Cảm biến phát hiện đạn airsoft

Tôi đang cố gắng tạo ra đồng hồ bấm giờ / đồng hồ bấm giờ airsoft (một thiết bị đo tốc độ đạn của airsoft). Ý tưởng là để đo thời gian mà viên đạn đang đi từ điểm A đến điểm B, và sau đó tôi có thể tính được tốc độ của viên đạn.

Bullet được bắn vào ống nhựa có đường kính 32mm. Tôi đã thử đặt một đèn LED hồng ngoại một mặt và ở phía bên kia phototransistor (BPW 40), cả ở đầu và cuối ống. Một cái gì đó như thế này:

Vòng tròn màu xanh là phototransistors, vòng tròn màu đỏ là đèn LED IR và vòng tròn màu trắng là viên đạn airsoft.

Khi viên đạn đi qua khu vực nơi viên đạn 2 được rút ra (ngay giữa IR LED và phototransistor), mọi hoạt động đều hoạt động hoàn hảo. Nhưng khi viên đạn đi qua nơi đạn 1 và 3 được rút ra, nó không được phát hiện. Đó là mong đợi, nhưng hành vi không mong muốn.

Vì vậy, câu hỏi của tôi là: làm thế nào tôi có thể phát hiện ra đạn bất kể vị trí của nó là gì? Tôi đã nghĩ về việc đặt đèn LED hồng ngoại và phototransistors xung quanh đường ống (không chỉ ở một nơi), như thế này:

nhưng giải pháp này không rẻ nhất: 5 đèn LED hồng ngoại + 5 BPW 40 = cca $ 12 lần 2 (vì tôi cần nó ở cả hai bên của đường ống) = 24 đô la. Có giải pháp nào rẻ hơn không? Là BPW 40 sự lựa chọn tốt cho phototransistor? Tôi không biết đèn LED hồng ngoại nào tôi đang sử dụng (và nhân viên bán hàng trong cửa hàng cũng không biết - anh ấy nói với tôi đây là những đèn LED chung cho bộ điều khiển từ xa, như TV hoặc bộ điều khiển DVD).

Đường kính của ống là 32mm và nó sẽ dài khoảng 14cm (các cảm biến sẽ cách nhau 10cm). Đường kính của viên đạn airsoft là 6 mm.

BIÊN TẬP:

Tôi sẽ đi cho ý tưởng thứ hai của tôi. Tôi chỉ có một câu hỏi nữa: có tốt hơn không khi sắp xếp các bộ phát IR và bóng bán dẫn ảnh theo cách này:

hoặc theo cách này:

Cảm ơn !!

Bạn không cần BB làm trung tâm giữa bộ phát và bộ dò

Có thể sử dụng phototransistor như một cảm biến tương tự chứ không phải là một công tắc (đó là điều tôi nghi ngờ rằng bạn hiện đang làm). Ngay cả khi vật phẩm của bạn không chặn hoàn toàn ánh sáng, nó sẽ thay đổi ánh sáng trong khu vực đường ống bị chiếm dụng Sử dụng phototransistor của bạn để tạo điện áp, khuếch đại hoặc đệm nếu cần và gửi đầu ra tới bộ khuếch đại khác biệt . Điều này sẽ tạo ra một điện áp khác bất cứ khi nào cường độ ánh sáng thay đổi. Giả sử rằng hệ thống của bạn bị đóng ở cả hai đầu (và súng airsoft của bạn không có đèn flash mõm đáng kể), điều này chỉ xảy ra khi một viên đạn đi qua khu vực.

Một số ý tưởng từ rèm cửa ánh sáng

Cũng xem xét rằng vấn đề của bạn tương tự như vấn đề được giải quyết bằng rèm cửa nhẹ, nhưng ở quy mô nhỏ hơn. Nó đặc biệt giống với sơ đồ cuối cùng của bạn, với nhiều cảm biến. Một vài thủ thuật có thể được mượn từ rèm cửa sáng:

• Dễ dàng thiết kế và lắp ráp rèm cửa hình chữ nhật hơn các hình dạng khác. Giả sử rằng bạn đã thiết kế đường ống của mình đủ lớn để luồng không khí xung quanh viên đạn không phải là vấn đề, bạn có thể đặt các hộp ở đầu ống chứa PCB phẳng để gắn thiết bị phát và phát hiện. Điều này sẽ dễ dàng và mạnh mẽ hơn đáng kể so với việc khoan lỗ trên đường ống và dây điện chạy khắp nơi.

• Độ phân giải của bạn có thể được tăng lên đáng kể bằng cách quét qua các bộ phát và kiểm tra từng bộ dò của bạn. Điều này thay đổi kiểu quét của bạn từ một hàng các dòng (sau đó sẽ cần cách nhau <6 mm) thành các dòng giữa mỗi bộ dò và mỗi bộ phát. Bạn sẽ cần kiểm tra xem mẫu hình thành không để lại các lỗ hổng, chẳng hạn như liền kề với bộ phát hoặc bộ phát hiện (mặc dù chúng có thể được loại bỏ đơn giản bằng cách đặt các bộ dò và bộ phát cách xa nhau). Lưu ý rằng bạn sẽ cần quét khá nhanh; yếu tố giới hạn có lẽ là các phototransistors của bạn với thời gian tăng và giảm theo thứ tự 10 micro giây. Để thoát khỏi sự phát hiện, một vật thể 6 mm sẽ cần phải di chuyển tại:

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

  đó là, tôi hy vọng, nhanh hơn đáng kể so với súng airsoft của bạn có khả năng.

Một vấn đề nữa về nguồn của bạn:

Tôi không biết đèn LED hồng ngoại nào tôi đang sử dụng (và nhân viên bán hàng trong cửa hàng cũng không biết - anh ấy nói với tôi đây là những đèn LED chung cho bộ điều khiển từ xa, như TV hoặc bộ điều khiển DVD).

Không, nhất quyết không. Cửa hàng thực tế và nhân viên bán hàng ngoài đời thực chỉ hữu ích khi (1) bạn đang trong thời gian khủng hoảng và không thể đợi đến ngày hôm sau để các bộ phận của bạn gửi qua thư hoặc (2) họ thêm giá trị cho sản phẩm. Bạn không bị ép buộc về thời gian và nhân viên bán hàng của bạn không biết gì về hàng hóa, vì vậy tôi rất khuyến khích bạn nên bắt đầu tìm kiếm các nhà phân phối trực tuyến có uy tín như Mouser và Digikey sẽ cung cấp bảng dữ liệu và phụ tùng chính hãng.

Hơn nữa, báo giá 12 đô la của bạn cho 5 bộ phát hồng ngoại (lưu ý rằng đèn LED chỉ phát ra ánh sáng khả kiến ​​nên về mặt kỹ thuật không thể gọi chúng là đèn LED hồng ngoại, chúng được gọi là "bộ phát hồng ngoại") và 5 bộ phát quang là vô lý. Các bộ phát hồng ngoại có giá khoảng 0,15 đô la mỗi bộ và bộ phát quang là khoảng 0,30 đô la mỗi bộ, vì vậy bạn nên xem xét 2,25 đô la cho thiết lập 5 phần của mình. Cũng lưu ý rằng các báo giá này dành cho số lượng nhỏ các bộ phận thông qua lỗ: Nếu bạn đang mua các cuộn hoặc sử dụng các bộ phận SMD rẻ hơn, thì cả đèn LED và bộ phát quang đều không được nhiều hơn 0,10 đô la.

Biên tập

Để quyết định giữa các cấu hình khác nhau của bộ phát và bộ dò, hãy vẽ đường ngắm qua từng cặp mà bạn sẽ kiểm tra như hiển thị ở đây:

Một bên trái dày đặc hơn ở trung tâm, trong khi bên phải sử dụng một số lượng đáng kể tầm nhìn của nó trong việc kiểm tra ngoại vi cực đoan. Vì bạn không làm việc với một ứng dụng quan trọng về an toàn như màn sáng, trong đó thỉnh thoảng bạn không thể bỏ lỡ một vật thể và vì các vật thể của bạn nên tập trung ở trung tâm (và cho kết quả sai nếu chúng chạm vào bên), tôi đề nghị bên trái.

Điều đó nói rằng, cả hai sẽ khó sản xuất. Tôi vẫn đề nghị sử dụng một sắp xếp hình chữ nhật như được hiển thị ở đây:

Sơ đồ này mô tả một bo mạch chính trên cùng chứa một bộ vi điều khiển và đầu nối để cấp nguồn, nối đất và xung được phát ra khi phát hiện một vật thể, với các thẻ con được gắn trên các đầu nối góc phải. Điều này tạo ra khoảng cách 32/5 = 6,4mm giữa các cặp bộ phát / dò mà không cần kiểm tra các đường chéo, tăng số lượng từ 5 lên 6 hoặc 8 (sẽ dễ dàng) sẽ cho phép bạn thực hiện quét tuyến tính đơn giản.

Hãy xem xét rằng các mạch cho bộ phát và bộ dò về cơ bản là giống hệt nhau (và mật độ / độ phức tạp thấp), bạn có thể làm cho cả ba bảng giống hệt nhau về mặt vật lý và chỉ cần đặt chúng theo cách khác nhau để tiết kiệm tiền. Đối với bo mạch chủ, một vi điều khiển SSOP hoặc SOIC trên đầu bảng, chạy I / O từ cả hai bên thành các lỗ 0,1 "cho một tiêu đề góc phải. Đối với các thẻ con gái, hãy đặt một hàng dấu chân phát / phát hiện (chúng ' Đủ dễ dàng để tìm thấy trong các gói giống hệt nhau về mặt cơ học, như cặp Kingbright APT2012F3C / AA3021P3S) và các điện trở ở phía dưới, và chạy các kết nối trở lại tiêu đề. Một vài người nhảy hàn sẽ đủ để tạo ra một bảng như sau sơ đồ, hoặc bạn có thể nhận được ưa thích và làm cho một đầu của bảng kết nối cho các bộ phát và đầu kia cho các máy dò.

Một lần nữa, tôi thực sự khuyên bạn nên suy nghĩ kỹ về thiết kế cho khả năng sản xuất ở giai đoạn này! Bạn không muốn kết thúc với một loạt các thành phần mà bạn không thể lắp ráp một cách đáng tin cậy, đặc biệt là nếu bạn có thời gian dài như đã chỉ ra. Một chút nỗ lực đầu tư sớm có thể tiết kiệm rất nhiều nỗ lực sau này.

Chỉnh sửa # 2: Sơ đồ cho thiết kế đề xuất

Tôi đã sử dụng ATtiny40 trong thiết kế này, có nhiều loại bộ điều khiển có thể được sử dụng. Xin lỗi vì sự lộn xộn của mạng lưới bên ngoài, tôi đang thử một trình soạn thảo trực tuyến mới gọn gàng (nhấp vào hình ảnh để mở nó) mà chưa có kinh doanh.

Một phương pháp có thể rẻ hơn và đơn giản hơn là sử dụng tia laser. Như Kevin đã nói, dễ dàng tạo ra một tấm rèm sáng trong một ống hình chữ nhật hơn là một vòng tròn. Làm cho bên trong ống phản chiếu, bằng cách dán gương bên trong, hoặc bằng cách đánh bóng chúng. Sau đó nhắm tia laser qua một lỗ trên ống để nó nảy xung quanh nhiều lần trước khi chạm vào phototransistor. Miễn là không có lỗ nào đủ lớn để bóng đi qua, thì bạn được đảm bảo phát hiện ra nó (Bạn có thể cần nhiều cú nảy trong trường hợp tròn hơn so với tôi đã vẽ).

Một phương pháp cảm biến khác, gần với những gì bạn đang sử dụng là đảo ngược mọi thứ. Thay vì các đèn LED chiếu vào các phototransistors, và bóng cắt tín hiệu, tại sao không sắp xếp nó để các phototransistors phát hiện ánh sáng phản xạ từ bóng?

Sắp xếp các đèn LED để không có ánh sáng chiếu vào các phototransistors. Làm cho đèn LED rất sáng. Khi quả bóng đi qua đèn LED, nó phát sáng rực rỡ dưới ánh sáng và một tín hiệu nhỏ được phát hiện tại các phototransistors.

Cho đến nay, hầu hết các máy dò được đề xuất trong luồng này dường như hoạt động trong miền kỹ thuật số, yêu cầu viên đạn cản trở chùm sáng đủ để kích hoạt đầu ra kỹ thuật số. Vì bộ phát và bộ dò có thể được bố trí để phát hiện xung ánh sáng phản xạ từ viên đạn đi qua hoặc bóng của nó. Tôi đề nghị rằng máy dò ảnh phải tương tự trong hoạt động, hoạt động dưới mức bão hòa và AC được ghép nối với máy dò OOK Op-Amp.

Ưu điểm của việc sử dụng bộ phát hiện OOK là nhiễu nền được lọc để cung cấp mức độ thiên vị cho bộ so sánh bộ phát hiện ngưỡng, làm cho bộ phát hiện rất nhạy cảm với những thay đổi nhỏ trong tín hiệu đầu vào. Bất kỳ thay đổi nhỏ đột ngột nào về mức độ ánh sáng trên mức nền sẽ kích hoạt đầu ra kỹ thuật số. Bằng cách lựa chọn cẩn thận các hằng số thời gian của bộ lọc thông cao đầu vào và bộ lọc thông thấp sai lệch, có thể điều chỉnh đáp ứng máy dò tổng thể theo chữ ký của sự thay đổi ánh sáng liên quan đến đường đạn đi qua, lọc ra hầu hết nhiễu nền kết quả từ những thay đổi chậm trong mức độ ánh sáng xung quanh.

Do đó, mức tăng cao của máy dò có thể được sử dụng để chuyển đổi một mức thay đổi nhỏ về mức độ ánh sáng thành xung kỹ thuật số cần thiết. Tôi đề nghị rằng bước đầu tiên trong việc xây dựng một hệ thống như vậy sẽ là thử nghiệm bằng cách kết nối một máy hiện sóng ghép ac với một bóng bán dẫn có dây trong cấu hình người theo dõi và điều tra sự sắp xếp vị trí tốt nhất của đèn LED phát xạ và máy dò ảnh trong ống tạo ra tín hiệu lớn nhất từ ​​sự phản xạ hoặc bóng từ viên đạn đi qua.

Nếu không biết albedo IR của cả đạn và thành bên trong của ống, không thể đề xuất sự sắp xếp nào sẽ mang lại kết quả tốt nhất. Tôi nghi ngờ rằng tín hiệu lớn nhất đối với tỷ lệ nhiễu có thể thu được từ việc phát hiện tia sáng tán xạ phía sau ra khỏi viên đạn đi qua, nhưng điều này đòi hỏi suất phản chiếu của ống phải rất thấp và viên đạn phải cao.

Tôi đề nghị nên chọn cả bộ phát và bộ thu để có góc nhìn rộng nhất, đối tượng tạo ra một luồng ánh sáng xuyên qua ống, để tối đa hóa khu vực phát hiện. Thông thường chỉ ra rằng khẩu phần của mặt cắt ngang càng lớn so với ống, tỷ lệ tín hiệu so với nhiễu sẽ tạo ra càng cao.

Chức năng của ống là làm giảm càng nhiều càng tốt ảnh hưởng của ánh sáng xung quanh đến máy dò. Với điều kiện ánh sáng từ bộ phát hồng ngoại chiếm ưu thế, có thể điều chỉnh đầu ra bộ phát hồng ngoại để phân cực máy dò vào vùng hoạt động tuyến tính nhạy nhất của nó, điểm có độ dốc lớn nhất trên đường cong phản ứng của máy dò.

Một cải tiến hơn nữa về tốc độ, độ nhạy và hiệu suất loại bỏ nhiễu của máy dò có thể đạt được bằng cách thay thế bóng bán dẫn hình ảnh đơn giản bằng một diode photo, chẳng hạn như BPX65 và OP-Amp tốc độ cao. Có một số mạch sử dụng phản hồi điện áp để duy trì điện áp phân cực DC trên hằng số diode photo. Điều này làm tăng tốc độ máy dò, vì dòng ảnh không được sử dụng để sạc điện dung bên trong điốt. Các mạch như vậy thường được sử dụng bởi những người nghiệp dư vô tuyến đang khám phá tầm xa, đường ngắm, giao tiếp quang sử dụng điều chế biên độ nhỏ của ánh sáng LED bằng sóng mang phụ được điều chế IF thấp. Trong trường hợp này, chỉ số điều chế AM thường nhỏ hơn 10%, thường là 5%. Tôi nghi ngờ điều này tương tự như tín hiệu AM có thể được dự kiến ​​sẽ được tạo ra bởi một viên đạn đi qua,

Suy nghĩ về sự sắp xếp quang học tối ưu cho máy dò và bộ phát. Tôi tin rằng máy dò và ánh sáng phát nên được chuẩn trực để tạo ra chùm tia song song trên ống. Điều này có thể đạt được bằng cách đặt máy dò và bộ phát ở các tiêu điểm đối diện, đối diện với các gương phản xạ parabol. Điều này sẽ dẫn đến cả một tia sáng chéo và một chùm tia hồng ngoại song song đi qua đường trung tâm ống.

Vì không thể định hình ống thành cấu hình parabol cần thiết, nên có thể tạo ra sự sắp xếp như vậy khi chèn hai tấm nhựa dày, có hình dạng cạnh phản xạ parabol vào thành bên đối diện của ống, thông qua các khe cắt vào thành ống. Các cạnh hình parabol của các hạt chèn được phủ bằng băng phản chiếu gương Fablon. Cấu hình parabol cần thiết có thể được tạo ra bằng cách in đường cong cần thiết trên giấy máy in laser và chuyển nó thành tấm nhựa uPVC dày nửa inch dưới dạng dấu stprint để cắt. Bao nhiêu cải tiến mà sự sắp xếp quang học lý tưởng này mang lại chỉ bằng cách sử dụng cấu hình tròn của ống là đối tượng để thử nghiệm hoặc tính toán chi tiết.

Có lẽ nhiều đèn led chỉ vào một phototransister có thể được phát hiện và giảm vùng chết.

Thời gian để làm một số exerimenting! Ngoài ra một phần còn lại để đảm bảo bạn luôn ở vị trí ngọt ngào có thể đáng xem.

Chỉ để mở rộng tiêu đề trả lời. Có một ứng dụng cho người dùng windows phone Wp7. Wp 7.5 Wp7.8 và Wp8. Ứng dụng này được gọi là CronoPhone (Không phải chrono nhưng không có "h"), đây là một ứng dụng airsoft tuyệt vời với máy tính và ...

Nhưng nó cũng có một hướng dẫn chi tiết mô tả cách tạo ra phần mềm bấm giờ chronograph mà bạn đang sử dụng .. Ngoài ra, nó có phần mềm sử dụng bộ lấy mẫu micrô của điện thoại để tìm các gai tương tự từ các bộ thu ... Và sau đó tính toán MpS của viên đạn. Nếu bạn muốn FPS, hãy sử dụng máy tính trong ứng dụng ...

Hy vọng tôi giúp. Remeber nó được gọi là CronoPhone (không có "h" trong Chrono) ...