Hallo zusammen! Vorab die Infos zu meiner "Entwicklungsumgebung": AVR Atmega8 16MHz WinAVR-GCC PonyProg mit SI-Prog-Adapter Ich versuche zur Zeit die Mündungsgeschwindigkeit von Softairs (Das sind diese kleinen Luftpistolen mit Plastikprojektilen; 5-6mm Kaliber), zu messen. Dazu habe ich mir zwei IR-Lichtschranken aus einer alten Maus genommen, diese in 5cm Abstand montiert und ein schwarzes Rohr zwischen IR-Diode und Fototransistor gelegt, welches an den entsprechenden Stellen kleine Löcher hat. Das funktioniert auch prima - allerdings nur für relativ langsame Kugeln: v < 20 m/s. Liegt die Geschwindigkeit zu hoch (ich schätze, die Kugeln kommen mit etwa 50-60 m/s aus der Pistole), wir der Eingangspin an meinem AVR gar nicht mehr auf HIGH gezogen. Ich vermute, dass die trägen Fototransistoren die Ursache sind. Jetzt habe ich mir Fotodioden besorgt, die angeblich schneller reagieren sollen. Das Problem ist, die Signale der Fotodioden für den AVR zu verstärken - Wenn ich einen Transistor nehme, habe ich das gleiche Problem. Naja, vielleicht weiß jemand von euch Rat... Vielen Dank im Voraus! Johannes
Na gut, dann gebe ich Dir mal einen Tip. Also wenn es bei 20m/s passt und bei 60m/s nicht mehr, musst Du doch nur dafür sorgen, dass sich die Kugel 3 mal länger zwischen Deinen Lichtschranken aufhält. man kann die Kugel im 90°Winkel durch die Lchtschranke schießen, oder im 60° oder 45° oder 30° ... Je nach dem wie viel Zeit man eben braucht ;-)
Vielleicht hilft das weiter: http://www.elecdesign.com/Articles/ArticleID/3597/3597.html mfg DKM www.loetstelle.net
Das Problem ist die Trägheit der Photodioden. Sie reagieren wesentlich schneller beim Einschalten der Lichtquelle, als beim abschalten. Reflektieren die Projektile? Schau dir dazu mal ein Datenblatt an. Jedenfalls sollte man sich klar machen, daß diese Sensoren einen Strom erzeugen, keine Spannung. Das ist gerade wichtig, wenn Du das Sensorsignal mit einem OP verstärken möchtest. Ich nutze zur Auswertung des Signals einen Darlingtontransistor. Wenn es noch zu langsam ist, könnte man versuchen, den Strom durch die Fotodiode mit einem Basis-Emitter-Widerstand zu erhöhen. Markus_8051
Keine Ahnung ob du damit wirklich brauchbar messen kannst aber in Physik haben wir die Mündungsgeschwindigkeit über ein Pendel bestimmt, in das die Kugel hineingeschossen wird (Stichwort ballistisches Pendel) Gruss Benjamin
Ich kann Dir leider keine fertige Schaltung anbieten, nur ein paar Denkanstöße. Ich hatte nämlich auch mal vor, mir sowas zu bauen, allerdings für 4.5mm LP/LG-Kugeln. Prinzip: Jede Lichtschranke besteht aus einer Fotodiode, die auf eine ca. 60mm langen LED-Zeile (24 rote LEDs im 2.54mm-Raster) im Abstand von ca. 12 cm schaut, so daß eine dreieckförmige Sensorfläche entsteht: Anblick von vorn: LEDs: UUUUUUUUUUUUU \ / \ / \ / \ / \ / Fotodiode: O Von der Seite: |__U__| |__U__| <--------- Meßstrecke --------> | |<--Blende | | |O| |O| Das ganze wird so aufgebaut, daß die Fotodiode möglichst kein Fremdlicht sieht, d.h. die LED-Zeile wurde mit mattschwarz lackierten Blechstreifen umrahmt, die Fotodiode mit mattschwarken Blenden versehen. Beim Durchflug des Geschosses irgendwo innerhalb der Sensorfläche wird das Licht der LED-Zeile für einige 10 µs um ca. 10% abgeschattet, proportional dazu vermindert sich der Stromfluß durch die Fotodiode. Ein Fototransistor funktioniert prinzipell auch, ist dafür aber tatsächlich zu träge (probiert habe ich BPW40). Eine Fotodiode wie die BPW43 ist aber bei weitem ausreichend schnell dazu, die Anstiegs- und Abfallszeiten