Pfeilgeschwindigkeit messen

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Wali
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 13. Aug 2018, 23:08

ullr hat geschrieben:
13. Aug 2018, 22:31
Das hängt mit der Art der Lichtschranken zusammen. Ich bin kein Meßtechniker, aber das Signal das die Lichschranken steuert sollte hoch und kurz sein. Und wenn der Pfeil da so langsam durch die Lichtschranke kriecht, und der Regelkreis dahinter nicht genau weiß, was los ist, vielleicht die Pfeilspitze schon in die zweite eintaucht, aber das Heck die erste gerade eben verlassen hat, ich denke, das führt zu Irritationen der Start und Stoppsignale. Aber das ist nicht wirklich mein Gebiet... Ich stand bei diesen Messungen immer nur mit großen staunenden Kinderaugen dabei... :D Bei Mach 6, wohlgemerkt...
Nein, ich habe da sehr wenig Ahnung von...
Christian
Die Meßstrecke ist 30-40cm lang. Das Heck ist auf jeden Fall noch über der ersten Schranke wenn die Messung abgeschlossen ist.
Für mein Verständniss kann das nur eine Zeitmessung von 2 Schaltkontakten sein. Je langsamer das Geschoß umso genauer ist das Gerät.
Ab 30 Fps bis 7000 Fps soll er messen können. Bei 2000 Fps hat er max. 0,5% Fehler. Um das zu schaffen muß der Kasten die Zeit auf +- 0.0000025 Sekunden genau messen. Da ist für mich doch eigentlich klar , das der Fehler bei einer 6000 Fps Messung drei mal so hoch sein kann. Bei 200 Fps müsste es 10 mal genauer sein. Das ist mein Gedanke wenn man den Meßfehler nur in die Zeitmessung rechnet.
Der Abstand der Sensoren spielt aber auch eine wichtige Rolle. Liegt der 1mm daneben ist der Fehler fast so groß wie die gesamte Genauigkeit. Also müsste die Zeitmessung eine knappe Kommastelle mehr haben um die gesamte Toleranz einzuhalten.

Wali
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 13. Aug 2018, 23:30

Und wenn da eine Quarzuhr tickert , wird das nicht besser gehen , weil der mit 32000 Takten die Sekunde läuft. Cäsium Atomuhr wird da wohl nicht drin laufen. :lol: Aber was weiß ich.

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ullr
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von ullr » 14. Aug 2018, 07:25

Wali hat geschrieben:
13. Aug 2018, 23:08
....
Die Meßstrecke ist 30-40cm lang. Das Heck ist auf jeden Fall noch über der ersten Schranke wenn die Messung abgeschlossen ist.
...
Ok, das ist jedenfalls schon mal nicht vertrauenserweckend.
Für mein Verständniss kann das nur eine Zeitmessung von 2 Schaltkontakten sein. Je langsamer das Geschoß umso genauer ist das Gerät.
Ab 30 Fps bis 7000 Fps soll er messen können. Bei 2000 Fps hat er max. 0,5% Fehler. ....
Das Problem ist nicht die Anzahl der Zeittakte, obwohl die bei diesem Gerät bei einer Pfeilgeschwindigkeit von 60m/s schon in meinen Augen beunruhigend klein ist (ca 200 Takte, wenn ich mich nicht verrechnet habe) sondern die Qualität der dazugehörigen Elektronik. Da liegt das Problem.
Die 7000fps sind gelogen. Das kann nämlich keiner mehr wirklich ohne extrem hohen Aufwand überprüfen. Nur zur Info: das Geschößle aus dem 9mm Luger Pistole hat eine Geschwindigkeit von rund 300m/s, Sturmgewehre (G3, Kalaschnikow, AR15 liegen um die 600-700m/s) die extrem fiese Entwicklung des Flechette Pfeils aus den USA (die sind nämlich nicht dem Vertrag der Haager Landkriegsordnung beigetreten) hatte um die 1300m/s Das letztere entspricht ca 4300fps.
Christian
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b_der_k_te
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von b_der_k_te » 22. Aug 2018, 12:43

