Как сделать хронограф для пневматики своими руками

Хронограф своими руками

Во время уроков физике в школе встречалось множество задач, в которых присутствовал полет пули. Пуля либо ударятся в какой-то объект, и продолжает с ним движение, либо попадает, например, в маятник, приводя его в движение. Все задачи решаются теоретически, не проверяя на практике. Но ведь это не правильно! Каждая решенная задача должна быть проверена на практике, иначе это не решение, а лишь гипотеза. Из этих соображений я решил спроектировать и собрать Хронограф для измерения скорости полета пули.

Измерительный прибор работает при помощи 2 оптопар. Оптопара – это один светодиод и один фототранзистор, которые находятся напротив друг друга. Светодиод и фототранзистор работают в инфракрасном диапазоне (длина волны составляет 940нм). Выбор рабочей длины волны объясняется тем, что фототранзистор не будет реагировать на внешнее освещение (солнечное, от лампы и др.). При этом существенно снижается погрешность измерений.

В качестве «мозга» всего устройства был использован микроконтроллер на платформе Arduino, а именно Arduino Uno. Так же были использованы следующие радиокомпоненты: два потенциометра, 2 кнопки и дисплей для настройки устройства и вывода результатов.

Схему работы выглядит следующим образом (рисунок ниже). Когда пуля проходит через первую оптопару, приходит сигнал с фоторезистора на микроконтроллер и запускается таймер. После прохождения второй оптопары – таймер останавливается. Затем находится скорость, разделив путь на время.

Материалы были куплены в магазине Чип и Дип.

• Микроконтроллер Arduino Uno
• Дисплей SPI/I2C 1602 LCD blue
• 2 тактовые кнопки
• 2 потенциометра на 15kΩ
• 2 светодиода L-53F3C
• 2 фототранзистора L-53P3C
• 2 резистора 220kΩ
• Текстолит
• Провода
• Коробка для р/у

Программа для Arduino

Первым делом была написана программа для микроконтроллера Arduino на языке С++. Программа:

В устройстве есть 2 режима. Один из них используется для отладки устройства, другой непосредственно для самой стрельбы. В режиме отладки при помощи прокручивания потенциометра подбирается значение, которое высвечивается на дисплее, меньше 300(на обоих датчиках). На дисплее отображаются 2 значения в пределах от 0 до 1023. Это аналоговый сигнал, который принимает микроконтроллер (чем меньше значение, тем лучше принимает фототранзистор, но не надо ставить меньше 200). Схему подключения всех компонентов вы можете увидеть ниже:

Испытания

Испытание – это была стрельба из пневматического страйкбольного пистолета. Устройство показало результат 72м/с. Для проверки результата в страйкбольном магазине AirsoftRus нам разрешили сделать пару выстрелов и пневматического оружия. Результат был примерно тот же (был в промежутке от 68 м/с до 75 м/с, так как мы проверяли на разных пистолетах). После этого из точно такого же оружия мы стреляли через заводской хронограф. И результаты иногда были идентичными или отличались всего лишь на 0,01! Таким образом, можно утверждать, что нестабильность устройства мала и калибровка проведена верно.

На видео вы можете видеть работу устройства

Заключение

Итогом работы является создание действующего прибора – измерителя скорости быстро движущихся предметов (пули страйкбольных и пневматических пистолетов, рогаток).

Хронограф для пневматики — как измерить скорость 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.

Принцип работы хронографа для измерения скорости пули

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.

Порядок сборки хронографа

Перед тем как ответить на вопрос, вроде как сделать рамочный хронограф для пневматики своими руками, следует подготовить корпус к установке датчиков и элементов микросхемы, которые должны быть защищены или расположены в местах, недоступных для попадания пули. Изнутри корпус рекомендуют окрасить темной небликующей краской, поглощающий свет. Это уменьшит число ложных срабатываний и повысит чувствительность прибора.

В заранее подготовленные отверстия в корпусе устанавливаются светодиоды и светочувствительные элементы. Светодиоды должны немного выдаваться во внутреннюю полость хронографа, а фотоприемники – быть слегка заглубленными, чтобы уменьшить интенсивность падающего внешнего освещения.

После установить плату, подключив ее к датчикам и подготовив места ввода питания. Если есть желание составить микросхему самостоятельно, минуя привлечение сторонних специалистов, можно использовать следующую схему (рис. 1).

Рис. 1 Микросхема хронографа

После сборки основных узлов необходимо закрыть электрическую схему прибора, обезопасив ее от механического воздействия и случайного попадания влаги. Это удобнее всего сделать, предусмотрев заранее отдельный пластмассовый коробок для печатной платы, имеющий выходы к дисплею, датчикам и батарее.

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.

Принцип действия самодельного хронографа

Питание прибора может осуществляться от аккумуляторов, батареи или блока питания (от сети). Наиболее удобна автономная работа, поскольку наладку оружия не всегда можно провести в домашних условиях.

Измерение скорости производится в несколько этапов:

• при пересечении оси первого датчика происходит обнуление отсчета времени микропроцессора;
• после прохождения оптической оси второго датчика отсчет времени останавливается и передается для вычисления;
• рассчитанная микропроцессором скорость пули выдается на дисплей.

Схема действия рамочного хронографа

Изготовление рамочного хронографа для пневматики своими руками с нуля требует опыта пайки, базовых знаний в электротехнике и проектировании электрических цепей. Чтобы упростить выполнение задачи, компоновку микросхемы можно заказать у радиолюбителей, обеспечив их необходимыми для работы деталями. Самостоятельно собранный хронограф – отличное вложение и экономия средств, которые можно направить на тюнинг пневматики или покупку долгожданного обвеса.

На видео испытание самодельного рамочного хронографа:

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 Caldwell Ballistic Precision Chronograph G2

По характеристикам точности и диапазона скорости данный хронограф такой же как и предыдущий рассмотренный (точность +/- 0,25% , диапазон измерения скорости: 1,5 – 3047,7 (м/с)).

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.

Покупка хронографа для пневматики

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

• Airgun Store — по цене от 3500 до 24 тыс. р.;
• Diada Arms — по цене от 4 тыс. до 13 тыс. р.;
• Pnevmat 24 — по цене от 4 тыс. до 7 тыс. р.;
• Oxotnika.net — по цене от 3 тыс. до 20 тыс. р.

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.

Как узнать скорость пули без хронографа

Доколе нам будут задавать вопрос “как мне измерить. “! Сколько можно раз употреблять слова “маятник” и “хрон”! Сколько можно выкладывать электронных схем и программ! Цивилизация не в силах постичь приборы сложнее линейки. Причем, деревянной.

Предлагаю всем, кому дорого его психическое здоровье, срочно родить методику, позволяющую определить НАЧАЛЬНУЮ СКОРОСТЬ ПУЛИ по единственному возможному параметру, доступному современному школьнику. По пробивной, мать ее, способности.

Не скрою, что попытки тарировать оный параметр в таких единицах как “страницы ТиЦ”, “Доска сосновая”, “доска-хер-ее-знает-какая”, “собственный затылок” и прочая и прочая неоднократно предпринимались. Слава героям-первопроходцам! Но! Цивилизация не стоИт на месте, товарищи! Наши, советские ученые уже синтезировали искусственную рыбу новые материалы! Материалы двадцатого двадцать первого века!

Посему предлагаю измерять вышепоименованную скорость по глубине проникновения пули в упаковочный пенопласт, товарищи! Методика будет доступна даже кадровому большевику – используя электрические приборы, доступные только буржуазии, мы проведем миллиарды! Нет! Триллионы отстрелов через них в пенопласт. Занесем результаты недрогнувшей рукой в таблицу. Примем за погрешность величину в 10 процентов и будем посылать алкающих знаний отроков фпоиск в оную таблицу.

Спасибо, товарищи. Я кончил.

Измерение скорости полета стрелы

(написано по рекомендациям для замера скорости винтовочной, пистолетной пули)

В первую очередь измерение начальной скорости стрелы, пули нужно специалистам и модернизаторам оружия, чтобы сравнить скорость до и после починки или изменений в конструкции арбалета, винтовки или пистолета. Рядовому стрелку хронограф тоже может принести ощутимую пользу, помочь повысить свое мастерство, лучше узнать свое оружие, и получать больше удовольствия от стрельбы.

Измерения позволят узнать, сколько выдает ваше оружие метров в секунду тем или иным боеприпасом, что позволит подобрать оптимальный его вес. А зная точный вес снаряда и его начальную скорость легко подсчитать сколько джоулей выдает ваше оружие.

Метод 1. Измерение при помощи маятника

1. Маятник. Из любого материала, в котором стрела застрянет. Стрелы, пули не должны отскакивать от маятника – это ЗАВИСИТ результат. Парадоксально, но это так. Если она отскочила, то закон cохранения импульса будет записываться по другому, и приведенные формулы будут неактуальны. Оптимально – деревянный брусок. В качестве бруска можно взять коробку из-под лекарства и начинить пулеулавливающим материалом – пластилин, немного свинца. Можно взять готовый металлический или деревянный брусок и сделать в торце выемку под стрелоулавливающий слой пластилина.

Если маятник – пластина – подвешивается на двух параллельных или немного расходящихся нитях, но тут есть грабли – пластина может качаться относительно точки крепления к нитям. Поэтому лучше брать брусок и подвешивать на четырех нитях – нити с левой стороны сходятся вместе в верхней точке крепления, нити с правой стороны – сходятся вверху подальше от точки крепления нитей с левой стороны. Таким образом мы устраняем вращение маятника и уменьшаем паразитные колебания. Длина подвеса должна составлять не менее 180 см от оси подвеса до середины (центра тяжести) бруска. В общем – от потолка – до пола или табуретки. Очень хорошо получается развешивать маятник в дверном проеме.

Вес маятника должен быть таким, чтобы его ход колебался в прелах 15-20 см. При дальнейшем увеличении веса может оказаться сложным замерять небольшие отклонения с высокой точностью – будет получаться пара сантиметров с миллиметрами, цена ошибки – вырастет. Для легкого маятника может не хватить длины линейки. Слишком большие отклонения – больше 25 см могут отрицательно сказаться на точности. В принципе, можно попросить в магазине взвесить ваш подвес на электронных весах. Или самостоятельно воспользоваться отдельно стоящими

Как сделать рамочный хронограф для пневматики с целью настройки и тестирования своего оружия

Хронограф – универсальный прибор для измерения скорости полета небольших предметов. Наиболее функциональными и удобными для тестирования и настройки пневматического оружия оказались рамочные хронографы. С их помощью можно установить скорость не только пули, но и стрелы, арбалетного болта или запущенной из рогатки скобы.

Самодельный рамочный хронограф для пневматики

Конструкция аппарата включает рабочую зону, через которую пролетает пуля, вычислительную схему и дисплей для визуализации полученных результатов. Принцип действия прибора состоит в фиксировании времени, которое требуется пуле для пролета известного отрезка между двумя или несколькими датчиками, и последующий расчет ее средней скорости (расстояние делится на время).

Существуют различные схемы хронографа, отличающиеся функциональностью, дизайном и ценой реализации.

Преимущества самодельного рамочного хронографа для пневматики со световой схемой:

• большие размеры рабочей зоны, позволяющие производить выстрел как в упор, так и на значительном удалении (можно испытывать баллистические характеристики пуль на разном расстоянии);
• широкий диапазон измеряемых скоростей из-за увеличенного линейного промежутка между датчиками;
• пригодность к тестированию любого типа пневматики, независимо от конструкции и принципа действия (PCP, ППП, модели на CO2 и пр.);
• возможность использования в домашних условиях с оружием, оснащенным саунд-модератором.

Недостатки:

• необходимость защиты лицевой части рабочей зоны от случайных попаданий (бронирование);
• чувствительность оптической схемы к сильному механическому воздействию, в том числе рикошету и ударам осколками пули;
• громоздкость;
• рассчитанная скорость пули зависит от траектории полета (выстрел по диагонали уменьшает измеренное значение);
• зависимость работоспособности большинства моделей от степени освещенности и погоды;
• ложное срабатывание при попадании в камеру посторонних объектов (снег, механические частицы, насекомые).

Фото самодельного рамочного хронографа

Главная причина популярности рамочных хронографов – универсальность в эксплуатации и возможность использования с любым типом оружия.

Необходимый материал и детали

Для сборки хронографа требуется ряд устройств и инструментов. Их полный перечень зависит от навыков пользователя по проектированию и монтажу электрических схем.

Обязательно понадобятся следующие компоненты:

• паяльник, припой и флюс – применяются на всех этапах подготовки микросхемы и соединения проводов;
• микросхема, с помощью которой осуществляется замер временного интервала между прохождением пулей датчиков и расчет скоростных параметров;
• светодиоды – служат источником искусственного освещения;
• оптические приемники – фиксируют изменение освещенности при пролете пули между ними и светодиодами;
• корпус прямоугольной формы, имеющий четыре стороны и полый изнутри (наподобие внешней части спичечной коробки). Лучше всего подойдет цельнометаллический корпус, устойчивый к удару пули при промахе;
• дисплей для вывода результатов измерений.

Порядок сборки хронографа

Перед тем как ответить на вопрос, вроде как сделать рамочный хронограф для пневматики своими руками, следует подготовить корпус к установке датчиков и элементов микросхемы, которые должны быть защищены или расположены в местах, недоступных для попадания пули. Изнутри корпус рекомендуют окрасить темной небликующей краской, поглощающий свет. Это уменьшит число ложных срабатываний и повысит чувствительность прибора.

После установить плату, подключив ее к датчикам и подготовив места ввода питания. Если есть желание составить микросхему самостоятельно, минуя привлечение сторонних специалистов, можно использовать следующую схему (рис. 1).

Рис. 1 Микросхема хронографа

После сборки основных узлов необходимо закрыть электрическую схему прибора, обезопасив ее от механического воздействия и случайного попадания влаги. Это удобнее всего сделать, предусмотрев заранее отдельный пластмассовый коробок для печатной платы, имеющий выходы к дисплею, датчикам и батарее.

Принцип действия самодельного хронографа

Питание прибора может осуществляться от аккумуляторов, батареи или блока питания (от сети). Наиболее удобна автономная работа, поскольку наладку оружия не всегда можно провести в домашних условиях.

Измерение скорости производится в несколько этапов:

• при пересечении оси первого датчика происходит обнуление отсчета времени микропроцессора;
• после прохождения оптической оси второго датчика отсчет времени останавливается и передается для вычисления;
• рассчитанная микропроцессором скорость пули выдается на дисплей.

Схема действия рамочного хронографа

Изготовление рамочного хронографа для пневматики своими руками с нуля требует опыта пайки, базовых знаний в электротехнике и проектировании электрических цепей. Чтобы упростить выполнение задачи, компоновку микросхемы можно заказать у радиолюбителей, обеспечив их необходимыми для работы деталями. Самостоятельно собранный хронограф – отличное вложение и экономия средств, которые можно направить на тюнинг пневматики или покупку долгожданного обвеса.

На видео испытание самодельного рамочного хронографа: