реши да използва табло. Тогава цялата структура беше покрита с горещо лепило за здравина. Сензори са поставени върху тръбата и проводниците са споени към тях.
За да предотврати пулсирането на диодите, когато се захранва от силова банка, авторът инсталира електролит на 100 mKf паралелно със светодиодите.
Важно е също така да се отбележи, че P2 щифтът е избран по причина, факт е, че P3 и P4 се използват в USB, така че сега с помощта на P2 има възможност да мига домашно след сглобяване.
P2 също е аналогов вход, така че не е необходимо да се използва прекъсване. Можете просто да измерите показанията между текущите и предишните стойности, ако разликата стане по-висока от определен праг, тогава в този момент куршумът просто минава близо до оптрона.
Стъпка втора вмъкване
Prescaler е честотен делител, в стандартните случаи в дъски като Arduino той е 128. Тази цифра влияе на това колко често се изследва ADC. Тоест, за 16 MHz по подразбиране излиза 16/128 = 125 kHz. Всяка дигитализация се състои от 13 операции, така че щифтът може да бъде отчитан колкото е възможно повече при скорост от 9600 kHz. На практика това не е повече от 7 kHz. В резултат интервалът между измерванията е 120 µs, което е твърде много за домашната работа. Ако куршумът лети със скорост 300 m / s, през това време той ще преодолее път от 3,6 см, тоест контролерът просто няма да може да го забележи. За да работи всичко правилно, интервалът между измерванията трябва да бъде най-малко 20 μs. За това стойността на делителя трябва да е равна на 16. Авторът направи разделител 8, как да стане това, може да се види по-долу.
Какво се е случило да научите по време на експеримента, можете да видите на снимката
Логиката на фърмуера има няколко етапа:
- измерване на разликата в стойностите на щифта преди и след;
- ако разликата надвишава прага, тогава цикълът изгасва и се запомня текущото време (micros ());
- вторият цикъл работи подобно на първия и има брояч на време в цикъла;
- ако броячът е достигнал зададената стойност, тогава се изпраща съобщение за грешка и преминава към първоначално състояние. В този случай цикълът не отива във вечността, ако куршумът не е бил внезапно хванат от втория сензор;
- ако броячът не се прелее и разликата в стойността е по-голяма от прага, се измерва текущото време (micros ());
- Сега въз основа на разликата във времето и разстоянието между сензорите, можете да изчислите скоростта на полета на куршума и да покажете информация на екрана. Е, тогава всичко започва отначало.
Последният етап. тестване
Ако всичко е направено правилно, устройството ще работи без проблеми. Единственият проблем е слабата реакция на флуоресцентно и LED осветление, с пулсационна честота от 40 kHz. В този случай могат да възникнат грешки в устройството.
Домашното работи в три режима:
След включване има поздрав и след това екранът се запълва с ивици, това показва, че устройството чака снимка
Ако има грешки, се показва съобщението „Err“ и след това се включва режимът на готовност.
Е, тогава идва измерването на скоростта
Веднага след изстрела устройството ще покаже скоростта на куршума (маркирана със символа n), след което ще се покаже информация за енергията на куршума (символ J). Когато се покаже джаул, също се показва двоеточие.