System do pomiaru czasu przejazdu

[lodilirian]

Opisz dokładnie jak wygląda Twój układ, z jakich elementów się składa i nie bój się. Ja przy niewielkim nakładzie i naprawdę kilku prostych zabiegach uzyskiwałem zasięgi rzędu 4-5m w układzie odbiciowym na małej diodce IR i typowym odbiorniku podczerwieni.

Mój system ma działać następująco:

1. Przecięcie wiązki w bramce nr 1 powoduje start pomiaru,
2. Przecięcie wiązki w bramce nr 2 stop programu,
3. Wynik - wysłany za pomocą WiFi na tablet/smartphone.

Bramki ustawione od siebie ok 30 m. Poszczególne elementy bramki dioda laserowa od powierzchni odbijającej ok. 1 -1,5m.

Przecięcie będzie następować na skutek przejechania zawodnika na rolce. Bramki ustawione na wysokości 10-15 cm tak aby rolka dokonywała przecięcia.

Elementy z jakich planuję zbudować układ są następujące:

1. Arduino UNO R3 używam do testów w ostatecznej konstrukcji chce z racji rozmiarów użyć Arduino NANO,
2.

3. Dwa fotorezystory,
4. Dwie diody laserowe ,
5. Moduł WiFI- ESP8266,
6. Powierzchnia odbijająca światło lasera (odblask lub taśma odbijająca do czujników odbiciowych, testuję lecz raczej kiepsko to na razie wychodzi),
7. 4 małe statywy do umieszczenia diod i lusterek,
8. Jakieś buzzery do sygnalizacji dźwiękowej,
9. Zasilanie bateria/akumulator LiPo pojemność w zależności od zapotrzebowania na energię.

Tak to sobie w chwili obecnej wyobrażam.

Dioda laserowa skierowana w fotorezystor (przynajmniej w moich testach, w świetle dziennym lecz w pomieszczeniu) powodowała gwałtowny skok wartości zwracanej przez fotorezystor. Normalnie wartości 100-200 w momencie przyjęcia wiązki lasera od 700 do 900. Także wydaje mi się, że "wyłapanie" momentu przecięcia wiązki nie będzie problemem lecz nie mam doświadczenia w tej dziedzinie żadnego. Jest to mój pierwszy układa jaki staram się zrealizować nie licząc świecenia diod na kursie Arduino

Inaczej sprawa ma się ze światłem odbitym. Tutaj różnica w wartościach jest zdecydowanie mniejsza. Wydaje mi się, że jest to spowodowane niewłaściwym doborem powierzchni odbicia. Można skorzystać z malutkiego zwyczajnego lusterka? Na mój niedoświadczony rozum byłoby to najbardziej efektywne.

Myślę o dobiciu wiązki ze względu praktycznych gdyż wtedy cała elektronika (zostało mi to podpowiedziane) będzie w jednym miejscu bramki.

Im bardziej się w to zagłębiam tym coraz więcej problemów.

Tak ma wyglądać mój system.

[marek1707]

Acha, to tak:

Bardzo uważałbym z diodą laserową. Oczywiście ma swoje zalety: skupiona i widoczna wiązka ułatwiająca celowanie. Niestety te zalety są także wadą: nieostrożne obchodzenie się z takimi źródłami może być przyczyną problemów ze wzrokiem. Szczególnie w sytuacji, gdy będziesz wychodził z tym na podwórko, celował, badał a wokół będą jeździć na deskach, rolkach czy BMXach inni ludzie. Mówię to dla Twojego dobra.

