Das Problem ist dann, dass das Geschoss zuwenig Fläche abdeckt oder man müsste dann auch mehr Fotodioden einbauen die man dann überwachen und auswerten muss ... für alles an F-Waffen werden die 50 mm reichen ...
Projekt Simple Chrony
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Yup. Entweder mehrere IR-LEDs oder mehrere Detektoren. Alternativ eine Art Milchglas/Defusor benutzen (z.B. ein Stück weißes Jogurtbecher-Plastik).
Bei einem fertigen Gerät sollte man die Röhre aus einem stabilden Material (Stahl/Eisen/Messing) machen. Irgendwann prallt ein Diabolo doch mal gegen die Rohrwand. Es sei denn, man kann die Waffe planparallel montieren/befestigen, ...Den Sensor vertieft in/hinter einem Schlitz montieren, um Umgebungsfremdlicht zu reduzieren. Mein erster Test war eine Pappröhre mit 2x 2x 1/2 Streichholzschachteln, in die die LEDs und Sensoren eingeklebt waren. An der Front (zum Schlitz) der Defusor (alternativ halt 3x LEDs oder Sensoren nebeneinander (im Schlitz)).
Gruß Play
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Und mit was für Geschossen hast du da getestet?
Mit 4.5 Diabolo (H&N) und 4.4 Punktkugel Blei
Mit nur einer LED ist der Durchschußbereich aber ein bisschen schmal. Könnte man das nicht gleich mit ca. 4 Stück planen? So 20 bis 30mm sollten schon sein.
Da die Schaltung mit 5V betrieben wird und die Flussspannung einer IR-LED 1.7 V beträgt, können zwei IR-LED in Reihe verwendet werden. Natürlich können auch welche parallel geschaltet werden, in der Schaltung sind einfach drei Anschlusspins dafür vorgesehen.
Aus meiner Sicht bringen mehrere IR-LED’s bei einem 50 mm Rohr keinen Gewinn. Die LED hat einen Abstrahlwinkel von ca. 90 Grad und die Diode einen Empfangswinkel von ca. 130 Grad. Damit ist ein Rohr mit 50 mm Durchmesser recht gut ausgeleuchtet. Selbst ein 70 mm Rohr geht noch recht gut.
Nachtrag: Ein Schlitz scheint mir weit wichtiger um sozusagen eine feste Messebene (Querschnittsebene) zu erzeugen. Ansonsten wird der Auslösezeitpunkt in Längsrichtung des Rohres undefiniert.
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Die Frage ist nur, ob die Verschattung durch ein Projektil bei größerem Durchmesser auch noch ausreicht ... die Lichtstärke der Diode bleibt gleich, die Fläche wird aber ungleich größer wenn man ein 150 er Rohr nimmt.
Auch sollte trotzdem mittig durchgeschossen werden, das geht nur wenn Messgerät und Rohr eingespannt und axial ausgerichtet sind ... mal eben freihändig durch eine große Messanlage schießen, da kannst du genausogut gleich schätzen ...Bei deinem Bild sieht man das Problem doch recht gut ... je näher das Projektil an der LED vorbeifliegt, umso mehr Licht wird durch den Querschnitt des Geschosses abgelenkt ... je niedriger über der Fotodiode das Projektil durchfliegt ebenfalls. Wenn bei einem großen Rohrquerschnitt das Projektil äußerst rechts oder links durchfliegt bekommt die Fotodiode das evtl. Überhaupt nicht mit ...
Bei 4,5 mm Geschossdurchmesser schätze ich mal dass die Messung in einem Radius mit ca. 5-7 mm um die Rohrachse zu vernünftigen Messungen führt ...
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Danke!
Ich sehe es auch so, dass mehr Beleuchtung nichts bringt, sondern höchstens mehr oder-geschaltete Detektoren. Die Anregung von the_playstation dazu gefiel mir eigentlich gut, aber die Schaltung steht ja jetzt erstmal, da sollte man wohl zuerst mal schauen, wie weit man mit je einem Detektor kommt.
