Kronograph Tasarımı

Kendi imkanlarınızla tasarlayıp yaptığınız ekipmanlar/donanımlar.. Atölye çalışmalarınız..

Kronograph Tasarımı

Mesajgönderen enickma » 05 Mar 2014 13:55

Merhaba arkadaşlar,

Son dönemlerde iş yoğunluğum sebebiyle internet üzerinden forumları ve konuları pek takip edemiyorum. Fakat sağolsunlar takım arkadaşlarım ile sürekli iletişim halindeyiz. Gerek whatsapp üzerinden, gerek katılabildiğim haftasonu buluşmalarından gündemi takip etmeye çalışıyorum. Bu hobiye gönül vermiş bütün arkadaşlarımla (artık sadece arkadaş değil aynı zamanda ağabeylerim, ablalarım ve kardeşlerim olur kendileri) güzel vakit geçirmek, bilgi ve tecrübe paylaşımında bulunmak, bu hobinin bize kattığı en anlamlı değerlerdir diye düşünüyorum.

Biraz yoğunluktan, biraz da üşengeçlikten olsa gerek; bir işi yapmaya ve başarmaya çalışırken taşıdığım hırs ve azmi, anlatım-sunum-paylaşım aşamasına taşıyamıyorum.

Takım arkadaşlarımın desteği ile tasarımına başladığım ve yaklaşık 3-4 ay önce elektronik tasarımını bitirdiğim ve halihazırda kullanmakta olduğumuz (fırsat buldukça haftasonu atış organizasyonlarımıza da getirip testlerini yaptığımız) kronometre ile ilgili bilgileri paylaşmak isterim.

Bu konuda yeni çalışmaların yapıldığını duydum, eğer herhangi bir çalışmaya bir nebze olsun faydası olursa ne mutlu bana.

Öncelikle genel olarak sistemi inceleyelim, detaylı elektronik çalışma prensibini fırsat buldukça izah etmeye çalışacağım. Bazı bilgiler çok genel, bazıları ise çok teknik olabilir ortaya yakın bir dil kullanmaya gayret göstereceğim. Resimler ve diğer elektriksel şemaları akşam ev bilgisayarından online olduğumda paylaşabilirim. Bazı konularda anlatım yetersiz veya eksik olabilir, sorularınız olursa da bütün detayıyla elimden geldiğince cevaplamaya çalışırım:

Atış kronometresi

Nedir?
Peletin namlu ucuna yakın bir yerden, çıkış hızını ölçmek amacıyla kullanılan bir ölçüm aletidir.

Nasıl Çalışır?
Çalışma prensibi, başlangış ve bitiş sensörleri üzerinden pelet geçerken bir kronometre vazifesi görüp peletin uçuş süresini hesaplamak, ve peletin aldığı yolu (iki sensör arası mesafeyi) bu süreye bölerek hız hesabını yapmaktır. (Hız = Yol / Zaman)

Cihazın ölçüm hassasiyetinin optimum seviyelerde olabilmesi için kriterler:
- iki sensör arası mesafe ne kadar uzun olursa hız ölçümü o kadar hassas olur.
- kronometrenin çözünürlüğü ne kadar yüksek olursa o kadar hassas olur ( yaklaşık olarak 1 mikrosaniyenin onda birini sayabilecek nitelikte bir frekans üreteci = 10Mhz fazlasıyla yeterli olacaktır )
Çoğu krono üreticisi 4 MHz kristal ile çalışan PIC mikroişlemciler kullanmaktadır ki, bu da yaklaşık 0.25 fps ölçüm hassasiyeti sağlar.

Örneğin, iki sensör arası mesafeyi 1 foot olarak düşünürsek (yaklaşık 30.5 cm)

1000 fps çıkış hızındaki bir pelet, 1 foot'luk mesafeyi 1 milisaniye = 1000 mikrosaniyede geçecektir.
900 fps çıkış hızındaki bir pelet, 1 foot'luk mesafeyi 1111.1 mikrosaniyede geçecektir.

çözünürlük 1 mikrosaniye olursa (1 MHz üreteç kullanılırsa), pelet hızı ölçümü ondalıklı basamak hassasiyetinde olmaz (örnek ölçüm sonucu = 865 fps).
çözünürlük 1/10 mikrosaniye olursa (10 Mhz üreteç kullanılırsa) fps gibi ondalıklı hassasiyette bir ölçüm sonucu alınabilir. (örnek ölçüm sonucu = 865.7 fps).

