Airsoft Chrono

Un amic mi-a propus să facem un vitezometru pentru arme airsoft. Ideea a fost să iasă mai ieftin decît unul nou. Asta ar fi fost uşor, unul nou fiind peste 300 de lei. Ideea interesantă ar fi fost de făcut cît mai old-school, fără microcontroller. Doar cu logică discretă.

Ca metodă de determinare, viteza se poate calcula ca raport între distanţă şi timpul de parcurgere a distanţei. Fiind un sistem de măsură digital, timpul este discretizat, deci va fi reprezentat sub formă de N*T. Aşadar putem calcula viteza în funcţie de timpul parcurs folosind formula vitezei:

Termenii formulei sînt uşor de determinat. D este distanţa parcursă. T este unitatea de timp, şi se poate genera exact cu un oscilator cu cuarţ. N este valoarea numărată, numărarea efectuîndu-se cu un numărător binar. Aşa că problema cea mai mare este împărţirea la timp. Acest proces este ceva destul de dificil care implică destul de multă logică de calcul. Aşadar, pentru a realiza acest calcul cu cît mai puţine circuite integrate, am folosit un look-up table. Practic, este o memorie ROM, care primeşte valoarea N şi returnează valoarea vitezei. În ROM sînt scrise succesiv numerele care trebuie afişate pe display. Fiecare număr, avînd 4 cifre, ocupă 4 locaţii de memorie. Fiecare cifră afişată este formată din 7 segmente şi o virgulă, aşa încît fiecărui segment îi corespunde un bit din ROM. Afişarea se face multiplexat, aşa încît este nevoie de un mecanism care să baleieze continuu cele 4 locaţii de memorie care conţin valoarea vitezei.

Schema este prezentată în figura de mai jos.

Schema prezintă două bariere infraroşu, fizic situate la 10cm una de cealaltă. Bila de airsoft trebuie să treacă prin dreptul ambelor bariere pentru a putea măsura viteza acesteia. La pornire, numărătorul este resetat, la fel şi bistabilul U7A. Trecerea bilei prin dreptul primei bariere infraroşu determină comutarea în „1” a ieşirii comparatorului U6A, ceea ce trece bistabilul U7A în starea „1”. Astfel semnalul de 455KHz de la oscilatorul cu filtru ceramic U5A trece de poarta logică U5D şi ajunge la numărătorul pe 12 biţi U1. În momentul în care bila trece prin dreptul celei de-a doua barieră infraroşu, comparatorul U6B forţează bistabilul U7A în starea „0”, ieşirea porţii U5D rămîne blocată în „1” iar circuitul U1 nu mai numără. Astfel în numărătorul U1 se reţine valoarea N din formula de mai sus.

Ieşirea lui U1 este legată la magistrala de adrese a EPROM-ului 27C128, de la linia A2 în sus. Astfel valoarea N din numărător va accesa adresa de bază N*4 din EPROM.

Cei mai nesemnificativi 2 biţi ai magistralei sînt conectaţi la oscilatorul cu relaxare U5B şi la numărătorul pe un bit U4A. Aceştia au rolul de a baleia adresele N, N+1, N+2, N+3, în vederea afişării. Decodorul U3 selectează, pe rînd, fiecare catod comun al digiţilor pe care se face afişarea, iar magistrala de date a EPROM-ului livrează valoarea care trebuie afişată pe digitul corespunzător. Aşadar, pe afişaj se arată valoarea vitezei în m/s.

După afişare, utilizatorul trebuie să apese tasta RESET pentru a permite o nouă măsurătoare.

Tot montajul se poate alimenta de la un acumulator de cel puţin 7V. Consumul montajului este, în medie, 60 mA, cea mai mare parte a curentului fiind folosită pentru alimentarea afişorului. Consumul circuitelor CMOS este foarte redus. Astfel, dacă se alimentează de la o baterie de 9V, montajul poate funcţiona 3 ore continuu. Viaţa bateriei se poate prelungi dacă se folosesc rezistenţe mai mari în serie cu segmentele, pentru a se aprinde mai slab şi a consuma mai puţin.

Realizat cum trebuie, montajul electronic trebuie să funcţioneze fără ajustări. Senzorii trebuie să fie aşezaţi la o distanţă de 10cm unul de celălalt, pe o structură cît mai solidă, şi puşi în aşa fel încît bila să nu atingă accidental LED-urile sau fototranzistorii. Eu am folosit o bucată de radiator de aluminiu, prelucrată pentru a putea acomoda senzorii.

O mare problemă practică este alinierea ţevii armei cu senzorii. Bariera de infraroşu are o „lăţime” destul de mică, de cîţiva milimetri. Este necesar ca bila să treacă fix prin dreptul barierei. Chronografele industriale pentru airsoft folosesc o barieră IR mai mare, probabil formată din mai multe fototranzistoare.

Fişierul binar care trebuie scris în EPROM se află ataşat acestei pagini. Acesta se încarcă direct în EPROM la adresa 0, şi are lungimea 16K.