Недорогой хронограф для пневматической винтовки

ВНИМАНИЕ!

Если вы не знаете, куда подключить Arduino, где взять программу для прошивки, как установить драйвера, как всё настроить и как устанавливать библиотеки – читайте статейку “Первые шаги с Arduino”, ссылка справа от этого текста. Там же разобраны типичные ошибки, описаны варианты питания и есть краткий FAQ.

• Светодиод и фототранзистор должны быть инфракрасными (длина волны около 940 нм)
• Светодиод я пробовал L-53F3C и TSAL6100, здесь проблем нет, главное чтобы питался от дуины и совпадал по длине волны с фототранзистором
• Фототранзистор я брал L-53P3C. От фототранзистора зависит чувствительность хронографа, поэтому нужно искать фототранзистор с минимальным временем отклика
• И у диода и у транзистора ножки разной длинны, короткие подключаем чёрным проводом (земля), а длинные уже пойдут на плюсовой

• То же самое, что обычный вариант, только шлёт результаты измерений по каналу беспроводной связи bluetooth
• Для приёма результатов на компьютер вам нужен bluetooth адаптер, а в ноутбуки данный модуль обычно уже встроен
• Для чтения результатов на экране смартфона скачайте приложение Bluetooth terminal и свяжите его с bluetooth модулем ардуино
• Схема точно такая же, просто добавляется bluetooth модуль
• Если не заработает, поменяйте местами контакты RXD и TXD
• Обновлена прошивка: теперь выводит номер выстрела, скорость и дульную энергию!

28.03.2016 ChroneOS 2.0

• Отображение скорости, энергии и скорострельности
• Одно нажатие: переключение между скоростью и энергией, длинное нажатие: переключение на скорострельность и обратно

Библиотека разархивируется в папку

C:Program Files (x86)Arduinolibraries    (Windows x64)

C:Program FilesArduinolibraries   (Wondows x86)

В папке libraries должна появиться папка TM1637, в которой есть папка и два файла

02.04.2016 ChroneOS 2.1

• Измерение: скорость одиночного выстрела, средняя по 5 измерениям, энергия, выбор массы кнопкой, скорострельность (выс/мин и выс/сек), число выстрелов (с возможностью обнулить счётчик)
• Улучшена стабильность системы
• В режиме сна теперь горит двоеточие
• Добавлено хранение массы пули во внутренней памяти Arduino!!!
• Выбор массы пули (в граммах) теперь осуществляется кнопкой!
• Ждите обзор и инструкцию по управлению хронографом под управлением ChroneOS 2.1!

Циклограмма работы ChroneOS 2.1

Самодельный рамочный хронограф для пневматики

Конструкция аппарата включает рабочую зону, через которую пролетает пуля, вычислительную схему и дисплей для визуализации полученных результатов. Принцип действия прибора состоит в фиксировании времени, которое требуется пуле для пролета известного отрезка между двумя или несколькими датчиками, и последующий расчет ее средней скорости (расстояние делится на время).

Существуют различные схемы хронографа, отличающиеся функциональностью, дизайном и ценой реализации. Самые простые датчики, реагирующие на пролет пули и доступные для обывателя, работают за счет изменения интенсивности падающего на них света (пролетающая пуля отбрасывает тень). Именно светочувствительные элементы применяются в конструкциях большинства самодельных и серийных приборов.

Преимущества самодельного рамочного хронографа для пневматики со световой схемой:

• большие размеры рабочей зоны, позволяющие производить выстрел как в упор, так и на значительном удалении (можно испытывать баллистические характеристики пуль на разном расстоянии);
• широкий диапазон измеряемых скоростей из-за увеличенного линейного промежутка между датчиками;
• пригодность к тестированию любого типа пневматики, независимо от конструкции и принципа действия (PCP, ППП, модели на CO2 и пр.);
• возможность использования в домашних условиях с оружием, оснащенным саунд-модератором.

Недостатки:

• необходимость защиты лицевой части рабочей зоны от случайных попаданий (бронирование);
• чувствительность оптической схемы к сильному механическому воздействию, в том числе рикошету и ударам осколками пули;
• громоздкость;
• рассчитанная скорость пули зависит от траектории полета (выстрел по диагонали уменьшает измеренное значение);
• зависимость работоспособности большинства моделей от степени освещенности и погоды;
• ложное срабатывание при попадании в камеру посторонних объектов (снег, механические частицы, насекомые).

<center>Фото самодельного рамочного хронографа</center>

Главная причина популярности рамочных хронографов – универсальность в эксплуатации и возможность использования с любым типом оружия.

Необходимый материал и детали

Для сборки хронографа требуется ряд устройств и инструментов. Их полный перечень зависит от навыков пользователя по проектированию и монтажу электрических схем.

Обязательно понадобятся следующие компоненты:

• паяльник, припой и флюс – применяются на всех этапах подготовки микросхемы и соединения проводов;
• микросхема, с помощью которой осуществляется замер временного интервала между прохождением пулей датчиков и расчет скоростных параметров;
• светодиоды – служат источником искусственного освещения;
• оптические приемники – фиксируют изменение освещенности при пролете пули между ними и светодиодами;
• корпус прямоугольной формы, имеющий четыре стороны и полый изнутри (наподобие внешней части спичечной коробки). Лучше всего подойдет цельнометаллический корпус, устойчивый к удару пули при промахе;
• дисплей для вывода результатов измерений.

Порядок сборки хронографа

Перед тем как ответить на вопрос, вроде как сделать рамочный хронограф для пневматики своими руками, следует подготовить корпус к установке датчиков и элементов микросхемы, которые должны быть защищены или расположены в местах, недоступных для попадания пули. Изнутри корпус рекомендуют окрасить темной небликующей краской, поглощающий свет. Это уменьшит число ложных срабатываний и повысит чувствительность прибора.

В заранее подготовленные отверстия в корпусе устанавливаются светодиоды и светочувствительные элементы. Светодиоды должны немного выдаваться во внутреннюю полость хронографа, а фотоприемники – быть слегка заглубленными, чтобы уменьшить интенсивность падающего внешнего освещения.

После установить плату, подключив ее к датчикам и подготовив места ввода питания. Если есть желание составить микросхему самостоятельно, минуя привлечение сторонних специалистов, можно использовать следующую схему (рис. 1).

<center>Рис. 1 Микросхема хронографа</center>

После сборки основных узлов необходимо закрыть электрическую схему прибора, обезопасив ее от механического воздействия и случайного попадания влаги. Это удобнее всего сделать, предусмотрев заранее отдельный пластмассовый коробок для печатной платы, имеющий выходы к дисплею, датчикам и батарее.

Принцип действия самодельного хронографа

Питание прибора может осуществляться от аккумуляторов, батареи или блока питания (от сети). Наиболее удобна автономная работа, поскольку наладку оружия не всегда можно провести в домашних условиях.

Измерение скорости производится в несколько этапов:

• при пересечении оси первого датчика происходит обнуление отсчета времени микропроцессора;
• после прохождения оптической оси второго датчика отсчет времени останавливается и передается для вычисления;
• рассчитанная микропроцессором скорость пули выдается на дисплей.

<center>Схема действия рамочного хронографа</center>

Изготовление рамочного хронографа для пневматики своими руками с нуля требует опыта пайки, базовых знаний в электротехнике и проектировании электрических цепей. Чтобы упростить выполнение задачи, компоновку микросхемы можно заказать у радиолюбителей, обеспечив их необходимыми для работы деталями. Самостоятельно собранный хронограф – отличное вложение и экономия средств, которые можно направить на тюнинг пневматики или покупку долгожданного обвеса.

На видео испытание самодельного рамочного хронографа:

2015-11-26DmitrijArduino / ПриспособленияДобавлен 1 комментарий 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).DigisparkЭтот элемент представляет собой миниатюрную плату, которая совместима с Arduino, на борту она имеет ATtiny85. Как подключить этот элемент к Arduino IDE, можно почитать на официальном сайтt проекта, 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 дисплееДисплей 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 библиотека DigitalTube. Рассмотренный дисплей является копией дисплея Grove.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 Показать / Скрыть текстЕсли попробовать выйти за пределы значений [0, 15], 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 dаta: Показать / Скрыть текстКодируются 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 Показать / Скрыть текстО 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: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. 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. Показать / Скрыть текстЧто же получилось узнать в ходе эксперимента, видно на фотоЛогика 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. ТестированиеЕсли 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 выстрелаЕсли есть ошибки, показывается сообщение «Err», а потом включается режим ожиданияНу а потом идет замер скоростиСразу 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. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Используемые источники:

• https://alexgyver.ru/source_chron_2/
• http://podpricelom.com/obsluzhivanie/hronograf-dlya-pnevmatiki.html
• https://usamodelkina.ru/8240-nedorogoy-hronograf-dlya-pnevmaticheskoy-vintovki.html