Wenn man sich die Beschreibungen diverser Lichtschranken-Geschwindigkeitsmesser durchliest, scheint es ja doch so wie Wali geschrieben hat, auf eine Zeitmessung zwischen Start- und Stopsignal hinaus zu laufen.
Zum Beispiel die Beschreibung von Chrony:
http://www.shootingchrony.com/manual_BG ... w_it_works
Übersetzt:
Google Translate hat geschrieben:Der Chrony hat zwei Augen (oder Fotosensoren) in jedem der schwarzen Kunststoffgehäuse an der Vorder- und Rückseite des Hauptgeräts. Sie befinden sich unter den Zwillingslinsen an der Unterseite dieser Gehäuse und sie erkennen den Durchgang einer Kugel über sie, indem sie die Änderung der Lichtmenge wahrnehmen. (Sie erkennen eine momentane Änderung der Lichtintensität). Wenn die Kugel den ersten Detektor passiert, löst sie einen Zähler aus, der sehr schnell zu zählen beginnt (ähnlich einer superschnellen Stoppuhr). Der Zähler wird vom zweiten Fotosensor abgeschaltet, wenn die Kugel darüber fährt. Der Computer im Chrony wandelt diese Informationen dann in Fuß pro Sekunde (FPS) oder Meter pro Sekunde (MPS) um, je nachdem, in welchem Modus er arbeitet.
Ja, und das heißt auch
Wali hat geschrieben:
13. Aug 2018, 23:08
Je langsamer das Geschoß umso genauer ist das Gerät.
Die Genauigkeit und die Wiederholgenauigkeit hängt aber nicht nur davon ab. Wie bereits geschrieben wurde ist ein immer konstanter Abstand zwischen den Lichtschranken ein wesentliches Kriterium. Und auch die "Qualität" der Elektronk, also wie konstant läuft die "Stopuhr".
Dazu gibt die Beschreibung eines Gerätes von Frankonia ein wenig Auskunft:
[...]the CED M2 chronograph incorporating a microcontroller that runs at 48 MHz while expanding the operation range from 50 fps to 7,000 fps.
https://www.frankonia.de/images/multime ... /87617.pdf

Aber auch wann genau das Start- Stopsignal erkannt wird ist von Bedeutung. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Lichtschranken an sich also. Das wiederum kann auch durch die Lichtverhältnisse und die Beschaffenheit des Geschoßes beeinflußt werden.
Wenn der Pfeil immer im gleichen Sichtbereich der Sensoren durchfliegt erhöht das wohl die Beständigkeit der Messung. So Kleinigkeiten wie schief durch die Apparatur fliegende Pfeile oder in einer ungünstigen Schwingungsphase des Pfeils erkannte Start/Stopsignale könnten da vielleicht schon eine kleine Unsicherheit beitragen.
Sämtliche Beschreibungen weisen deshalb auch darauf hin, auf die herrschenden Lichtverhältnisse zu achten weil die Sensoren eben nur beste Ergebnisse abliefern können wenn sie die Intensitätsänderung des Lichteinfalls auch wahrnehmen können.
Speziell für Pfeile empfehlen sie möglichst stumpfe (und auch keine glänzende) Spitzen zu nehmen. Wie gesagt: Wann erkennt der Sensor wirklich den Pfeil? Es kann ja sein das die eine Schranke den Pfeil schon mit der Spitze erkennt, die andere aber erst mit dem dunklen Schaft...
Blunt arrow tips (rounded or flatter nose) work best! Remember, the sensors need to see a change of
light in order to read the arrow |
Blunt-tipped or flat-tipped arrows give more Accurate velocity measurements with any chronograph.
Ich bin echt schon am Überlegen ob da nicht mal ein Bastelprojekt Sinn macht. Sich (z.B. mittels Arduino) an die Lichtschranken ankoppeln und selbst mal die Signale anschauen und auswerten. Dann könnte man gleich vier verschieden Zeiten stoppen.
  1. Eintritt-Austritt des Pfeils bei der ersten Lichtschranke
  2. Dasselbe bei der Zweiten
  3. Eintritt bei der ersten Schranke bis Eintritt bei der Zweiten
  4. Austritt bis Austritt von Erster und Zweiter
Ob sich dadurch andere Erkenntnisse gewinnen lassen?

