Costruire kit cronometro con fotocellule

[daniele62]

Ciao david ti ho appena mandato una mail.

[Mincio]

Ciao ragazzi,
mi sono letto tutta la discussione e anche a me serve di costruire un kit di cronometraggio esattamente come quello di daniele! Potreste farmi sapere tutti i componenti utilizzati e le procedure di installazione del tutto?? anche io sono abbastanza a digiuno di elettronica
Grazie mille.

[GuidoB]

È un progetto interessante che stuzzica il ragionamento. Ci ho pensato un po' e ho qualche dubbio sulla effettiva precisione che potrebbe raggiungere.

Le fotocellule indicate hanno un tempo di risposta di 1 ms, quindi più che sufficienti per la precisione richiesta di un centesimo di secondo.
Il dubbio che ho è sul far cronometrare i tempi al PC.

... appoggerei il tutto a questo programma per il PC (xnote stopwatch) che, se configurato a dovere, permette di salvare i dati direttamente su un foglio Excell.

Questo è sicuramente molto comodo, un gran vantaggio di questo programma.

... volendo realizzare un sistema di cronometraggio al centesimo di secondo bisognerebbe fare dei test per valutare la ripetibilità delle misure e la precisione effettiva per assicurarsi di aver fatto un qualcosa di affidabile.

Infatti... I segnali entrerebbero in un convertitore seriale-USB e da lì andrebbero al programma (che gira sotto Windows) che prende i tempi. La conversione seriale/USB potrebbe introdurre imprecisioni? Il sistema operativo potrebbe aggiungere di suo ritardi variabili nella rilevazione? Il programma riuscirebbe a prendere i tempi in modo preciso?

Penso che questo si potrebbe provare prima di costruire il sistema, prendendo il programma e facendogli misurare intervalli noti, generati ad esempio da un monostabile calibrato con oscilloscopio o periodimetro. Così si evitano possibili delusioni posteriori.

La porta seriale deve sicuramente avere una buona precisione, visto che deve poter distinguere diverse lunghezze di brevi impulsi per distinguere i bit a 1 da quelli a 0. Ma come fa? Il programma legge i bit che cambiano in polling o con una procedura di callback a seguito di interruzione? Riceve anche l'istante (timestamp) in cui si è prodotta la variazione, o deve andare a leggere al volo il clock di sistema? Se riceve un timestamp inserito in origine dal convertitore seriale/USB la lettura potrebbe essere precisissima, altrimenti ho paura di no.

Se qualcuno effettua queste misure, sarei molto curioso di conoscerne i risultati, così per cultura personale.

Nel caso in cui il PC non garantisse abbastanza precisione, si potrebbe come ha fatto Paolino utilizzare un microcontrollore (magari con clock quarzato) che memorizzi i vari timestamp, e poi con tutta calma un programma da PC potrebbe andarli a leggere, svincolando la precisione della misura dai possibili ritardi variabili introdotti lungo la catena...

[Mincio]

Ciao, senti come microcontrollore avrei pensato di usare Arduino Leonardo, tu cosa ne pensi??? penso che ne avrai sentito parlare visto che è usato in tutto il mondo per la sua facilità di programmazione e versatilità...

[GuidoB]

Direi che qualunque microcontrollore va bene, se poi ha l'USB per leggere i dati dal PC tanto meglio. Il clock quarzato dell'Arduino Leonardo garantisce precisione.
Credo che il modo più preciso di leggere l'istante in cui si è prodotta una variazione (e memorizzare il relativo timestamp) sia farlo dentro una procedura di interrupt.

Ma io prima proverei a usare il programma consigliato per vedere se garantisce sufficiente precisione. Magari un microcontrollore non è necessario.

[davidde]

Ciao,

io sono ampiamente d'accordo con GuidoB, pur essendo un bel programma anche a me la precisione e l'accuratezza di xnotestopwatch lasciano parecchi dubbi.
Credo che per fare una misura che possa definirsi tale, in particolar modo se si richiede il centesimo di secondo, sia necessario conoscere dall'inizio alla fine il trattamento dei dati.
Sul forum di xnotestopwatch in molti hanno sollevato questi dubbi ed effettivamente vi sono degli errori nei cronometraggi che dipendono sia dal PC che dagli adattatori seriale-USB utilizzati.
Per me l'unico modo per avere una buona misura è quella di appoggiare ad un microcontrollore il clock e inviare in un secondo momento i dati al PC soltanto per la visualizzazione e la registrazione.

Un altro problema è dovuto all'alimentazione delle fotocellule. I modelli commerciali hanno alimentazioni standard che vanno da 10 a 30Vdc, il PC invece potrebbe dare in uscita soltanto i 5Vdc. Ogni fotocellula dovrebbe quindi essere alimentata con una batteria da 12V dedicata. Sarebbe molto comodo un modello a riflessione con alimentazione dalle parti dei 5V (così da poter utilizzare tre stilo in serie), le avevo anche cercate ma senza grandi risultati. L'unica sarebbe costruirsele.

Per questi ed altri motivi penso non sia un progetto così semplice anche per chi con l'elettronica ci lavora, cercare di metterlo in piedi con risorse limitate e in tempi stretti non credo possa portare risultati soddisfacenti. Con questo Mincio non voglio scoraggiarti ma soltanto netterti in guardia per evitare di farti partire senza aver considerato tutti gli aspetti.


Ma poi, e questa è una domanda che mi faccio da tempo, in commercio non esistono dei kit di cronometraggio che non costino uno sproposito?

[Mincio]

la scelta di collegare il tutto ad un PC l'ho fatta semplicemente perché è la più comoda visto che registra tutti i dati da solo, però se è meglio isolare il sistema dal PC è usare una scheda dove archiviare i dati momentaneamente non c'è problema.
Per l'alimentazione non penso ci siano problemi visto che posso usufruire della rete elettrica.
Sono molto convinto che si possa realizzare con la dovuta pazienza, non ho nessuno che mi corre dietro
Guarda io ho girato parecchio e non ho mai trovato un kit di cronometraggio con un costo inferiore ai 1500 €.

[GuidoB]

... non ho mai trovato un kit di cronometraggio con un costo inferiore ai 1500 €.

Io avevo visto un sistema di freelap.ch che non funziona a fotocellule, richiede che ogni atleta porti un piccolo orologio e ha una precisione di 2 centesimi di secondo. Usando 5 trasmettitori "TX Junior" e un ricevitore "Stopwatch" dovresti cavartela con poco più di 600 €. Il problema è che per ogni atleta oltre al primo ci vorrebbe un altro "Stopwatch" che costa 137 € + IVA... e i dati restano sullo stopwatch individualmente e non vengono raccolti da PC.
Poi ho visto i sistemi di Alge Timing e Tag Heuer, ma (almeno i secondi) credo costino parecchio...

[Mincio]

E' una soluzione che non mi porta a niente

[davidde]

Dunque Mincio, facci capire che tipo di esperienze hai, con l'elettronica hai detto che non sei molto ferrato, con la programmazione come te la cavi?
Ho cercato in giro se ci fosse un cronometro già pronto all'uso con uscite predisposte per lo start lo stop e lo snap ma non ho trovato nulla a prezzi abbordabili. L'unica alternativa è quella di crearselo. Come già ti abbiamo detto non è una cosa semplice ma se sei disposto a "sbatterti" un bel po' niente è impossibile ...

Io non conosco per niente Arduino quindi non so dirti se ci siano delle funzioni che possano garantirti la precisione nella temporizzazione, l'unica è leggersi il manuale. Per come la vedo io sarebbe molto più "serio" partire da un microcontrollore ben programmato che inizialmente memorizzi e riporti i valori misurati su un display in modo da poterli poi copiare manualmente. Soltanto in un secondo tempo svilupperei la parte di comunicazione con il PC. Inizialmente le fotocellule le puoi sostituire con dei pulsanti e acquistarle soltanto quando tutto funzionerà a dovere.

A strumentazione come sei messo? Hai qualcosa oppure qualche amico a cui appoggiarti?