Sensore colpito (2)

Tempo fa avevo chiesto informazioni su un sistema per intercettare un proiettile che colpiva una sorta di mattonella di legno, in modo da poter attivare un circuito se fosse stata colpita o meno.

In principio, fra le mille difficolta' incontrate, ho provato a usare una capsula piezo fissata al supporto che regge la mattonella per captarne la vibrazione dovuta al proiettile che la attraversa. Il sistema funzionava.

Il problema stava nel fatto che il rumore dello sparo era talmente forte che veniva intercettato esattamente come il proiettile, nonostante la regolazione di preamplificazione. Quindi anche non colpendo la mattonella, il segnale era positivo come se l'avesse colpita.

Fra le tante idee qualcuno qui me ne diede una molto buona: sfruttare il fatto che il proiettile viaggia ad una velocita' superiore a quella del suono, e che quindi alla capsula piezo si presentano 2 segnali con un certo intervallo, e con un diverso "shape".

Ora, ho collegato la capsula piezo al PC (dopo la preamplificazione) e "vedo" perfettamente cosa succede. Non l'ho ancora provata sul campo quindi non ho ancora idea dello shape delle forme d'onda che andro' ad analizzare (sparare in casa non e' molto salutare, per me e per i condomini accanto).

Ora pero' mi servono suggerimenti, in attesa di conoscere queste benedette forme d'onda.

La prima idea, quella che non distingue il proiettile dal botto, e' quella di far partire un timer quando il segnale supera un certo gate. Se dopo 1 secondo non avviene un nuovo superamento del gate (dopo che e' sceso), allora il verdetto e' negativo, cioe' si e' trattato solo dello sparo. Quindi il timer si azzera e viene resettato tutto in attesa di nuovi segnali.

Se invece dopo il primo superamento, entro 1 secondo, ne segue un altro, allora il verdetto e' positivo: si tratta del proiettile e dello sparo.

Consiglio: conviene squadrare e usare un comparatore? Attualmente il segnale del piezo, dopo la preamplificazione, viene inviato in base ad un transistor che satura quando supera un certo livello. Quindi ho 1 quando viene superato il gate e per tutto il tempo in cui lo supera, zero quando scende.

In futuro, quando avro' chiari gli "shape" delle forme d'onda, credo che misurero' la durata degli impulsi per distinguere con certezza lo sparo dal proiettile. O, ancora meglio, dopo aver squadrato bastera' "contare" gli impulsi squadrati per avere un valore che e' proporzionale alla durata dell'evento. Se l'evento dura 10ms e io squadro a 1ms allora contero' 10 impulsi. Se lo sparo (con molta eco) dura 20ms sara' facile distinguerlo dal proiettile che durera' (sparo a caso) 4ms.

Certo, con un microprocessore sarebbe il top, ma so usare solo la logica digitale. Ma intanto cosa ne dite?

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Skyrim
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"Skyrim" ha scritto

[megacut]

Certo che l'UCCS in Itaglia lavora sempre alla grande... Innanzitutto un microfono piezoelettrico è molto delicato ed in ogni caso conterebbe pochi colpi e poi Kaputt.. Io prenderei un sensore di vibrazione per antifurto, con contatti normalmente chiusi, quelli da applicare ai vetri delle finestre. Ci metterei in serie una pila (ad es. 9 Volt) ed una resistenza e lo fisserei alla tavoletta in modo opportuno. Quando la tavoletta viene colpita, il sensore si apre per un breve istante ed ai suoi capi ti ritrovi un impulso dell'ampiezza della tensione della pila.

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di "SOMMERGIBILE": 
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SOMMERGIBILE

"Skyrim" ha scritto nel messaggio news:511295bc$0$1592$ snipped-for-privacy@news.tiscali.it...

Che l'utilizzo di una cpu sarebbe ben piu' efficace di logica combinatoria e sequenziale Quindi bando alle ciance, testa bassa, e dacci dentro Non pensarci troppo altrimenti perdi tempo inutilmente Fra un mesetto ci risentiamo qua e ci illustri i progressi

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RobertoA

Il 06/02/13 18:41, Skyrim ha scritto:

Una piccola cella di carico messa dietro la mattonella?

Ciao G.

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Giuseppe³

"SOMMERGIBILE" ha scritto nel messaggio news:keu6hq$4vg$ snipped-for-privacy@speranza.aioe.org...

Avra' al suo attivo almeno un centinaio di colpi. Non ti e' chiaro che una palla blindata a 900m/s quella mattonella non la vede nemmeno. Il foro di ingresso e' appena 1mm contro i quasi 8mm della palla.

Potresti tenerla persino con le mani, non ti accorgeresti di quando viene colpita. Ma neanche di quando verrai colpito tu :)

Grazie lo stesso.

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Skyrim

"RobertoA" ha scritto nel messaggio news:keu6fb$35r$ snipped-for-privacy@tdi.cu.mi.it...

Mai usato una CPU, non ho idea di dove mettere le mani, pur avendo un "arduino uno" a casa. E comunque verrebbe troppo caro perche' si deve replicare in tanti esemplari.

Grazie anche a te.

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Skyrim

"Giuseppe³" ha scritto nel messaggio news:5112a31c$0$40358$ snipped-for-privacy@reader1.news.tin.it...

Scusate, ma qui non si sta dicutendo su quale trasduttore usare. Ormai e' stato scelto.

Una cella di carico avrebbe gli stessi problemi della piezo: sentirebbe la pressione del proiettile 3 volte supersonico anche quando passa vicino alla mattonella. Siamo punto e a capo.

Ormai e' stata scelta la piezo. Aiutatemi solo a decidere se come prima prova conviene squadrare oppure no.

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Skyrim

Motivo in piu' per farlo con una sola cpu piuttosto che con una manciata di porte e qualche flippi-floppi Esistono moltissimi tutorial in rete Ti faccio un esempio, prendi un pic serie 16Fxxxx o 18Fxxxx, un debugger tipo il picKit3, un compilatore tipo il mikroElettronica (il demo che va bene fino a 2 Kbyte di compilato) Costi, circa 50 euri Pianti il pic sulla breadboard, gli porti i 5v sull'alimentazione, colleghi i 6 fili dell'icsp al picKit3 ed inizi a programmare con una sfilza di librerie gia' pronte ed esempi da far paura Niente quarzo, niente di niente, magari se vuoi fare il figo ci metti un condensatore sull'alimentazione della cpu per stabilizzarla Poi se vuoi metterci un led per 'vedere' l'attivita' dei pin o un pulsante per dare comandi alla cpu, ci vogliono altri 3 minuti Se non l'hai mai fatto, in un giorno (stando larghi larghi larghi) riesci a leggere il tastino e accendi/spegni il led come vuoi tu Poi e' tutto in discesa

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RobertoA

"Skyrim" :

Se hai un'idea del tempo che intercorre fra il primo e il secondo impulso, io metterei un rivelatore di inviluppo con una costante di tempo pari a un terzo dell'intervallo fra i due impulsi, e dopo di questo un rivelatore di livello.

Se si conoscesse meglio forma e durata degli impulsi forse si potrebbe far di meglio.

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pot

"Skyrim" :

Questa non l'ho capita. Non so nulla di balistica, me la spieghi?

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pot

Il 07/02/2013 02:33, Skyrim ha scritto:

E' per hobby o per lavoro? Se e' per hobby, in che zona ti trovi? Se eventualmente sei in zona Pisa/Livorno, forse, potrei darti una mano. ciao Angelo

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Deh!

"Skyrim" ha scritto

E ti sono sufficienti per valutare come affidabile e ripetitivo quel tipo di microfono? Ci imposti su una produzione in serie?

Di 900m/s ne stai parlando adesso. E a te non è chiara la costituzione interna di un microfono piezoelettrico. A me invece non è chiaro cosa intendi quando scrivi "non la vede nemmeno". Poi, per me, una "mattonella di legno é una "tavoletta".

Anche a me, come a "pot" questa tua affermazione appare sibillina; ma sta "mattonella", é di legno o di gomma?

Boh!

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SOMMERGIBILE

"Skyrim" ha scritto

Una curiosità: metti una "mattonella" nuova ad ogni colpo?

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SOMMERGIBILE

"SOMMERGIBILE" ha scritto nel messaggio news:kf02ar$59p$ snipped-for-privacy@speranza.aioe.org...

Il tempo di andarle a cambiare tutte e' superiore a quello di colpirle. A volte sono poste in posti ostici (alti).

Serve per una gara.

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Skyrim

"SOMMERGIBILE" ha scritto nel messaggio news:kf0212$46l$ snipped-for-privacy@speranza.aioe.org...

L'energia rilasciata dal proiettile e' molto modesta. Il proiettile continua la sua corsa con il 99,9% della sua energia. La tavoletta quindi vibra pochissimo.

E' come la differenza fra spingere un foglio di carta col dito e sparargli. Col dito non gli fai un buco.

Gomma, ma potrebbe essere anche legno. Di gomma il foro si allarga e poi si richiude su se stesso.

Sono tutte domande gia' fattemi 6 mesi fa, dovute appunto alla novita' della cosa.

Il sensore piezo e' la migliore soluzione provata finora.

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Skyrim

"pot" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@tucano.isti.cnr.it...

Finalmente un aiuto :) Allora non appena ho le forme d'onda (wav a 48kHz 16bit) le postero' e vedremo il da farsi.

Grazie mille.

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Skyrim

"Deh!" ha scritto nel messaggio news:51138596$0$26773$ snipped-for-privacy@reader2.news.tin.it...

Grazie mille per l'offerta ma non e' possibile essere presente. Il motivo e' la sicurezza.

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Skyrim

Skyrim ha scritto:

che

certo

quindi

dal

dell'evento.

Interessante. A che distanza fai le misure? Mi sembra (mi mancano molte informazioni) che fai la misura sotto i 100m, non so se tieni conto dell'onda di pressione prima che esca il proiettile per compressione dei fluidi tra proiettile e vivo di volata, dell'onda di pressione che precede il proiettile e quella di fine detonazione dell'esplosivo fuori canna con decremento non lineare. Mi sembra di capire che usi un 300Win Mag per le prove, se puoi usa un 223 e risparmia la canna del 300. Usa palle monolitiche o solide ( bronzo ), le spitzer e fmj spesso si spezzano e a meno che metti il piezo dentro ad una struttura d'acciaio balistico, sei a rischio. Sulla tavoletta di legno io userei la lettura della deformazione ( piezo o cella di carico): il problema nasce se vuoi usare la stessa tavoletta per più colpi e sei normalmente preciso per cui passi più volte per lo stesso foro. In questo caso devi usare sistemi ottici o elettrostatici: contatta i costruttori americani tipo Oelher sono sempre molto disponibili. Se per tavoletta intendi il foglio di compensato che si usa nei poligoni per

1 o 2 bersagli standard, è decisamente più complesso e rischia di diventare un'antenna acustica non un sismografo. Hai valutato l'uso dei bersagli in acciaio balistico che usiamo per il long range? In bocca al lupo. Nonno H&H
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marbi

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Varrebbe la pena provare a realizzare un condensatore con la tavoletta di legno verniciata con spray caricato a grafite sulle due superfici parallele. Questo condensatore-sonda dovrebbe poi costituire il lato di un ponte di misura composto da semplici resistenze (meglio due resistenze e un trimmer) ed alimentato ad una certa frequenza (al limite pochi MHz). Quando il proiettile (metallico) attraversa la tavoletta turba e modifica la capacità per cui si genera una variazione persistente nel ponte. Quello che interessa è la demodulazione AM del segnale che si dovrebbe manifestare come un picco di durata pari al tempo di attrversamento del proiettile nella tavoletta per cui alla velocità di 900 m/S ed una tavoletta spessa diciamo 1 cm:

t = S / V = 0.01 / 900 = 11.1 microsecondi

Naturalmente la frequenza di eccitazione del ponte dovrà essere ben superiore all'inverso del periodo di attraversamento. Volendo rilevare almeno 100 periodi nel tempo di attrversamento la frequenza di eccitazione del ponte sarà f = 1 / 1.11E-6 * 100 = 9 Mhz .

Poniamo la tavoletta come un quadrato di lato 30 cm e spessa 1 cm (poi ci dirai le effettive misure), la capcità si calcola:

C = E0 * Er * S / d = 8.85E-12 * 5 * 0.03^2 / 0.01 = 3.98 pF

La reattanza capacitiva risulta quindi:

Xc = 1 / (2 * Pi * f * C) = 1 / (6.28 * 9E6 * 3.98E-12) = 4442 ohm.

Il ponte potrà essere costituito quindi da due rami: quello di paragone sarà formato da un partitore 50% con un paio di resistenze uguali (22K ad esempio). Il lato di confronto sarà costituito dalla ersistenza da 4442 ohm (meglio se una resistenza fissa da 2200 ohm con un trimmer da 4700 ohm in serie) e il condensatore-sonda. In realtà per quest'impiego è sufficiente il solo lato di confronto ammesso che l'alimentazione sia molto stabile.

Va detto che il segnale di attrversamento sarà molto piccolo ma non invisibile e dipenderà dal diamentro del proiettile. Con l'ingresso audio del PC non riuscirai a campionare un simile segnale, sia a causa dell'ampiezza che della frequenza. Anche un microcontrollore difficilmente potrà seguire tale impulso con l'ADC. Meglio un semplice rilevatore di picco composto da un operazionale veloce preceduto da uno stadio amplificatore. In commercio ve ne sono molti con bande passanti di parecchi MHz (impieghi video).

Magari con un coso così riesci a vedere qualcosa con spesa modica.

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Best regards,

Piccio.

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Piccio

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Addenda: per la costruzione del condensatore-sonda, onde migliorare la sensibilità, si può procedere come segue: utilizzare due tavolette di legno al posto di una spesse la metà e verniciate a grafite solo sui lati affacciati interni, separate da un materiale dielettrico a bassa permittività (cartoncino...). Questo sandwich possiede una capacità più alta che permette di utilizzare frequenze più basse ma soprattutto è più sensibile data la minor distanza (pochi mm) tra le armature (superfici verniciate). Naturalmente la realizzazione è più laboriosa ma rimane sempre in un ambito modesto. Inutile dire che se si pitturano delle zone distinte e si prevedono più contatti-armature si può arrivare a definire anche una serie di zone distinte (il centro piuttosto che il bordo) per determinare quale punto della tavoletta uno ha colpito.

Senza impazzire, una prima prova sarebbe quella di realizzare il condensatore, praticare un foro passante e vedere come muta la capacità infilandoci un oggetto metallico. Puoi realizzarlo anche con della carta stagnola incollata sul legno al posto della vernice.

Piccio.

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Piccio

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