Например TDA7294

РадиоКот > Схемы > Цифровые устройства > Измерительная техника

Измеритель скорости и температуры ИСТ-2

Автор: Виталий, uvn@my.ua
Опубликовано 15.09.2011.
Создано при помощи КотоРед.

       Прими мои поздравления уважаемый КОТ, с днем рождения. Желаю тебе процветания, новых интересных идей, и чтобы мыши не доставали, а радиолюбители радовали новіми разработками и достижениями.

В подарок тебе моя разработка.

Измеритель скорости и температуры ИСТ-2.


         Предпосылкой для разработки данного прибора явилась необходимость в настройке купленой мной пневматической винтовки, для достижения необходимых результатов в точной стрельбе по мишеням, а также интерес к программированию контроллеров. Это первое устройство, разработанное мной от начала и до конца.     

        В простонародье ИСТ-2 можно называть хронограф. Прибор предназначен для измерения скорости летящих объектов (пули, снаряда, стрелы, шарика и т. д.) выпущенного из пневматического, пейнбольного или страйкбольного  оружия, рогатки, лука. И ориентирован на любителей охоты, коим и ты являешься наш любимый КОТ. Также в прибор встроен датчик измерения температуры.

Основные параметры ИСТ-2:

-       номинальное постоянное напряжение питания 9В ;

-       номинальный потребляемый ток – не более 0,15А;

-       диапазон измеряемой скорости от 25 до 2000 м/с;

-       сохраняемое количество результатов измерений – 255.

-       Габаритные размеры (ВхДхШ)       – 180х160х85мм

-       Размеры «активного» окна   70х105мм.

 

ИСТ-2 позволяет осуществлять:

-      измерение скорости летящего объекта в диапазоне от 25 до 2000 м/с и энергии от 0 до 100 Дж;

-      визуализацию непосредственно на жидкокристаллическом индикаторе (далее по тексту ЖКИ) факта пролета

        объекта вдоль датчиков, рассчитанной энергии в Дж и скорости объекта в мс;

-      установку (ввод) массы объекта в диапазоне от 0 до 2,55г с дискретностью 0,01г;

-      сохранение результатов измерения (количество результатов – 255)

-      установку режима сохранения результатов измерения;

-      просмотр сохраненных результатов измерения;

-      передачу сохраненных измерений на ПК;

-      измерение и визуализацию состояния батареи питания;

-      измерение и визуализацию температуры окружающей среды в режиме измерения температуры*;

-      диагностику работоспособности оптических датчиков при включении и при выходе из меню.

  Конструкция ИСТ-2

Конструктивно прибор выполнен в виде блока в пластмассовом корпусе см. рисунок 1.

Рисунок 1.

       На лицевой панели прибора расположен экран ЖКИ, четыре кнопки управления. На задней панели расположен разъем для подключения прибора к ПК с помощью кабеля USB и выключатель питания.

       Прибор питается от шести батарей типа  АА (батарейный отсек расположен сверху прибора).

        Схема ИСТ-2 представлена на рисунке 2.

Рисунок 2.

         В качестве датчиков фиксирующих пролет измеряемого объекта используются две оптические «рамки» состоящие из фотодиодов (VD1...VD8) и инфракрасных cветодиодов (AD1...AD12). Первая (входная) рамка состоит из фотодиодов VD1...VD4 и светодиодов AD1...AD6, а вторая (выходная) соответственно из фотодиодов VD5...VD8 и светодиодов AD7...AD12.

        Рассмотрим работу входной рамки. Обратный ток фотодиода обратного тока пропорционален количеству падающего света. Поэтому, если прервать или уменьшить количество света освещающего фотодиод, обратный ток будет уменьшаться. Мгновенное уменьшение обратного тока вызывает изменение напряжения на R3 (рис. 2). Это изменение в напряжении очень мало (около 12 мВ), поэтому на операционных усилителях DA1.1 и DA1.2 (LM324) собран усилитель с общим коэффициентом усиления К=1000. Далее усиленный сигнал подается на компаратор DA1.3, для формирования импульса ТТЛ уровня, который передается на вход прерывания микроконтроллера ATmega16 и запускает таймер для определения времени пролета оъекта. Также сигнал с компаратора подается на светодиод VD9, по свечению которого можно оценить, что произошло прерывание освещения фотодиода. Я добавил это на стадии разработки, так как не имея под рукой осциллографа оказалось очень удобным иметь хоть какую-то индикацию о прерывании рамки.

        Работа выходной рамки аналогична работе входной, кроме того, что сигнал с компаратора подается на вход ICP1 микроконтроллера и является стоповым сигналом для таймера.

        Расчет скорости производится по формуле:   v=l*F/N?, где

                                                                                  l - расстояние между входной и выходной рамкой в метрах;

                                                                                  F- частота таймера в герцах;

                                                                                  N-количество тактов, нащитанных таймером.

        Светодиоды AD1...AD12 управляются от контроллера через буфер типа 74НС05 ток протекающий через светодиоды - около 20мА. Расположены они на отдельной плате, конорая находится в нижней части прибора. Фото ниже:

         Фото платы линеек светодиодов.

   

        Плата светодиодов закрыта крышкой, в которой напротив линеек светодиодов прорезаны щели шириной от 1 до 1,5мм, для того чтобы пучек света от линеек был узким. Это необходимо  для того чтобы пучек света был довольно узкий и линейки светодиодов засвечивали только свою линейку фотодиодов.  

        В качестве индикатора выбран ЖКИ WH0802A-YGH-CT с подсветкой. Индикатор крепится перпендикулярно плате контроллера.

На плате контроллера также расположен пьезоизлучатель, для звуковой сигнализации о состоянии прибора.

Фото платы контроллера и ЖКИ

 

 

Измерение температуры призводится датчиком DS18B20 со стандартным включением. Для более точного измерения температуры, по желанию, можно вынести датчик температуры за корпус прибора с помощью удлиняющего кабеля (при использовании 9 контактного выходного разьема - "ног" хватит и на датчик и на выдачу данных из хронографа в компьютер), а также ИСТ-2 можно полностью перевести в режим термометра. Для этого необходимо вход контроллера PD0 замкнуть на землю.

        В качестве стабилизатора напряжения питания выбран (после долгих экспериментов) линейный стабилизатор MC33275DT-5.0RKG Low Drop Out. Прибор работоспособен при падении напряжения питания на батареях до 5,2В. Контроль за состоянием батареи питания производит микроконтроллер с помощью внутреннего АЦП на вход которого с делителя, выполненного на резисторах R27 и R28 подано напряжение прямо пропорциональное напряжению на батареи.

        

Функционирование ИСТ-2 основано на следующих основных принципах:

-  при включении прибор производит диагностику работоспособности входных и выходных оптических датчиков и индицирует результаты диагностики в виде сообщения «ИСТ 2 ГОТОВ» либо если датчики повреждены и диагностика не проходит «ПРОВЕРЬ ДАТЧИКИ»

-  включенный прибор (в режиме измерения) постоянно анализирует состояние оптических датчиков;

-  при пересечении объектом входных датчиков прибор начинает отсчет времени, а при пересечении объектом выходных датчиков производится расчет скорости и энергии ( в зависимости от массы объекта) и отображение результатов измерения на экране ЖКИ;

-  в случае если скорость объекта ниже 25м/с, или объект не пересек выходные датчики, на экране ЖКИ отобразится надпись «НИЗКАЯ СКОРОСТЬ», а после этого будет произведена диагностика работоспособности оптических датчиков.

-  уставки заносятся в прибор с помощью четырех кнопок в режиме МЕНЮ (см. рисунок 1);

          Алгоритм работы в меню



 Переход между функциями настройки, согласно приведенного выше алгоритма, осуществляется с помощью кнопок «Вправо», «Влево».

Описание функций настройки ИСТ-2

        Общие положения  

      Для включения  режима работы в необходимо нажать кнопку «МЕНЮ».

      Для выхода из режима работы в меню необходимо повторно нажать кнопку «МЕНЮ».

      Для входа в выбранную функцию необходимо нажать кнопку «ВВОД»

       ПАМЯТЬ

     Данная функция позволяет просмотреть сохраненные результаты измерений.

     Для просмотра сохраненных результатов необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ ПАМЯТЬ») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится номер измерения, энергия с скорость. Нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» можно просмотреть сохраненные результаты. Если в памяти нет сохраненных измерений, на экране ЖКИ отобразится надпись «НЕТ данных».

       Вес пули

     Данная функция позволяет задать массу снаряда.

     Для установки или изменения массы необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Вес пули») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится текущая сохраненная масса. Для изменения значения необходимо нажать кнопку «ВПРАВО» при этом значение увеличится или кнопку «ВЛЕВО» при этом значение уменьшится.

       Хранение

     Данная функция позволяет установить режим сохранения результатов измерения либо отключить сохранение результатов.

     Для установки режима сохранения результатов измерения или изменения необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Хранение») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится сообщение «Хранить Нет< >Да». Для изменения режима необходимо нажать кнопку «ВПРАВО» при этом режим сохранения будет включен или нажать кнопку «ВЛЕВО» при этом режим сохранения будет отключен.

       Очистка

     Данная функция позволяет произвести очистку памяти прибора о сохраненных результатах измерений .

     Для очистки памяти прибора  от результатов измерения или изменения необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Очистка») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится сообщение «Стереть память?». Для стирания памяти необходимо нажать кнопку «ВВОД», при этом на экране появится надпись «ОЧИЩАЕМ ПАМЯТЬ», а затем надпись «ПАМЯТЬ СТЕРТА».

       Выдача результатов на компьютер

     Данная функция позволяет произвести передачу сохраненных результатов измерений на ПК.

     Для установки режима передачи сохраненных результатов измерения или изменения необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Рез.в РС») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится сообщение «Выдать Рез.в РС?». Для передачи данных необходимо нажать кнопку «ВВОД», при этом на экране появится надпись «Выдаем Рез.в РС», а затем надпись «Рез-ты ВЫДАНЫ».

    Протокол выдачи результатов измерений на ПК адаптирован под программу mironov"а http://airgun.org.ru/forum/viewtopic.php?f=35&t=21286 .

Для передачи сохраненных данных в ПК необходимо:

-                соединить прибор с ПК с помощью специального кабеля USB.

-                Установить драйвер кабеля USB на ПК.

-                Настроить программу (см. Приложение 1)

-                В режиме «МЕНЮ Рез.в РС» нажатием кнопок выдать результаты в ПК.

         Сведения о разработчике

       Данная функция позволяет просмотреть сведения о разработчике прибора.

      Для просмотра сведений необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ АвтПрава») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится информационное сообщение.

        Напряжение батареи питания

      Данная функция позволяет просмотреть состояние батареи питания.

      Для просмотра сведений необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Батарея») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится информационное сообщение о напряжении питания в вольтах и линейная шкала состояния батареи.

При снижении напряжения питания ниже 5,4В на экране отобразится сообщение «РАЗРЯД Батареи».

       Температура

     Данная функция позволяет просмотреть значение температуры окружающей среды.

    Для просмотра значения необходимо нажатием кнопок «ВЛЕВО» или «ВПРАВО» выбрать соответствующую функцию на ЖКИ («МЕНЮ Темпе-ра») и нажать кнопку «ВВОД». На экране отобразится измеренное значение температуры.

Датчик температуры находится в корпусе прибора, поэтому возможна погрешность измерения температуры из-за нагрева элементов схемы внутри прибора, если прибор до измерения был включен.  

       Диагностика оптических  датчиков  

     В ИСТ-2 реализован контроль работоспособности оптических  датчиков. При этом, если какой либо из датчиков вышел из строя на экране ЖКИ будет выведено соответствующее сообщение.

 

При прошивке контроллера во FUSE битах необходимо задать, что в качестве генератора используется кварц.

 

 

Спасибо за оказанное внимание. Удачи в повторении схемы.

P. S. Приборы изготовлены в нескольких экземплярах, испытаны и опробированы разными людьми, что говорит о работоспособности и повторяемости схемного решения.

 

Файлы:
Электрическая схема
Прошивка


Все вопросы в Форум.


ID: 1085

Как вам эта статья?

 Нравится
 Так себе
 Не нравится

Заработало ли это устройство у вас?

 Заработало сразу
 Заработало после плясок с бубном
 Не заработало совсем

9
2
Подробно
tixer.ru - Интернет-магазин электронных
компонентов и радиодеталей. Радиодетали почтой.

http://chipelectronics.ru

Бассейн каркасный intex Установка саун, бань, турецких парных, бассейнов, инфракрасных кабин intexmarket.ru Уличные спортивные комплексы Адреса магазинов, контакты Бланк заказа opensport.com Генри Холланд Генри Холланд fashionstylist.kupivip.ru