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Man sollte den Beleuchtungskegel eher einschränken ... bei 10 mm Durchmesser ist die Lichtfläche ca. 78.5 mm² und ein Diabolo mit 4,5 x7 mm schattet mit knapp 25 mm² ca. ein Drittel ab.
Bei 15 mm Durchmesser ist die mögliche Lichtfläche ca. 176 mm² groß und der Diabolo schattet nur mehr 1/7 ab ...Also sollte der Durchmesser so klein wie möglich, die Aufnahme der Fotodiode und der LED durch zurücksetzen der beiden in den Rahmen auf ca. 10-15 mm Kegelbreite in Rohrmitte begrenzt werden ...
Es hat schon seinen Grund warum die Aufsteckchronys nur so 15-20 mm Durchflugöffnung haben ...
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Zitat von Feinmechaniker
Ganz so kann man das nicht sehen.
Die LED deckt zwar fast die ganzen Raum ab und der Sensor deckt fast die ganze Fläche ab. Aber wenn das Dia seitlich von der direkten Linie die "Lichtschanke" durchfliegt, ist der Schatten, den das Dia produziert rechts oder links NEBEN dem Sensor.
Der Sensor detektiert dann nur den Schatten der Lichtreflektion von der gegenüberliegenden Wand! Wird aber gleichzeitig durch das direkte Licht der LED stark "geblendet". Der Schatten vom Licht der gegenüberliegenden Wand ist erheblich geringer.
Das wird so nicht gut funktionieren. Deine Grafik bildet das nicht ab. Leider bin ich nicht zu Hause. Daher kann ich keine Grafik erstellen, die das Problem deutlich macht.
Um ein veranschaulichendes Beispiel zu geben:
Vor Dir steht ein Man mit einem 100W LED Strahler und blendet dich total in die Augen. 2m an der Seite läuft ein man kurz in dein Sichtfeld (aber nicht vor die blendende Lampe) und wieder raus. Du wirst es kaum erkennen können.3x IR LEDS, oder 3x Sensoren oder ein Defuser sind erforderlich bzw erleichtern die Detektion erheblich!
Gruß Play
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So ist es. Wenn man es bei einer oder zwei LEDs und einem Detektor belassen möchte, könnte man auch nochmal ausprobieren, ob eine diffus weiß gestrichene Innenfläche und ein Einstrahlwinkel von 90 Grad zur Photodiode nicht vielleicht besser ist.
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Ich kann nur sagen, daß meine beiden mit je nur einer IR-LED und einem Sensor mit einer dickeren Pappröhre nicht funktioniert hat bzw sehr schlecht. Mit 3x Phototransistoren in Serie wurde einer der 3x voll oder teilweise abgeschattet, was eine gute Detektion ermöglichte.
Gruß Play
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Also ich wollte eigentlich kein Rohr benutzen sondern aus Stahl- oder Alublech einen ca. 60x60mm Durchlass bauen. So das man aus ca. 2m Entfernung noch trifft. Da kam man das Teil vor den Scheibenkasten (14x14cm) stellen.
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Ein größerer Durchlaß ist kein Problem. Man benötigt dann Schlitze, Difusoren und mehr LEDs / Sensoren, damit eine Abschattung detektiert wird und möglichst kein Fremdlicht / Signal von Schräg vorne / hinten durch den Schlitz fallen kann. Dann reichen zwei Tore. Die Frage ist, wie viele Sensoren in Serie nutzbar sind.
Das wäre eine Frage an Feinmechaniker.
