Электрификация

Справочник домашнего мастера

Хронограф своими руками

Содержание

Vintikmehanik ›
Блог ›
Arduino хронограф

Старший сынишка увлёкся страйкболом, а как известно в этой военно-спортивной игре главное правильно работающий привод (страйкбольное оружие).

Страйкбол

О его исправности в первую очередь говорит скорость вылета пульки, 6мм шарика. Чем она выше и стабильней, тем лучше работает привод. Есть куча народных способов проверки, пробивания баночки, бутылочки и т.д. Но они хороши для первичной, приблизительной оценки. Для получения точных значений существует специальный прибор, хронограф.

Хронограф

Цена его колеблется от 20$ до 150$ в зависимости от какчества изделия и наворотов.
Так как пользоваться этим прибором предполагалось эпизодически, отваливать за него 100$ не планировалось изначально. Работа недорогого хронографа мне не понравилась, разброс +/- 10м/с меня сильно смущал.
Так как с недавних пор изучаю arduino решено было сделать прибор самостоятельно, тем более в инете полно готовых примеров.
Первая версия из говна и палок макетки уно и пластиковой трубки заработала через 4 часа после старта проекта. Благо у меня осталось несколько ИК диодов от проекта пульта.
К сожалению фотки не делал, но это была копия популярного в инете проекта из того же материала.
Как она работала? Лучше бы она не работала вовсе. Из 10 выстрелов определялись 2-3, такие большие мертвые зоны у датчиков. Чувствительность была или слишком низкой или слишком высокой, не возможно было чётко настроить момент срабатывания, от этого показания изменялись в диапазоне +/- 15м/с, но определить приблизительную скорость всё же удалось.
Можно было засунуть всё это в коробку из под обуви и наслаждаться результатом, но я принял опрометчивое решение, сделать нормальный хронограф.
Начал с правильной измерительной трубки, с 2х мм пропилами ровно через 100мм, подставок под светодиод для равномерной засветки фотодиодов и кондуктора для фотодиодов. Из старой зарядки планировал сделать раструб, но он впоследствии лопнул.

Компоненты

В качестве индикатора взял модуль часов, валявшийся у меня без дела долгое время.

Знаковый индикатор

Лирической отступление: многие считают, что при рассказе о поделках необходимо добавлять схему, прошивку, даташит и т.д. Другие жалуются, что схема, прошивка, даташит занимает много места, нужно добавлять архивом, на облаке. Третьи считают, что ардуино это не контроллер, а остальное они и так знают.
А мне, если честно, харит вообще што либо добавлять, кроме фотографий из которых и так всё понятно. Но уважая мнение читателей, готов прислушаться к их совету, как лучше поступить?

В качестве контроллера выбрал arduini pro mini, из за простоты и дешевизны.
И тут я сделал первую ошибку – вначале припаял к плате ардуинку, а затем начал программировать.
Конченый программатор даже отдельную ардуинку шьет два раза, на третий выходит из строя или портит плату, уничтожая загрузчик. Не покупайте такой ни в коем случае.

Полный размер

USB -UART

По логика в среде ардуино должен быть родной загрузчик, порылся в программе, так и оказалось. Называется эта штука ArduinoISP. Собирается достаточно просто.
Шьет ардуинку на ура, в любом состоянии, и ещё приятно мигает диодами, сигнализируя о процессах. Там есть кое какие тонкости, но об этом нужно писать отдельно.

Полный размер

Arduino ISP

Убитую ардуину пришлось вырезать и припаять с другой стороны платы чудо китайской инженерной мысли – Pro Mikro о которой итальянцы и «среда разработки» даже не слышали, что в последствии сыграет со мной злую шутку. Из плюсов – прямое подключение к компу и удобная отладка. Из минусов – постоянно работающий последовательный интерфейс, передающий на комп непонятные данные.

Полный размер

Arduino Pro Mikro

Новая комбинация прецизионной измерительной трубки, сверхмощных диодов и щелевого фильтра работала стабильно хреново, по непонятной причине.
Для отладки пришлось прибегнуть к серьезному метрологическому прибору – шарику приклеенному к уховёртке.

Полный размер

Метрологический сфероид.

TM1637 disp(CLK, DIO);
int sensorPin = A2;

void setup() // Выполняем процедуру 1 раз
{
// Устанавливаем яркость от 0 до 7
disp.set(5);
disp.init(D4056A);

}

Проверка показала избыточную мощность светодиодов, потому за время пролёта датчика (около 60 микросекунд) программа определяла шарик не очень чётко. Правильное значение sensorValue = 600, тогда при пролёте шара стабильно получаем логический 0, (значение меньше 500).

Современные гаджеты в основном заряжаются от USB потому решил сделать питание и зарядку USB совместимыми. Готовый повышающий стабилизатор с 3В на 5В найти не сложно, сложней сделать правильное управление питанием.

Полный размерЗарядка

Для этого пришлось изобрести электронное микро реле. Оно приблизительно в 12 раз меньше обычного, магнитного и фактически не потребляет энергии при работе. А так же позволяет включать питание и управлять устройствами используя одну кнопку.

