Dieser Test vergleicht zwei recht unterschiedliche Geräte zur Messung der Geschossgeschwindigkeit. Es soll kein Test sein, der umfassend die Einsatzmöglichkeiten und Features der einzelnen Geräte darstellt. Im Mittelpunkt sollen hier die Funktionsprinzipien, die systembedingten Messfehler und die erreichbaren „Messgenauigkeiten“ (Messunsicherheiten) beider Geräte stehen.
Wenden wir uns dennoch kurz den Besonderheiten der beiden Geräte zu.
Combro Mk4 cb-625 Chronoscope
Das „Combro“ ist aufgrund seines recht erschwinglichen Preises das typische Geschwindigkeitsmessgerät für den privaten Nutzer. Neben dem Preis bietet es aber noch weitere entscheidende Vorteile:
- klein, leicht, handlich
- mobil
- blitzschnell einsetzbar
- kalibrierbar!!
Wer möchte, kann das Combro über die serielle Schnittstelle an den PC anschließen. Die Hardware kann in Großbritannien erworben oder nach Bauplan selbst „gebastelt“ werden, die nötige Software steht als Freeware und Download zur Verfügung.
Das Combro erlaubt die Messung der Vo bis etwa 650m/s und (bei vorheriger Eingabe des Geschossgewichtes) auch die Erfassung der Mündungsenergie, der Eo. Es kann von angelsächsischen Einheiten (feet per second, foot pounds, grains) auf metrische Einheiten (m/s, Joule, Gramm) umgestellt werden.
Wichtig und häufig übersehen.: Das Combro kann kalibriert werden, d.h. man kann die Anzeige um +- 1% anpassen, wenn durch eine Kontrollmessung mit einem genaueren Messgerät festgestellt wird, dass das Combro etwas zu hohe oder etwas zu niedrige Werte anzeigt.
Einschränkungen:
Das Combro ist ein reines Vo Messgerät, das direkt am Lauf vor der Mündung der Waffe montiert wird. Eine Messung der V10, V20….V50 ist nicht möglich. Das Combro kann nur für Luftdruck- oder CO2-Waffen bei Kalibern bis 5,5mm eingesetzt werden, da der freie Durchmesser gerade mal 11mm beträgt. Der Einsatz für Feuerwaffen scheidet konstruktionsbedingt aus.
Sonstiges:
Preis: 40 britische Pfund in UK oder ca. 79,- Euro hier
Bezugsquellen:
Sportwaffen Schneider: http://www.versandhaus-schneider.de/product_info.php/products_id/1881
Stelljes: http://www.schuetzenwelt.de/shop/4/schiess…ckwaffen_lg_lp/
Teutenberg: http://www.teutenberg-werl.de/index.html?target=dept_172.html
Hersteller: Combro UK : http://www.combro.co.uk/cb625.html
Combro Bedienungsanleitung: http://www.combro.co.uk/cb625/index.html
Combro PC Interface plus Software zum Download: http://www.combro.co.uk/chrono-interface.html
Bedienungsanleitung in deutsch: deutsche Bedienungsanleitung Combro 625 MK4
Kurztest (Schützenwarte März 2002): http://www.wsb-home.de/wsb-home/ struktur/documents/sw/sw_03_02.pdf
CED Millennium Chronograph
Der CED Millennium Chronograph (CED = Competitive Edge Dynamics) gehört zu den weltweit anerkannten Geschwindigkeitsmessgeräten. Nach Angaben des Herstellers wird es vom US Geheimdienst und vielen anderen Institutionen eingesetzt und ist das offizielle Messgerät des IPSC/USPSA.
Es besitzt den typischen, klassischen 2-Dreiecks-Aufbau, den man auch von anderen „großen“ Geräten kennt. Es wird in Einzelteilen geliefert und muss kurz zusammengesteckt werden. Zusätzlich ist ein Stativ erforderlich, um das Gerät auf die passende Arbeitshöhe zu bringen.