Tabiki bu değerleri sağlamak için, sensör yerleşimi ve sensörün karakteristiği çok önemlidir. Bir adet fotodiyot yerine yanyana tek bir çizgi halinde 3-4 fotodiyot kullanmak gerekecektir. (Atış doğrultusunda çok az sapma olsa bile, sensöre düşen pelet gölgesi değişim gösterecektir ve sensörden önce 1mm - sensörden sonra 1mm gibi bir algılama hatası 1mm / 1foot = 0,1 cm / 30,5 cm = yaklaşık %0,3 yani 1000 fps'de artı eksi 3 fps ölçüm hatasına sebep olabilecektir.)


Eğer iki sensör yerine üç sensör kullanılırsa, o zaman tasarladığımız kronometre bir "balistik kronometre" niteliğinde olacaktır ki: iki ayrı zaman hesabı ile iki ayrı hız sonucu elde edilecektir.

SensörA ile SensörB arası uçuş hızı; SensörB ile SensörC arası uçuş hızı.

Namlu ---- SensörA ----- SensörB ----- SensörC --------------------------- Hedef

Bu durumda, fiziksel olarak, B-C arasındaki hız, A-B arasındaki hızdan daha düşük olacaktır. Ve eğer hassas bir ölçüm yapılabiliyorsa, bu hızın değişimine bağlı olarak kullanılan peletin balistik performansı da hesaplanmış olur. (Hız düşümü ne kadar fazla olursa, peletin Balistik katsayısı o kadar kötü/düşük demektir, bu ikisi arasındaki hesaplama tabloları da yazılıma eklenerek yaklaşık bir balistik katsayı hesabı yaptırılabilir.)

Balistik katsayı hesabının hassas olarak yapılabilmesi için, A-B-C sensörleri arasındaki mesafelerin uzun olması gerekir, ki hız düşümünü yeterli büyüklükte ölçebilelim.

Aksi takdirde, kısa mesafelerdeki hız düşümü 1 fps civarında olacağı için, yeterli hassasiyette bir sonuç elde edilemez.

Gelelim kronometrenin çalışabilmesi için gerekli olan ortam koşullarına:
- Eğer, kronometrede harici bir ışık kaynağı (IR-LED) kullanılmaz ise, fotodiyotlar dış ortamdan aldıkları ışık ile çalışacaklardır. Bu durumda, pelet'in gölgesinin sensör tarafından algılanabilmesi için yeterli miktarda gölge oluşturabilecek bir dış ortam ışık kaynağına ihtiyaç vardır (güneşli açık hava, telli lambalar vb). Açık havada yaşanabilecek bir problem ise, bulutların hareketi sebebiyle çok küçük değişimler bile sensörlerin çalışmasını etkileyebilir. Şöyle düşünürsek, peletin altına kalan gölgeyi algılayabilecek kadar hassas bir sensör, açık havada birçok bozucu etkenle karşılaşabilmektedir. Üreticiler genelde bu problemi peletin ve sensörlerin üstünde kalacak şekilde bir beyaz perde koyarak çözmüşlerdir, ki yukarıdan gelen küçük ışık değişimleri bu perde tarafından süzülsün ve sensör tarafından algılanmasın.


Florasan ve benzeri ışık kaynakları şebeke frekansında titreşim (50Hz) yaptıklarından, bu titreşimi her ne kadar gözle çok farketmesek de, krono sensörlerini tamamen yanıltacak ve ölçüm yapılmasına izin vermeyecektir.

- Bu hususta genel olarak kullanılan ve ilk akla gelen çözüm yolu, sensörlerin üst tarafında yer alacak bir IR-LED ışık kaynağı kullanmaktadır. Infrared kullanılmasının sebebi, alıcı fotodiyotlar da infrared frekanslarındaki ışığa duyarlı olduğu içindir. Yani sistem çalışırken IR-LED'lerden sensörlere düşen ışığı biz gözümüzle görmesek de sensörler yoğun bir ışık demeti altında bulunuyor olacaklardır. Pelet bu ışık perdesinin içerisinden geçerken alıcı fotodiyota gölge yapacağı için fotodiyot üzerine düşen gerilimdeki değişim, kronometremizi tetikleyecektir (girişte ise başlatacak, çıkışta ise durduracaktır). Tabi ki bu başlatma ve durdurma işlemleri tasarımda kullandığımız mikrodenetleyiciye yüklenen embedded yazılım tarafından gerçekleştirilmektedir.

