0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой фотофиниш для двух моделей

Осваиваем CC430 — микроконтроллеры с радиомодулем: фотофиниш своими руками

Серия микроконтроллеров Texas Instruments CC430 — это MSP430 со встроенным радио модулем. В отечественных интернет-магазинах можно купить модули TE-CC430F51-433, содержащие на крошечной плате такой микроконтроллер с кварцем и кучкой других полезных деталей, по вполне демократичной цене. В этой статье я расскажу о построении на базе таких модулей фотофиниша — устройства весьма полезного для любителей спортивных состязаний. На нем естественно потенциальная сфера применения не ограничивается. Наличие 12 битного АЦП, аппаратного умножителя и другой периферии открывает широкий простор для применений, требующих передачи данных на расстояние до нескольких сотен метров.

Фотофинишу нужен радиоканал потому, что он состоит из двух пространственно разнесенных частей — старта и финиша. Старт знает время, когда участник стартовал, а финиш определяет момент, когда он финишировал. Для этого на финише организуется фото-барьер — луч инфракрасного света, который прерывается финиширующим участником. Рассмотрим эти два устройства по порядку.

Стартовый модуль

Нам понадобятся батарея, выключатель питания PW, стартовая кнопка START, кнопка выбора режима / тестирования канала MODE / PING, пищалка для подачи сигнала о финишировании и семисегментный индикатор на 4 цифры для индикации времени. Все это подключается прямо к модулю. В качестве антенны можно использовать кусок провода длиной 20-25 см, а можно взять готовую. Антенна также подключается прямо к модулю — все необходимые согласующие цепи на нем уже распаяны.

Модуль финиша


Для светового барьера мы воспользуемся готовым ИК приемником аналогичным тем, что применяются в телевизорах. Для защиты от дневного света его полезно установить в достаточно длинной зачерненной трубке. В качестве источника возьмем один или несколько ИК светодиодов. Один можно смело подключать прямо к выводам модуля, а для нескольких придется сделать дополнительный транзисторный ключ (на схеме не показан). Чтобы не разносить источник света с приемником, их монтируют рядом в одном направлении, а по другую сторону от трассы, где финишируют участники, ставят отражатель (катафот). Кроме светового барьера на финише присутствуют те же элементы, что и на старте — батарея, выключатель питания PW, кнопка тестирования канала PING, пищалка и семисегментный индикатор. Для настройки светового барьера служат выключатель режима калибровки CALIB и светодиод CALIB LED, сигнализирующий о его включении.

Радиоканал

Радиомодуль (или трансивер) представлен набором регистров, куда необходимо прописать изрядное количество настроек. Чтобы пользователь не мучился чтением документации на предмет их изобретения, производитель бесплатно предоставляет специальную программу SmartRF Studio. Еще одна сложность заключается в том, что регистры трансивера не находятся в адресном пространстве микроконтроллера. Доступ к ним осуществляется через еще один набор регистров, которые называются радио-интерфейсом RF1A. Корень этой странной архитектуры в том, что трансивер существует и в виде совершенно отдельной от процессора микросхемы CC1101, поэтому то его регистры и никак не связаны с процессором.

Поскольку нам не требуется передавать большие объемы данных, нас устроит минимальная скорость передачи битов, что даст нам лучшую чувствительность и помехозащищенность. Чтение документации позволило установить скорость передачи около 200 бод, что даже меньше, чем минимальная скорость, которую позволяет установить SmartRF Studio. В результате модули уверенно связываются между собой на расстоянии 300-400 метров при использовании куска провода в качестве антенны. Трансивер позволяет использовать любой из 256 каналов. Первый канал имеет частоту 400MHz, соседние каналы отстоят друг от друга на 200kHz.

Как это работает

Финиш включается первым. И старт и финиш сразу после включения показывают напряжение питания батареи. Сначала настраивают световой барьер. Для этого замыкают переключатель CALIB. В таком положении отсутствие сигнала в ИК приемнике сигнализируется писком. По завершении настройки CALIB выключают. После этого микроконтроллер все равно проверяет наличие сигнала в приемнике, но делает это реже, экономя батарею. Обнаружив пропадание сигнала, он посылает сообщение старту, тот показывает на дисплее noIr.