EDIT:
Es geht auch mit einem Sensor. Dann braucht man eine Art durchsichtiges Platikteil oder einen noch besseren Defusor, der das Licht vom gesammten Schlitz an den Sensor leitet. Allerdings ist dann der Unterschied geringer (da nur eine partielle Abschattung), was aber Feinmechanikers OP Schaltung kompensieren sollte. Bei einer einfachen Pull-Down-Schaltung wären mehrere Sensoren unbedingt notwendig, damit einer der Sensoren durch die Abschattung genügend geringer durchsteuert.Alternativ wie von Old Shurehand gesagt im 90 Grad Winkel angeordnet. Dann wird das vom Diabolo seitlich reflektierte Licht detektiert.
Gruß Play
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Die Frage ist, wie viele Sensoren in Serie nutzbar sind.
Das wäre eine Frage an Feinmechaniker.
Der verwendete Transimpedanzverstärker besteht ja aus einer IR-Diode und einem OPV als Verstärker. Das Licht, das auf die Fotodiode auftrifft, erzeugt einen Strom, der von der Kathode zur Anode der Diode fließt. Dieser Strom fließt auch durch den Rückkopplungswiderstand des OPV. Eine Beleuchtung führt also zu einer positiven Ausgangsspannung. Gibt es eine Abschattung, so erzeugt der Ausgang einen negativen Impuls.
Bei einer Reihenschaltung von zwei IR-Dioden werden beide Dioden gleichermaßen beleuchtet. Damit fließt ein Summenstrom aus beiden Dioden und deren Reihenwiderständen. Eine einzelne Abschattung wird nicht richtig detektiert.
Um das Argument der Fotowiderstände in Reihenschaltung gleich zu entkräften. Die Schaltung mit mehrenden Fotowiderständen in Reihe ist viel viel zu langsam für hohe Geschwindigkeiten wie beim GK auftreten. Die internen Kapazitäten sind einfach zu groß. -
... und parallel? Geht das nicht?
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D.h. dann müsste man schon eine komplette Schaltung mit Verstärker pro Photodiode aufbauen. Aber zuerst mal wäre zu m.E. testen, wie weit man mit einer Photodiode kommt. Das Projekt heißt schließlich "Simple Chrony" ... Ich finde die Forderung, dass jetzt gleich auch alle möglichen GK-Geschosse funktionieren sollen, ja persönlich ziemlich nachrangig.
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Das Licht, das auf die Fotodiode auftrifft, erzeugt einen Strom, der von der Kathode zur Anode der Diode fließt. Dieser Strom fließt auch durch den Rückkopplungswiderstand des OPV. Eine Beleuchtung führt also zu einer positiven Ausgangsspannung. Gibt es eine Abschattung, so erzeugt der Ausgang einen negativen Impuls.
Eben. Und eine Abschattung muß erst einmal erfolgen. Die Erfolgt aber nicht, wenn das Dia rechts oder links vom direkten Strahl (Blendung) hindurchfliegt. Das Dia erzeugt nur eine Abschattung zu der dahinter liegenden, seitlichen Wand. Der mehr oder weniger beleuchgteten Wand rechts und links der IR-LED. Die Frage ist, ob deine Schaltung sensibel genug ist, dieses trotz der starken, direkten Beleuchtung zu detektieren.
Auf jeden Fall ist der Unterschied sehr gering und ähnlich gering wie z.B. Fremdlicht von den Öffnungen der Röhre. Wiso machst Du Dir das Leben unnötig schwer? Fehlmessungen oder gar keine Messung sind so wesentlich wahrscheinlicher.
P.S. Bei mehreren Foto-Transitoren in Reihe / Serie sind auch die Kapazitäten der Foto-Transistoren in Reihe!
Die Gesamtkapazität der Reihenschaltung ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität. Durch jeden weiteren Reihenkondensator sinkt die Gesamtkapazität.Ich weis nicht, wo Dui das Problem siehst. Es funktioniert. Und zwar erheblich besser als mit einer IR-LED und einer Fotodiode oder einem Foto-Transistor.
Aber probiere es selbst aus. Ich kann nur sagen, wie es hervorragend funktioniert.