Elektronik Tasarımı genel olarak
1- Ana kontrol ünitesi (LCD ekran ve mikrodenetleyici - gömülü yazılım)
2- Enerji kaynağı (Pil)
3- Sensör grubu (IR-LED ve fotodiyotlar)
4- Tetikleme devresi (Op-Amplar)

bölümler halinde inceleyeceğiz. Şimdilik bu kadar, hoşçakalın.
HW97K .177 & Hawke 6,5-20x42

Resim
Kullanıcı avatarı
enickma
 
Mesajlar: 22
Kayıt: 21 May 2013 19:28
Konum: İzmir
Takım: FTBRİZMİR
Gerçek İsim: Bahadır Yeşil

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen enickma » 05 Mar 2014 17:50

Resim
Resim
HW97K .177 & Hawke 6,5-20x42

Resim
Kullanıcı avatarı
enickma
 
Mesajlar: 22
Kayıt: 21 May 2013 19:28
Konum: İzmir
Takım: FTBRİZMİR
Gerçek İsim: Bahadır Yeşil

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen arth-wader » 05 Mar 2014 19:30

merhabalar;

siparişi kime veriyoruz ;)
AirArms FTP900, Sightron FTMH 10-50x60, OO-kuma custom parts

Resim Resim
Kullanıcı avatarı
arth-wader
 
Mesajlar: 361
Kayıt: 29 Mar 2013 19:15
Konum: İstanbul
Yaş: 38
Takım: HAVALI KUVVETLER
Gerçek İsim: Artun Kocaman

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen gumush » 05 Mar 2014 21:17

Bahadir , abi harika olmus ellerine saglik.
Sen ir'led ve diyod kullaniyorsun degil mi ? Chronny'de kullanilan sensor nedir tam modelini bilen var mi ?
gumush
 
Mesajlar: 46
Kayıt: 27 Oca 2014 20:52
Konum: İzmir
Gerçek İsim: Hikmet Gümüş

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen ilkererinc » 06 Mar 2014 11:17

Vurulmayan krono istiyorum...
Steyr Challenge FT & Sightron SIII 10-50x60

Resim Resim Resim
Resim Resim Resim
Resim Resim Resim Resim
Kullanıcı avatarı
ilkererinc
ŞAMPİYON
 
Mesajlar: 149
Kayıt: 21 Ağu 2013 15:12
Konum: İzmir
Yaş: 50
Takım: FTBRİZMİR
Gerçek İsim: İlker Erinç

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen gumush » 06 Mar 2014 11:53

Namlu icine entegre :) Standart donanim :)
gumush
 
Mesajlar: 46
Kayıt: 27 Oca 2014 20:52
Konum: İzmir
Gerçek İsim: Hikmet Gümüş

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen Levent » 08 Mar 2014 08:16

Elinize sağlık, ülkemizdeki tek el yapımı krono sanırım, gerçekten bravo, çok güzel olmuş.
Steyr LG100 & Sightron SIII 10-50x60

Resim
Kullanıcı avatarı
Levent
 
Mesajlar: 87
Kayıt: 24 Mar 2013 23:59
Konum: Ankara
Yaş: 34
Takım: A TAKIMI
Gerçek İsim: Levent Gürünlü

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen enickma » 29 Mar 2014 11:56

Teşekkürler,
Daha kompakt bir yapıda olması için kartı yeniden tasarladım, yeni hali yaklaşık 80mm x 60mm ölçülerinde. USB üzerinden bilgisayara bağlanabilmesi için USB portu ekledim. Bütün sensör devreleri ve opamplar bu kartın üzerinde. Dışarıya sadece fotodiyot ve ir-led'lerin bağlantısı için soket bıraktım. Muhtemelen önümüzdeki hafta içerisinde baskısı tamamlanmış olacak ve dizgisini yapıp ilk testlerine başlayacağım.

Resim
HW97K .177 & Hawke 6,5-20x42

Resim
Kullanıcı avatarı
enickma
 
Mesajlar: 22
Kayıt: 21 May 2013 19:28
Konum: İzmir
Takım: FTBRİZMİR
Gerçek İsim: Bahadır Yeşil

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen MEHMET RIZA » 29 Mar 2014 13:07

Elinize sağlık,inşallah testlerden de başarılı sonuçlar alırsınız.
MEHMET RIZA
 
Mesajlar: 3
Kayıt: 30 Mar 2013 10:39

Re: Kronometre Tasarımı

Mesajgönderen wrangler » 26 Nis 2014 02:55

Tebrik ediyorum. Bu hobiye yapılabilecek en önemli katkılardan biri üzerinde çalışıyorsunuz. Kolaylıklar dilerim.
Resim Resim
Kullanıcı avatarı
wrangler
ŞAMPİYON
 
Mesajlar: 70
Kayıt: 08 Ağu 2013 00:49
Konum: Ankara
Yaş: 34
Takım: A TAKIMI
Gerçek İsim: Yasin Odabaşı


Dön Kendin Pişir Kendin Ye..!

Kimler çevrimiçi

Bu forumu gezen kullanıcılar: Hiç bir kayıtlı kullanıcı yok ve 19 misafir

cron