DIY Chonograph

[Archerbald]

Hi, bin wieder dran.
Vor meinem Urlaub hatte ich vergessen, die bestellten CA3130 zu bezahlen, nun sind sie noch nicht da. Aber evtl. reicht auch ein LM358: mit dem hab ich einen Hochpass (100nF/100kOhm -> f_g = 16 Hz) mit 200facher Verstärkung an Pin10 gehängt und ich bekomme damit einen Puls, wenn ich eine Pfeilspitze durch die Spule fallen lasse
Der Puls ist mit >100ms noch viel zu lang, aber daran kann man noch optimieren.
(hab jetzt eine 20 Wnd. Spule mit 9 cm die auf 160kHz schwingt)

Grüße
Archerbald

[Galighenna]

Klingt bisher schon gut! Ich habe mein Oszilloskop von DHL zurückbekommen, zwar mit weiterhin kaputtem Gehäuse, die reparieren ja sowas nicht, aber es ist tatsächlich funktionsfähig. Jetzt kann ich auch anfangen zu basteln. Aber erstmal lernen damit um zu gehen. Ist nicht so einfach, zu wissen was der Schalter asldfj so macht und was man dann da auf dem Schirm sieht Ich werde berichten, wenn es weitergeht.

[Netzwanze]

Der Puls ist mit >100ms noch viel zu lang, aber daran kann man noch optimieren.
(hab jetzt eine 20 Wnd. Spule mit 9 cm die auf 160kHz schwingt)

Ist es ein Nadelimpuls oder eine Art "Glockenkurve"? Hast Du ein Oszillogram davon?

[biker99]

Hallo Archerbald,

poste doch mal den Schaltplan wie er gerade aussieht. Ich würde das RC - Glied des Regelkreises schneller machen.

Gruss Biker99

[Archerbald]

Hier meine aktuelle Schaltung auf einem Steckbrett aufgebaut, mit 9V Block betrieben. Über JP1 setze ich VCO_in auf GND/VDD um so f_vco min/max über die Potis einzustellen (+/- 10kHz von der Schwinkreisfrequenz)

Hier der gelockted PLL mit Schwingkreis- und VCO_out Signal bei ca. 160 kHz
Ch1: VCOOUT; Ch2: SIGIN

Am Ausgang des LM358 rauscht es recht niederfrequent mit ca. 1V Amplitude. Wenn ich den Oszi-Trigger auf 2V setze, kann ich mit einer 70grain Stahlspitze diesen Puls (oder Glocke, je nach Zeitbasis) messen.
LM358 out, 70gr Stahlspitze aus 1,5m freier Fall

Wenn meine vorherige Rechnung zur Pfeilgeschwindigkeit richtig war und die beiden Messspulen später so 30cm auseinander liegen, so vergehen zwischen beiden Spulen nur wenige ms beim Durchflug. Deshalb ist mir der Puls mit 10ms Dauer noch zu lang.

Edit: nach 1,5m freiem Fall (im Vakuum) hat ein Körper 5,4 m/s, ich denke das wäre so die untere Messgrenze des Chronographen, oder?

[Netzwanze]

Ein zusätzlicher Komperator, der erst ab 3V einen High-Ausgang ergibt, sollte das Problem lösen.
Die Auswertung muss dann nur noch auf die steigende Flanke des Signals triggern.

Interessant wird es aber erst, wenn wir das Ausgangssignal bei 300ft/s (knapp 100m/s) haben.
Wenn es nicht im Rauschen untergeht, können wir damit arbeiten (dann muss ich nur noch lernen, den Pfeil durch zwei 30cm hintereinanderliegende 9cm Löcher zu schicken - oder es gibt größere Spulen).

Du möchtest doch für beide Messspulen eine eigene Schwingkreis-/PLL-Schaltung verwenden, oder?

[biker99]

Hallo Archerbald,

stimmen die 5,4 m/s bei einem Freien Fall aus 1,5 m? Ich glaube deine 10 ms sind ca. die Durchgangszeit der Spitze durch die Spule. Kommt das hin?

Nimm doch mal nur einen halben Meter, zwei Meter. Was für Impulsbreiten ergeben sich dann?

Gruss Biker99

[walta]

Für die Spulen: Ein Wasserrohr aus Kunststoff von der Länge von z.B. 30 cm und dann durchschiessen. Vorne ein bischen aufbiegen das ein kleiner Trichter entsteht. So ist der Pfeil und die Spulen geschützt.

walta

[biker99]

Hallo zusammen'
Ich habe mal nachgerechnet.

Bei der Annahme, dass eine Spitze ca. 3 cm ist, komme ich auf eine Zeit von 0,005 ms. Eintauchen und Austauchen ergibt die 10 ms.

Zwei PLL Schaltungen sind nicht notwendig. Die Spulen müssen gegensinnig verscaltet werden um die Störungen herauszubekommen.

Gruss biker99

[Archerbald]

@walta: während du deine Zeilen getippt hast, stand ich mit einem Wasserrohr an der Baumarktkasse, magic

@Netzwanze: das Rohr hat jetzt 11cm und wenn du in die erste Spule triffst ist die Wahrscheinlichkeit recht groß dass du auch durch die zweite kommst (so einfach hatte es Odysseus mit seinen 12 Äxten nicht...)

Wäre schon schön mit einer Schaltung auszukommen und um das Rohr nur eine Spule mit verteilter Wicklung zu machen (siehe Bild)

[walta]

@walta: während du deine Zeilen getippt hast, stand ich mit einem Wasserrohr an der Baumarktkasse, magic

Du bist sogar bei der Baumarktkassa online - **staun*** :-O

walta

[biker99]

Hallo Archerbald,

zu deiner Spule auf dem Rohr. Ich würde die beiden Spulen schon gleichsinnig auf das Rohr wickeln. Die wier Spulenenden auf einen Kontakt bringen. Aber dann würde ich sie gegensinnig verschalten. Dann hast du mehr Möglichkeiten.

Gruss Biker

[Archerbald]

Hallo zusammen,
ein kurzes Update meiner Bemühungen:
Ich denke wir sind hier hart an der Grenze des "bastelbaren", aktuell sieht's bei mir so aus:
Zwischen Schingkreis und PLL habe ich noch eine OpAmp als Schmitt-Trigger geschaltet, wenn der PLL ohne seine 7V Zenerdiode an 9V betreiben wird, ist die Amplitude des Oszillators mit 4V hart an der Grenze was der PLL als Eingangssignal braucht. Mit dem Schmitt-Trigger bekomm der PLL ein schönes Rechtecksignal von 0V bis 9V. Damit ich in dem Wasserrohr eine Pfeilspize erkenne, musste ich den R10 von 200k auf 800K vergrößern. Und den Frequenzbereich des PLL muss man über die beiden Widerstände schon auf +/- 5 kHz eingrenzen um am Ausgang einen messbaren Spannungshub zu bekommen. Damit ist das ganze dann so empfindlich, dass eine kleine Erschütterung am Rohr auch detektiert wird.
Erst hatte ich 15 Windungen eines 0,15mm Drahts genommen, ein Bekannter E-Techniker meinte, dass die Güte der Spule bei dickerem Draht besser ist: tatsächlich sind 10 Windungen 1mm Draht besser.

15 Windungen 0,15mm Draht

10 Windungen 1 mm Draht

Aber ich gebe (noch) nicht auf, auch wenn ich mittlerweilse denke, dass der optische Weg einfacher wäre.
Grüße
Archerbald

PS: die Wheeler Formel , die ich hier mal postete, war falsch: hier steht die korrekte http://home.earthlink.net/~jimlux/hv/wheeler.htm

[biker99]

Hallo Archerbald,

falsche Richtung. Es stimmt zwar, dass die Spulengüte mit dem Wirkwiderstand (R) abnimmt, aber mit weniger Windungen wird auch das Signal schlechter. Ich würde eher mehr Windungen und so schmal als möglich bauen.

Gruss Biker99

[Archerbald]

Hallo zusammen,
kurzer Zwischenstand: ich bin noch dran, so richtig tut's noch nicht. Die Schlossschraube zu messen: kein Problem, bei der leichten Pfeilspitze komme ich an die Grenze. Wenn ich die Verstärkung zu groß machen, bekomme ich ein Menge Fehlmessungen, mach ich's zu klein, passiert nichts. Durch rumprobieren komme ich nicht weiter, die Anzahl der Parmeter ist einfach zu groß. Ich mach jetzt mal schön Messprotokolle um die opt. Werte zu ermittlen, die da wären:
- Windungszahl
- Drahtstärke
- Frequenz
- R1/R2 des PLL VCO
- Tiefpass am PLL
- Verstärker am Ausgang (evlt. aktiver Bandpass, hab mir von TexasInstruments das "FilterPro" installiert)

Gruß Archerbald (der gerade keine Bögen mehr baut...)