Wali
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 22. Aug 2018, 18:43

b_der_k_te hat geschrieben:
22. Aug 2018, 12:43
Dann könnte man gleich vier verschieden Zeiten stoppen.
  1. Eintritt-Austritt des Pfeils bei der ersten Lichtschranke
  2. Dasselbe bei der Zweiten
  3. Eintritt bei der ersten Schranke bis Eintritt bei der Zweiten
  4. Austritt bis Austritt von Erster und Zweiter
Ob sich dadurch andere Erkenntnisse gewinnen lassen?
Eine fünfte Zeit Eintritt bei zweiter Schranke und Austritt bei erster Schranke ginge auch . Darüber könnte der Abstand der Lichtschranken im Zusammenhang mit der Pfeillänge eingestellt werden. Also könnte die Kalibrierung über ein Längenmaß gemacht werden. Kann ein Kaufgerät nicht.
Und wenn du alle Meßwerte in einen Zusammenhang mit der Pfeillänge bringst kannst du 100% eine Fehlmessung erkennen.
Auch die winklige Ausrichtung der Lichtschranken könntest du einmessen über den Schaltimpuls. Kann ein Kaufgerät auch nicht.

Arduino gibt es anscheinend gängige Foren. Vermutlich lächeln die Jungs da nur müde über so eine Zeitauswertung. Klopf doch da mal an. Vielleicht erbarmt sich da einer und gibt dir einen Tipp zur Lichtschranke und schreibt dir das Programm , wenn man das überhaupt so nennt.
Mikrocontroller Board , Lichtschranken , Netzteil könnte evt. für 30-40 € erledigt sein. Ein Schnippel Boschprofil dazu, dann wäre es fertig.

Fehlmessungen können entstehen wenn Wolken im Spiel sind und Neonlicht. Lässt sich mit 2 Batterie Led und einem Stück Wellpappe erschlagen.

Wali
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 26. Aug 2018, 15:11

Auf Youtube hat es schon jemand gebaut. Anscheinend ist er auch hilfsbereit , wenn es nicht klappt.
Den schmalen Laserstrahl kann man mit 2 Spiegelstreifen zum Lichtvorhang umbauen. Dann würde das auch für Pfeil und Bogen geeignet sein.
Auf Youtube gibts auch ne Geschwindigkeitsmessung mit einer Lichtschranke, wenn die Geschoßlänge bekannt ist. Auch nicht dumm.
Erstere gefällt mir aber besser. Bei dieser Variante kann man mehr abfragen und das Gerät selber kalibrieren.

Hier der Link zum Film. Im Abspann wird das Programm gezeigt.
https://www.youtube.com/watch?v=iMvzBdijVwU

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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von b_der_k_te » 28. Aug 2018, 11:51

Kein schlechter Anfang. Zumindest bekommt man dadurch gleich mal Ideen.
Die horizontale Anordung würde ich z.B. beibehalten. Die Gefahr seitlich in die Aparatur zu schießen scheint mir weniger wahrscheinlich als oben oder unten. Zumindest als Testschütze würde ich mich dann schon wohler fühlen.