Полный размерМикрореле справа, слева самое малое магнитное

Точность показаний скорости проверял бросая с метровой высоты шарик в прибор.
Прошивка шарика:

V=√2gh
// V это скорость шарика
// g это ускорение свободного падения
// h это высота падения
Сила сопротивления воздуха направлена против скорости движения, её величина пропорциональна характерной площади S, плотности среды ρ и квадрату скорости V:
X=C*pV²S/2
// C — безразмерный аэродинамический коэффициент сопротивления, получается из критериев подобия, например, чисел Рейнольдса и Фруда в аэродинамике.

// Мощность, требуемая для преодоления данной составляющей силы лобового сопротивления, пропорциональна кубу скорости.
P=X*V=C*pV³S/2

// Но движение у нас не равномерное, скорость постоянно растет, а вместе с ней растет и //сопротивление движению шара в упругой среде.
U=∫˳֮UF(U)dU
// ֮ это значок бесконечности
// Средняя скорость шарика в трубке
Vср= ∆S/∆t
// где ∆S пройденное расстояние в метрах
// ∆t время прохождения участка

Рассчитав теоретическую скорость шара при падении с высоты 1м, и написав простейший алгоритм, перешел непосредственно к экспериментам.
Каково же было моё удивление, когда из 20 брошенных шаров ни один в трубку НЕ ПОПАЛ. Причиной всего были микро дефекты направляющего аппарата и несимметричность затвора. Шары летели куда угодно, кроме трубки. Пришлось запускать шары с полуметровой высоты.

Полный размер

Измерительная трубка

Отклонения составили +/- 2м/с и около 5-8% от измеренной скорости, что очень не плохо для кустарного производства.
Но тут вылезла другая проблема. Пролёт шара определялся не каждый раз. Проблема оказалась в «мониторе последовательного порта». У этой платы он работает даже без команды, а время на передачу данных – несколько миллисекунд, что в 1000 раз больше времени измерения скорости шара, потому прибор и затыкался.
Пришлось опять впаивать новую arduino pro mini, а контакты для программирования выводить на лицевую панель.

Полный размерНачинка Полный размерЛицевая панель

В результате двух недельного секса с примитивным устройством, я так устал от конструирования, что не было никакого желания ехать подбирать корпус к нему. Решил собрать его из монтажных плат.

Полный размерВнутри

Ободок для кнопки и индикатора согнул из золотой проволочки, раструб из колпачка минусовой клеммы, спаял и скрутил.

Полный размерГотовый прибор

Слышу голоса – нужно было сделать на прерываниях!.. Наверно, но во-первых с прерываниями ещё не разобрался, во вторых основной упор сделан на аппаратную часть, что позволяет определить скорость 17 из 17 раз. Немного отдохну и возможно напишу новый софт.

Полный размерРабочее положение.

Всем мирного неба и удачи на дорогах.

В этой статье я напишу как сделать устройство для измерения скорости пули пневматического оружия. Имеется ввиду оружие для хардбола, страйкбола и пейнтбола. Не смотря на то, что всё перечисленное относится к слабой пневматике, думаю будет не лишним напомнить о необходимости соблюдения мер безопасности. Перед стрельбой одевайте защитные очки или маску. Не направляйте оружие на людей не имеющих защитных средств. Не подвергайте лишний раз опасности себя и окружающих. Будьте осторожны.
Измерения производятся с помощью сенсора. Его схема приведена на рисунке. Здесь же показано как подключить сенсор к ардуино.


Для изготовления сенсора нужны: два фототранзистора L-3DP3C (T1, T2), два светодиода L-34F3C (LED1, LED2), два резистора на 240 Ом (R1, R2) и два резистора на 1 КОм (R3, R4). Проще всего найти резисторы на 0.25 Вт. Они прекрасно подойдут для этого устройства. Обратите внимание, что у фототранзисторов L-3DP3C ножки короче, чем у светодиодов L-34F3C. Еще у светодиодов и у фототранзисторов одна ножка короче другой. При сборке сенсора важно не перепутать светодиоды с фототранзисторами и ножки у каждого светодиода и фототранзистора. Также не спутайте какой резистор куда нужно ставить. Сопротивление резисторов удобно проверять омметром. Надеюсь проблем со сборкой не будет. Схема достаточно проста и подробно нарисована.
В качестве корпуса сенсора я использовал пластиковую водопроводную трубу на 1/2 дюйма. Она достаточно прочная и легко обрабатывается (нужно отрезать кусок подходящей длины и просверлить в нем четыре отверстия диаметром три миллиметра).
Работает это устройство следующим образом. Пуля пролетая под светодиодами перекрывает их свет, что регистрируется фототранзисторами. Зная расстояние между фототранзисторами и посчитав время между сигналами с фототранзисторов можно вычислить скорость пули по формуле: v = s / t , где v — скорость, s — расстояние и t — время.
В моем хроне данные передаются в ПК через USB. Результат измерений можно наблюдать в стандартном ардуиновском мониторе порта.
Еще можно подключить к ардуино Bluetooth модуль и передавать данные беспроводным способом.
Что касается мобильных устройств, есть немало терминальных программ для Android. Они также должны корректно отображать результаты. Я не проверял, так как у меня нет подходящего Android устройства. Некоторые терминальные программы распространяются бесплатно и при наличии соответствующего мобильного устройства с Android проверить это будет не сложно. Буду благодарен, если в комментариях напишите о результатах.
Скетч:
//////////////////////// // // Arduino Uno // //////////////////////// // // Sketch: Chronograph // unsigned int data = 0; volatile unsigned long int time1 = 0; volatile unsigned long int time2 = 0; void setup() { Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, sensor_1, FALLING); attachInterrupt(1, sensor_2, FALLING); } void loop() { while ( time1 == 0 && time2 == 0 ) ; delay(800); if ( time1 != 0 && time2 != 0 && time2 > time1 ) { data = 0.06 / ((time2 — time1) / 1000000.0); // v = s / t } else { data = 0; } Serial.println(data); time1 = 0; time2 = 0; } void sensor_1() { if ( time1 == 0 ) { time1 = micros(); } } void sensor_2() { if ( time2 == 0 ) { time2 = micros(); } } // // End // ////////////////////////
Теперь немного расскажу о точности этого прибора.
Функция micros() имеет разрешение 4 микросекунды (возвращаемое значение всегда кратно 4). Посчитаем какую погрешность это внесет в измерения. При скорости 100 м/с пуля пролетит расстояние равное 6 см за:
(0.06 / 100.0) * 1000000.0 = 600.0 мкс
4 микросекунды составляют почти один процент от 600 микросекунд. Также, в написанном мной скетче, помимо названной функции, есть еще чему вносить погрешность. Таким образом точность измерений составит плюс/минус несколько метров в секунду.
С ростом скорости пули точность измерений будет только снижаться. Для улучшения ситуации можно увеличить расстояние между фототранзисторами. Но чем больше это расстояние, тем сложнее фототранзисторам зарегистрировать пулю. Диаметр пули невелик и даже незначительное отклонение её траектории от оси сенсора приводит к тому, что она не перекрывает свет светодиода для соответствующего фототранзистора.
Однако, можно существенно повысить точность измерений не увеличивая расстояние между фототранзисторами. Об этом я постараюсь рассказать в следующей статье.

Принцип работы хронографа для измерения скорости пули

Хронограф для измерения скорости пули и прочих снарядов пригодится тем, кто занимается тюнингом оружия, экспериментирует с боеприпасами и тем, кто рассчитывает баллистические кривые, где одним из неизвестных является начальная скорость пули (другого снаряда). Хронографы, которые представлены в этом мини-обзоре устроены примерно одинаково и имеют идентичный принцип работы, однако в зависимости от производителя и функций цены разные. Попробуем понять как работают эти хронографы, разобрать их отличия и то, что их объединяет.

Преобладающее большинство хронографов устроено примерно одинаково: два датчика прохождения снаряда, электроника, экран, кнопки. Датчики получающие информацию о том, что пуля (иной снаряд) пролетает мимо чаще всего оптические, именно они находятся в «окошечках» ближе к переду и заду хронографа; именно для этих датчиков устанавливаются экраны на ножках, которые позволяют датчикам хорошо различать пролетающие объекты и не отвлекаться на помехи. Момент прохождения пулей первого датчика фиксируется электронными «мозгами», начинается отсчет времени благодаря импульсному генератору (примерно как в электронных часах), прохождение второго датчика отсчет останавливает, далее хронограф считает скорость опираясь на время полученное с датчиков и на расстояние между датчиками (расстояние между ними постоянное и хорошо известно хронографу 🙂 ). И вот мы уже видим на экране хронографа результат в выбранных единицах.

Основные «клиенты» хронографа

Возможно Вам будет интересно узнать зачем нужен хронограф применительно к рынку оружия, не исключено, что Вам близка одна из групп.

  • Тюнинг пневматики – огромное число желающих измерять скорость пули. Поставил новую пружину – скорее к хронографу, купил новые пули – опять хронограф нужен, смазал ствол – снова хронограф, подкрутил винт на известной PCP – винтовке и снова нужен хронограф, получил отличный результат, отписался в интернете, взбудоражил общественность 🙂
  • Точная стрельба – не менее важная часть рынка хронографов. Измерение скорости пули выпущенной из снайперской винтовки дает стрелку возможность делать целый ряд выводов начиная с мыслей относительно производителя боеприпасов и заканчивая… и не заканчивая, ведь точная стрельба – это сложный мир со своим пополняющимся списком нюансов.
  • Самокрут – в меньшей степени «гладкоствольные» и в большей «нарезные» (где это разрешено). Создавая свой рецепт суперпатрона замеры полученные с хронографа бесценны.
  • Контроль навески травматов – не исключено, что кто-то может измерять скорость травматического резинового шарика с помощью хронографа. Вероятно подобное происходит в испытательных лабораториях и носит исключительно научный характер!
  • Луки/арбалеты – пожалуй самая немногочисленная группа, но тем не менее скорость полета стрелы так же играет большое значение для стрелков-спортсменов и охотников.

Критерии выбора хронографа для измерения скорости пули (снаряда)

Главное, что должно интересовать покупателя хронографа – это показатели точности, и средства вывода информации. То есть с какой точностью происходят измерения скорости (+/- сколько процентов), и как Вам удобно получать информацию и что с ней дальше делать. Диапазон измеряемых скоростей не так важен так как, чаще всего максимальная и минимальная скорости у хронографов такие, что в диапазон с большим запасом влезает и стрела из лука и пуля из Барретта. То есть чаще всего оружие вписывается в диапазон скорости, но если Вы собрались измерять что-то необычное, то на диапазон допустимых скоростей нужно обращать внимание, особенно на нижний порог.

Хронограф Competition Electronics Prochrono Digital Chronograph

Очень простой хронограф с точностью не ниже +/- 1%.

Диапазон скоростей 6,4 – 2133,6 метров в секунду (м/с).

Хронограф Caldwell Ballistic Precision Chronograph

Этот хронограф похож на предыдущий, но точность тут выше – +/- 0,25% а так же диапазон измерения скорости больше: 1,5 – 3047,7 (м/с).

Кроме того есть возможность подключать проводом (4,5 метра) смартфон с бесплатным приложением, позволяющим смотреть скорость не отходя от стрелкового стола а так же вести журнал.

Хронограф Caldwell Ballistic Precision Chronograph G2

Но G2 отличается наличием встроенной светодиодной подсветки (для работы при недостаточном освещении), компоновкой и возможностью беспроводного соединения со смартфоном или планшетом посредством bluetooth (блютуз).

Купить хронограф

Вы можете купить в интернет-магазине Ekipirovka4you любой из этих хронографов для измерения скорости пуль и других снарядов.

Вылетающая из ствола пуля обладает массой, скоростью и некоторой начальной кинетической энергией. Эти факторы характеризуют убойность оружия и позволяют отнести его к нужной категории.

Дульную энергию рассчитывают как произведение одной второй массы на скорость в квадрате. Согласно законам аэродинамики, за счет трения поверхности пули о воздух ее скорость снижается с каждым пройденным отрезком дистанции. Соответственно, начальная кинетическая энергия тоже уменьшается. В рамках данной статьи рассмотрим, от чего зависит мощность выстрела, формулы расчета и классификацию духового оружия.

От чего зависит мощность выстрела пневматики

Затрагивая тему мощности или силы выстрела, необходимо отделить эти понятия от физических величин. Из школьных курсов нам известно, что первая переменная выражается в Ваттах, вторая — в Ньютонах. В каждом случае участвует вес тела и его скорость. Однако в оружейном производстве принято использовать силу начальной кинетический (дульной) энергии, которая выражается в Джоулях.

Из формулы Е=1/2*m*v^2 видно, что основополагающими параметрами выступают скорость и масса снаряда. Поскольку вес пули всегда остается неизменным, зависящим от калибра, то эту величину можно считать постоянной.

Остается единственная переменная, на которую можно влиять физическим воздействием. В качестве инициатора толчка, придающего дроби начальное ускорение, выступает сменная пружина оружия. От ее внутреннего напряжения при сжимании зависит, с какой скоростью вылетит пуля из ствола.

В разных видах вооружения понятие калибр трактуется по-разному. Для огнестрельного оружия калибр — это расстояние между нарезами, для гладкоствольных ружей — диаметр канала ствола.

Из формулы видно, что для получения одного и того же показателя начальной кинетической энергии необходимо менять одну из переменных. Однако увеличивать массу до бесконечности физически невозможно, поэтому остается только одно — повышать ускорение. Чем выше будет скорость, тем выше будет пробивная способность и больше дальность полета пули. Поэтому превратить обычную винтовку в грозное оружие можно путем смены пружины.

Калькулятор дульной энергии для пневматики

Расчет дульной энергии Расчет скорости пули Расчет массы пули

Расчет дульной энергии пневматики

Владельцы пневматического оружия, а также желающие его приобрести, часто задаются вопросом, насколько оно мощное. Следует сразу отметить, что пробивная способность пули зависит от многих факторов, таких как прочность материалов, дальность цели и другие. Но основным все же является дульная энергия, измеряемая в Джоулях.

Она равна произведению половины массы на квадрат скорости: E=1/2*m*v^2, где m – вес, v – начальная скорость.

К примеру, кинетическая энергия пули пистолета Макарова при весе 6,3 грамма и скорости 330 м/с составляет 343 Дж, автомата Калашникова при скорости 900 м/с равна 1377 Дж. И это не предел для боевого оружия. У духовых ружей эти показатели намного меньше.

Для того чтобы узнать мощность пневматической винтовки или пистолета, необходимо знать калибр дроби и скорость ее вылета. С первым параметром все ясно, так как производители указывают вес пулек на упаковках. Для вычисления скорости потребуется хронограф. Существуют электронные модели, которые выдают результат уже в джоулях. Поэтому владельцу даже не потребуется выполнять расчет самостоятельно. При отсутствии нужного инструмента в качестве параметра можно использовать заявленную производителем скорость. Ее часто указывают в техническом паспорте изделия. Владельцу лишь остается подставить нужные цифры и получить конечный результат.

Классификация пневматики по энергии

Любое изделие поддается классификации и определению. Пневматическое оружие в том числе. По принципу устройства их делят на:

  • пружинно-поршневые. Кинетическую энергию пуле придает механизм, состоящий из пружины и поршня. Головка сжимает воздух, который впоследствии выталкивает снаряд из ствола. Перезаряжение производится за счет мускульной силы стрелка;
  • электропневматические. Принцип действия совпадает с вышеописанным, но сжатие пружины происходит за счет энергии аккумуляторов;
  • газобаллонные. Газ, находящийся под давлением в баллоне, во время стрельбы выталкивает шарики из ствола. Такие ружья часто используют в пейнтболе;
  • предварительно накачиваемые. Сжатый воздух стрелок накачивает самостоятельно с помощью мускульной силы или компрессорного оборудования.

Во всех вышеперечисленных конструкциях начальную скорость пуле придает сжатый воздух. Поэтому оружие часто классифицируют по дульной энергии. Такое разделение необходимо с юридической составляющей. По мощности выстрела можно определить, на сколько оно опасно для человека и, соответственно, требует получение лицензии.

До 3 Дж, без указания калибра

Такие ружья и пистолеты больше используют для развлечения и отработки меткости стрельбы. Они не обладают убойной силой и не способны нанести существенного вреда человеку. Для его покупки не требуется получение разрешения, поэтому оно находится в свободной продаже.

До 3 Дж, кал. 6-8 мм

Эта категория оружия относится к группе мягкой пневматики. На жаргонном языке ее еще называют «Аэрсофт». Изготавливается с полной имитацией боевых видов стрелкового вооружения. В качестве боеприпасов выступают пластиковые шарики диаметром от 6 до 8 миллиметров. Заряжающий механизм приводится в действие с помощью электропривода, работающего от съемных аккумуляторов. Широкое применение оружие нашло в игре «Страйкбол».

3,5 Дж, кал. 10 мм

Еще одна категория безопасного оружия, используемого для развлечения. Также присутствует внешняя имитация боевых видов. Шарики из ствола выталкивает сжатый газ, обычно углекислый, который предварительно закачивают в специальные баллоны. Используют оружие для игр в «Пейнтбол».

до 7,5 Дж, кал. 4,5 мм

Спортивно-развлекательное оружие для обучения навыкам стрельбы и игры в «Хардбол». К этой категории относятся практически все виды разрешенного пневматического оружия. Они не требуют получения специального разрешения в МВД.

14 Дж, кал. 17,3 мм

Оружие, обладающее дульной энергией 14 Дж, относится к категории спортивного снаряжения. Используется для тренировки и участия в соревнованиях.

До 25 Дж, любого калибра

Сюда относятся спортивные и охотничьи ружья, пистолеты. Убойная сила такого оружия достаточно высока, поэтому его приравнивают к боевому огнестрельному. Требует получения разрешения и лицензии.

Свыше 25 Дж

Категория спортивной, охотничьей и боевой пневматики. В военном применении используется для отработки навыков стрельбы. В нашей стране оно не сертифицировано, поскольку в законодательстве не предусмотрены ружья с кинетикой более 25 Дж. Поэтому при покупке возможны проблемы с регистрацией.

Хронограф для измерения скорости пули пневматики

Хронограф является универсальным прибором, способным проводить замер скорости полета предметов малого размера. Настройку и тестирование пневматики удобнее всего проводить с хронографами рамочного типа. Они могут улавливать движение пуль, болтов арбалета, стрел, скоб рогатки. Хронограф для пневматики можно изготовить своими руками или приобрести в специализированных магазинах.

Оглавление:

  • Типы хронографов
  • Покупка хронографа для пневматики
  • Хронограф рамочного типа для пневматики своими руками
  • Компоненты и материалы для сборки
  • Этапы монтажа хронографа
  • Принцип работы хронографа собственного изготовления

Типы хронографов

Измерение стартовой скорости пули при помощи хронографа, позволяет выявить мощность пистолета или винтовки, подобрать подходящие пули, рассчитать баллистические поправки, провести сравнение скорости в начале и после модернизации оружия.

Существуют различные типы хронографов. Надульная модель занимает мало места и без труда помещается в кармане чехла, а также она меньше тратит энергию. Для конкретного типа оружия может потребоваться переходник. Такой вид не зависит от освещения и удобен в использовании на природе. Прицельную стрельбу можно вести вместе с прибором. Для СО2 такая модель не подходит.

При обладании внушительным арсеналом, лучше приобрести рамочный хронограф, чтобы не закупать большое количество переходников. Этот тип прибора хорошо работает с СО2, имеет разъем для внешнего источника питания. Броня позволяет проводить измерение показателей на различной дистанции, не опасаясь повредить механизм. Наличие дополнительного экрана помогает оперативно получать результаты.

Существуют также рамочные модели большого размера, расширяющие число возможностей. Такой вариант подходит для использования с любыми видами оружия, удобен при стационарном подключении к сети. В качестве альтернативы, хронограф может получать питание от батарей класса АА в количестве восьми штук. В отличие от модели малого размера, большой аппарат обладает встроенным индикатором фронтального типа. Можно дополнительно установить съемный экран. При помощи USB-адаптера можно переносить данные измерения с устройства на компьютер.

В следующей статье мы раскроем все секреты правил использования теодолита.

Покупка хронографа для пневматики

Купить в Москве и Санкт-Петербурге различные типы хронографов можно в следующих магазинах:

В этих магазинах также предлагаются различные комплектующие и аксессуары для хронографов. Можно приобрести более бюджетную модель на AliExpress по цене от 3 тыс. р. или купить б/у, например, на портале Guns.ru или Avito по цене от 1500 р.

Хронограф рамочного типа для пневматики своими руками

Хронограф фиксирует время пролета пули между несколькими датчиками и рассчитывает ее скорость. Устройство состоит из трех частей:

  • рабочей зоны, пропускающей через себя пулю;
  • схемы, проводящей вычисления;
  • дисплея, показывающего рассчитанные результаты.

Схемы для хронографа могут быть различны по стоимости, функциональности и дизайну. Простейшие датчики считывают падающий на них свет, интенсивность которого изменяется по мере перемещения пули, отбрасывающей тень. Чувствительные к свету элементы являются частью многих хронографов, сделанных в домашних условиях и в заводских моделях.

Самостоятельно изготовленный прибор имеет несколько преимуществ:

  • большое линейное расстояние между датчиками позволяет выводить расширенный диапазон скоростей;
  • аппарат можно применять в домашних условиях на оружии, использующем саунд-модератор;
  • широкая зона для работы дает возможность вести стрельбу в упор и с дальних точек, тестируя изменения баллистических данных на различных расстояниях;
  • хронограф взаимодействует с пневматическим оружием любой конструкции и с различными принципами работы, например, ППП, РСР, СО2.

Наряду с этим, у аппарата есть и свои недостатки:

  • громоздкость конструкции;
  • потребность в защите от попадания для лицевой стороны рабочей зоны;
  • влияние погодных условий и освещения на работу;
  • чувствительность схемы оптики к значительным механическим воздействиям, включающим попадания пулевых осколков и рикошеты;
  • вывод ложных показаний при появлении в камере посторонних предметов, таких как снег, насекомые или механические осколки;
  • влияние траектории полета на фиксируемую скорость пули (движение объекта по диагонали снижает показатель).

Компоненты и материалы для сборки

Общее количество деталей и их сложность зависят от уровня навыков проектирования и установки схем у пользователя. Некоторые компоненты являются обязательными при любом виде сборки:

  • светодиоды для создания искусственного источника света;
  • паяльник с флюсом и припоем для закрепления проводов и установки микросхемы;
  • оптические приемники для считывания уровня освещенности во время пролета пули через светодиоды;
  • микросхема для определения времени полета пули и расчета скорости;
  • дисплей для отображения результатов замеров;
  • прямоугольный полый корпус, закрытый с четырех сторон (лучше выбирать изделие из цельного металла, которое будет устойчиво к ударам).

Этапы монтажа хронографа

Элементы микросхемы и датчики должны находиться под защитой или располагаться в местах, которые не будут доступны для прямого попадания пули. Под них нужно заранее подготовить место в корпусе. Внутренняя часть изделия покрывается темной краской, не создающей бликов, чтобы избежать лишних срабатываний прибора и увеличить его чувствительность.

Элементы чувствительные к свету и сами светодиоды монтируются в предварительно размеченные отверстия. Фотоприемники должны быть немного заглубленными, а светодиоды слегка выпирать во внутреннюю часть хронографа. Такое размещение позволит снизить интенсивность внешнего света, падающего на прибор.

На следующем этапе устанавливается и подключается к датчикам плата, размечаются секции под введение питания. Для самостоятельного составления схемы можно использовать рис. 1.

Рис. 1 Микросхема хронографа

Когда основные узлы будут собраны, схему нужно будет защитить от механических воздействий и влаги. Для этой задачи подойдет коробок из пластмассы для печатной платы, который будет иметь выходы к батарее, дисплею и датчикам.

Принцип работы хронографа собственного изготовления

В качестве источника питания для прибора могут использоваться батареи, аккумуляторы, блок питания, подключаемый к сети. Автономный источник более выгоден и удобен, так как настройка оружия в большинстве случаев проводится за пределами дома.

Процесс замера скорости проходит три этапа:

  • пуля проходит через ось начального датчика, обнуляя счетчик времени в микропроцессоре;
  • после пересечения пулей оси следующего датчика, время останавливается и данные передаются для проведения расчетов;
  • микропроцессор проводит вычисления и выводит показатели скорости на дисплей.

Наглядно работу хронографа рамочного типа можно увидеть на рис. 2.

Рис. 2 Схема работы хронографа

Для того, чтобы самостоятельно собрать хронограф, понадобятся знания и опыт в электротехнике, пайке и разработке электрических цепей. Облегчить задачу можно, заказав изготовление микросхемы мастеру по электронике. Хронограф, собранный своими руками, обойдется значительно дешевле, чем покупной вариант.