Читать еще:  Ликвидация: как избавить дачный участок от кротов

Если после включения питания на старте нажать кнопку MODE / PING, он начинает перебирать каналы, показывая на дисплее их номера, пока пользователь не выберет канал для связи с финишем. При этом финишу посылается сообщение с номером канала и идентификатором сессии — случайным числом, которое будет пересылаться во всех последующих сообщениях. Для передачи этого первого сообщения используется выделенный служебный канал с номером 0x40. Получив ответ от финиша, старт запоминает время, затраченное на передачу сообщения.

Если нажать на кнопку старт, финишу посылается сообщение, содержащее время, с которого нужно начинать отсчет — это время передачи сообщения, которое старт запомнил на предыдущем этапе. Получив его, финиш запускает счет времени и включает ИК излучатель. На ИК светодиод подаются последовательности из 16 импульсов с несущей частотой 38kHz. Пересечение светового барьера фиксируется если выходной сигнал приемника отсутствует в момент окончания последнего импульса последовательности. В этот момент старту посылается сообщение, содержащее текущее время, которое в дальнейшем старт и финиш показывают на своих дисплеях.

Если старт и финиш не заняты измерением времени участника, нажатие кнопки PING на любом из них приводит к посылке тестового сообщения. По получении ответа на дисплее показывается уровень принимаемого сигнала (RSSI) — число в логарифмической шкале. Экспериментально выяснено, что значения ниже 0x30 приводят к быстрой потере связи.

Если после установления связи стартовый модуль был выключен, его можно включить с восстановлением связи в том же канале. Для этого нужно удерживать кнопку MODE / PING при включении до тех пор, пока не появится сообщение reSu. При этом старт посылает финишу сообщение в канале, который он запомнил, в результате финиш рестартует, а старт заново устанавливает соединение, используя старый номер канала. Если при включении удерживать кнопку MODE / PING дольше — до появления сообщения teSt, старт и финиш начинают процедуру самотестирования, в ходе которой они устанавливают соединение во всех каналах по очереди.

Исходный код

git clone git://git.code.sf.net/p/wtb430/code wtb430

Для компиляции использовался IAR. В качестве загрузчика я использовал плату MSP-EXP430G2 LaunchPad, соединяя ее проводами с выводами TEST, RST модуля.

Комплексы программно-аппаратные фото-видеофиксации нарушений правил дорожного движения Фотофиниш-01

Номер в ГРСИ РФ:64944-16
Производитель / заявитель:ООО «Безопасность информационных систем» (БИС), г.Воронеж
  • Сводка
  • Описание типа
  • new Поверители 2

Комплексы программно-аппаратные фото-видеофиксации нарушений правил дорожного движения «Фотофиниш-01» (далее комплексы) предназначены для измерений значений текущего времени, синхронизированных с национальной шкалой времени Российской Федерации UTC(SU).

Скачать

Информация по Госреестру

Основные данные
Номер по Госреестру64944-16
НаименованиеКомплексы программно-аппаратные фото-видеофиксации нарушений правил дорожного движения
МодельФотофиниш-01
Межповерочный интервал / Периодичность поверки2 года
Срок свидетельства (Или заводской номер)07.09.2021
Производитель / Заявитель

ООО «Безопасность информационных систем» (БИС), г.Воронеж

Назначение

Комплексы программно-аппаратные фото-видеофиксации нарушений правил дорожного движения «Фотофиниш-01» (далее комплексы) предназначены для измерений значений текущего времени, синхронизированных с национальной шкалой времени Российской Федерации UTC(SU).

Описание

Принцип действия комплекса основан на автоматической синхронизации его шкалы времени с национальной шкалой времени Российской Федерации UTC(SU), приеме и обработке сигналов космических навигационных систем ГЛОНАСС/GPS с помощью навигационного приемника, входящего в состав комплекса, и записи текущего момента времени в сохраняемые фото- видеокадры, получаемые комплексом.

Функционально комплекс состоит из:

— модуля измерения временных интервалов с установленным приемником ГЛОНАСС/GPS;

— комплекта распознающих и обзорных камер;

— средств коммутации видеосигнала;

— сервера фотофиксации с предустановленным программным обеспечением (ПО) «Ангел: Фотофиниш», защищенным электронным ключом, размещенного в климатическом шкафу, снабженном системой климат контроля.

Комплекс выпускается в варианте исполнения «Фотофиниш-01» БТКП.402169.003.

Программное обеспечение

Метрологически значимая часть ПО обеспечивает определение текущего времени.