Oczywiście, że w przypadku metody odbiciowej po drugiej stronie musi być lustro. To może być płaski kawałek chromowanej lub dobrze wypolerowanej blaszki lub lusterko szklane z naparowaną warstwą metaliczną. Wszelkie powierzchnie matowe (czyli takie w których nie możesz się przejrzeć) jak np. powszechne, elastyczne paski odblaskowe działają jak biała kartka papieru: rzeczywiście odbijają prawie 100% światła, ale we wszystkie strony (prawo Lamberta). Z tego powodu konkretnie w Twoim kierunku wraca bardzo mały % tego co wysłałeś i z wykrywania nici. Musisz zatem ustawić diodę nadawczą dokładnie na lusterko, obok niej zamontować fotoopornik i tak manipulować położeniem tych trzech rzeczy by plamka z powracającego strumienia znalazła się na czujniku. Właśnie dlatego użycie diody laserowej wydaje mi się skrajnie niebezpieczne. Przemyśl to.

Nikt nie mówił, że budowanie urządzeń jest łatwe. Nie masz doświadczenia więc każda rzecz jest problemem - to normalne. Warto przypominać sobie wiedzę ze szkoły - przecież to podstawy optyki, ale jeśli spałeś na lekcjach, teraz będziesz miał kłopoty i wiele z tego będziesz musiał zdobywać w boju po prostu.. czytając.

To Forum techniczne więc nie pisz "..gwałtowny skok wartości zwracanej przez fotorezystor. Normalnie wartości 100-200 w momencie przyjęcia wiązki lasera od 700 do 900" bo to nic nie znaczy. Co mierzyłeś i czym? Fotorezystor zmniejsza rezystancję pod wpływem światła więc raczej nie Ω. Podłączyłeś go jakoś do układu? Jakiego? Zawsze dawaj schemat z naniesionymi prawdziwymi wartościami elementów i najważniejszymi napięciami. Bez tego to równie dobrze możesz pisać o zapachu swojego mydła.

[lodilirian]

Acha, to tak:

Bardzo uważałbym z diodą laserową. Oczywiście ma swoje zalety: skupiona i widoczna wiązka ułatwiająca celowanie. Niestety te zalety są także wadą: nieostrożne obchodzenie się z takimi źródłami może być przyczyną problemów ze wzrokiem. Szczególnie w sytuacji, gdy będziesz wychodził z tym na podwórko, celował, badał a wokół będą jeździć na deskach, rolkach czy BMXach inni ludzie. Mówię to dla Twojego dobra.

Doskonale wiem, że nieostrożne obchodzenie się z diodami laserowymi może uszkodzić wzrok. Staram się zachowywać ostrożność. Na podwórku wszystko może się zdarzyć dlatego chcę ograniczyć czas świecenia diod laserowych do niezbędnego minimum tylko do czasu przejazdu. Po przerwaniu wiązki by gasła i włączała się tylko na nowy pomiar.

Oczywiście, że w przypadku metody odbiciowej po drugiej stronie musi być lustro. To może być płaski kawałek chromowanej lub dobrze wypolerowanej blaszki lub lusterko szklane z naparowaną warstwą metaliczną. Wszelkie powierzchnie matowe (czyli takie w których nie możesz się przejrzeć) jak np. powszechne, elastyczne paski odblaskowe działają jak biała kartka papieru: rzeczywiście odbijają prawie 100% światła, ale we wszystkie strony (prawo Lamberta). Z tego powodu konkretnie w Twoim kierunku wraca bardzo mały % tego co wysłałeś i z wykrywania nici. Musisz zatem ustawić diodę nadawczą dokładnie na lusterko, obok niej zamontować fotoopornik i tak manipulować położeniem tych trzech rzeczy by plamka z powracającego strumienia znalazła się na czujniku. Właśnie dlatego użycie diody laserowej wydaje mi się skrajnie niebezpieczne. Przemyśl to.

Zacząłem się zastanawiać czym mógłbym zamienić te diody laserowy. Wpadł mi pomysł do głowy aby zastosować czujnik odległości. Ustawić, że jak się znajdzie obiekt w odległości od czujnika, powiedzmy, 10 - 100cm to uruchomi się pomiar i analogicznie na drugiej bramce się wyłączy. Czy to ma szanse zadziałać? Czy to tylko moje wymysły i bujna wyobraźnia?

