Velocount Geschwindigkeits Messgerät

Vor einiger Zeit habe ich mich mit Coilguns und Railguns beschäftigt und immer nach einer genauen Methode gesucht, die einem die exakte Messung der Geschwindigkeit eines Projektils ermöglicht. Natürlich sollte diese Möglichkeit günstig und relativ simpel sein.

Nachdem ich einige Methoden ausprobiert hatte, die aber alle nicht die gewünschte Genauigkeit boten, beschloss ich eine simple Schaltung zu entwickeln, die die Geschwindigkeit eines Projektils exakt anzeigt.

Natürlich ist sowas mit einem Mikro Controller sehr einfach zu bewerkstelligen, nur da ich weiß dass viele Hobbyelektroniker keine Ahnung von solchen Dingern und besonders nicht von der Programmierung haben (mich eingeschlossen) entschied ich mich kurzerhand für eine Lösung mit konventionell erhältlichen TTL Ics. 

Ein wenig zur Theorie des Ganzen.

Meine Lösung basiert auf einfachen logischen Schaltungen, die zuverlässig funktionieren und simpel zu verwenden sind.

Ein 1Mhz Quarzoszillator bildet den Grundstein und sorgt für die nötige Genauigkeit beim Zählen.

Sobald das Projektil die erste Lichtschranke durchfliegt, wird ein Signal an ein simples RS Flipflop gegeben.Das Flipflop wird gesetzt. Dieses Flipflop schaltet nun ein Nand Gatter, das den Takt zur Zählerdekade weiterleitet, die je nach Version aus 4 bzw 6 Stufen CD4026 besteht. Durchfliegt das Projektil nun die zweite Lichtschranke, so wird das Flipflop resettet, der Takt kommt nichtmehr an der Zählerdekade an und man kann den Wert ablesen.

Nun wird es etwas mathematisch.

Die Lichtschranken müssen in einem Abstand von exakt 10cm zueinander angeordnet sein.  Da wir wissen, dass ein Takt des Quarzoszillators exakt 1µS lang ist, können wir anhand des Zählerstandes die Geschwindigkeit des Projektils mithilfe einer einfachen Gleichung errechnen.

Der Zähler zeigt auf dem Display die Zeit in µS an, die das Projektil für eine Strecke von 10cm benötigt hat.

Um die Geschwindigkeit in m/S zu errechnen, gehen wir nun wie folgt vor.

Das Projektil benötigt für die Strecke von 10cm beispielsweise 4536µS. Das entspricht 0,004536 s oder anders ausgedrückt:  0,1m / 0,004536s oder umgerechnet 0,1*10 / 0,004536*10= 1 / 0,04536

1/0,04536= 22,0458m/s

Dieses Beispiel war natürlich nur zum Verständnis. Denkt man nun ein wenig nach, so kommt man auf eine extrem simple Zusammenfassung der Gleichung.

100000 / angezeigte Zahl im Display. Wir werden auf das gleiche Ergebnis kommen. Nehmen wir wieder als Beispiel die Zahl 4536µS, die auf dem Display angezeigt wird. 100000/4536= 22,0458m/s