В функции, выполняемые встроенным в комплексы ПО, входят:

— предварительная настройка модулей фотофиксации перед работой;

— извлечение посылок точного времени из радиочастотного сигнала системы ГЛОНАСС/GPS; синхронизация данных точного времени внутри сети системы фотофиксации; обеспечение точности поддержания хода времени энергонезависимых часов сервера ±3 с/сутки во включенном состоянии при отсутствии сигналов от опорного источника;

— первичная обработка полученного фотоматериала со следующими характеристиками: формат обрабатываемого файла изображения — TIF, BMP или JPG с компрессией или без нее с 100 % качеством (без потерь); размер кадра — 1600×1200, 2560×1920, 1920×1080,2048 x 1080 и др.;

— распознавание государственных регистрационных знаков транспортных средств (ГРЗ ТС), при этом изображение ГРЗ размещается в кадре целиком, изображение символов визуально различимые, четкие, неразмытые;

— осуществление выгрузки полученных данных в формате xml как в автоматическом, так и в ручном режимах, выгружаемые данные содержат полную информацию, необходимую для создания административного материала (наименование и номер комплекса, зафиксированное время нарушения, тип нарушения, ГРЗ ).

Программное обеспечение

Идентификационные данные метрологически значимой части ПО комплексов приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Идентификационные данные метрологически значимой части ПО

Идентификационные данные (признаки)

Идентификационное наименование ПО

Номер версии (идентификационный номер) ПО

Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода)

Защита ПО от изменения метрологически значимой его части реализована путем установки электронного ключа.

Уровень защиты ПО комплекса и сохраняемых данных от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики приведены в таблице 2. Таблица 2 — Метрологические и технические характеристики_

Диапазон измерений интервалов времени

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений интервалов времени, с

Время установления рабочего режима, мин, не более:

Напряжение питания переменного тока, В

Потребляемая мощность, В • А, не более

Зона контроля, м

Рабочий диапазон температур, °С

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более:

— шкаф климатический с сервером фотофиксации

Масса, кг, не более:

— шкаф климатический с сервером фотофиксации

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист паспорта и руководства по эксплуатации методом компьютерной графики и на корпус коммутационного шкафа с помощью этикетки, выполненной типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки комплекса приведен в таблице 3. Таблица 3 — Комплект поставки комплекса

1 Комплекс программно-аппаратный фотовидеофиксации нарушений ПДД «Фотофиниш-01» в составе:

Тема: Фотофиниш

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…
  • Поиск по теме
    Отображение
    • Линейный вид
    • Комбинированный вид
    • Древовидный вид
  • Фотофиниш

    Для того, что-бы максимально исключить человеческий фактор и автоматизировать процесс, я озаботился об организации на наших соревнованиях автоматического фотофиниша. Как оказалось существующие системы очень дороги и я решил собрать ее сам. За основу взял набор под пайку инфракрасного барьера и спаял его, сам цифровой хронограф заказал на Aliexpress. Фото барьера и хронографа внизу.
    Цена вопроса 940р+860р. Остается только приобрести стабилизированный источник 12В.

    Миниатюры

    Миша, это крайне классная идея.

    Есть же маленьккие батарейки на 12 вольт, там же потребление небольшое, должно хватить.

    Мотоциклетный или от скутера аккумулятор как вариант. Сейчас даже литиевые есть. На крайний случай автомобильный, небольшой.

    Линия старта совпадает с линией финиша ? если нет, то для автоматизации процесса нужно два барьера . Пересек первый — пошел отсчет , пересек второй — отсчет закончен.

    Аккумуляторы от ИБП дешевле будет на порядок. спрошу на работе может какой старый отдадут

    Ненужно покупать!
    Этого г. то есть добра, имею несколько разных штук. (блоков питания)
    Могу подарить, для дела. Нужно только порыться.
    . Если есть блок питания от старого компьютера, то там нужно поставить одну перемычку.

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 19.02.2015 в 13:43 .

    Спасибо за помощь! Но как оказалось проблема с поиском хронографа, тот, что я нашел работает в режиме ЧЧ:ММ:СС, а нужно ММ:СС:МС.

    Насчет хронографа.
    Есть есть старые, Советские, электронные, настольные часы типа «электроника» на 220В с функцией таймера и секундомера, две штуки — разные. Точно не помню. таймер вроде минуты-секунды. С зеленым свечением, четыре цифры на циферблате.
    В них уже встроен блок питания.
    Сегодня-завтра посмотрю. Сфотографирую.

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 19.02.2015 в 16:47 .

    Посмотрел в закромах часы. Десятых долей сек тоже нет.
    Зато «откопал» раритет с Байконура времен испытаний ФАУ-2 Но там отсчет зациклен только до 10 сек, на малом циферблате.

    Подумал, а может десятые доли секунды и ненужны вовсе? Ведь это не «формула-1», скорость низкая и вряд ли спор пойдет на десятые доли секунды. Кстати, а какая приблизительно дистанция в метрах?

    Серега, твой раритет действительно впечатляет. Про десятые доли секунды возможно ты и прав, но пока мы их считаем.

    В принципе можно изловчится и припаять провода к кнопке «старт-стоп» любого электронного секундомера.
    все реально.

    Это да, но хочется экран побольше и яркий.

    Блин, . -штопанные цены не указывают

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 20.02.2015 в 00:13 .

    Проба пера. Пришел секундомер.

    Нужно ставить триггер.

    Судя по видео показалось, что можно сделать проще.
    Заменить простое реле на электрическое реле, которое, изменив свое состояние под воздействием кратковременного импульса, остается в том же положении до приложения второго импульса. По старому — Двустабильное реле (ГОСТ 16022) сейчас как то по другому называется.
    Проще говоря. Пересек один раз барьер — время пошло. Пересек второй раз — время остановилось. При условии круговой трассы, там где «старт», там же «финиш».

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 08.03.2015 в 00:43 .

    На днях помогал приятелю с электрикой в его автомобиле.
    Наткнулся на интересную штуку. Реле с фиксацией положения. При появлении (даже кратковременном) на управляющем контакте минуса (-), реле изменяет состояние вкл-выкл. Подробнее здесь.
    http://www.drive2.ru/b/1475540/
    Может кому-то пригодится для реализации вкл-выкл секундомера на соревнованиях!

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 30.07.2015 в 08:09 .

    Серега, спасибо за информацию, но тебе не кажется, что проще поставить эл.триггер?

    Фактически это и есть триггер причем готовый и в одном корпусе с реле.
    из описания

    . может и проще сделать самому, поскольку еще одно реле как-бы лишнее

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 30.07.2015 в 10:04 .

    Вот и я о том-же. Если хочешь сделать, могу тебе передать сам ИК-барьер и хронограф. Поколдуй может получиться.

    ОК. Давай.
    Есть еще одна идея, для которой нужна старая(потертая), но рабочая, клавиатура для компьютера.

    Клава тоже есть, правда писи пополамная, давай на следующей неделе встретимся, я тебе позвоню заранее.

    Суть идеи.
    Изображение с экрана с монитора ноутбука выводится на плазменную панель ТВ, как это уже делали в предыдущих турнирах.
    В Интернете можно найти уйму мини программ «секундомеров» различной степени сложности.
    Например «OnlyStopWatch» (скачивается как приложение) или Таймер-секундомер 0.3 `Sparrow`(требует установки)
    Секундомер открывается «в отдельном окне», запуск-останов, сброс-обнуление «горячими клавишами».
    В «OnlyStopWatch» например это клавиши F5 и F6.
    Сама клавиатура это фактически доска с обычными кнопками. То есть к кнопке, которая отвечает за «пуск-стоп» (в программе) остается просто запараллелить дополнительный контакт. Это в теории. На практике все несколько сложнее.
    Что бы не пудрить мозги техническими подробностями выкладываю видео рабочего устройства

    Если что-то забыл, или есть вопросы добавлю позже.

    Последний раз редактировалось Tankoman_off; 01.09.2015 в 23:03 .

    П.С
    Миха, твою клавиатуру обменял на другую, куда чудным образом вписались клеммные колодки.
    Что бы работали две клавы, одна должна быть PS/2, а вторая USB.

    Как дальнейшие развитие идеи.
    Вместо 100 (104) кнопок к «обрезку клавы» можно подключить 100 датчиков.
    Датчиков по типу авто сигнализации; на удар, касание, наклон.
    Датчики оформляются в виде габаритных элементов (столбики, ворота) на трассе танкового Триала, где задача пройти трассу с наименьшим касанием. Информация о каждом касании идет в компьютер, где простейшая программа (счетчик-калькулятор) выдает готовый результат о времени прохождения и о штрафных баллах!

    Серега, а вот это интересно, только ты предлагаешь вести от 100 датчиков провода?

    Источники:

    http://habr.com/ru/post/245035/

    http://all-pribors.ru/opisanie/64944-16-fotofinish-01-74556

    http://rctank.club/showthread.php?263-%D4%EE%F2%EE%F4%E8%ED%E8%F8

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector