Бесконтактная система снятия информации

[vova_kubba]

И, еще, простите , контактные датчики также не подходят так как система должна быть БЕСКОНТАКТНОЙ, простите, спасибо

[stas00n]

vova_kubba, ну, раз так, то гуглить нужно "эффект допплера" - вкратце - метод измерения скорости объекта по изменению частоты отраженного от него излучения. Радары гаишников, например, именно на этом эффекте работают. Вы где это будете защищать? Прямолинейное движение проходят на первом курсе, и даже в школе, правда не в интегральной форме. Скорость измеряете радаром, перемещение считаете. Если что - в аттаче формула

[vova_kubba]

Хорошо, спасибо, но как тогда должна быть написана программы чтоб она показывала в какой момент времени где находился шарик/другое физическое тело. Грубо говоря, мне нужно провести пальцом в радиусе "видимости" радара или датчиков, а программа должна показать сколько времени было затрачено на прохождение от одного датчика к другому и и.т., а все остальное - расчет по формулам.
P.S.: учусь в 10 классе, защита будет в Киеве(от Национального эколого-натуралистичного центра)

[stas00n]

Ну тогда в одиночку ты сей прожект не потянешь. Рекомендую подружиться как минимум с училками математики, физики, ну и с информатиком тоже неплохо бы наладить контакт. Предполагается, раз ты на форуме какбы электронщиков, что ты умеешь как минимум паять, плюс от минуса отличаешь, закон Ома знаешь и применяешь на практике. Предположим также, что ты успешно изобрел допплеровский датчик и также успешно задружил его с компом. Осталась совсем фигня: твоя задача примерно эквивалентна следующей:
"Поезд выехал со станции А в 17 часов и двигался 30 минут со скоростью 50 км/ч, после чего увеличил скорость до 70 км/ч и двигался с этой скоростью до прибытия на станцию Б в 18 часов 35 минут. Определить расстояние от станции А до станции Б." Шестой класс вроде.

[ARV]

умники хреновы, заклевали пацана

никого не слушай, vova_kubba, кроме старика ARV

берешь трубу стеклянную или пластиковую, в которой твои шары падать будут. к этой трубе приклеиваешь с одной стороны как можно больше (ну, само собой, сколько сумеешь обработать программно) фотодиодов или фототранзисторов, с другой стороны - осветитель или напротив каждого фото-датчика ставишь свето-излучатель (тот же светодиод или лампочку). для надежности можно трубу сделать непрозрачной, с одной стороны насверлить дырочки для фото-датчиков, а с другой - для лампочек. ну ты понял, да?

с фото-датчиков сигналы снимаешь, если нужно - усиливаешь, и подаешь на схему ввода данных в комп. вот тут либо микроконтроллер, либо что-то иное, т.к. напрямую к типовым интерфейсам компа не прилепишь светодиоды.

собственно, все. остается только отслеживать моменты, когда тот или иной датчик будет затемнен пролетающим шаром.

[ARV]

кстати, если сделать генератор звуковой частоты, который будет в зависимости от номера затемненного датчика генерировать разные частоты, то можно этот сигнал подавать на звуковую карту и потом при помощи любого звукового редактора наблюдать картину - будет видно и время пролета мимо каждого датчика, и скорость и прочее. и к компу подключать просто. да и схема не слдожная - 20 или 30 (больше-то вряд ли нужно?) мультивибраторов на разные частоты - уверен, тебе по силам!

[stas00n]

Ну опто- и магнитодатчики- уже вроде предлагали. Недостатки - мало отсчетов при разумном количестве датчиков. Я ж думал антиграв испытывать надо - вот допплер и пришел в голову.
А так, труба с фотодиодами - подъемно для десятиклассника. Только 20 мультивибраторов паять - перебор, разве что для тренировки. Простейший ЦАП на резисторах - и в звуковуху, только разделительные кондеры в ней перемкнуть.

[Кашпо]

ИМХО нужно поставить камеру, и отслеживать движения.

Так не пойдет, на презентации все должно считаться и отслеживаться автоматически

Так оно и будет отслеживать автоматически. Ваша задача завести картинку с камеры в комп и написать программный алгоритмопределения положения шарика по его изображению (не сильно сложно, если шарик по цвету отличается от окружающего фона)

камера - это теже куча свето-фотодиодов, которых вам предлагали навтыкать в трубу. Просто эти светодиоды расположены в одном месте (светочувствительная матрица в камере) и изображение на них проецируется оптической системой (объективом камеры)

Если использовать старую бытовую видеокамеру с чересстрочной развёрткой, то получим 50 раз в секунду определение координат объекта (25 кадров*2полукадра в кадре)

располагаем камеру так, чтобы шарик падал вдоль длинной стороны кадра и получаем около 700 отсчётов траектории падения (стандарт PAL 720*576)
700 отчётов на длине пути, например - в метр ~= 2мм точность определения положения

P.S. для предотвращения смаза изображения практически все бытовые камеры имели режим "Спорт". Который характерен очень короткой выдержкой каждого кадра. Правда понадобится дополнительное яркое освещение (примерно как в солнечный день), но думаю это не проблема. Лампочки щас не дефицит ;)

[vova_kubba]

ARV , Ваша идея заинтересовала, так как польностью соотвестсует задаче и для меня по силам , но есть пару вопросо(простите за мою тупость, редко приходилось работать с электроника, начал заничатся ей только с прошлого года ). Если создать генератор разной звуковой частоты для каждого датчика, то всю систему будет реально подключить к компьютеру через звуковую карту?(если это так,то вариант для меня вообще супер ).
P.S.: думаю, мультивибраторов , да и датчиков нужно меньше, так, как ориентировочная высота системы 50см.
stas00n , а если система должна работать с ноутбуком, возможно ли там, эти разделительные конденсаторы, как нибудь перемкнуть, но тем самым не нарушить работу звуковой карты?

[stas00n]

vova_kubba, в аттаче примерная схема твоей установки, как увеличить/уменьшить количество датчиков, думаю догадаешься. Светодиоды только надо будет включить последовательно-параллельными пачками в зависимости от напряжения питания.
А в ноут лучше не лезть без особой на то необходимости. Звуковуху надо курочить копеечную, чтоб не жалко было...

[stas00n]

Кстати, чтоб не дорабатывать звуковуху можно таки спаять один мультивибратор и правый на схеме вывод R12 подключить к выходу мультивибратора а не к постоянке.

[vova_kubba]

Хорошо. Спасибо. Пока оставляю этот вариант, по ходу выполнения задачи буду отписыватся

[vova_kubba]

Хотел уточнить на счет варианта с камерой. Вэбкамера подойдет, или она не будет успевать фиксировать точно движения шарика?
P.S.: какой из всех предложеных вариантов наиболее дешевый, в плане стоимости, для реализации?

[vova_kubba]

ARV, еще раз простите за надоедливость, но возможно ли будет написать программу которая б расчитыва скорость, ускорение, и т.д. только на основе тех данных которые будет получать через звуковую карту?

[ARV]

как мне кажется, возможно, почему нет? задача не самая простая, но решаемая

кстати, ничего курочить не надо - просто на аудиовход звуковушки подавать сигнал

[vova_kubba]

Этот вариант наиболее оптимален и удобен для меня в плане подключения к компьютеру, так как на новых ноутах уже отсутствует СОМ порт( не говоря уже про LPT , но пока не знаю как реализовать это все в плане подключения датчиков к мультивибраторам, но с этим думаю разберусь, тогда остаеться задача с программой. Буду очень благодарен за идеи, как написать подобную программу, напомню "...возможно ли будет написать программу которая б расчитыва скорость, ускорение, и т.д. только на основе тех данных которые будет получать через звуковую карту?", наиболее вероятный язык программирования на котором буду писать программу С++. Спасибо

[stas00n]

Так, помогу со схемой - она в аттаче. А насчет:

...возможно ли будет написать программу которая б расчитыва скорость, ускорение, и т.д. только на основе тех данных которые будет получать через звуковую карту?"...

- все зависит от твоего искусства программиста. Для начала сделай все ручками - загони в звуковой редактор результат измерения, сними отсчеты времени вручную, вручную же забей их например в эксель, посчитай там, построй графики, тогда уже будешь иметь представление о том как программу писать.

[ARV]

я вот подумал, и решил, что все можно упростить: как в плане аппаратуры, так и программы. ведь движение объекта в вашей системе всегда в одном направлении, не так ли? шарик же только падает, не взлетает? тогда все датчики разбиваем на четные и нечетные и объединяем в группы, т.е. фактически получаем 2 выходных сигнала. частота генерации теперь у всех одинакова, нужды делать разную нет. далее, подаем с четных на левый канал, с нечетных на правый. в итоге будем наблюдать пачки импульсов по каналам. по длительности пачки можно вычислить скорость движения (зная размер объекта), по тому, как они чередуются и количеству пачек можно вычислить местоположение...

анализировать звуковой сигнал по принципу "есть звук - нет звука" намного проще, чем разбираться с частотой сигнала...

правда, в этом варианте есть один существенный минус: размер объекта должен быть таким, чтобы перекрывал не более чем 2 рядом стоящих датчика, иначе разобраться в получающихся сигналах будет невозможно...

P.S. если дружите с микроконтроллерами, то программа для компа будет примитивная, да и для МК не сложнее, зато не надо будет никаких генераторов: просто зафиксируете моменты переключения датчиков (можно и без группировки даже) и передадите эти данные в комп, а там просто тупой расчет...

[vova_kubba]

ARV, да, движение объекта всегда в одном направлении. А как мы определим мимо какого из датчиков в данный момент пролетел шарик? Если частота у всех будет одна?

[ARV]

первый импульс в левом канале - первый датчик, далее просто считаем импульсы вот и все определение