I forbindelse med noget tidtagning til et bådarrangement i Greve RC center lavede jeg hen over sommeren et lille system til at detektere hvornår bådene passerer mållinjen.
De havde prøvet med et andet hjemmelavet system hvor der var en laser på den ene side og en detektor på en stolpe ude i vandet, men det drillede lidt at få det linet op, især fordi det var lidt svært tilgængelig nede ved vandoverfladen.
Anyway, så tænkte jeg at det kunne være sjovt at prøve at lave et system der var nemt at sætte op, robust og driftsikkert. Det skulle i udgangspunktet virke på 20 m. afstand som er fra land og ud midt på søen, men tidligt så blev de enige om at de ikke gad rode med nogen komponenter på en stolpe ude midt i søen, med fare for at bådene sejler ind i den.
Så det måtte blive tværs over søen så afstanden blev ca 40 m. Så tager elektronikken højde for at båden passerer strålen to gange på en omgang.
- Greve_RC_sø_2.jpg (15.63 KiB) Vist 1579 gange
Jeg besluttede at gå efter det overordnede koncept: moduleret rød laser og detektor i samme hus og kun en refleks ude på den anden side. - Ikke enkelt retroreflektor som i landmålerbranchen - men en simpel billig refleksbrik. Det skulle vise sig, at af alle reflekser var langt det bedste til dette formål, noget rødt reflekstape på en rulle købt i T.Hansen.
Jeg fandt et velegnet lasermodul på 40 mW / 662 nm / 50 kHz TTL modulering.
Jeg ville opbygge det i et stykke alurør med indv. ø50 mm til opsamlingslinse. Så følte jeg mig sikker på at der var rigelig med signal at modtage - jeg havde ikke bygget sådan et system før, men havde bare en idé om hvordan jeg ville gribe det an.
Laseren og detektoren bliver styret direkte af en lille ATtiny85 hvor den analoge indgang faktisk er følsom nok til at fototransistoren bliver koblet direkte på. Jeg har dog sat et simpelt højpas filter på så den kun reagerer på moduleret lys.
ATtinyen sender så et 7,5 kHz med en dutycycle på ca. 20% til laseren. Nedenfor ses øverst styresignalet til laseren og det indkomne/forstærkede signal på fototransistoren:
- Scope_2.jpg (33.61 KiB) Vist 1579 gange
Så snart processoren har tændt laseren spørger den om detektoren er enig i at den er høj. Hvis den er uenig lægges der 1 til en error-checksum. Hvis checksummen bliver højere end 30 antages det at strålen er brudt. Hver gang der er en modtaget puls nulstilles checksummen så der skal tabes 30 pulser i træk for et 'break'. Det giver en latency på 4 ms. En båd der er 50 cm lang og sejler 200 km/t bryder strålen i 10 ms så jeg vurderede at det måtte være hurtigt nok. En båd der sejler meget hurtigt kan godt ligge lidt skråt i vandet og derfor blokere i kortere tid, men ingen af bådene kommer i nærheden af 200 km/t. Endnu...
Laseren slukker iøvrigt i to sekunder efter hvert break således at den vandsøjle som båden pisker op får tid til at lægge sig. Der sejles kun een båd af gangen - 5 runder.
Det vigtigste var at systemet var imunt overfor lavt stående sol og glitter i vandoverfladen. Nedenstående billede er en test der hjemme ved lavtstående sol. Der er ca. 50 m ud til refleksen. Det virkede fint. Hvis jeg går helt tæt på med en middelkraftig LED lygte, så kan den godt komme med fejl, men ellers ikke.
- Test_2.jpg (13.77 KiB) Vist 1579 gange
Jeg drejede også en skive rødt 3mm plexiglas for lige at tage det værste dagslys. Der slipper selvfølgelig masser af rødt lys igennem, men grønt lys fra evt. laserpointere bliver fuldstændig elimineret. På billedet nedenfor ses det røde 'filter' og selve vinduet - et stykke 8 mm tykt kvartsbelagt PE for robusthed.
- Red_filter.jpg (59.08 KiB) Vist 1579 gange
Til at starte med kneb det lidt med følsomheden selvom den dog virkede fint på 40 m. afstand. Det var inden systemet blev bygget sammen og laseren stod ved siden af 50mm linsen til opsamling.
- Test_setup.jpg (49.81 KiB) Vist 1579 gange
Jeg regnede med at jo tættere laseren kom på detektorens optiske akse, jo mere effektiv vil refleksen være. Efter sammenbygning virker den uden problemer op til 150 m - det var rart at opleve.
Nedenfor ses at laserstrålen undslipper nær centrum i det færdigbyggede system. Lasermodulet sidder bagved fototransistoren og er decentreret 6 mm så strålen passerer lige forbi detektoren. For at laserstrålen er intakt er der boret et hul i linsen - en 1 mm tyk fresnel linse i plast med en fokallængde på 51 mm. Som det ses er der selvfølgelig ikke boret hul i filteret og vinduet da de ikke påvirker laserstrålen i den forstand. De bevirker dog at der bliver reflekteret ca. 10 procent direkte tilbage i laseren. Det er lidt en religion om det er skidt eller ej men systemet virker fint og laseren er stabil. Laseren bliver dog reguleret en anelse ned i styrke hvilket giver god mening hvis dens monitor pludselig ser lidt mere lys. Hvis jeg skal bygge et nyt system så vil en af forbedringerne helt klart være at vinkle vinduerne så reflektionen rammer lige oven over laseren hvor jeg vil placere et stykke grøn filt til at absorbere.
- Laser.jpg (13.36 KiB) Vist 1579 gange
Alt i alt så virkede det meget overbevisende med de tests man nu kan lave hjemme i haven, så .. videre til selve bådræcet. Det havde drengen og jeg glædet os meget til og vi var spændte på om det virkede under de rigtige omstændigheder.
Nedenstående billeder er fra dagen:
- Montering.jpg (24.94 KiB) Vist 1579 gange
- Detektor_bag.jpg (28.53 KiB) Vist 1579 gange
- Refleks.jpg (14.88 KiB) Vist 1579 gange
- Refleks_2.jpg (31.09 KiB) Vist 1579 gange
Der kom en del vandstænk på fra bådene, men detektoren virkede upåklageligt hele dagen og fangede hvert eneste båd passage. Der kom heldigvis heller ingen fejldetektioner når der ikke var både, så alle deltagerne burde kunne stole på deres tider.
Den bruger kun ca. 30 mA og levede af strøm fra den USB port den var koblet til på tidtagningscomputeren.
En rigtig god lille letanvendt, robust detektor der virker ud på 150m og som jeg sikkert kan bruge til mange andre ting.
Jeg ved ikke lige hvad, men jeg må nok også indrømme at det sjoveste var at bygge og teste og se det virke som det skulle
- Passage.jpg (16.51 KiB) Vist 1579 gange
- Detektor_for.jpg (13.44 KiB) Vist 1579 gange
- Detektor_for_2.jpg (13.96 KiB) Vist 1579 gange
)
