chronograf

[bimHObim]

takze mohu vychazet z toho, ze kdyz se to chrono po vystrelu na hlavni trochu malo trepne, je to celkem jedno?
pres ty dve chrona to zkousel Kubajz a Vypisek - vysledky stejne.
kdyz zapomeneme radove desetinku, tak si muzeme usetrit dlouhosahle naucne elaboraty
taky rad delam do detailu presne, ale nekde jsou hranice. a mimoto je patek a vyrazim na pivo - prost

[ušák]

Znáte někdo technické parametry oscilátoru Airchrony, aby se dala ověřit přesnost 0,25 m/s?
U oscilátoru 1MHz bych viděl maximální možnou časovou nepřesnost do 1us.
To je 0.5us na vstupním a 0.5us na výstupním hradle, při čekání na náběžnou hranu.
Protože možná aktivace hradel by mohla být v čase sestupné hrany.
Chybě 1us odpovídá rychlost asi 0.5m/s. Takže by to měl být oscilátor 2MHz?

[Mr.Handy]

...A mi je jedno, jestli chrono ukazuje 239,6 m/s nebo 239,8 m/s...

Ty ale mluvíš o měření konzistence. Pro HFT je taková přesnost měření dostačující, to souhlasím. Ale já mluvím o měření rychlosti střely obecně. Takže prosím nezaměňuj podobná témata (měření konzistence pro HFT / měření rychlosti střely).

... pres ty dve chrona to zkousel Kubajz a Vypisek - vysledky stejne...

Viz výše (odpověď o zaměňování podobných druhů měření).

...Přesně tak jsem to testoval Chrono M1 a sedělo to na desetiny ale to zadní ukazovalo vždy třeba o 0,3 mín...

Toto měření s dvěma chronama jste asi přehlédli (nebo ignorovali)...

...Můj poznatek pro co nejpřesnější měření úsťové rychlosti je ten,...

Začátek této diskuze byl ušákův příspěvek (strana 40). Takže se prosím bavme o měření rychlosti a né měření konzistence (ano, souvisí to stím, ale je to přeci jenom něco jiného). (vsuvka: Měření konzistence je statistika z vyšší dívčí, a do ní byste se určitě pouštět nechtěli )

To ušák: Nejprve zjisti, při jaké rychlosti je tato udávaná přesnost měření (přesnost se mění s rychlostí). Doba náběhu je u fotodiod v řádech nanosekund, takže je bezvýznamná. Nemá cenu řešit ns, když se nedostaneme na přesnost µs.
Jestli je aktivace začátku/konce počítaní času na náběžnou nebo sestupnou hranu je jedno. Vždy to bude stejné (náběh - start, náběh - stop).
Oscilátor 2 MHz, mít nebude. Rozumné minimum je 4 MHz (kvůli vnitřní architektuře MCU).

Hlavní nejistota měření spočívá v tom, že nevíme, kdy přesně bylo spuštěno a zastaveno počítání. Proto musíme mít vyšší frekvenci.
Další nejistota je v neznámé vzdálenosti hradel (ta se dá změřit i v téměř domácích podmínkách).

[ušák]

Ten příklad pro 1MHz (dobře se to počítá) a přesnost 0,25 m/s jsem myslel tak,
že pokud přijde od vstupního hradla start v záporné periodě (0.5us), to se pořád nebude nic dít.
Aktivace čítání startu dojde až v duhé kladné půlperiodě 0.5us a proto na jednom hradle se může ztratit při 1MHz 0.5us. Plus druhé hradlo je celkem 1us = max 0.5m zkreslení při 1MHz.
A byla zmiňovaná 0.25m/s přesnost, proto jsem to posunul na 2MHz. (pro chybu elektroniky)
A co se týká změření vzdálenosti mezi hradly, myslím si, že by se to mělo vyhodnocovat na vizuální sepnutí led u jednotlivých hradel. Př. posouvám předmět přes hradlo, aktivuju led, zaznamenám míru a + 10cm musí dojít k aktivaci druhého hradla se signalizací led.
Postavit dvě IR led na vzdálenost 10 cm pravítkem pasivně, by nemuselo odpovídat 10cm při jejich aktivaci. U airchrony je vzdálenost mezi hradly 65mm. Čím je vzdálenost menší, tím je měření rychlosti náročnější.

[Mr.Handy]

Neuvažuj kladnou a zápornou periodu. Výstup z oscilátoru je díky tvarovacím obvodům 0 až něco. Uvažuj tedy logická 0 a 1. Přechodové stavy také nejsou důležité, ty také srovnávají tvarovací obvody. Tvoje úvaha jde správným směrem, ale ve tvém zápisu se trochu ztrácím (mícháš vedle sebe frekvenci a periodu). Co jsem z toho pochopil je to, co jsem psal pár příspěvků nazpět (o tom časování 25.001 µs).

