2022年04月12日

でんしひょーてきの7 誤差

初めのうちは動いただけで嬉しくて、良かったのですが、
冷静に見ていくと、誤差が大きいようなので、なんとかします。


まずは、

マト中央付近でのズレ。
ど真ん中に当たった時、理屈の上では4つのセンサに同時に入力することになるのですが、コレをコンピュータ1つでまかなおうとすると、コンピュータプログラムというのは一つ一つ順番にしか処理できないために、一つの処理が終わるまで、他の処理は待たされて少しづつ時間がズレてしまいます。
コンピュータというのはそういうものです。

前回その6のをよく見てみると

ど真ん中に当たっているはずの玉が、


右にズレてるみたいです。


なので、
マイコン(マイクロコントローラ)のハードウエア側に準備されているインプットキャプチャという周辺モジュール機能を使うと、ソフトの負荷の影響を受けにくくなるため、ずっと時間のズレを小さくすることができます。
ハードウエアによって入力があった際のタイマ値を保存してくれるので、タイミングが遅れたりしません。

4チャンネル分のインプットキャプチャを使うため、8ビットのマイコンから32ビットのマイコンに機種変更して、この問題は解決しました。



つぎ、

着弾位置と計算結果を正確に確かめるために、

マト板の中心に合わせて、APSの複写式の的を貼り付け、

測定データは、いちいち手入力ではメンドーなので、

USBシリアルでパソコンにデータを送り、


そのデータを表計算にコピペして、
(全データ送っていますが、今回使うのは最初の3列、玉番号、座標x、座標yだけです。)

APSマトはスキャナで読み込み。

定規で着弾点を測るのはすごく大変なので。


これを表計算に貼り付け、

着弾位置データからのグラフと重ねて比較。
だいぶ作業は煩雑ですが、かなりの省力化です。


ぱっと見、中心から離れていくと、計算座標データが上下左右に広がるようにズレているようです。





センサ位置の設定が良くないのかと思い、少しずらした設定にしてみても、
どーも規則性が分からず、、

センサ間の間隔を広げたり、狭めた設定値にしてみても、

どういうふうに差が出てくるのかもよく分からず。


コンピュータソフトの作業がうんざりしたので、
センサ位置を正確にする工作へと作業替え。

センサを耐震ゲルで固定していたため、位置が不安定?と思い、
しっかりとねじ止めに変更。
とりあえず懸念していた直接の振動伝達問題はないようで、
センサマイクは音だけを拾っているようです。


で、

しっかり固定したセンサの位置をほぼ正確に設定して位置計算したにもかかわらず、

変わり映えしません。。。
というか、
センサの位置が少しばかり変わったようで、マト板に書いてあった中心線が合ってなかったり。。

なんかしらの他の要因が悪さしているようで。。。

つづく



  

Posted by C.A.M. at 13:26Comments(0)集弾電子標的

2022年03月27日

でんしひょーてきの6 試射


いつもの7.5mでテスト。




スコープと銃身を平行にセットしてあるので、ゼロインはしません。
玉は0.28gで重力落下分が大きいため、
狙点は100mm上を。

12発分の着弾座標データ、

なんだけど、
1発目はどっか行って枠に当たったようで、着弾跡無し。
11発目は0.2gの玉が混じったので除外。



表計算にて電子着弾位置測定値を図示。

ほぼ合っているようです。




もう一回。

着弾がやや右へ逸れていたので、
狙点を左へ7mm、上は102mmに。







だいじょーぶ、オッケーです。
実用性能は充分に満たしているようです。

これだと、
集弾の平均とか標準偏差とかも見れるから、集弾データ評価がやりやすいですね。


ここからの飾り付けが楽しみになりました♪




  

Posted by C.A.M. at 15:44Comments(0)集弾電子標的

2022年03月26日

でんしひょーてきの5 計算




3地点での到達時間の差から、
音源(着弾点、震源etc)位置を導き出す計算は、

こちらと (↑画像クリックでリンク)


こちらを (↑画像クリックでリンク)
参考にしました。
ありがとうございます。

けーさん

久しぶりの数学で。。。。。




やっとこできました。
4日ほどもかかりましたよ。
学生さんはこんなの2時間くらいのテスト中に何問もとかなきゃいけないんだっけ?

できあがるころには、
そうそう数学って、けっこう面白かったんだっけ
と懐かしくなりました。


これを
表計算で確認。

途中、

これのせいでd1〜d3が思う数値にならずに。。。
Numbersのバグ??
算術の優先順位が違ってるみたいで、あれれれれえ、とワナにはまってました。

これを
Cコンパイラでプログラミング。

ほとんど定数なので見た目よりは簡単。


座標をマト板の中心が原点となるようにしました。
なので結果の数値は、中心からのズレとなります。

初めての着弾点測定。

だいたい合ってるけど、誤差が大きいです。
まぁ、初物としては上出来かな。


センサー3ケで位置は決まるので、
マト板の4隅につけた4個のセンサーから3個を選ぶと
123、124、134、234の4通りからの答えが得られます。

SHOT:発目
センサ番号、()内 センサ到達順序、到達遅れ時間、距離差 ……を4行分
(0)が最初に入力があったセンサで、その時の時間をゼロとしています。

その下の4行分が計算で求まった座標。

で、
その4つの位置が全然バラバラ。。。。。
2〜3mm以上の差があります。

上のセンサが2つ、下のセンサが1つの組み合わせだと答えが上に引っ張られている感じ。
逆に上のセンサ1つ、下のセンサが2つだと下に引っ張られる。
左右方向もおなじで2つのセンサ側に答えが引っ張られていく。。。???


。。





しばらく悩みましたが、

右下に設置のセンサー2の座りが悪くて、2mmほど上方向に浮いていました。
ケーブルに引っ張られて耐震ゲルのところでずれていたよう。
しっかり位置を落ち着かせたところ、よいみたい。

もっかい、ソクテー

マト板にAPSマトを貼って、撃つ。


4通りの計算値の平均をとって、記録。



着弾点の位置を定規で手測定。

これを
表計算で集計。

誤差1mm以内には入ったみたいです。
とりあえずは実用精度が出たようです♪


センサの位置はきちんとしないといけないようですね。

やっと先が見えてきました。






  

Posted by C.A.M. at 17:09Comments(0)集弾電子標的

2022年03月22日

でんしひょーてきの4 入力

マイクの信号をPICマイコン(マイクロコントローラ)で読み取れるようにコンパレータを使います。


黄色:マイクからの入力波形
橙色:コンパレータ出力
入力電圧が設定値を超えると出力がデジタル的にオンするようになります。



これをマイコンに入れて、タイマーで各センサーのタイミング時間を測ります。

ちなみにマイクは、

軟質塩ビのマト板の後ろ側、こんな感じに四隅に潜り込ませてあります。




。。


テスト用ソフトかいはつ

。。






いろいろあれれでだいぶ時間がかかりました。


やっとこなんとか
4個のセンサの最初の立ち上がりを測定できるようになりました♪

そーすれば、
マト板の表側に紙を貼って、

テスト撃ち。
着弾点を記録して、


最初に入力があったセンサの時間を0としてそこからの遅れ時間を表示しています。

というのも、
玉がマト板に当たってから、最初のセンサオンまでの時間はわからないんです。

玉が当たった瞬間はいつなのかが分かれば、いいのに。
でもそれは、無理ってものです。
音がモノの中を伝わるには時間がかかります。
軟質塩ビの音速は2000m/secくらいと
空気中よりはだいぶ速いですが、
100mmで50usec、
200mmで100usecほどもかかる計算なので、
マト板に直接センサを付けても難しいと思います。




台紙にセンサの位置を書いて、

着弾点までの距離を定規で測定します。
遅れ時間の測定データと比較してみると。。。。
まだ、合ってるところもあるけど合わないところもある感じ。
でも、おおまかにはあってる感じ。

オシロで見る時は時間で良かったけど、
マト上で見る時は距離に計算しないと面倒なので、



音速x時間で距離表示を追加しました。




さて、この距離のデータから
着弾位置を求める数学が超メンドー。。。


つづく







  

Posted by C.A.M. at 16:56Comments(0)集弾電子標的

2022年03月18日

でんしひょーてきの3 音採り

センサーは、エレクトレットコンデンサマイクを四隅へ配置します。

その材料。



センサの間隔はなるべく正確な方が良さそうなので、アルミフラットバーで部品を製作。
振動が伝わらないようにコンニャクみたいな耐震固定マットで固定。
2組作って、上下に配置。



普通のマイクなので、ICレコーダーで音を聞いてみる。
良いみたい。


2chポケットオシロで波形を観察。


テスト用は10歳以上用電動ハンドガン+0.15g 約40m/sec
@3m少し離れてもオッケーみたい。



エアコッキングで0.32g @3m


オッケーみたい。



マト板の表に紙を貼って、

着弾位置を記録して、センサからの距離を測って確認。

センサ1 センサ2 距離差 時間差   測定距離差
1 (230mm, 227mm) -3mm -0.01msec  -3mm
2 計測失敗
3 (137, 198)  +59mm +0.23msec +78mm
4 (196, 153) -43mm -0.14msec -48mm
5 (119,107) -12mm -0.02msec -7mm
6 (167, 74) -93mm -0.40msec -136mm 波形乱れあり
7 (177, 165) -12mm -0.02msec -7mm

オシロの読み取りでは大雑把すぎるけど、傾向と桁は合ってるよう。














とりあえず、音は拾えているようです。
  

Posted by C.A.M. at 20:45Comments(0)こーさく集弾電子標的