Statt zwei Spiegelstreifen würde ich einen Linienlaser nehmen. Da gibt es in Koblenz die Firma Picotronic die auch eine Billigschiene mit dem Namen Laserfuchs betreibt. Mit der habe ich beruflich bereits gute Erfahrungen gemacht.
Dem gegenüber müßten dann allerdings eine Reihe an Phototransmitter als Empfänger sitzen. Die könnten dann gleich in einem Kreisbogen angeordnet sein.
Je nachdem wieviele Eingänge der Microcontroller verarbeitet, kann man einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte Phototransmitter auswerten.
So könnten z.B. auch die Federn als solche erkannt werden, weil die entsprechend mehr Empfänger abschatten.

Ich bin mir auch nicht sicher ob ich diesen micros-Befehl zur Zeitmessung verwenden würde. Mehr Takte würde man erhalten wenn man die Anzahl der Programmzyklen mitzählt. Ist nur die Frage ob die zeitlich auch konstant sind. (Was man wiederum über micros() abchecken könnte.)
Darüber hinaus hätte ich wohl einen Arduino Due ausgewählt. Der hat jede Menge Eingänge und vor allem läuft der mit 84 MHz.

Auch die Pfeillänge sehe ich etwas kritisch, wobei das wahrscheinlich akademisch ist. Doch im Abschuß biegt sich der Pfeil und hat damit je nach Schwingungsphase theoretisch eine andere Länge. Dies dürfte allerdings durch die anderen möglichen Fehler überlagert werden.

Man könnte es dann auch auf die Spitze treiben und die Aparatur über Servomotoren in der Neigung automatisch einstellbar machen. Mit dem ersten Testpfeil erkennt das Programm welche Phototransmitter bei der ersten und zweiten Lichtschranke ansprechen, und kann entsprechend das Niveau anpassen.
Ideen gibt es genug - z.B. auch gleich eine dritte Lichtschranke dazu.

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rstoll
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Zwischenbericht

Beitrag von rstoll » 28. Aug 2018, 12:25

Bin gestern mal dazu gekommen ein paar Schüsse mit dem Compound durch den Chrony zu machen um die Bandbreite der Messergebnisse mal ein wenig kennenzulernen. Zugegeben nicht sehr systematisch und auch nur wenige Pfeile, aber ich wollte mal einen kurzen ersten EIndruck weitergeben:
chonymess1.jpg
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Hier ärgere ich regelmäßig Kinder und Erwachsene ;-) www.bsc-schoemberg.de

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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 28. Aug 2018, 17:21

Wenn du denn Lust dazu hast, wieg die Pfeile mal aus und nummerierie sie durch.
Dann guck mal den Speed zu jedem Pfeil.
Ich denke du wirst dich wundern. Der leichteste ist nicht unbedingt der Schnellste.
Eine kleine Serie wo jeder Pfeil 5 mal durch den Chrony geht wäre aufschlussreicher.

Wali
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Re: Pfeilgeschwindigkeit messen

Beitrag von Wali » 28. Aug 2018, 17:52

b_der_k_te hat geschrieben:
28. Aug 2018, 11:51

Statt zwei Spiegelstreifen würde ich einen Linienlaser nehmen. Da gibt es in Koblenz die Firma Picotronic die auch eine Billigschiene mit dem Namen Laserfuchs betreibt. Mit der habe ich beruflich bereits gute Erfahrungen gemacht.
Dem gegenüber müßten dann allerdings eine Reihe an Phototransmitter als Empfänger sitzen. Die könnten dann gleich in einem Kreisbogen angeordnet sein.
Je nachdem wieviele Eingänge der Microcontroller verarbeitet, kann man einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte Phototransmitter auswerten.
So könnten z.B. auch die Federn als solche erkannt werden, weil die entsprechend mehr Empfänger abschatten.
Wenn man ein bisschen drüber nachdenkt, kann man da ohne Ende auswerten.
Die Pfeilbiegung vom Recurvebogen wird da Ungenauigkeiten produzieren.
Bei mehreren Phototransmittern hätte ich Bedenken ob die synchron schalten. Das wird dann auch teuer. Wie dicht willst du die denn zueinander setzen?

Schon den Entschluss gefasst , das Ding zu bauen ?

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