Споры о точности хронографов всегда были и всегда будут. Какой хронограф точнее? Как они калибруются? На что обращать внимание при создании самодельного хронографа? В данной статье я постараюсь изложить все свои мысли в отношении оптических хронографов, формировавшиеся у меня годами, причем постараюсь, чтобы было понятно не только электронщикам. Надеюсь, мой опыт окажется полезен и хотя бы чуточку снизит накал не утихающих споров.
Для начала в двух словах объясню принцип работы любого цифрового (да и не только) хронографа.

Два датчика установлены на пути движения пули на некотором известном расстоянии друг от друга. Датчики, фиксируя пролетающую через них пулю, формируют сигналы, которые подаются на микроконтроллер. Первый датчик запускает счетчик, второй останавливает его и подсчитывает скорость: известное расстояние между датчиками делится на подсчитанное время. Казалось бы, все просто, но вспоминается:

‘- А что картошка? Ты думаешь картошка — это так просто, сварил и съел? Не тут то было, из картошки знаешь сколько блюд приготовить можно? Картошка жаренная, отварная, пюре, дальше, картофель фри, картофель пай… Картофельные пирожки с мясом, грибами и т.д., картофельные оладьи, соус грибной, соус томатный, сметанный и т.д., картофельный рулет, запеканка, картофель тушеный с черносливом, картофель тушеный с лавровым листом и с перцем, картофель молодой отварной с укропом, шанди… И это только блюда из картошки.’ (Кинофильм ‘Девчата’)

Так и тут, в простом на первый взгляд принципе присутствует много факторов, влияющих на результат. И так как показания рассчитываются из двух значений (расстояние и время), то и факторы эти делятся на те, что влияют на расстояние и те, что влияют на время. Рассмотрим их все. Начнем со времени.

1) Подсчет времени микроконтроллером.
Возьмем идеальные датчики с мгновенным реагированием, подключим их к микроконтроллеру. Первый датчик запускает прерывание и включает счетчик, второй запускает другое прерывание и останавливает счетчик. Неким образом обеспечим срабатывание датчиков с точным интервалом 100мкс. Сколько при этом насчитает счетчик? Тоже 100мкс? А вот и нет. Меньше, аж на несколько микросекунд. Почему? Дело в то, что в микроконтроллере в это время происходит еще несколько операций «съедающих» такты микроконтроллера. И если их не учитывать, а просто взять значение со счетчика, то прибор заметно завысит, например на 10м/с — именно на столько часто завышают самодельные приборы начинающих хроноделов. Как проверить количество «съеденных» тактов? Да также как уже описал: сэмулировать включение датчиков внешним устройством, проследить точность интервала осциллографом и проверить, сколько тактов недосчитал счетчик. Кстати по поводу тактов. Микроконтроллер работает с некой тактовой частотой. При этом лучше чтобы ее задавал кварц и частота эта была как можно больше. У меня, например, это кварц 16МГц с погрешностью не более 0.001МГц, то есть вносимая погрешность в показания не более 0.006% и этой погрешностью можно пренебречь.

2) Время реакции датчиков.
Датчики не идеальны и срабатывают не мгновенно. И ладно если задержка всегда и у всех одинаковая — первый датчик сработал с задержкой, второй сработал с той же задержкой — результат то будет тот же. Но нет, задержки, к сожалению, разные и нам важно учесть не саму задержку, а разницу между временем задержки датчиков. Что на нее влияет? Разная чувствительность самих датчиков, разница в освещении, разница в отражающей способности поверхности (если датчики используют отражение). И эта разница будет разная (прошу прощения за тавтологию) не только у разных приборов, но даже у одного прибора при разной освещенности, или разной степени запыленности датчиков или отражающей поверхности. И единственный выход учесть эту погрешность — процедура самокалибровки, когда микроконтроллер сам эмулирует реагирование датчиков и проверяет, сколько сам же насчитал. Если взять мои приборы, то там данная процедура называется «автокалибровка» и ее можно запустить в любой момент. При этом корректируется калибровочный параметр «Р», который исчисляется в тактах процессора. И можно заметить, что при разном освещении этот параметр после запуска автокалибровки будет разным — прибор точно учитывает любое изменение. А дальше при измерении просто добавляем это значение ‘Р’ к подсчитанному счетчиком и получаем необходимую коррекцию.

3) Время реакции датчиков на пулю.
Чувствительность датчиков, освещение и прочее учли, но еще на реакцию датчика влияет расположение пули относительно активного луча датчика. Если пуля проходит по центру, полностью перекрывая луч, то датчик срабатывает максимально быстро. Если же пуля задевает луч лишь краем, то задержка увеличивается. Особенно если стреляем не тупоносым снарядом, а остроносым. Например, у ближнего датчика пуля прошла по центру луча, а у дальнего краем — дальний датчик среагирует позже, счетчик насчитает чуть больше и скорость отобразится меньше. И это актуально и для надульного хронографа и для рамочного. С надульным понятно — там всего два датчика, два луча. Например, соосность нарушена (прибор провисает под собственным весом) — первый луч пуля пройдет по центру, а второй чуть выше, тем самым слегка уменьшив показания прибора. Решением проблемы при этом является максимальная соосность, то есть хороший переходник, одевающийся максимально плотно и не дающий провисать прибору. С рамочным сложнее. Приведу схему лучей моего рамочника.

