Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Airsoft Chronometer - Ideen, Anregungen


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von René B. (Gast)


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Hi Leute!

Ich möchte mir gerne einen Chronometer für Airsoft selbst bauen. Ob 
Airsoft toll ist oder nicht steht nicht zur Debatte :) Und ja, man kann 
auch einen fertigen für günstig Geld kaufen, aber wir haben ja alle Spaß 
am Selbstbau!

Grundsätzlich soll der Chronometer die benötigte Zeit eines 
Plastik-Projektil zwischen zwei Messpunkten messen.
Projektil-Durchmesser: 6 mm
...-Gewicht: zwischen 0,20 gr. und 0,46 gr. (i.d.R.)
Messstrecke: um die 8 cm (vgl. gekaufter Chrono)
Rohr-Durchmesser: 25 mm

Funktion: Man soll durch das Messrohr schießen und der Chrono spuckt die 
Geschwindigkeit in m/s, sowie die Energie in Joule an.

Als Mikrocontroller plane ich den ESP8266 - auf die Idee brachte mich 
folgender Link: https://hackaday.io/project/9378/logs

So nun die Frage: Welche Bauteile zur Messung? Es ist klar, dass es eine 
Lichtschranke wird, die vom Projektil durchbrochen wird.

Bspw. habe ich mal geschaut, wie schnell einzelne Komponenten sind. Ein 
Fototransistor (BPW42) hat jeweils eine Rise-/Falltime von 3 ms. Eine 
Fotodiode (BPW34) hingegen nur 100 ns.

Leider hat der nette Herr, den den Beitrag auf hackaday veröffentlicht 
hat, nichts neues mehr gepostet und sein Schaltungsbeispiel bezieht sich 
auf einen Fototransistor.

Ich habe jetzt leider keine Ahnung, wie ich die Fotodiode (da schneller) 
am ESP anschließe? Im Netz habe ich leider nur wenig bis gar keine 
Ergebnisse zur Nutzung der BPW34 gefunden

Vielen Dank im Voraus!

Edit:
Was ich bzgl. Anschluss gefunden habe, ist folgendes:

+5V ---(K) Diode (A) -----Pin ---- 110 kOhm --- GND

Pin ist der AD-Pin eines Arduinos. Aber der ESP läuft ja nur mit 3,3V, 
daher müsste ich ja eig nur den Widerstand an die 3,3V anpassen, oder, 
sodass ich am AD ein Software-Event auslösen könnte?

von Cyblord -. (cyblord)


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René B. schrieb:
> Ich habe jetzt leider keine Ahnung, wie ich die Fotodiode (da schneller)
> am ESP anschließe? Im Netz habe ich leider nur wenig bis gar keine
> Ergebnisse zur Nutzung der BPW34 gefunden

Das sind halt schlechte Vorrausetzungen für einen Selbstbau. Eigentlich 
suchst du ja eine Step-by-Step Anleitung und danach fertigen Code. Denn 
eigentlich kannst du ja von dieser Aufgabe gar nichts selbst erledigen. 
Richtig?

Dazu kommt, dass das Problem "Lichtschranke an Microcontroller" im Netz 
sicher 1 Mio. mal durchgenommen wird. Aber wer nicht mal in der Lage 
dort was zum Anschluss und Betrieb von Lichtschranken zu finden und für 
diese Vorhaben zu adaptieren, tja also was kann man da erwarten?

: Bearbeitet durch User
von René B. (Gast)


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Naja, ich bin eher der Programmierer - mit Code & Co. habe ich keine 
Probleme ;)

Eine konkrete Step-by-Step-Anleitung suche ich nicht - wäre zwar schön, 
aber muss nicht.

Das Problem ist, dass ich nicht weiß, nach was ich suchen sollte, um das 
zu verstehen. Und ganz bei Null anfangen brauche ich ja auch nicht.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Bekommt eine Lichtschranke mit 25mm Abstand es überhaupt mit, wenn etwas 
mit 6mm nicht genau mittig hindurch fliegt?

von Cyblord -. (cyblord)


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Sebastian R. schrieb:
> Bekommt eine Lichtschranke mit 25mm Abstand es überhaupt mit, wenn etwas
> mit 6mm nicht genau mittig hindurch fliegt?