To Forum techniczne więc nie pisz "..gwałtowny skok wartości zwracanej przez fotorezystor. Normalnie wartości 100-200 w momencie przyjęcia wiązki lasera od 700 do 900" bo to nic nie znaczy. Co mierzyłeś i czym? Fotorezystor zmniejsza rezystancję pod wpływem światła więc raczej nie Ω. Podłączyłeś go jakoś do układu? Jakiego? Zawsze dawaj schemat z naniesionymi prawdziwymi wartościami elementów i najważniejszymi napięciami. Bez tego to równie dobrze możesz pisać o zapachu swojego mydła.

Fotorezystor podłączony jako dzielnik napięcia. Podłączony jak na załączonym schemacie. Wartości bez i ze świeceniem laserem w fotoopornik odczytane w monitorze portu szeregowego (analogRead(). Wartości 100-200 bez świecenia w fotoopornik 700-900 ze skierowaną wiązką z diody laserowej.

[marek1707]

Chodziło mi o samą procedurę rozstawiania. Wiadomo, że będąc sam w pokoju będziesz uważał, ale przecież nawet już uruchomiony i przetestowany zestaw będziesz musiał ustawić w terenie. Włączyć, wycelować na działających laserach w lustra i w odbiorniki bo inaczej nie trafisz itd. Spróbuj myśleć praktycznie: przecież nie wbijesz kołków w beton. Wystarczy, że jakiś dzieciak potrąci lustro lub nadajnik i masz przejazd laserem przez przypadkową przestrzeń i ciągłe świecenie gdzieś w bok.

Czujnik akustyczny wysyła co jakiś czas impulsy i mierzy czas do ich powrotu. Już na starcie rozważań masz więc taką rozdzielczość pomiaru jaki jest okres wysyłania impulsów. Dźwięk rozchodzi się raczej powoli a po wysłaniu musisz poczekać odpowiednio dużo czasu by poprzedni impuls odleciał wystarczająco daleko i zanikł. W przeciwnym razie nie odróżnisz jakiegoś późnego echa (np. od pobliskiego drzewa) od szybkiego echa z najnowszego impulsu od bliskiej przeszkody. Jako wprawkę z fizyki sam policz sobie czasy i maksymalną częstotliwość sondowania lub po prostu przeczytaj specyfikację tego czujnika - taką prostą analizę zjawisk powinieneś umieć robić samodzielnie lub z kolegą dobrym z fizyki. Po drugie dźwięk nie rozchodzi się po liniach prostych. Nadawany impuls bardzo szybko rozjeżdża się w przestrzeni a i kąt widzenia odbiornika też jest dość szeroki. Tak więc nadjeżdżająca rolka nie będzie widziana jedynie naprzeciwko czujnika, ale sporo - nie wiadomo ile - wcześniej z boku. Najgorzej, że każda inaczej, bo będzie to zależało od odległości, samej konstrukcji buta i nogawek zawodnika. Moim zdaniem to zły pomysł. Acha, żeby uprzedzić Twoje pytanie: optyczne czujniki odległości też mają rozbieżną wiązkę i też działają w jakimś swoim wewnętrznym rytmie pomiarów więc moment wychwycenia celu (kąt od linii prostej startu/ mety) będzie zależał do odległości i rodzaju przeszkody. Chociaż te cyfrowe (podające informację widzę/nie widzę zamiast "analogowej" odległości) na pewno będą dużo lepsze niż czujnik ultradźwiękowy. Co do ich "życia wewnętrznego" to te mi znane (Sharpy) robią pomiar co ok. 3ms - to byłaby maksymalna rozdzielczość Twoich pomiarów. Ponieważ czujniki byłby dwa i każdy wprowadzałby podobną nieoznaczoność, to w sumie system mógłby wyświetlać wyniki z rozdzielczością 0.01s. W przypadku czujnika akustycznego rozmycie jednego byłoby w najlepszym wypadku na poziomie ok. 40-50ms więc przy dwóch miałbyś szansę dostawać wynik co najwyżej do 0.1s

Dzięki za informacje o układzie pomiarowym. Teraz rozumiem co napisałeś.