Die Basisversion verfügt nur über passive Streuscheiben (obere Abdeckung der Dreiecke) und benötigt daher (helles) Tageslicht oder normale Glühlampen (mit Infrarot-Anteil) in ausreichendem Abstand zu diesen Diffusoren. Mit Leuchtstofflampen arbeitet das Gerät wegen des fehlenden IR-Anteils nicht. Die Basisversion hat allerdings den Vorteil, dass sie netzunabhängig arbeitet, eine 9V-Blockbatterie versorgt Steuergerät und auch Sensoren.
Zusätzlich kann ein Infrarot-Beleuchtungs-Set erworben werden. Hierbei sind die Streuscheiben aktiv und mit einer Reihe von Infrarot-LEDs bestückt, so dass der Betrieb völlig unabhängig von den Umgebungsbedingungen wird. Das IR-Beleuchtungs-Set benötigt allerdings eine getrennte Stromversorgung, die entweder über das zum Lieferumfang und im Preis enthaltene Netzteil gespeist wird oder – will man unabhängig von einer Steckdose sein – noch ein Accu-Pack benötigt.
Für diesen Test wurde die Combi mit Infrarot-Beleuchtungs-Set eingesetzt. Für den verwöhnten Combro-Nutzer entsteht damit schon ein ziemliches Kabelgewirr, das erst einmal gebändigt werden muss.
Der PC-Anschluss ist Standard, entweder über die serielle Schnittstelle mit beigefügtem Adapterkabel oder über USB (mit entsprechendem zusätzlichem Adapter). Eine CD-ROM mit der CED Millennium Data Collector Software liegt bei.
Das Steuergerät selbst, auch ohne Anschluß an den PC, ermöglicht bereits verschiedenste Auswertungen auch statistischer Art. Es bleiben eigentlich kaum Wünsche offen. Wenn man möchte, sagt einem das Gerät sogar die jeweilige Geschossgeschwindigkeit an, eine etwas holprige weibliche Stimme bemüht sich um verständliches Englisch, kann aber meiner persönlichen Einschätzung nach einen leichten Hongkong Akzent nicht verleugnen.
Ich verzichte auf die Aufzählung der vielfältigen Anzeige- und Auswertemöglichkeiten.
Das CED-Millennium ist ein universelles Geschwindigkeitsmessgerät für Geschosse aller Art. Von Luftgewehr über Armbrust, Bogen bis zum Großkaliber, alles kann gemessen werden, gerade auch durch Anpassung des Abstands der Lichtschranken von 2,4,6 und 8 ft., also von ca. 60cm (Standard) bis 2,4m. Und auch auf alle Entfernungen, solange man sich zutraut, dass Geschoss sicher durch die hintereinander liegenden Dreiecks-Lichtschranken zu leiten, ohne das Gerät selbst zu treffen. Die große Anzeige erlaubt auch die Ablesung durch Zielfernrohr oder Spektiv aus 100m oder mehr.
Preis: 179,- $ (+89,-$ für IR-Set) , 239,- Euro (129,-Euro IR-Beleuchtungsset), Testgerät 368,- Euro
Bezugsquellen:
IFS Shooting Supplies: http://www.ifs-shoot.de/javashop/shop.htm
Frankonia (Katalog 2005/2006 Seite 146)
Hersteller: http://www.cedhk.com/show.php/Object82
Manual: http://www.cedhk.com/show.php/Object29
Sonstiges: http://www.germanft.com/BALLISTIK.html
Kurztest: http://www.deerstalker.com/ced_chronograph.htm
http://www.steyrscout.org/ballisti.htm
Alter Thread bei Waffen-Online: http://foren.waffen-online.de/lofiversion/index.php/t20037.html
Funktionsprinzip und Betrachtung der erreichbaren Wiederholgenauigkeit, Präzision und Messunsicherheit
Einblick in das Combro cb-625
Deutlich sind oben die beiden Fotodioden zu erkennen, gegenüber (nicht sichtbar) ist jeweils eine infrarot-LED angeordnet
Einblick in einen Sensorkopf des CED-Millennium
Man erkennt den IR-Fotoempfänger, der mit "langen Beinchen" auf der Platine angelötet wurde. Direkt darüber die erste Kunststoff-Zylinderlinse und weiter höher die zweite Zylinderlinse. Durch die beiden Zylinderlinsen wird erreicht, dass der Fotoempfänger nur Licht aus einem ganz schmalen Bereich empfängt, praktisch ein dreieckiger Licht-"Vorhang", durch den Geschoß fliegt und dadurch das Licht etwas abdunkelt, das auf den Empfänger trifft.
So unterschiedlich die Geräte aussehen, sie basieren absolut auf dem gleichen Messprinzip. Beide Geräte verfügen über zwei Infrarot-Lichtschranken, beim Durchqueren der ersten Lichtschranke löst das Geschoss den Zähler („Stoppuhr“) aus, beim Durchqueren der zweiten Lichtschranke wird dieser wieder gestoppt. Die Geschwindigkeitsmessung funktioniert also über eine Zeitmessung bei bekanntem Weg (Abstand zwischen den Lichtschranken).
V = s/t
Der Weg s beträgt beim Combro 60mm und beim CED Millennium 610mm. Und genau dieser kurze Weg wird dem Combro allgemein als größte Schwäche nachgesagt. Warum?
Will man bei konstanter Geschwindigkeit auf der Autobahn diese über eine Zeitmessung ermitteln, so kann man das mit dem Sekundenzeiger der Armbanduhr und dem bekannten 50m Abstand der Seitenpfosten sehr leicht tun. Aber kein Mensch würde versuchen nur die Zeit zwischen zwei Pfosten zu stoppen, bei 120km/h wären das gerade mal 1,5 Sekunden. Das klappt nicht mit dem Sekundenzeiger! Stoppe ich aber die Zeit über 11 Pfosten=500m, lese ich etwa 15 Sekunden ab. Bin ich mir auf +- 1 Sekunde sicher, so ergibt sich:
V=500m/15s+-1s=31,3m/s - 35,7m/s =112,5km/h – 128,5km/h
Also je länger die Messstrecke um so besser, zuverlässiger das Resultat (bei konstanter Geschwindigkeit innerhalb der Messstrecke).
Das habe ich bisher auch immer gedacht, bis ich diesen Test hier durchgeführt habe.
Im Combro arbeitet der Microcontroller PIC16C8B 04SO getaktet mit 4MHz. Ich gehe der Einfachheit halber davon aus, dass sowohl im Combro als auch im CED Millennium die Zeiterfassung mit einem 1 MHz Takt stattfindet, d.h. mit einer Auflösung von 0,001 ms=1 Mikrosekunde. Pro Lichtschranke „erlaube“ ich beiden Geräten einen Zeiterfassungsfehler von +- 1Takt also insgesamt +- 2Mikrosekunden. Dass das CED Millennium eventuell höher getaktet ist, spielt für diese Überlegung keine Rolle, wie später noch gezeigt wird.
Die Konsequenzen dieses Zeiterfassungsfehlers erläutere ich mal nicht rein theoretisch, sondern anhand eines typischen Beispiels, wobei es zunächst nur um die Reproduzierbarkeit geht, also um die Wiederholgenauigkeit. Dabei stellen wir uns vor, dass mit absolut konstanter Geschwindigkeit von z.B. 240m/s Diabolos durch beide Geräte geschossen werden. Was wird dann bei diesem Zeiterfassungsfehler angezeigt?