Gruß Play
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Mal eine blöde Frage: Ihr verwendet immer Leucht- und Fotodiode(n) gegenüber. Wenn man einen Reflektor anbringt, kann man die ja nebeneinander anbringen. Das hat einerseits den Charme, dass der Bereich relativ einfach vergrößert werden kann und andererseits, dass das Licht der Leuchtdiode doppelt geschwächt wird, eben auf Hin- und Rückweg zum Reflektor. Mache ich da einen Denkfehler?
PS: Rächtschreibung korrigiert
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Old Shurehand.
Es funktioniert. Und das sehr einfach und unproblematisch. Auch wenn Feinmechaniker das noch nicht einsehen will. Mehrere Fototransistoren oder Fotodioden haben nur einen Nachteil. In Serie / Reihe adieren sich die Spannungen wenn Sie durchgeschaltet haben. Pro Diode z.B. 0,7V Bei 3x sind das dann 2,1V. Benutzt man z.B. 9V, eine einfache Pull-Down-Schaltung und einen Spannungsteiler (Poti) ist die Anzahl der Foto-Transistoren eher nebensächlich.Reflexlichtschranke:
Das Dia ist durch das Blei recht hell. Es würde die IR-Strahlung wahrscheinlich eher reflektieren als absorbieren. Aber ja. Das müßte auch gehen. Allerdings würde ich dann auf der anderen Seite Nichts bzw einen Absorber montieren. Man müßte testen, wieviel Strahlung durch das Dia reflektiert wird.Edit:
Ich verstehe das nicht. Mit ca. 12j habe ich von meinem Vater den Kosmos E200 Elektronikbaukasten geschenkt bekommen. Inkl. dem Hifi- und Optik-Ausbau-Set. Damit konnte man IR-Lichtschranken (mit dem 4x OP LM324) bauen oder ein Lichttelefon. Später habe ich dann die Licht-Schießbude (Hobbythekbuch) nachgebaut. Mit ca. 14. Jetzt bin ich 50 und dachte eigentlich, das Leben würde einfacher werden.
Gruß Play
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Auch wenn Feinmechaniker das noch nicht einsehen will. Mehrere Fototransistoren oder Fotodioden haben nur einen Nachteil. In Serie / Reihe adieren sich die Spannungen wenn Sie durchgeschaltet haben.
Es handelt sich um zwei grundlegend andere Schaltungen.
Die Fototransistoren in den üblichen hier zitierten Schaltungen arbeiten als Schalter. Diese können in Reihe geschaltet werden. Die Grenzfrequenz dieser hochohmigen Schaltungen liegt allerdings deutlich unter 30 kHz (30 Mikrosekunden). Bei einer Gesamtmesszeit von 555 Mikrosekunden schon mehr als kritisch.
Fotodioden arbeiten als Stromquelle und nicht als Schalter. Hier ist eine Reihenschaltung problematisch. Die einzelne Stromquelle ist jedoch sehr sehr schnell (MHz – GHz Bereich).Das Projekt heiß ja Simple Chrony weil es einfach sein soll. Mein bisheriger Entwurf zielt auf schnelle Erfassung mit möglichst hoher Genauigkeit und einfachem Design ab. Es ist jedoch vorstellbar, die Elektronik für die Lichtschranken auszugliedern und dem geneigten Anwender hier die maximal mögliche Freiheit zu lassen.
Ich nutze erst mal das kommende Wochenende die bisher entworfene Schaltung ausgiebig zu testen.
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Die max. Frequenz bei den Fototransistoren würde ich jetzt mal anzweifeln.
Die Grenzfrequenz eines Fototransistors liegt mit etwa 250 kHz wesentlich niedriger, bei Foto-Darlington-Transistoren liegt diese sogar nur bei ca. 30 kHz.
Aber wenn Du die Fotodioden so verwenden willst, mußt Du halt mit den Einschränkungen leben.
Ich will mich nicht streiten. Ich kann nur sagen, wie es einfach funktioniert und wo, wann es Probleme gibt.
Gruß Play