Ta moje úvaha byla trochu zjednodušená, tak napíšu jak to celé probíhá (abysme si ujednotili myšlenky):
1. Oscilátor (1 MHz) a časovač běží stále.
2. Vzdálenost hradel je 100 mm.
3. Průlet střely je zaznamenán hradlem A, čas je 52.0001 µs. Na počítadle MCU je hodnota 52
4. Průlet střely je zaznamenán hradlem B, čas je 552.9999 µs. Na počítadle MCU je hodnota 552
5. Skutečný rozdíl času je 500.9998 µs (skoro 501), rozdíl času na počítadle MCU je 500.
6. MCU počítá rychlost: (0.1 / (500*10^-6)) = 200 m/s, skutečná rychlost je přibližně (0.1 / (500.9998*10^-6)) = 199.6 m/s

ALE může nastat druhá situace

bod 1. až 2. stejný jako předešlý
3. Průlet střely je zaznamenán hradlem A, čas je 51.9999 µs (rozdíl proti předchozímu 0.0002 µs). Na počítadle MCU je hodnota 51
4. Průlet střely je zaznamenán hradlem B, čas je 553.0001 µs (rozdíl proti předchozímu 0.0002 µs). Na počítadle MCU je hodnota 553
5. Skutečný rozdíl času je 501.0002 µs (téměř 501, jako v prvním případě), rozdíl času na počítadle MCU je 502.
6. MCU počítá rychlost: (0.1 / (502*10^-6)) = 199.2 m/s, skutečná rychlost je přibližně (0.1 / (501.0002*10^-6)) = 199.6 m/s

Resumé. Chronograf s výše popsanými vlastnosmi, může ukázat při skutečné rychlosti 199.6 m/s hodnotu 199.2 m/s až 200 m/s. Tato nejistota (0.8 m/s) vznikla z časového rozdílu 0.0004 µs (4 miliardtiny sekundy), což je, jak někteří zde rádoby vtipně uvádějí, nula nula prd . A přesto tato téměř zanedbatelná odchylka způsobí ve výsledku chybu tisícekrát větší (tři řády).

A to k tomu není připočtena nejistota vzdáleností hradel...

PS: to ušák: nauč se psát značku µ (mikro) a nepiš u. (když ji neumíš napsat tak použit ctr+c a ctr+v)

[jirkahu71]

to je v případě oscilátoru 1MHz, Combro má oscilátor 4MHz , čili chyba bude menší. Chyba měřené dráhy (vzdálenost optických závor) jde korigovat zadáním konstanty. Na novém Combru je napsaná tužkou.
Nechci se hádat a jiná hradla nemám, ale pokud chceš měřit přesněji, musíš zvýšit frekvenci a zvětšit měřenou dráhu (potom je ale snižuje pravděpodobnost protnutí vzdálenější závory projektilem.

[Mr.Handy]

Ano, u combra to vím. Toto je pouze příklad toho, jak zanedbatelná chyba, může dost negativně ovlivnit měření a výpočet rychlosti. U zobrazeného výsledku totiž nikdy nevíme, jestli jsme zrovna dolní nebo horní krajní poloze (nebo uprostřed), to je ta Nejistota měření . Kdyby mělo chrono výše uvedené parametry, tak bysme dostali ke každému výsledku kolem 200 m/s odchylku ± 0.8 m/s (a interval 1.6 m/s už je docela dost ).

Chyba nejde úplně korigovat konstantou, pořád máš určitou nejistotu, že je to špatně změřené.
To že musím zvýšit frekvenci je snad jasné z toho výpočtu (mimo jiné je na předchozí stránce přibližný graf, který to zobrazuje pro různé rychlosti) . Dráhu také nelze zvětšovat do nekonečna (a není to z důvodu že by se neprotla druhá závora), viz můj příspěvek o měření průměrné rychlostí na ustí hlavně.

BTW, combro posílá změřený počet tiků (hodnotu) počítadla přes UART. Lze ji relativně jednoduše dostat do počítače a udělat přesnější výpočet.

A vůbec, nehádáme se ale diskutujeme na úrovni

[Kubajzz]

Jen tak mimochodem, v Airchrony tiká procesor 8MHz, takže si ty vypočtené hodnoty vyděl osmi.
A hned jsi při 200 m/s na chybě +-0,1 m/s a při 250 m/s na chybě +-0,125 m/s.
Jako sory, ale mi tahle přesnost doopravdy stačí.


http://www.digikey.com/product-detail/e ... -ND/739788

[Mr.Handy]

...Toto je pouze příklad toho, jak zanedbatelná chyba, může dost negativně ovlivnit měření a výpočet rychlosti...

Žádné dělení nebude...

...Pro HFT je taková přesnost měření dostačující, to souhlasím....

Já vím, že ti taková přesnost pro měření konzistence stačí, psal jsem to už výše. Čteš vůbec ty příspevky, přijde mi že reaguješ vždy jen na ten poslední?

Takže ještě jednou. Od začátku diskutujeme o vlivu rychlosti oscilátoru na výsledné nepřesnosti vypočtené rychlosti (tzn. měříme rychlost). Vliv nejistoty vzdálenosti hradel do toho ještě nezapočítáváme. Vliv na měření konzistence rychlosti tady vůbec neřeším.