Видно что есть точки с густым переплетением лучей, а есть с разреженным. Если пуля попадет в густое переплетение — датчик сработает быстрее, если в разреженную — с задержкой. И тут сложно что-то сделать. При изготовлении хронографа следует плотнее располагать датчики, а при стрельбе стараться стрелять в одну точку, чтобы хотя бы повторяемость результата была. Конечно данная погрешность не такая большая, может 1, максимум 2м/с (если соседние датчики располагаются далеко друг от друга) на пневматических скоростях, но это одна из причин по которой считается что надульный прибор чуть точнее. Хотя на самом деле дело не в точности, а в повторяемости.

4) Угол наклона ствола.
Другая причина по которой надульный хронограф чуть выигрывает в точности (повторяемости) — это невозможность стрельбы под углом. Лучей всего два, при стрельбе под углом пуля пройдет мимо луча и датчик просто не сработает. Другое дело рамочник: датчики сработают даже при большом наклоне, но пуля при этом пройдет большее расстояние, счетчик насчитает большее время и показание окажется ниже реального.

Можно даже точно посчитать: V=Vист*cos(a), где V — отображаемая скорость, Vист — истинная скорость, а — угол отклонения канала ствола от оси хронографа. Для примера при отклонении на 5 градусов прибор занизит на 0.4%, а при отклонении на 10 градусов — на 1.5%. Эта формула актуальна абсолютно для любых хронографов и единственное решение проблемы — стараться стрелять прямо, без наклона.

5) Реальное расстояние между датчиками.
При расстоянии между датчиками (так называемой базе) в 50мм, погрешность этого расстояния на 0.1мм даст погрешность скорости 0.2%, то есть 0.6м/с при скорости 300м/с. А ведь при установке датчиков вручную, например, путем сверления отверстий под них в трубке прибора, сложно добиться точности даже 0.2мм. В рамочном приборе с раздельными платами ситуация та же. Если же датчики размещаются на единой плате, ситуация лучше, так как платы обычно выполняются на высокоточном оборудовании с точностью в сотые и даже тысячные миллиметра. Но и там при пайке датчики могут смещаться на несколько десяток. К тому же сами глазки в датчиках размещены далеко не всегда по центру, и также могут вносить погрешность в несколько десяток. Для наглядности фото линейки датчиков, стрелками показал отклонение глазков, и это только те, что видны.
Таким образом, набегает уже целый миллиметр, а то и больше. А главное все вышеназванное просто не реально измерить и учесть. Выхода два, либо увеличивать расстояния между датчиками настолько, что технологическая погрешность станет ничтожной и не будет сильно влиять на результат (но тогда возникнут другие сложности), либо все же постараться максимально выявить индивидуальное значение базы. Берется большая партия (например, 20 или 40шт) рамочных приборов с единой платой под датчики. Берем за основу тот факт, что среднее расстояние между реальным расположением глазков датчиков равно известному расстоянию на плате (в моем случае это 95мм). Отстреливаем приборы по несколько штук за раз, используя один переходящий прибор во всех отстрелах. Записываем отклонения приборов относительно переходящего, вычисляем среднее, и относительно него калибруем все приборы (указываем точное индивидуальное значение базы для каждого прибора). В итоге все приборы показывают одинаково, и среднее значение выставленной базы соответствует известному расстоянию на плате (95мм). Правда при одновременно отстреле нужно учитывать тот факт, что пуля в полете теряет скорость. В калибре 4,5 при скорости 280 пуля будет терять порядка 1м/с на каждый метр. А в самом начале своего полета (экспериментально выяснилось) 1м/с теряется уже на 50см. И соответственно приборы при одновременном отстреле покажут разное значение — если они настроены одинаково, то ближний всегда покажет больше, как ни тусуй их между собой.

Post scriptum
Часто слышу вопрос, что я использую в качество эталона для калибровки. И каждый раз пытаюсь объяснить человеку, что эталона не может существовать в принципе. Нет эталонного 1м/с, хранящегося под колпаком в Париже. Допустим нашли мы супер-пупер точный прибор, прошедший многократную метрологическую проверку, начали по нему ровняться. Калибруем по нему месяц, другой, год… Где гарантия что прибор не начнет подвирать от оседающей на нем пыли, старении датчиков и прочих факторов? Гарантии нет, а отсылать каждую неделю на проверку в какой то специализированный центр нереально (да и не нашел я такого центра в России, может плохо искал). Может быть взять за эталон супер точную винтовку с точно известной скоростью? Ситуация та же. Никто не даст гарантии, что винтовка спустя тысячи выстрелов, будет все также стабильно стрелять. Да и настолько качественных и стабильных пуль не найдешь. Единственный возможный вариант более менее объективного сравнения (однако опять же не гарантирующий точность) — взять несколько разных рамочных хронографов разных производителей, и осуществить одновременный отстрел, допустив, что среднее значение всех этих хронографов окажется истинным (что далеко не факт). Но, как я уже сказал, при этом следует учитывать падение скорости пули, то есть то, что ближние приборы должны показать больше последних. Я такие эксперименты производил — отклонение в пределах заявленной погрешности, даже видео есть, если нужно дам ссылку.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх