Датчик для виявлення страйкбольної кулі

Я намагаюся зробити хронограф / хронометр airsoft (прилад, який вимірює швидкість кулі страйкболу). Ідея полягає в тому, щоб виміряти час, в який куля рухається від точки А до точки В, і тоді я можу розрахувати швидкість кулі.

Куля застрелена в пластикову трубу діаметром 32 мм. Я намагався поставити на один бік ІК-світлодіод, а на інший - фототранзистор (BPW 40), як на початку, так і в кінці трубки. Щось на зразок цього:

Сині кола - фототранзистори, червоні кола - світлодіодні світлодіоди, а білі кола - страйкбольні кулі.

Коли куля проходить через область, куди вписана куля 2 (якраз між ІК-світлодіодом та фототранзистором), все працює ідеально. Але коли куля проходить там, де намальовані кулі 1 і 3, вона не виявляється. Це очікувана, але небажана поведінка.

Отже, моє запитання: як я можу виявити кулі незалежно від її положення? Я думав над тим, щоб поставити інфрачервоні світлодіоди та фототранзистори навколо труби (не лише в одному місці), наприклад:

але це рішення не найдешевше: 5 ІК-світлодіодів + 5 BPW 40 = cca $ 12 разів 2 (тому що мені це потрібно з обох сторін труби) = 24 $. Чи є якесь дешевше рішення? Є BPW 40 хорошим вибором для фототранзистора? Я не знаю, які ІК-світлодіоди я використовую (а продавець в магазині також не знає - він сказав мені, що це загальні для віддалених контролерів, наприклад контролер телевізора або DVD).

Діаметр труби - 32 мм, вона буде довгою близько 14 см (датчики будуть на відстані 10 см). Діаметр кулі страйкболу - 6мм.

Редагувати:

Я піду за своєю другою ідеєю. У мене просто ще одне питання: чи краще розташувати ІЧ-випромінювачі та фото транзистори таким чином:

або таким чином:

Спасибі !!

Вам не потрібно, щоб ВВ був орієнтований між випромінювачем і детектором

Можливо, фототразистор можна використовувати як аналоговий датчик, а не комутатор (саме це я підозрюю, що ви зараз робите). Навіть якщо ваш предмет не повністю блокує світло, він змінить світло в зоні зайнятої труби. Використовуйте фототранзистор для створення напруги, посилення або буфера, якщо це необхідно, і надішліть висновок на диференціюючий підсилювач . Це повинно генерувати ненульову напругу, коли інтенсивність світла змінюється. Якщо припустити, що ваша система закрита з обох кінців (і що у вашої страйкбольної зброї немає значного спалаху морди), це повинно статися лише тоді, коли куля проїжджає по району.

Деякі ідеї від легких штор

Також врахуйте, що ваша проблема схожа на проблему, яку вирішують світлі штори, але в меншому масштабі. Це особливо схоже на вашій останній схемі, з кількома датчиками. Кілька хитрощів можна запозичити у легких штор:

• Простіше спроектувати та зібрати прямокутні світлові штори, ніж інші форми. Якщо припустити, що ви розробили трубу такою великою, що повітряний потік навколо кулі не є проблемою, ви можете поставити коробки на кінці своєї труби, що містять плоскі друковані плати для монтажу випромінювачів та детекторів. Це було б значно простіше і надійніше, ніж свердління отворів у вашій трубі та провідні дроти всюди.

• Ваша роздільна здатність може бути значно збільшена шляхом сканування через випромінювачі та перевірки кожного з ваших детекторів. Це змінює схему сканування з рядка ліній (які потім повинні бути <6 мм один від одного) на лінії між кожним детектором та кожним випромінювачем. Вам потрібно буде перевірити, чи не утворюється візерунок не залишає отвори, такі як безпосередньо сусідні з випромінювачами або детекторами (хоча їх можна видалити просто, розставивши детектори та випромінювачі далі). Зауважте, що вам потрібно буде сканувати досить швидко; обмежуючим фактором, мабуть, є ваші фототранзистори з часом підйому та падіння порядку 10 мікросекунд. Щоб уникнути виявлення, 6-мм-об'єкт повинен був подорожувати за адресою:

  $\frac{6~\mathrm{mm}}{10~\mathrm{{\mu}s}} \approx 2000 \mbox{ feet per second}$

  що, я сподіваюся, значно швидше, ніж здатний ваш страйкбольний пістолет.

Ще одна проблема щодо вашого джерела:

Я не знаю, які ІК-світлодіоди я використовую (а продавець в магазині також не знає - він сказав мені, що це загальні для віддалених контролерів, наприклад контролер телевізора або DVD).

Ні. Просто ні. Фізичні магазини та продавці в реальному житті корисні лише тоді, коли (1) ви перебуваєте в глузливій кризі часу і не можете дочекатися наступного дня, коли ваші деталі надійдуть на пошту або (2) вони додадуть цінність товару. На вас не натискають час, і ваш продавець не має уявлення про товар, тому я наполегливо настійно пропоную вам почати дивитися на таких авторитетних онлайн-дистриб'юторів, як Mouser та Digikey, які надаватимуть таблиці та справжні деталі.

Крім того, ваша цінова ціна в 12 доларів на 5 ІЧ-випромінювачів (зауважте, що світлодіоди випромінюють лише видиме світло, тому їх технічно неправильно називати ІК-світлодіодами, їх називають "інфрачервоними випромінювачами"), а 5 фототранзисторів - смішно. ІЧ-випромінювачі коштують приблизно 0,15 долара кожен, а фототранзистори - близько 0,30 долара кожен, тож вам слід шукати 2,25 долара для вашої 5-частинної установки. Зауважте також, що ці ціни на низькі кількості деталей наскрізних отворів: якщо ви купуєте барабани або використовуєте дешеві SMD-деталі, ні світлодіод, ні фототранзистор не повинні перевищувати $ 0,10.

Редагувати

Щоб вибрати між різними можливими конфігураціями випромінювачів та детекторів, проведіть оглядову лінію через кожну пару, яку ви збираєтеся перевірити, як показано тут:

Лівий у центрі більш щільний, а правий використовує значну кількість своїх ліній зору для перевірки крайньої периферії. Оскільки ви не працюєте з критично важливим для безпеки додатком, як легка завіса, де ви не можете дозволити собі пропускати предмет раз у раз, а оскільки ваші об’єкти повинні бути зосереджені в центрі (і дати помилкові результати, якщо вони потраплять на сторони), я б запропонував лівий.

Але це буде важко виготовити. Я все ще пропоную використовувати прямокутне розташування, як показано тут:

Ця діаграма описує верхню материнську плату, що містить мікроконтролер та роз'єм для живлення, заземлення та імпульсу, що видається при виявленні об'єкта, із дочірними картками, встановленими на роз'ємах під прямим кутом. Це створює проміжок між 32/5 = 6,4 мм між парами випромінювача / детектора без перевірки діагоналей, збільшення числа від 5 до 6 або 8 (що було б легко) дозволило б зробити просте лінійне сканування.

Вважайте, що схеми випромінювача та детектора в основному однакові (і низької щільності / складності), ви, ймовірно, могли зробити усі три плати фізично однаковими і просто заповнити їх по-різному, щоб заощадити гроші. Для материнської плати, мікроконтролера SSOP або SOIC у верхній частині плати, запустіть введення / виведення з обох сторін на 0,1 "отвори для прямокутного заголовка. Для дочірніх карт поставте ряд слідів випромінювача / детектора (вони" Досить просто їх знайти в механічно однакових пакетах, таких як пара Kingbright APT2012F3C / AA3021P3S) та резисторах на дні, і запустити з'єднання назад до заголовків. Для створення плати будь-якого типу, як показано нижче, буде достатньо декількох перемичок припою. схематично, або ви можете пофантазувати і зробити один кінець плати з'єднанням для випромінювачів, а другим - для детекторів.

Знову ж таки, я настійно пропоную подумати над тим, як розробити дизайн для технологічності на цьому етапі! Ви не хочете закінчувати купу компонентів, які ви не можете надійно зібрати, особливо якщо у вас тривалий час виконання, як зазначено. Трохи зусиль, вкладених рано, пізніше можна зекономити багато зусиль.

Редагування №2: Схематична схема запропонованого дизайну

Я використовував ATtiny40 в цій конструкції, є різні контролери, які можна використовувати. Вибачте за безладдя мереж зовні, я намагаюся випробувати новий акуратний онлайн-редактор (натисніть на зображення, щоб відкрити його), у якого ще немає шин.

Одним із методів, який може виявитися дешевшим і простішим, є використання лазера. Як сказав Кевін, простіше зробити легку завісу в прямокутній трубці, ніж у круглої. Зробіть нутрощі трубки світловідбиваючими, або склеюючи дзеркала всередині, або суперполіруючи їх. Потім націліть лазер на отвір у трубці, щоб він кілька разів відскакував перед ударом фототранзистора. Поки немає прорізів, які достатньо великі, щоб м'яч пройшов крізь нього, тоді ви гарантовано виявите його (можливо, вам знадобиться більше відскоків у круговому корпусі, ніж я намалював).

Ще один метод зондування, який ближче до того, що ви зараз використовуєте, - це перевернути речі. Замість того, щоб світлодіоди, що блищать на фототранзисторах, і куля, що вирізає сигнал, чому б не організувати його так, щоб фототранзистори виявляли світло, відбите від кулі?

Розташуйте світлодіоди так, щоб на фототранзисторах не світилося світло. Зробіть світлодіоди дуже яскравими. Коли кулька передає світлодіоди, вона яскраво світиться під освітленням, і на фототранзисторах виявляється невеликий сигнал.

На сьогоднішній день більшість детекторів, запропонованих у цій нитці, здається, працюють у цифровій області, і вимагає, щоб куля перешкоджала світловому променю, щоб викликати цифровий вихід. Оскільки випромінювач і детектор, можливо, влаштовані або для виявлення імпульсу відбитого світла від проходить кулі, або від його тіні. Я вважаю, що фотодетектор повинен працювати аналогом, працюючи нижче рівня насичення та змінного струму, поєднаного з детектором OOK Op-Amp.

Перевагою використання детектора OOK є те, що фоновий шум фільтрується для забезпечення рівня зміщення порогового детектора порівняння, що робить детектор дуже чутливим до невеликих змін вхідного сигналу. Будь-яка раптова невелика зміна рівня світла вище рівня фону запускає цифровий вихід. Ретельним підбором часових констант вхідного фільтра високих частот та фільтрів низьких частот зсуву слід створити загальну реакцію детектора на підпис зміни світла, пов'язаного з прохідним снарядом, фільтруючи більшу частину фонового шуму внаслідок повільних змін рівня освітленості навколишнього середовища.

Таким чином, високий коефіцієнт посилення детектора потім може бути використаний для перетворення невеликої зміни рівня світла в необхідний цифровий імпульс. Я вважаю, що першим кроком у створенні такої системи був би експеримент, підключивши осцилоскоп, пов'язаний з змінного струму, до фототранзистора, підключеного в конфігурації послідовника, і дослідити найкраще розташування світлодіодного випромінювача та фотодетектора в трубці, яка виробляє найбільший сигнал або від відображення, або від тіні від проходить кулі.

Не знаючи ІК-альбедо як снаряда, так і внутрішньої стінки трубки, неможливо порекомендувати, яке розташування дасть найкращі результати. Я підозрюю, що найбільше співвідношення сигнал / шум може бути отримане при виявленні заднього розсіяного спалаху світла від проходить кулі, але для цього потрібно, щоб альбедо трубки було дуже низьким, а куля - високою.