bewegen sich im ns-Bereich. Ich habe den Impuls der Fotodiode also über einen Kondensator ausgekoppelt, mit einem schnellen hochohmigen OPV (CA3130, Single-Supply) verstärkt, mit einem Komparator (LM393 oder LM319) den Anstieg steiler gemacht und auf Logikpegel gebracht, und mit einem nachgeschalteten Monoflop (74HCT221) den noch unsauberen Impuls geglättet und verlängert. Mit meinem alten Luftgewehr (v0 = ca. 130m/s, 4.4mm Rundkugel) konnte ich die Lichtschranke einwandfrei triggern, und das ganze reagierte erfreulicherweise auch nicht allzu sensibel auf 100Hz-Störlicht. Ich hatte zum Testen allerdings nur eine Lichtschranke gebaut und mit dem Monoflop lediglich eine Signal-LED aufleuchten lassen. Die Probleme zeigten sich bei genauerer Untersuchung mit einem Digitaloszi. Bei hoher OPV-Verstärkung gibt es zwar einen schönen großen Impuls, aber mit nur mäßig schnellem Anstieg, d.h. der CA3130 ist bereits zu träge für eine genaue Messung. Bei niedriger Verstärkung ist der Impulsanstieg zwar steil und schnell, aber der Impuls ist entsprechend klein und der Abgleich des Komparators (besonders im Falle des LM319) wird dann kritisch, er neigt bei zu knapper Einstellung in den Umschaltpunkten leicht zum wilden Schwingen, was aber auch an dem provisorischen Aufbau mittels Steckbrett gelegen haben kann. Um nicht jedesmal rumballern zu müssen habe ich zum weiteren Abgleich eine einzelne LED der LED-Zeile alle paar ms für einige µs abgeschaltet und die Impulsantwort am Ausgang des Komparators gemessen, was soweit auch gut funktioniert hat. Das Ziel wäre ein sauberer Impuls am Ausgang des Komparators, mit einer minimalen Verzögerung (z.B. < 1µs) zwischen Abschalten der LED und Impulsantwort, was durch eine geeignetere Dimensionierung oder Verwendung anderer OPVs bzw. Kombination mehrerer OPVs bestimmt auch zu erreichen gewesen wäre. Das war mein vorläufiger Endstand, mir kamen andere Sachen dazwischen und ich mußte das Projekt damals weglegen. Den Schaltplan hab ich leider "weggeschmissen" (bzw. das Steckbrett abgeräumt, ohne die Schaltung zu dokumentieren), aber es handelte sich ohnehin nur um ganz normale OPV-Grundschaltungen. Nochwas: Für Digital- und Analogteil wäre eine getrennte Stromversorgung anzuraten, ansonsten würde der empfindliche Analogteil vermutlich zickig auf die durch die Digital-ICs verseuchte Betriebsspannung reagieren. Auch die Versorgungsspannung für die beiden LED-Zeilen muß einigermaßen sauber sein, denn dortige Schwankungen gehen ja auch direkt auf die Fotodioden. MfG Olaf
Erst einmal vielen Dank für die zahlreichen Antworten. @tex: die Idee ist gut, werde ich mal ausprobieren. @Benjamin: ich habe auch Physik. ;) Aber diese Methode macht keinen Spass. Ich möchte die Lichtschrankenversion. ;) @Markus: die Kugeln müssten reflektieren. Werde ich auch ausprobieren. @Olaf: Hui, das war ja ein großes Projekt... Ich hatte eigentlich nicht vor, solchen Aufwand zu betreiben... Aber wenn alle Stricke reißen, werde ich deine Version versuchen - Vielen Dank! Johannes
Hi, wie kommst du voran mit deinem Projekt? Zufällig tüftel ich gerade an dem selben Problem. Hardware stammt aus einer alten PC-Maus, was wahrscheinlich auch die Schwachstelle ist. Langsame Softballs werden ohne weiteres erkannt. Aber im Feldversuch mit dem Marker bekomme ich die abenteuerlichsten Werte. Die Lichtschranke reagiert sogar manchmal nur auf den Luftdruck. Die Verstärkerschaltung ist bei mir lediglich ein Transistor und kein OP. Hast du schon Fortschritte gemacht? MfG
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