CED Millennium:
t(ideal)= l/v=0,610m/240m/s=0,002542s=2542 Mikrosekunden
kleinster angezeigter Wert bei 2544 Mikrosekunden v= 0,610m/ 0,002544s=239,8m/s
größter angezeigter Wert bei 2540 Mikrosekunden v= 0,610m/ 0,002540s=240,2m/s
Der relative Fehler aufgrund der fehlerhaften Zeiterfassung gegebener Strecke beträgt also etwa 0,07% oder +- 0,2m/s.
Combro
t(ideal)=l/v=0,060m/240m/s=0,00025s=250 Mikrosekunden
kleinster angezeigter Wert bei 252 Mikrosekunden v=0,06m/0,000252s=238,1m/s
größter angezeigter Wert bei 248 Mikrosekunden v=0,06m/0,000248s=241,9m/s
Der relative Fehler aufgrund der fehlerhaften Zeiterfassung bei gegebener Strecke beträgt also beim Combro maximal 0,8% oder +- 2m/s.
Das war zu erwarten, 1/10 der Messstrecke bedeutet den 10-fachen Messfehler. Interessant ist, dass vom Hersteller für das Combro ein Messfehler von maximal 1% angegeben wird, was mit den vorangegangenen Überlegungen sehr gut übereinstimmt. CED gibt keinen Messfehler an!
Für das Combro ist es mit dem Zeiterfassungsfehler getan, andere Fehler sind nicht zu erwarten und werden auch kaum auftreten. Durch das CED Millennium, wie durch alle anderen Messgeräte ähnlicher Bauart kann man aber „schräg“ hindurch schießen. Macht das etwas aus? Was passiert bei einem Schusswinkel von nur 5° relativ zur Geräteachse? Die Strecke, die der Diabolo von Lichtschranke zu Lichtschranke zurücklegt, beträgt nicht mehr 610mm (wie das Gerät annimmt) sondern 612,3mm.
Fliegt der Diabolo mit exakt 240m/s nur 5°schräg durch die Lichtschranken zeigt das CED Millennium folgenden Wert an.
v(CED-5°)=l/t=0,61m/ (0,6123m/240m/s)=239,1m/s
Egal in welcher Richtung der Diabolo schräg fliegt, das angezeigte Ergebnis liegt immer niedriger als der wahre Wert! Bei 5° Abweichung etwa -0,4%.
Der Zeiterfassungsfehler des CED-Millennium von +- 0,2m/s kommt jetzt noch hinzu. Bei einer Mündungsgeschwindigkeit von exakt 240m/s werden also angezeigt:
v= 238,9m/s -240,2m/s d.h. 240m/s (-1,1m/s / +0,2m/s)
Das liegt theoretisch schon verdammt nah an den Messunsicherheiten des Combro von +-0,8% oder +-2m/s. Aber es gibt noch weitere Effekte, die berücksichtigt werden müssen.
Der Abstand der IR-Lichtschranken beim Combro ist zwar klein aber absolut konstant. Beim CED Millennium werden die Sensorköpfe auf eine Alu-Profil mit Scharnier aufgeschoben und dann geklemmt. Als „Anschlag“ sitzen Kunststoffkappen auf dem Profil, der Scharnierwinkel wird niemals exakt 180° betragen und die aufgeschobenen Sensorköpfe mit den maßgeblichen Zylinderlinsen werden nie 100% senkrecht zu dem Aluprofil fixiert werden können. Das bedeutet zwingend, dass die Messweite der Lichtschranken mit viel Glück vielleicht an der Basis exakt 2ft=610mm beträgt, vielleicht aber auch 610,5mm oder 609,5mm. Auf jeden Fall kann dieser Abstand nicht über die ganze Höhe von 320mm der „Lichtschranken-Dreiecke“ gewährleistet sein, das ist konstruktionsbedingt bei einem „Steck-/Klappsystem“, welches zum größten Teil aus Kunststoffteilen besteht einfach nicht möglich.
Bei sehr optimistischer Sicht und größtmöglicher Mühe beim Aufbau muss mindestens davon ausgegangen werden, dass die Messweite der Lichtschranken nicht überall genau 610mm beträgt, sondern 610mm +- 1mm. Dieser Fehler der Messstrecke kann sich mit dem Fehler des schrägen Durchschusses gegenseitig abschwächen, aber auch verstärken. Daher muss beim CED Millennium noch diese dritte Fehlerursache berücksichtigt werden, die beim Combro nicht auftreten kann.
v(CED+1mm)=l/t=0,61m/ (0,611m/240m/s)=239,6m/s
v(CED-1mm)=l/t=0,61m/ (0,609m/240m/s)=240,4m/s
Ein weiterer Fehler von mindestens +-0,2% bzw.+- 0,4m/s.
Der zu erwartende maximale Gesamtfehler (Summenfehler) des CED Millennium liegt somit bei unserem Beispiel zwischen -0,7% und +0,3% oder bei:
v=240m/s (-1,5m/s / +0,6m/s)= 238,5m/s bis 240,6m/s
Das ist der maximale Fehler des CED Millennium oder auch anderer Systeme vergleichbarer Bauart (unter günstigen Umständen), der wahrscheinliche (statistische) Fehler wird niedriger sein, da sich die Fehler teilweise aufheben werden. Unter ungünstigen Umständen (Schrägschuss, etwas schrägere Lichtschranken-Arme) kann der Fehler aber auch leicht dreimal so groß werden, wie jeder schnell nachrechnen kann.
Zusammenfassung
Das Combro ist ein sehr kompaktes Messgerät, mit dem Nachteil der kurzen Messstrecke. Dieser Nachteil wird allerdings durch die konstruktionsbedingt immer gleichlange Messstrecke im Vergleich zu den wesentlich aufwändigeren und teueren Messgeräten fast völlig ausgeglichen. Diese weisen zwar eine eigentlich viel günstigere, längere Messstrecke auf, deren Konstanz aber aufgrund des modularen Aufbaus nicht gewährleistet ist. Außerdem darf der Schrägschuss hier keinesfalls vernachlässigt werden.
Das Combro cb-625 Chronoskop ist aus messtechnischer Sicht mit den aufwändigeren, größeren und teueren Geräten vergleichbar. D.h es gewährleistet vom Konstruktionsprinzip, geht man von einer vergleichbaren Qualität der integrierten Elektronik aus, eine vergleichbare Qualität der Messergebnisse. Um mit den größeren Geräten deutlich geringere Messunsicherheiten zu erreichen, müssten diese mechanisch deutlich präziser aufgebaut werden und außerdem müsste der Schusskanal wesentlich definierter verlaufen, z.B. durch eine vorgegebene mechanische Auflage für den Lauf der Waffe.
Die im Folgenden dargestellten Diagramme zeigen die Ergebnisse mehrerer Messreihen, bei denen die Geschwindigkeit des Diabolos gleichzeitig mit dem Combro (am Lauf befestigt) und dem CED Millennium gemessen wurde. Nach der dritten Messreihe wurde das Combro auf das CED Millennium kalibriert. Die 5. Messreihe wurde mit abgewogenen Diabolos durchgeführt und zeigt sehr genau die wesentlich geringeren Vo- Schwankungen.
Bei der zweiten Messreihe gab es 3 Fehlmessungen des Combro (1, 15, 16). Vermutlich ist es etwas auf dem Lauf verrutscht?
Noch eine Fehlmessung (Nr. 3) des Combro. Auffällig ist aber, dass das Combro grundsätzlich etwas zu hohe (schnelle) Werte liefert.
Hier wurde das Combro dann kalibriert (-1%)
Die Letzte Messreihe wurde mit abgewogenen Diabolos (JSB zwischen 0,544g und 0,548g) durchgeführt. Die Streuung wird wesentlich geringer. Excel verändert den Maßstab!
Musashi
Edit: Neue Diagramme eingestellt, die wenigstens lesbar sind 