Я пропоную обрати і випромінювач, і приймач, щоб мати найширший кут огляду, мета якого - виробляти вентилятор світла по трубі, щоб максимально збільшити область виявлення. Здоровий глузд вказує на те, що чим більший коефіцієнт перерізу снарядів у трубі, тим вище співвідношення сигнал / шум створюватиме тінь.

Функція трубки полягає в тому, щоб максимально зменшити вплив навколишнього світла на детектор. За умови домінування світла від ІЧ-випромінювача повинно бути можливим регулювати вихід ІЧ-випромінювачів для зміщення детектора в його найбільш чутливу лінійну область роботи, точку найбільшого нахилу на кривій відгуку детекторів.

Подальше поліпшення швидкості, чутливості та шумозахисту сповіщувачів може бути отримане шляхом заміни простого фото-транзистора на фото-діод, такого як BPX65 та високошвидкісний OP-Amp. Існує ряд ланцюгів, які використовують зворотний зв'язок напруги для підтримки напруги зміщення постійного струму на постійній фотодіоді. Це збільшує швидкість детектора, оскільки фотострум не використовується для зарядки внутрішньої ємності діодів. Такі схеми зазвичай використовуються радіоаматорами, які досліджують дальність дії, лінію зору, оптичний зв'язок, використовуючи малу амплітудну модуляцію світлодіодного світла низьким ПЧ, модульованим піднесучим. У цьому випадку індекс модуляції АМ зазвичай менше 10%, як правило, 5%. Я підозрюю, що це схоже на сигнал AM, який, можливо, очікується, що буде виданий пропускаючою кулею,

Думаючи про оптимальне оптичне розташування детектора та випромінювача. Я вважаю, що детектор і випромінювальне світло повинні бути узагальнені для отримання паралельного променя по трубі. Цього можна досягти, розмістивши детектор та випромінювач у протилежних фокусних точках, звернених до параболічних відбивачів. Це повинно призвести як до перетину, так і до паралельного променя ІЧ-світла, що перетинає центральну лінію трубки.

Оскільки недоцільно формувати трубку в потрібний параболічний профіль, таке розташування може бути виготовлено, вставляючи два товстих пластикових листа, що мають форму крайового профілю параболічного відбивача у протилежні бічні стінки трубки, через прорізи, врізані в стінку трубки. Край параболічної форми вкладишів, покритих дзеркальною світловідбиваючою стрічкою Фаблона. Необхідний параболічний профіль можна отримати, надрукувавши необхідну криву на папері з лазерним принтером і перенести це, скажімо, на півдюймовий пластик UPVC на пластик як трафаретний знак для різання. Наскільки вдосконалення цього ідеального оптичного розташування пропонується лише за допомогою кругового профілю трубки, є предметом експерименту або детального розрахунку.

Можливо, кілька світлодіодів, що вказують на один фототранспорт, можуть виявитись і зменшити мертву зону.

Час зробити певні виснаження! Також варто поглянути на лавочний відпочинок, щоб переконатися, що ви завжди в солодкому місці.

Просто для розширення answor allitle. Існує додаток для користувачів Windows Phone Wp7. Wp 7,5 Wp7,8 і Wp8. Цей додаток називається CronoPhone (не chrono, але без "h") - це чудовий додаток страйкболу з калькуляторами та стуф ...

Але він також має докладний посібник, який описує, як зробити хронограф шкідливим засобом, який ви берете. Крім того, у нього є програмне забезпечення, де він використовує пробник мікрофона телефону, щоб знайти аналогові шипи від реверсорів ... А потім обчислює MpS кулі. Якщо ви хочете, щоб FPS використовував калькулятор у додатку ...

Сподіваюся, що я допомагає. Remeber це називається CronoPhone (без "h" в Chrono) ...