Sensor untuk mendeteksi peluru airsoft

Saya mencoba membuat airsoft chronograph / chronometer (alat yang mengukur kecepatan peluru airsoft). Idenya adalah untuk mengukur waktu di mana peluru bergerak dari titik A ke titik B, dan kemudian saya dapat menghitung kecepatan peluru.

Peluru ditembakkan ke pipa plastik dengan diameter 32mm. Saya sudah mencoba memakai satu sisi IR LED dan di sisi lain phototransistor (BPW 40), baik di awal maupun di ujung tabung. Sesuatu seperti ini:

Lingkaran biru adalah fototransistor, lingkaran merah adalah LED IR dan lingkaran putih adalah peluru airsoft.

Ketika peluru melewati area di mana peluru 2 ditarik (tepat di antara IR LED dan phototransistor), semuanya bekerja dengan sempurna. Tetapi ketika peluru melewati di mana peluru 1 dan 3 ditarik, itu tidak terdeteksi. Itu yang diharapkan, tetapi perilaku yang tidak diinginkan.

Jadi pertanyaan saya adalah: bagaimana saya bisa mendeteksi peluru terlepas dari posisinya? Saya sudah berpikir tentang meletakkan LED IR dan fototransistor di sekitar pipa (tidak hanya di satu tempat), seperti ini:

tetapi solusi ini tidak termurah: 5 LED IR + 5 BPW 40 = cca $ 12 kali 2 (karena saya membutuhkannya di kedua sisi pipa) = $ 24. Apakah ada solusi yang lebih murah? Apakah BPW 40 pilihan yang baik untuk fototransistor? Saya tidak tahu LED IR mana yang saya gunakan (dan penjual di toko juga tidak tahu - dia mengatakan ini adalah yang umum untuk pengendali jarak jauh, seperti pengontrol TV atau DVD).

Diameter pipa 32mm dan akan panjang sekitar 14cm (sensor akan terpisah 10cm). Diameter peluru airsoft adalah 6mm.

EDIT:

Saya akan pergi untuk ide kedua saya. Saya hanya punya satu pertanyaan lagi: apakah lebih baik mengatur pemancar IR dan transistor foto dengan cara ini:

atau dengan cara ini:

Terima kasih !!

Anda tidak perlu BB dipusatkan di antara emitor dan detektor

Dimungkinkan untuk menggunakan fototransistor sebagai sensor analog daripada saklar (yang saya duga Anda lakukan saat ini). Bahkan jika item Anda tidak sepenuhnya menghalangi cahaya, itu akan mengubah cahaya di area pipa yang ditempati. Gunakan phototransistor Anda untuk membuat avoltage, amplify atau buffer jika perlu, dan mengirim output ke amplifier yang membedakan . Ini akan menghasilkan tegangan bukan nol setiap kali intensitas cahaya berubah. Dengan asumsi bahwa sistem Anda ditutup pada kedua ujungnya (dan bahwa senapan airsoft Anda tidak memiliki flash moncong yang signifikan), ini seharusnya hanya terjadi ketika peluru melewati daerah tersebut.

Beberapa ide dari tirai tipis

Juga pertimbangkan bahwa masalah Anda mirip dengan masalah yang diselesaikan dengan tirai ringan, tetapi dalam skala yang lebih kecil. Ini sangat mirip pada diagram terakhir Anda, dengan beberapa sensor. Beberapa trik dapat dipinjam dari tirai ringan:

• Lebih mudah untuk merancang dan merakit tirai cahaya persegi panjang daripada bentuk lainnya. Dengan asumsi bahwa Anda telah mendesain pipa Anda menjadi cukup besar sehingga aliran udara di sekitar peluru tidak menjadi masalah, Anda bisa meletakkan kotak di ujung pipa Anda yang berisi PCB datar untuk memasang emitor dan detektor Anda. Ini akan jauh lebih mudah dan lebih kuat dari lubang pengeboran di pipa Anda dan kabel berjalan di semua tempat.

• Resolusi Anda dapat ditingkatkan secara signifikan dengan memindai melalui emitor Anda dan memeriksa setiap detektor Anda. Ini mengubah pola pemindaian Anda dari deretan garis (yang kemudian harus terpisah <6mm) menjadi garis antara setiap detektor dan setiap emitor. Anda harus memeriksa bahwa pola yang terbentuk tidak meninggalkan lubang yang menganga, seperti berbatasan langsung dengan penghasil atau detektor (meskipun ini dapat dihilangkan hanya dengan menempatkan jarak antara detektor dan penghapus lebih jauh). Perhatikan bahwa Anda harus memindai dengan sangat cepat; faktor pembatasnya mungkin fototransistor Anda dengan naik turunnya waktu dalam urutan 10 mikrodetik. Untuk menghindari deteksi, objek 6mm harus bepergian di:

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

  yang, saya harap, secara signifikan lebih cepat dari kemampuan airsoft gun Anda.

Satu lagi masalah tentang sumber Anda:

Saya tidak tahu LED IR mana yang saya gunakan (dan penjual di toko juga tidak tahu - dia mengatakan ini adalah yang umum untuk pengendali jarak jauh, seperti pengontrol TV atau DVD).

Tidak, tidak. Toko fisik dan wiraniaga kehidupan nyata hanya berguna ketika (1) Anda berada dalam masa krisis yang menggelikan dan tidak dapat menunggu sampai hari berikutnya untuk bagian Anda yang dikirimkan melalui pos atau (2) mereka menambah nilai pada produk. Anda tidak terdesak waktu, dan tenaga penjual Anda tidak mengerti tentang barang dagangan, jadi saya sangat, sangat menyarankan Anda mulai mencari distributor online terkemuka seperti Mouser dan Digikey yang akan memberikan lembar data dan suku cadang asli.

Selain itu, penawaran harga Anda sebesar $ 12 untuk 5 pemancar IR (perhatikan bahwa LED hanya memancarkan cahaya tampak sehingga secara teknis tidak benar untuk memanggil mereka IR LED, mereka disebut "pemancar inframerah") dan 5 fototransistor konyol. Emitor IR masing-masing sekitar $ 0,15, dan fototransistor masing-masing sekitar $ 0,30, jadi Anda harus mencari $ 2,25 untuk pengaturan 5-piece Anda. Perhatikan juga, bahwa kutipan harga ini adalah untuk sejumlah kecil bagian lubang-lubang: Jika Anda membeli gulungan atau menggunakan suku cadang SMD yang lebih murah, baik LED maupun fototransistor tidak boleh lebih dari $ 0,10.

Edit

Untuk memutuskan di antara berbagai kemungkinan konfigurasi emitor dan detektor, buat garis pandang melalui setiap pasangan yang akan Anda periksa seperti yang ditunjukkan di sini:

Yang kiri lebih padat di tengah, sementara kanan menggunakan sejumlah besar garis pandang dalam memeriksa pinggiran ekstrim. Karena Anda tidak bekerja dengan aplikasi yang kritis terhadap keselamatan seperti tirai tipis di mana Anda tidak dapat melewatkan objek sesekali, dan karena objek Anda harus terkonsentrasi di tengah (dan memberikan hasil yang salah jika mereka mengenai sisi), saya sarankan yang kiri.

Konon, keduanya akan sulit dibuat. Saya masih menyarankan menggunakan pengaturan persegi panjang seperti yang ditunjukkan di sini:

Diagram ini menjelaskan mainboard atas yang berisi mikrokontroler dan konektor untuk daya, pentanahan, dan pulsa yang akan dikeluarkan ketika suatu objek terdeteksi, dengan kartu anak dipasang pada konektor sudut kanan. Ini menciptakan jarak 32/5 = 6.4mm antara pasangan emitor / detektor tanpa memeriksa diagonal, menaikkan hitungan dari 5 menjadi 6 atau 8 (yang akan mudah) akan memungkinkan Anda melakukan pemindaian linier sederhana.

Pertimbangkan bahwa sirkuit untuk emitor dan detektor pada dasarnya identik (dan kepadatan rendah / kompleksitas), Anda mungkin bisa membuat ketiga papan identik secara fisik dan hanya mengisi mereka secara berbeda untuk menghemat uang. Untuk motherboard, SSOP atau mikrokontroler SOIC di bagian atas papan, jalankan I / O dari kedua sisi hingga 0,1 "lubang untuk header sudut kanan. Untuk kartu anak, letakkan sederet jejak kaki emitor / detektor (mereka) cukup mudah untuk menemukan dalam paket yang identik secara mekanis, seperti pasangan Kingbright APT2012F3C / AA3021P3S) dan resistor di bagian bawah, dan jalankan koneksi kembali ke header. Beberapa jumper solder cukup untuk membuat papan baik jenis seperti ditunjukkan pada berikut Skematis, atau Anda bisa mendapatkan mewah dan membuat satu ujung papan koneksi untuk emitor dan yang lainnya untuk detektor.

Sekali lagi, saya sangat menyarankan berpikir keras tentang desain untuk manufakturabilitas pada tahap ini! Anda tidak ingin berakhir dengan banyak komponen yang tidak dapat Anda rakit dengan andal, terutama jika Anda memiliki waktu tunggu yang panjang seperti yang ditunjukkan. Sedikit usaha yang diinvestasikan sejak dini dapat menghemat banyak upaya nanti.

Sunting # 2: Skema untuk desain yang diusulkan

Saya menggunakan ATtiny40 dalam desain ini, ada berbagai pengontrol yang dapat digunakan. Maaf atas kekacauan jaring di luar, saya mencoba editor online baru yang rapi (klik gambar untuk membukanya) yang belum memiliki bus.

Salah satu metode yang mungkin berakhir lebih murah dan sederhana adalah dengan menggunakan laser. Seperti yang dikatakan Kevin, lebih mudah membuat tirai ringan di tabung persegi panjang daripada di putaran. Buat bagian dalam tabung reflektif, baik dengan menempelkan cermin di dalamnya, atau dengan memolesnya secara super. Kemudian arahkan laser melalui lubang di tabung sehingga memantul sekitar beberapa kali sebelum mengenai fototransistor. Selama tidak ada lubang yang cukup besar untuk bola melewati, maka Anda dijamin untuk mendeteksinya (Anda mungkin perlu lebih banyak bouncing dalam kotak bundar daripada yang saya gambar).

Metode penginderaan lain, yang lebih dekat dengan apa yang Anda gunakan sekarang adalah membalikkan sesuatu. Alih-alih LED bersinar pada fototransistor, dan bola memotong sinyal, mengapa tidak mengaturnya sehingga fototransistor mendeteksi cahaya yang dipantulkan dari bola?

Atur LED sehingga tidak ada cahaya yang menyinari fototransistor. Jadikan LED sangat cerah. Ketika bola melewati LED, itu bersinar terang di bawah iluminasi, dan sinyal kecil terdeteksi di phototransistors.

Sejauh ini sebagian besar detektor yang disarankan dalam utas ini tampaknya beroperasi di domain digital, membutuhkan peluru untuk menghalangi sinar cukup untuk memicu output digital. Karena emitor dan detektor mungkin diatur untuk mendeteksi denyut cahaya yang dipantulkan dari peluru yang lewat atau bayangannya. Saya menyarankan bahwa detektor foto harus analog dalam operasi, bekerja di bawah tingkat saturasi dan AC digabungkan ke detektor OOK Op-Amp.

Keuntungan menggunakan detektor OOK adalah kebisingan latar belakang disaring untuk memberikan tingkat bias untuk pembanding detektor ambang, membuat detektor sangat sensitif terhadap perubahan kecil dalam sinyal input. Setiap perubahan kecil tiba-tiba pada level cahaya di atas level latar belakang memicu output digital. Dengan pemilihan konstanta waktu yang hati-hati dari filter high pass input dan filter low pass bias, harus mungkin untuk menyesuaikan respon detektor keseluruhan terhadap tanda tangan dari perubahan cahaya yang terkait dengan proyektil yang lewat, menyaring sebagian besar kebisingan latar belakang dihasilkan dari perubahan lambat pada level cahaya sekitar.

Dengan demikian gain tinggi dari detektor kemudian dapat digunakan untuk mengubah sedikit perubahan tingkat cahaya menjadi pulsa digital yang diperlukan. Saya menyarankan bahwa langkah pertama dalam membangun sistem seperti itu adalah untuk bereksperimen dengan menghubungkan ac osiloskop ditambah ke kabel foto-transistor dalam konfigurasi pengikut dan menyelidiki pengaturan posisi terbaik dari emitor LED dan foto-detektor dalam tabung yang menghasilkan sinyal terbesar dari refleksi atau bayangan dari peluru yang lewat.

Tanpa mengetahui IR Albedo dari proyektil dan dinding bagian dalam tabung, tidak mungkin untuk merekomendasikan pengaturan mana yang akan menghasilkan hasil terbaik. Saya menduga bahwa signal to noise ratio terbesar mungkin diperoleh dari mendeteksi flash lampu belakang yang tersebar dari peluru yang lewat, tetapi ini membutuhkan albedo tabung menjadi sangat rendah dan bahwa peluru itu menjadi tinggi.

Saya menyarankan agar kedua emitor dan penerima harus dipilih untuk memiliki sudut tampilan terlebar, objeknya adalah untuk menghasilkan penggemar cahaya melintasi tabung, untuk memaksimalkan area deteksi. Akal sehat menunjukkan bahwa semakin besar rasio penampang proyektil terhadap tabung, semakin tinggi rasio sinyal terhadap noise yang dihasilkan bayangan.

Fungsi tabung adalah untuk mengurangi sebanyak mungkin efek cahaya sekitar pada detektor. Asalkan cahaya dari pemancar IR mendominasi, harus dimungkinkan untuk mengatur keluaran pemancar IR untuk membiasakan detektor ke dalam wilayah operasi linearnya yang paling sensitif, titik kemiringan terbesar pada kurva respons detektor.

Peningkatan lebih lanjut dalam kinerja detektor, sensitivitas dan penolakan noise dapat diperoleh dengan mengganti foto-transistor sederhana dengan dioda-foto, seperti BPX65 dan OP-Amp kecepatan tinggi. Ada sejumlah sirkuit yang menggunakan umpan balik tegangan untuk mempertahankan tegangan bias DC melintasi konstanta dioda foto. Ini meningkatkan kecepatan detektor, karena foto-saat ini tidak digunakan untuk mengisi kapasitansi internal dioda. Sirkuit seperti ini biasanya digunakan oleh amatir radio yang mengeksplorasi jarak jauh, saling berhadapan, komunikasi optik menggunakan modulasi kecil dari cahaya LED oleh sub-carrier modulasi IF rendah. Dalam hal ini indeks modulasi AM biasanya kurang dari 10%, biasanya 5%. Saya menduga ini mirip dengan sinyal AM yang mungkin diharapkan dihasilkan oleh peluru yang lewat,

Memikirkan pengaturan optik optimal untuk detektor dan emitor. Saya percaya bahwa detektor dan lampu emitor harus dikolimasi untuk menghasilkan sinar paralel di tabung. Ini mungkin dicapai dengan menempatkan detektor dan emitor pada titik fokus yang berlawanan, menghadap reflektor parabola. Ini harus menghasilkan baik cahaya persimpangan maupun paralel cahaya IR yang melintasi garis tengah tabung.

Karena tidak praktis untuk membentuk tabung ke dalam profil parabola yang diperlukan, susunan seperti itu dapat diproduksi dengan memasukkan dua lembaran plastik tebal, dibentuk dengan profil tepi reflektor parabola ke dinding sisi berlawanan dari tabung, melalui celah yang dipotong ke dinding tabung. Tepi parabola berbentuk sisipan yang ditutupi dengan pita reflektif cermin Fablon. Profil parabola yang diperlukan dapat diproduksi dengan mencetak kurva yang diperlukan pada kertas printer laser dan mentransfer ini untuk mengatakan lembaran plastik uPVC setebal setengah inci sebagai tanda stensil untuk memotong. Berapa banyak peningkatan yang ditawarkan oleh pengaturan optik ideal ini hanya dengan menggunakan profil melingkar tabung adalah subjek untuk percobaan atau perhitungan terperinci.

Mungkin banyak led yang menunjuk pada satu phototransister mungkin dapat dideteksi dan mengurangi zona mati.

Saatnya melakukan exerimenting! Juga bangku istirahat untuk memastikan Anda selalu berada di sweet spot mungkin layak untuk dilihat.

Hanya untuk memperpanjang allitle penjawab. Ada aplikasi untuk pengguna telepon windows Wp7. Wp 7.5 Wp7.8 dan Wp8. Aplikasi ini disebut CronoPhone (Bukan chrono tetapi tanpa "h") itu adalah aplikasi airsoft yang hebat dengan kalkulator dan ...

Tetapi ia juga memiliki panduan terperinci yang menjelaskan bagaimana membuat harron chronograph yang Anda gunakan. Selain itu ia memiliki perangkat lunak di mana ia menggunakan sampler mikrofon telepon untuk menemukan paku analog dari penerima ... Dan kemudian menghitung MpS dari peluru. Jika Anda ingin FPS gunakan kalkulator di aplikasi ...

Semoga saya bisa membantu. Ingat itu disebut CronoPhone (tanpa "h" di Chrono) ...