Dans cet article, nous verrons comment vous pouvez faire un simple chronographe à partir de pièces peu coûteuses et abordables. Fixture nécessaire pour mesurer la vitesse d'une balle dans un fusil. Ces chiffres sont nécessaires pour déterminer l'état de la carabine, car au fil du temps, certaines parties du pneumatique s'usent et doivent être remplacées.
Nous préparons le matériel et les outils nécessaires:
- Chinese Digispark (au moment de l'achat, il coûtait 80 roubles);
- affichage du type de segment sur TM1637 (coûtant 90 roubles à l'achat);
- LED infrarouges et phototransistors (10 paires) - le coût était de 110 roubles;
- cent résistances de 220 ohms coûtent 70 roubles, mais seulement deux d'entre elles seront nécessaires.
C'est tout, c'est toute la liste des articles que vous devrez acheter. Soit dit en passant, des résistances peuvent également être trouvées dans les anciens appareils ménagers. Vous pouvez parier plus à la valeur nominale, mais pas moins. En conséquence, vous pouvez garder dans les 350 roubles, mais ce n'est pas tant, étant donné que le chronographe d'usine coûtera au moins 1000 roubles, et l'assemblage y est bien pire que le nôtre fait maison.
Entre autres choses, vous devez vous approvisionner en détails tels que:
- fils;
- un morceau de tuyau d'une longueur d'au moins 10 cm (un tuyau d'eau en plastique convient);
- tous pour le soudage;
- multimètre (en option).
Les trois premiers détails décrits ont leurs propres nuances, chacun doit donc être considéré séparément
Digispark
Cet article est une carte de circuit imprimé miniature compatible avec ArduinoÀ bord, elle a un ATtiny85. Comment connecter cet élément à l'IDE Arduino, vous pouvez continuer à lire, vous pouvez également y télécharger des pilotes.
Cette carte a plusieurs options, l'une utilise microUSB et l'autre est équipée d'un connecteur USB, qui est directement câblé à la carte. En raison du fait que le produit fait maison n'a pas d'alimentation électrique individuelle, l'auteur a choisi la première version de la carte. Si vous installez une batterie ou une batterie dans un produit fait maison, cela augmentera considérablement son prix et n'affectera pas grandement l'aspect pratique. Et presque tout le monde a un câble pour charger un mobile et une banque d'alimentation.
Quant aux caractéristiques, elles sont similaires à ATtiny85, ici ses capacités sont abondantes. Le microcontrôleur du chronographe interroge uniquement les capteurs et contrôle l'affichage.
Si vous n'avez jamais rencontré Digispark auparavant, les nuances les plus importantes se trouvent dans le tableau.
Il est important de tenir compte du fait que la numérotation des broches pour la fonction analogRead () présente des différences. Et sur la troisième broche se trouve une résistance de rappel avec une valeur nominale de 1,5 kOhm, car elle est utilisée en USB.
Quelques mots sur l'affichage
Tout le monde peut utiliser l'écran pour faire maison, mais l'auteur a opté pour une option bon marché. Pour rendre l'appareil encore moins cher, vous pouvez complètement abandonner l'affichage. Les données peuvent simplement être transmises via un câble à un ordinateur. Ce sera nécessaire ici. L'affichage en question est une copie de l'affichage.
L'aspect de l'affichage devant et derrière peut être vu sur la photo.
Étant donné que les distances entre les nombres sont les mêmes, lorsque les deux points sont éteints, les nombres sont lus sans problème. La bibliothèque standard est capable d'afficher des nombres compris entre 0 et 9. lettres dans la plage a-f, et il y a toujours la possibilité de modifier la luminosité de l'ensemble de l'écran. Les valeurs numériques peuvent être définies à l'aide de la fonction d'affichage (int 0-3, int 0-15).
Comment utiliser l'écran
Si vous essayez d'aller au-delà des valeurs de [0, 15], l'écran affichera une confusion qui, en plus de tout le reste, n'est pas statique. Par conséquent, pour afficher des caractères spéciaux, tels que les degrés, les inconvénients, etc., vous devez bricoler.
L’auteur voulait que l’affichage montre l’énergie finale du vol de la balle, qui serait calculée en fonction de la vitesse de la balle et de sa masse. Les valeurs selon l'idée devaient être affichées séquentiellement, mais afin de comprendre où il fallait le noter d'une manière ou d'une autre, par exemple en utilisant la lettre «J». Dans les cas extrêmes, vous pouvez simplement utiliser les deux points, mais l'auteur n'a pas aimé, et il est monté dans la bibliothèque. En conséquence, sur la base de la fonction d'affichage, la fonction setSegments (octet addr, octet données) a été créée, elle éclaire les segments encodés en données dans le numéro avec le numéro addr:
Ces segments sont codés tout simplement, le bit de données le moins significatif est responsable du segment supérieur, puis dans le sens des aiguilles d'une montre, le 7e bit est responsable du segment central. Le caractère "1" lorsqu'il est codé ressemble à 0b00000110. Le huitième bit le plus significatif est responsable du côlon, il est utilisé dans le deuxième chiffre, et dans tous les autres, il est ignoré. Par la suite, l'auteur a automatisé le processus d'obtention des codes à l'aide d'Excel.
Ce qui est finalement arrivé peut être vu sur la photo
Enfin, les capteurs
Aucune information précise n'a été fournie sur les capteurs, on sait seulement qu'ils ont une longueur d'onde de 940 nm. Au cours des expériences, il a été constaté que les capteurs ne sont pas capables de supporter des courants de plus de 40 mA. Quant à la tension d'alimentation, elle ne doit pas être supérieure à 3,3V. Quant au phototransistor, il a un corps légèrement transparent et réagit à la lumière.
Nous procédons au montage et à la configuration du fait maison:
Première étape. Assemblage
Tout est assemblé selon un schéma très simple. De toutes les broches, seules P0, P1 et P2 seront nécessaires. Les deux premiers sont utilisés pour l'affichage et P2 est nécessaire pour les capteurs.
Comme vous pouvez le voir, une résistance est utilisée pour limiter le courant des LED, mais la seconde tire P2 à la masse. Du fait que les phototransistors sont connectés en parallèle, lorsque la balle passe devant un optocoupleur, la tension sur P2 va baisser. Pour déterminer la vitesse de vol d'une balle, vous devez connaître la distance entre les capteurs, mesurer deux surtensions et déterminer le temps pendant lequel elles se sont produites.
En raison du fait qu'une seule broche sera utilisée, peu importe de quel côté tirer. Les phototransistors remarqueront de toute façon une balle.
Tous les détails visibles sur la photo sont collectés. Pour tout collecter, l'auteur a décidé d'utiliser une planche à pain. Ensuite, toute la structure a été recouverte de colle chaude pour plus de solidité. Des capteurs sont placés sur le tuyau et les fils y sont soudés.
Pour empêcher les diodes de pulser lorsqu'elles sont alimentées par une batterie externe, l'auteur a installé un électrolyte à 100 mKf en parallèle avec les LED.
Il est également important de noter que la broche P2 a été choisie pour une raison, le fait est que P3 et P4 sont utilisés en USB, donc maintenant avec l'aide de P2, il est possible de flasher maison après l'assemblage.
P2 est également une entrée analogique, il n'est donc pas nécessaire d'utiliser d'interruption. Vous pouvez simplement mesurer les lectures entre les valeurs actuelles et précédentes, si la différence devient supérieure à un certain seuil, alors à ce moment, la balle passe juste près de l'optocoupleur.
Deuxième étape Firmware
Prescaler est un diviseur de fréquence, dans les cas standard des cartes comme Arduino, il est de 128. Ce chiffre affecte la fréquence à laquelle l'ADC est interrogé. Autrement dit, pour 16 MHz par défaut, 16/128 = 125 kHz sort. Chaque numérisation se compose de 13 opérations, de sorte que la broche peut être interrogée autant que possible à une vitesse de 9600 kHz. En pratique, cela ne dépasse pas 7 kHz. En conséquence, l'intervalle entre les mesures est de 120 μs, ce qui est trop pour le travail artisanal. Si la balle vole à une vitesse de 300 m / s, elle franchira un chemin de 3,6 cm pendant ce temps, c'est-à-dire que le contrôleur ne pourra tout simplement pas le remarquer. Pour que tout fonctionne correctement, l'intervalle entre les mesures doit être d'au moins 20 μs. Pour cela, la valeur du diviseur doit être égale à 16. L'auteur a fait un diviseur 8, comment faire cela, peut être vu ci-dessous.
Ce qui est arrivé à apprendre pendant l'expérience, peut être vu sur la photo
La logique du firmware comporte plusieurs étapes:
- mesurer la différence de valeurs sur la broche avant et après;
- si la différence dépasse le seuil, alors la boucle s'éteint et l'heure actuelle (micros ()) est mémorisée;
- le deuxième cycle fonctionne de manière similaire au premier et a un compteur de temps dans le cycle;
- si le compteur a atteint la valeur définie, un message d'erreur est envoyé et la transition vers l'état initial. Dans ce cas, le cycle n'entre pas dans l'éternité si la balle n'a pas été soudainement rattrapée par le deuxième capteur;
- si le compteur ne déborde pas et que la différence de valeur est supérieure au seuil, le temps courant est mesuré (micros ());
- Maintenant, en fonction de la différence de temps et de distance entre les capteurs, vous pouvez calculer la vitesse de vol de la balle et afficher des informations sur l'écran. Eh bien, alors tout recommence.
L'étape finale. Test
Si tout est fait correctement, l'appareil fonctionnera sans problème. Le seul problème est la mauvaise réponse à l'éclairage fluorescent et LED, avec une fréquence d'ondulation de 40 kHz. Dans ce cas, des erreurs peuvent se produire dans l'appareil.
Œuvres maison en trois modes:
Après avoir allumé, il y a un message d'accueil, puis l'écran est rempli de rayures, cela indique que l'appareil attend une prise de vue
S'il y a des erreurs, le message «Err» s'affiche, puis le mode veille
Eh bien, vient la mesure de la vitesse
Immédiatement après la prise de vue, l'appareil affichera la vitesse de la balle (marquée du symbole n), puis des informations sur l'énergie de la balle (symbole J) seront affichées. Lorsqu'un joule est affiché, deux points sont également affichés.