BTW: U Airchrony ti 8MHz věřím, i když jsem tam naposledy viděl 4MHz (viz můj příspěvek na str 39). Nemusíš to dokazovat odkazem na "podivnou" stránku, datasheet přímo od Amtelu je mnohem lepší. ATmegy mají široký rozsah frekvencí, na kterých mohou pracovat. Takže ta stránka nedokazuje nic.

[ušák]

to: Mr.Handy
Těm příkladům rozumím, ale počítáš to příliš jemně.
Už při oscilátoru 10MHz se dostaneš na 0.1µs a to bohatě stačí. 0,1µs to je asi chyba 5cm.
Takže pokud by tam měl být oscilátor 4MHz, musí to vyhovovat.
Elektronika a oscilátor se dá zkontrolovat osciloskopem a dá se stanovit chyba měření.
Ale podle čeho to nakonec nastavit, tu mechanickou korekcí hradel, nebo to zadání konstanty do softwaru?
Teoreticky se to dá spočítat, ale nebude to odpovídat skutečnosti.
Naladit to podle chrony, co má kolega, protože to se mi zdá asi dobré? Letos na mistrovství Polska
se k mému překvapení neměřila rychlost na kontrolním stanovišti, protože se pořadatelé nemohli shodnout
které z těch měřidel, vlastně měří správně. A proto se raději neměřilo

[Mr.Handy]

Věděl jsem že si rozumíme .
Na "jemné"/precizní počítání jsem zvyklý (s mojí prací to ani jinak nejde ).

Ano, na měření konzistence 4MHz stačí (již jsem to tu zmiňoval).

Většina oscilátorů má chybu "ppm", tzn počet tiků navíc na 1 milion tiků. Takže tam zbývá změřit jen frekvenci (ostatní parametry sedí).

Měředí vzdálenosti hradel: Použij soustruh (frézka by měla jít taky), a multimetr. Do sklíčidla upni kulatinu. Hradla dej na suport tak, aby kulatina byla schopna kolmo protnout dráhu optické závory na hradlech. Poté posuň suportem kulatinu do optické dráhy prvního hradla, tak, aby jsi změřil multimetrem hodnotu sepnutí (je tam Fotodioda/Fototranzistor).
Poté pojeď suportem tak, aby jsi se dostal na stejnou hodnotu sepnutí při zakrytí optické dráhy druhého hradla. Vzdálenost jsi pak schopen odečíst na posuvu suportu.
Analogicky lze použít frézka, lepší křížový stůl, atd...
Když provedeš toto měření několikrát, tak jsi se schopen velmi přiblížit hodnotě vzdálenosti včetně její nejistoty.
Měření vzdálenosti posuvkou s tímto měřením nedá vůbec srovnat.

Letos na mistrovství Polska
se k mému překvapení neměřila rychlost na kontrolním stanovišti, protože se pořadatelé nemohli shodnout
které z těch měřidel, vlastně měří správně. A proto se raději neměřilo

Tomuto lze předejít právě přesným měřením. (rýpnutí-start) Měli použít polské chrono, Airchrony, to přece meří přesně (rýpnutí-konec).

[Kubajzz]

Není potřeba se vzrušovat.
Já jsem jenom viděl, že tady děláš výpočty pro 1MHz procesor, přičemž když jsem se kouknul na chip tak konkrétně Airchrony pracuje s 8MHz, tak jsem ti pomohl tvůj výpočet trochu upřesnit.
Co se týká vzdálenosti hradel, ta se nastavuje po 0,1mm, takže jeden krok znamená při 200 m/s asi 0,4m/s.
Mě stejně ty desetiny moc nezajímají a nechávám to měřit na celé metry, takže je mi ta pár desetinová nejistota stejně jedno, když skutečný rozptyl rychlostí jednotlivých ran je o řád vyšší než potenciální chyba v měření.

Tady jsou zkoušky dvou chron za sebou:
https://www.youtube.com/watch?v=VsDoqHOFIEI
https://www.youtube.com/watch?v=KkPeYqB8DkQ

[Mr.Handy]

To byl jen vzorový výpočet na ukázku chyby při výpočtu rychlosti v důsledku metody měření času MCU. Tam skutečně žádná "pomoc" není potřeba. Jen ti to mělo ukázat, jak téměř bezvýznamná chyba ovlivní celý výpočet. Samotné zpracování výsledků měření je na další (odpornou ) diskuzi.
Tato diskuze měla směřovat k tomu, jak měřit co nejpřesněji a na co je potřeba dávat pozor.

Nejistota 0.4 m/s je zbytečně dost. To by šlo také řešit softwarově .

Když už zmiňuješ Airchrony, tak by mě zajímalo, kdy k tomu bude k dispozici slušný propoj do počítače. Protože to, co je tam teď (RS232) je zastaralé (jak morlně, tak technicky).

[doveda]

Zdar,ještě jedno rýpnutí a už Ti nepůjčím Chrony M1

[Mr.Handy]

Ty aby sis nerýpnul...