Chrony selber bauen

[Commerzgandalf]

Hallo,

aus Interesse und Spaß an der Freude und weil mir sowieso gerade langweilig ist, habe ich mir überlegt nen Chrony selber zu bauen.

Das ist ja kein Hexenweg die Zeit über eine bestimmte Stecke zu stoppen und dann damit die Geschwindigkeit auszurechnen, hab gerade mal getestet, mein Microkontroller kann Microsekunden mit einer Auflösung von 4 µs erfassen.

Das sollte ausreichend genau sein.

Wozu dient der oberer weiße Bogen bei den Dreiecken? Ist dort ein Leuchtmittel drin das auf den Fototransistor leuchtet? oder dient es als Reflektor für eine LED die neben dem Fototransistor ist?

Ziel ist, das die fertige Lösung unter 50€ ist.

Hat sich schon mal jemand an sowas versucht? Man muss ja nicht alles neu erfinden

Basti

Bearbeitet 11. November 2014 von Commerzgandalf

[Computerfritze]

Wenn dann würde ich direkt Infrarotlichtschranken, wie z. B. beim Mehl BMC 18, einsetzen.

Die Messungen sind sehr genau und unabhängig vom Umgebungslicht bzw. es wird keine zusätzliche Lichtquelle benötigt.

[Commerzgandalf]

Woher weißt du das keine zusätzliche Lichtquelle benötigt ist?

Es könnte doch auch sein das Infrarot LEDs verbaut sind.

Die meisten Fototransistoren decken ja den Bereich des Infrarotlichtes mit ab.

So ein Fototransistor kostet ca 1€

Mikrocontroller 4€

LCD Display 4€

Paar Widerstände und Kabel ~2€

Gehäuse aus Abfällen unbezahlbar

Aber wozu dient der weiße Bogen bei den Lichtschranken?

Bearbeitet 11. November 2014 von Commerzgandalf

[Computerfritze]

Woher weißt du das keine zusätzliche Lichtquelle benötigt ist?

Es könnte doch auch sein das Infrarot LEDs verbaut sind.

Aber wozu dient der weiße Bogen bei den Lichtschranken?

Selbstverständlich wird für eine Infrarotlichtschranke ein Sender und ein Empfänger benötigt.

Du benötigst aber, wie bereits erwähnt, keine zusätzliche Lichtquelle und bist unabhängig vom Umgebungslicht.

[shooty22]

Woher weißt du das keine zusätzliche Lichtquelle benötigt ist?

Es könnte doch auch sein das Infrarot LEDs verbaut sind.

Die meisten Fototransistoren decken ja den Bereich des Infrarotlichtes mit ab.

So ein Fototransistor kostet ca 1€

Mikrocontroller 4€

LCD Display 4€

Paar Widerstände und Kabel ~2€

Gehäuse aus Abfällen unbezahlbar

Aber wozu dient der weiße Bogen bei den Lichtschranken?

Meinst du diese Plastehäubchen über den Sensoren, die mit den Drahtstäben ein Dreieck bilden?

Der weiße Kunststoff ist wohl nur ein Reflektor/Diffusor.

An diesen Platz kann man auch zwei (originale) Arten der Beleuchtung montieren.

Die günstige Lösung mit herkömmlichen Glühbirnen muß auch durch einen Diffusor leuchten. Mit LED´s geht´s ohne.

Die Chrony´s sind ein wenig sensibel was Neonlicht angeht. Deshalb ist Indoor ein zusätzliches Licht (pro Sensor) erforderlich.

Ich würde auch eher den Weg Infrarot wie beim Mehl BMC beschreiten. Ist einfach viel unempfindlicher gegenüber den Lichtverhältnissen.

[Fyodor]

Die weißen Bögen sind Diffusoren, die das Umgebungslicht streuen. Bei direktem Sonnenschein benötigt man die, da der Kontrast gegen den blauen Himmel nicht ausreicht.

Du kannst sie aber auch weglassen, das ganze einigermaßen lichtdicht einhausen, und LED-Bänder (flimmerfrei mit Gleichstrom versorgt) darüber anordnen, dann bist Du vom Umgebungslicht völlig unabhängig.

[Commerzgandalf]

Die Bauanleitung wird natürlich hier veröffentlicht

[WSG1]

Bin gespannt!

[Bornie86]

Die Bauanleitung wird natürlich hier veröffentlicht

Ich hoffe doch auch mit Bestellschein eines fertigen, für die Faulen unter uns!

Aber coole Idee, da bin ich dann mal auf das Ergebnis gespannt!

[PetMan]

Aber coole Idee, da bin ich dann mal auf das Ergebnis gespannt!

Ich auch.....und ich hab da auch schon einen im Kopf der die dann bauen könnte...........................gelle, Bruderherz ( falls er das mit liest )

Bearbeitet 11. November 2014 von PetMan

[Qnkel]

Du musst viel mehr bedenken als dein Controller:

Umschaltzeiten der Transistoren und die Gleichmäßigkeit dieser etc!

Ebenso das Problem wie lange der Transistor überhaupt bedämpft sein muss bis er reagiert.

Die Erfassung durch den Controller ist das kleinste Problem.

Denke da bist Du schnell weg von Cent-Artikeln.

Bearbeitet 11. November 2014 von Qnkel

[Commerzgandalf]

Hab ich gerade gesehen, die Fototransistoren schalten zu langsam.

Ich brauche Fotodioden die schalten im Nanosekundenbereich.

Ich brauche auch keine einfache Lichtschranke, denn das Geschoss wird nie das Licht zum Sensor komplett unterbrechen, es wird nur etwas dunkler, also muss ich die Helligkeit erfassen.

Das heißt ich brauche einen Transimpedanzverstärker (was für ein Wort )

Zu Schade das in der Berufsschule dank neuer Ausbildungsverordnung solche Sachen wie Leistungselektronik und Operationsverstärker nicht behandelt worden, jetzt muss ich das im Selbststudium erlernen, wenn jemand hierin bewandert ist würde ich mich über Unterstützung freuen.

Bearbeitet 11. November 2014 von Commerzgandalf

[Computerfritze]

Die Reaktionsgeschwindigkeit der Bauteile ist zweitrangig so lange die Infrarotlichtschranken empfindlich genug sind das Geschoss zu erfassen.

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist deshalb zweitrangig weil das Geschoss zwei (gleiche) Infrarotlichtschranken passieren muss um einen Messwert zu erhalten.

Somit bleibt die gemessene Zeitdifferenz gleich wenn die Bauteile gleich verzögern.

Das Ganze muss natürlich mit Referenzmessungen kalibriert werden.

Man könnte mit der Kalibrierung sogar in gewissen Grenzen unterschiedliche Reaktionszeiten kompensieren.

Bearbeitet 11. November 2014 von Computerfritze

[Qnkel]

Kalibriereb muss man es sowieso.

Das Problem ist, dass Du doch nicht ernsthaft erwartest das ein 10c-Transistor immer genau dieselbe Schaltgeschwindigkeit hat.

Ebenso der Microcontroller.

Das ganze fängt schon mit einer absolut stabilen, temperaturunabhängigen Spannungsversorgung an, weil sonst der Mikrocontroller nicht im Takt bleibt.

Hatte ich schon erwähnt das sich die anderen Bauteile wie Transistoren etc. mit Temperatur verändern?

Wir hatten beim Techniker ne ganze Lerneinheit nur Kompensation in der Messtechnik.

Nicht umsonst kostet eine Laborwaage 1000€ und nicht wie bei eBay der Schrott für 20€...

[HBM]

Das Problem ist, dass Du doch nicht ernsthaft erwartest das ein 10c-Transistor immer genau dieselbe Schaltgeschwindigkeit hat.

Ebenso der Microcontroller.

Das ganze fängt schon mit einer absolut stabilen, temperaturunabhängigen Spannungsversorgung an, weil sonst der Mikrocontroller nicht im Takt bleibt.

Hatte ich schon erwähnt das sich die anderen Bauteile wie Transistoren etc. mit Temperatur verändern?

Jetzt stellt sich nur die Frage, welche Bauteile in den "kommerziellen" Produkten verbaut werden. Da bin ich mir oft nicht sicher ob teuer auch wirklich gut ist. Selbst hab ich aber noch keine Geschwindigkeits-Messgeräte unter verschiedenen Temperaturen getestet. Lichtempfindlich sind die Teile aber teilweise recht massiv. Keine Ahnung ob das jetzt konstruktionsbedingt (siehe vorherige Beiträge) oder komponentenbedingt ist. Die Ergebnisse waren, bei unterschiedlichem Licht, allerdings reproduzierbar verschieden.

[Qnkel]

Es gibt schon hochwertigere Bauteile aber eben keine perfekten. Eine Überwachung, Regelung und Kompensation sowie innere Kalibrierung ist daher immer nötig.

Meine Laborwaage fürs Pulver benötigt mehrere Minuten bis sie nach dem einschalten einsatzbereit ist. Eben um erstmal die Temperaturkompensation durch zu führen sowie wichtige Bauteile auf Betriebstemperatur kommen zu lassen.

[Commerzgandalf]

Ich glaube kaum das in so nem Chrony Alpha andere Teile verbaut sind.

[Qnkel]

Nja schlag den Conrad/Reichelt-Katalog auf.

Es gibt Widerstände mit 0,25% Toleranz und 0,01% Toleranz.

Kondensatoren haben normal zwischen 10 und 20%.

Schau dir Datenblätter an. In guten ist immer die temperaturabhängige Werteveränderung drin.

Ebenso gibt es das bei Transistoren etc.

Gerade bei Transistoren spielt Temperatur eine sehr große Rolle, einerseits von außen aber noch viel eher die selbst erzeugte Wärme.

Die Bauteile einerseits können also schon vorab bestimmt und aussortiert werden aber auch die Schaltungen sind umfangreicher.

Ein echter HiFi-Verstärker ist z.B. nicht mit Elektronik voll gestopft damit er so schwer wird.

Und Firmen wir Mettler etc. kaufen eben nicht Schüttpackungen von sehr wichtigen Teilen sondern erprobte Teile, wo vorher auf gewisse Toleranzen ausgesiebt wird.

Das is dasselbe wie mit Munition. Tulammo und selbstgeladene Benchrest kommen beide auf der Scheibe an.

Während Tulammo im Vereinskarabiner aber nen Streukreis von 50mm hat, hat die selbstgebaute Patrone aus der Präzi-Matrize im Custom-Gewehr einen von 5mm...

[sniper-k98]

(...)

Das ganze fängt schon mit einer absolut stabilen, temperaturunabhängigen Spannungsversorgung an, weil sonst der Mikrocontroller nicht im Takt bleibt.

Quarze sind schon "recht genau" und die Einflüsse einer schwankenden Spannungsversorgung kann man mittels radiometrischer Messung eleminieren.

Das Problem wird das Umgebungslicht sein, ich denke die IR-LEDs werden nicht dauerhaft bestromt, sondern im Puls-Betrieb arbeiten. Die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren sehe ich als kleinstes Problem an. Ich sehe eher das Problem in der (digitalen) Signalverarbeitung.

P.S. Auflösung ungleich Genauigkeit..

P.P.S

Bei 950 m/s braucht das Geschoss 1,052ms pro Meter... nehmen wir an, das die Messtrecke 1m lang ist... um eine Auflösung von 1m/s zu erreichen benötigt man dann eine Auflösung 1,1us..... Wenn man dann noch etwas Rauschen der Sensoren minimieren will, dann solltest Du besser als 1,1us auflösen können...

P.P.P.S.

6us benötigt der MSP430 zum Teil schon um den Interrupt aus dem Standby aufzurufen...also wird das nur was in Form von Hardware (Stichwort: Capture)

Bearbeitet 11. November 2014 von sniper-k98

[Hephaistos]

Im Jahrgang 1978 des DWJ wurde schon ein digitales Gerät beschrieben.

Im Artikel noch mit Papierstreifen als Auslöser, aber der Taktgeber mit Toren und Anzeige ist auch heute noch, ggf. mit anderen als TTL-Gattern aktuell.

[Qnkel]

@sniper-k98: ich denke auch der prinzipiell leichtere Weg wäre nicht direkt mit einem taktabhängigen Microcontroller direkt zu messen sondern mit einfacher Elektronik.

Aus beim Bauch heraus z.B. mit der ersten Lichtschranke einen definierten Kondensator zu laden und mit der zweiten das Laden abzuschalten.

Danach kann ein Controller in Ruhe die Höhe der Ladung auswerten und die Ladezeit damit zurück rechnen.

Man wäre bis auf Trägheiten der Bauteile unabhängig.

[Commerzgandalf]

Das klingt interessant mit dem Kondensator.

Leider stellen die für mich immer wieder ein Mysterium dar, ich weiß prinzipiell wie sie funktionieren. Aber wie man sie berechnet oder welcher Kondensatortyp wofür genommen wird ist zu hoch für mich.

[Leser]

... mit einer Auflösung von 4 µs ...

sniper-k98 hat es ja schon vorgerechnet. Hier noch mal ein Tabelleblatt zum Abtasttheorem.

Willst Du vom Prozesseor berechnete, digitale Filter verwenden oder willst Du die Filter diskret aufbauen?

Geschwindigkeitsmessungen.zip

[sniper-k98]

Das Ding mit dem Auf- und Entladen eines Kondensators ist weit verbreitet...Stichwort: Single-/Dual-Slope...viele Messgeräte arbeiten so...

Bearbeitet 11. November 2014 von sniper-k98

[Shadow]

6us benötigt der MSP430 zum Teil schon um den Interrupt aus dem Standby aufzurufen...also wird das nur was in Form von Hardware (Stichwort: Capture)

Warum den Mikro Controller aus dem Standby aufrufen?

1. Könnte man nicht über eine Programmschleife zwei Ports überwachen. Dann müsste man die Durchlaufzeit der Schleife beachten.

oder

2. Wie Du beschrieben hast über Interrupt aber den Controller schon "wach" haben. Wie lange ist denn dann die Reaktionzeit auf einen Interrupt?