Technisch kein Problem. Man muss es halt richtig machen.

von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Sebastian R. schrieb:
>> Bekommt eine Lichtschranke mit 25mm Abstand es überhaupt mit, wenn etwas
>> mit 6mm nicht genau mittig hindurch fliegt?
>
> Technisch kein Problem. Man muss es halt richtig machen.

okay und hättest du ein paar tipps, nach denen ich suchen/mich 
informieren kann?

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Technisch durchaus ein Problem. Die Lichtschranke muß sehr empfindlich 
auf die kurze Abschattung des Geschosses reagieren, einen möglichst 
großen Öffnungswinkel haben und gegen Fremdlicht unempfindlich sein. Ich 
habe vor einigen Jahren mal sowas aufgebaut… Hat mich einige Zeit 
gekostet, bis es ordentlich lief (allerdings für 0.22).

von Christoph E. (stoppi)


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von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Hier noch Bilder vom Aufbau und der Messung.

von Cyblord -. (cyblord)


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Joe G. schrieb:
> Technisch durchaus ein Problem. Die Lichtschranke muß sehr empfindlich
> auf die kurze Abschattung des Geschosses reagieren, einen möglichst
> großen Öffnungswinkel haben und gegen Fremdlicht unempfindlich sein. Ich
> habe vor einigen Jahren mal sowas aufgebaut… Hat mich einige Zeit
> gekostet, bis es ordentlich lief (allerdings für 0.22).

Ja sicher. Es ist halt nichts was man zusammensteckt und dann läuft. Es 
ist halt kein Lego. Davon scheinen halt heute viele auszugehen. Trotzdem 
ist es mit Wald- und Wiesen Elektronik und ein bisschen Hirnschmalz 
lösbar. Das will ich damit sagen. Es erfordert weder teure Bauteile, 
noch teures Equipment noch ein geheimes Forschungslabor mit 
Dimensionsübergang.

Aber genau aus diesem Grund, weil man eben selber anpacken und 
ausprobieren muss, ist es nichts für Leute denen es schon an den 
Grundlagen mangelt. Man muss wissen was man da tut.

von Christoph E. (stoppi)


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von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Aber genau aus diesem Grund, weil man eben selber anpacken und
> ausprobieren muss, ist es nichts für Leute denen es schon an den
> Grundlagen mangelt. Man muss wissen was man da tut.

trolling, wie es "im Buche steht"... Andere posten hilfreiche Beiträge! 
Lass es einfach wenn es dich verärgert, nervt, stört oder whatever.

von René B. (Gast)


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Joe G. schrieb:
> Technisch durchaus ein Problem. Die Lichtschranke muß sehr empfindlich
> auf die kurze Abschattung des Geschosses reagieren, einen möglichst
> großen Öffnungswinkel haben und gegen Fremdlicht unempfindlich sein. Ich
> habe vor einigen Jahren mal sowas aufgebaut… Hat mich einige Zeit
> gekostet, bis es ordentlich lief (allerdings für 0.22).

Sehr cool! Danke! Auch für die Bilder deines Versuchaufbaus!

von René B. (Gast)


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Christoph E. schrieb:
> Hier mein Chronometer mit arduino:
> https://stoppi-homemade-physics.de/geschwindigkeitsmesser-arduino/

Danke für die Anregung! Sehr hilfreich!

von Cyblord -. (cyblord)


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René B. schrieb:
> Christoph E. schrieb:
>> Hier mein Chronometer mit arduino:
>> https://stoppi-homemade-physics.de/geschwindigkeitsmesser-arduino/
>
> Danke für die Anregung! Sehr hilfreich!

Puh also mehr "straight forward" geht ja kaum. 2 Lichtquellen, 2 
Fototransistoren. Alles wird rein digital ausgewertet. Dazwischen ne 
Zeitmessung und ein LCD zum anzeigen. Also NAJA wenn dich das schon aus 
dem Häuschen bringt.

Kein Vergleich zum Projekt von Joe G. Was auch wirklich zu deiner 
Problemstellung passt.

Aber für dich wäre es sicher eine gute Übung, mit einer einfachen 
Lichtschranke anzufangen. Ich denke da hast du erst mal genug zu tun. So 
sammelt man dann übrigens Erfahrung und Grundlagenwissen.

Der Unterschied zum finalen Projekt und der Projektilmessung wäre dann 
in erster Linie die Mechanik, inkl. Fremdlichtabschattung und vor allem 
eine analoge Eingangsschaltung, abgleichbar, welche schon kleinere 
Abschattungen detektiert und ausgibt.

: Bearbeitet durch User
von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> René B. schrieb:
>> Christoph E. schrieb:
>>> Hier mein Chronometer mit arduino:
>>> https://stoppi-homemade-physics.de/geschwindigkeitsmesser-arduino/
>>
>> Danke für die Anregung! Sehr hilfreich!
>
> Puh also mehr "straight forward" geht ja kaum. 2 Lichtquellen, 2
> Fototransistoren. Alles wird rein digital ausgewertet. Dazwischen ne
> Zeitmessung und ein LCD zum anzeigen. Also NAJA wenn dich das schon aus
> dem Häuschen bringt.

Hast du dir das Projekt mal konkret angeschaut? Vermutlich nicht. 
"Stoppi" arbeitet mit Fotodioden und misst ein analoges Signal.

Aber so eine nonsense-Antwort war ja zu erwarten ;)

von Cyblord -. (cyblord)


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René B. schrieb:

> Hast du dir das Projekt mal konkret angeschaut? Vermutlich nicht.
> "Stoppi" arbeitet mit Fotodioden und misst ein analoges Signal.

Ja ich hatte mich da in der Tat falsch ausgedrückt. Er arbeitet mit 
einem quasi direkten Anschluss an den Controller. Ohne großartige 
Beschaltung auf der Fotoempfängerseite. Deshalb der ADC. Aber du musst 
überlegen ob dieser Ansatz für dein Vorhaben schnell genug ist. Ohne zu 
rechnen würde ICH da lieber eine abgleichbare analog-digital Wandlung in 
HW vornehmen, würde ich einen Airsoft Schuss messen wollen.

> Aber so eine nonsense-Antwort war ja zu erwarten ;)

An meiner Antwort war nichts nonsense, aber bei dir ist das sowieso 
alles Perlen vor die Säue.

von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> überlegen ob dieser Ansatz für dein Vorhaben schnell genug ist. Ohne zu
> rechnen würde ICH da lieber eine abgleichbare analog-digital Wandlung in
> HW vornehmen, würde ich einen Airsoft Schuss messen wollen.

Jo. So habe ich auch gedacht. Muss ich mal nachrechnen, ob das 
grundsätzlich reicht.

von Cyblord -. (cyblord)


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René B. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> überlegen ob dieser Ansatz für dein Vorhaben schnell genug ist. Ohne zu
>> rechnen würde ICH da lieber eine abgleichbare analog-digital Wandlung in
>> HW vornehmen, würde ich einen Airsoft Schuss messen wollen.
>
> Jo. So habe ich auch gedacht. Muss ich mal nachrechnen, ob das
> grundsätzlich reicht.

Ansonsten würde ich den Controller nach einem schnellen internen ADC 
aussuchen und nicht einfach so auf den ESP gehen. Da gibts bestimmt 
besseres.

von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> René B. schrieb:
>> Cyblord -. schrieb:
>>> überlegen ob dieser Ansatz für dein Vorhaben schnell genug ist. Ohne zu
>>> rechnen würde ICH da lieber eine abgleichbare analog-digital Wandlung in
>>> HW vornehmen, würde ich einen Airsoft Schuss messen wollen.
>>
>> Jo. So habe ich auch gedacht. Muss ich mal nachrechnen, ob das
>> grundsätzlich reicht.
>
> Ansonsten würde ich den Controller nach einem schnellen internen ADC
> aussuchen und nicht einfach so auf den ESP gehen. Da gibts bestimmt
> besseres.

Einen Schmitt-Trigger vor dem digitalen Eingang als Komparator?

von Cyblord -. (cyblord)


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René B. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> René B. schrieb:
>>> Cyblord -. schrieb:
>>>> überlegen ob dieser Ansatz für dein Vorhaben schnell genug ist. Ohne zu
>>>> rechnen würde ICH da lieber eine abgleichbare analog-digital Wandlung in
>>>> HW vornehmen, würde ich einen Airsoft Schuss messen wollen.
>>>
>>> Jo. So habe ich auch gedacht. Muss ich mal nachrechnen, ob das
>>> grundsätzlich reicht.
>>
>> Ansonsten würde ich den Controller nach einem schnellen internen ADC
>> aussuchen und nicht einfach so auf den ESP gehen. Da gibts bestimmt
>> besseres.
>
> Einen Schmitt-Trigger vor dem digitalen Eingang als Komparator?

Das bringt gar nichts.
Schmitt-Trigger hast du an jedem GPIO bereits. Eine kleine Schaltung mit 
OpAmp und Poti sollte reichen, wenn es denn in HW gemacht wird. In SW 
brauchts halt nen schnellen ADC. Genau muss er ja nicht sein. Oder einen 
internen Komparator mit etwas Aussenbeschaltung und Poti.

Aber, wie gesagt, das sind Details. DU solltest jetzt erst mal mit den 
Basics anfangen.

: Bearbeitet durch User
von René B. (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Das bringt gar nichts.
> Schmitt-Trigger hast du an jedem GPIO bereits. Eine kleine Schaltung mit
> OpAmp und Poti sollte reichen, wenn es denn in HW gemacht wird. In SW
> brauchts halt nen schnellen ADC. Genau muss er ja nicht sein. Oder einen
> internen Komparator mit etwas Aussenbeschaltung und Poti.

Richtig - die Genauigkeit spielt da keine (große) Rolle! Er muss nur 
sauber unterscheiden.

Okay, werde mir das mal mit der externen OpAmp-Lösung anschauen!

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Das Problem bei der Lichtschranke liegt in der Erfassung des kleinen 
Objektes bei einem relativ großen Rohrdurchmesser (6mm zu 50mm). Bei 
einer gerichteten Lichtschranke muß die Kugel sehr genau durch beide 
Lichtschranken fliegen. Ich hatte daher, wie auf dem Bild zu sehen, zwei 
schräg angeordnete IR-LED’s zur Beleuchtung, eine schnellen Fotodiode 
und einem Reflektor aus Alufolie an der Rohrinnenseite verwendet. Bei 
direkten Lichtschranken flog das Geschoss zu oft einfach vorbei, ohne 
auszulösen.

von Arno H. (arno_h)


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Stephen Woodward hat das vor zwei Jahrzehnten auf einfache Weise mit 
einem Ohmmeter und Fototransistoren gelöst. Der  Referenzartikel war für 
mich nicht mehr auffindbar.
https://www.electronicdesign.com/technologies/displays/article/21750861/measure-projectile-velocity-optically-with-an-ohmmeter

Das Bild ist nicht anscheinend nicht mehr online, siehe oben.

Arno

von René B. (Gast)


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Joe G. schrieb:
> Das Problem bei der Lichtschranke liegt in der Erfassung des kleinen
> Objektes bei einem relativ großen Rohrdurchmesser (6mm zu 50mm). Bei
> einer gerichteten Lichtschranke muß die Kugel sehr genau durch beide
> Lichtschranken fliegen. Ich hatte daher, wie auf dem Bild zu sehen, zwei
> schräg angeordnete IR-LED’s zur Beleuchtung, eine schnellen Fotodiode
> und einem Reflektor aus Alufolie an der Rohrinnenseite verwendet. Bei
> direkten Lichtschranken flog das Geschoss zu oft einfach vorbei, ohne
> auszulösen.

Danke für das Teilen Deiner Erfahrung! Ich würde ein DIN25-Rohr, also 
25mm Innendurchmesser dafür nehmen und eine maximale Länge von 8-10cm.

Das Rohr hätte ich innen schwarzmatt lackiert, um eventuelle 
Lichtreflexionen zu unterdrücken.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Joe G. schrieb:
> Das Problem bei der Lichtschranke liegt in der Erfassung des kleinen
> Objektes bei einem relativ großen Rohrdurchmesser (6mm zu 50mm)

Es sind nur 25mm, die der TE anstrebt. Wenn man da Nebenlicht (Reflexion 
im Rohr, Fremdlicht) ausschließt, dann verdeckt das Projektil 25% der 
Lichtquelle. Das auszuwerten, braucht keine Raketentechnik.

Es geht vielleicht nicht mit Lego. Aber vom Schwierigkeitsgrad ist es 
nur knapp darüber. Ich stimme Cyblord vollumfänglich zu!

von Cyblord -. (cyblord)


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Axel S. schrieb:
> Ich stimme Cyblord vollumfänglich zu!

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