Хронометрическая система для скоростного слалома

Соревнования по скоростному слалому проводятся у нас довольно давно. До сегодняшнего дня все замеры времени производились вручную, так как хронометрические системы стоили очень дорого и были не по карману организаторам соревнований. Естественно ручной замер, даже точным секундомером выполнялся с большой погрешностью, так как старт-стоп определяется человеком, а человеку, как известно, свойственно ошибаться.

Данная статья поможет собрать достаточно недорогую хронометрическую систему. При этом не надо быть большим специалистом в электронике, по крайней мере, мои познания в этом деле оставляют желать лучшего :)

По счастью, уже почти готовый набор-конструктор для изготовления таймера с инфракрасным барьером уже изобретен и продается в виде исходных деталей. Это набор NK307 компании «Мастеркит». Купить его можно в сети магазинов «Чип и Дип», или заказать через Интернет.
Если вы хотите сделать систему для параллельного слалома, то вам придется купить два таких конструктора. Кроме этого понадобится длинный 6-ти жильный кабель для соединения хронометра с барьерами, корпуса для приборов, кнопки и прочие расходные материалы.

Описание и сборка электронной начинки секундомера

Все взято из инструкции. Опытные электронщики могут, используя эти данные подобрать детали для секундомера сами, все номиналы радио деталей приведены.

Рис 1. Общий вид набора в сборе

Устройство состоит из приемника и передатчика, работающих в инфракрасном диапазоне, а также модуля часов с жидкокристаллическим дисплеем.

Режимы работы секундомера

Старт – нажатием кнопки; стоп – автоматически, при пересечении ИК – барьера;
Старт – при пересечении ИК – барьера, стоп – нажатием кнопки;
Старт – при пересечении ИК – барьера, стоп – при повторном пересечении барьера (для кольцевой трассы).

Технические характеристики
Напряжение питания передатчика: 9 В.
Потребляемый ток, не более: 100 мА.
Напряжение питания приемника, с часами: 9 В.
Потребляемый ток, не более: 50 мА.
Максимальное расстояние между ИК приемником и ИК передатчиком: 8 м.
Погрешность хода секундомера,
при измерении времени в интервале менее 30 сек: 0,01 с,
при измерении времени в интервале более 30 мин: 1 с.

Принципиальная схема модуля секундомера

Общие требования к монтажу и сборке набора
Все радиоэлементы, входящие в набор, устанавливаются на печатной плате методом пайки. Для удобства монтажа на плате показано расположение элементов.
В целях предотвращения отслаивания токопроводящих дорожек платы и перегрева элементов, время пайки одного контакта не должно превышать 2...3 с. Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт. Рекомендуется применять припой марки IIOC61M или аналогичный, а также жидкий неактивный флюс для радиомонтажных работ (например, 30% раствор канифоли в этиловом спирте).

Перечень элементов.

Передатчик

Приемник

Секундомер

Порядок сборки:
• вскройте упаковку, проверьте комплектность набора на соответствие с перечнем элементов, приведенном в таблицах
• отформуйте выводы пассивных элементов и установите их на платах согласно монтажной схеме (рис.5);
• в соответствии с монтажной схемой на печатных платах (рис.5) установите транзисторы, светодиоды, а также панель микросхемы;
• установите модуль часов, соблюдая маркировку на плате;
• установите микросхему на панель;
• с помощью перемычек соедините плату приемника с платой часов (PIN1 A; PIN2-C; P1N3 В);
• небольшим отрезком провода необходимо соединить модуль фотоприемника IC2 с платой приемника;
• следуя схеме, припаяйте провода от стабилизированного источника питания;
• проверьте правильность монтажа.

Назначение кнопок устройства:
S1 – кнопка «СБРОС» - обнуляет показания секундомера и переводит устройство в исходное состояние.
S2 – кнопка для пуска или остановки секундомера вручную.
S3 – обнуляет показания дисплея в случае, когда секундомер был остановлен кнопкой S2.
S4 – кнопка для выбора режимов работы дисплея: часы/секундомер.

Порядок работы с электронным ИК секундомером:
1. Установите ИК – приемник и передатчик так, чтобы инфракрасный светодиод передатчика был как можно точнее направлен в центр окна приемника. Расстояние между приемником и передатчиком должно быть не более 8 м. (Для проверки работоспособности устройства - рекомендуемое расстояние около 2 м).
2. Подайте напряжение питания (на дисплее должны индицироваться цифры «11»).
3. Нажмите кнопку S1 – сейчас устройство находится в режиме обычных часов.
4. Нажмите кнопку S4 – сейчас устройство переведено в режим секундомера и при пересечении ИК – барьера начнется отсчет времени.
5. При нажатии кнопки S2 можно запустить секундомер. Остановка его произойдет при пересечении светового барьера, при этом засеченное время высветится на дисплее.
6. Для повторного старта необходимо нажать кнопку S3, чтобы аннулировать показания дисплея, а затем кнопку S1, чтобы привести приемник ИК – барьера в исходное состояние. Сейчас можно повторить п.5 и засечь новое время.
7. При начале отсчета времени от сигнала светового барьера (беглый старт) и остановки вручную – необходимо повторить п.п.1-4. В этом случае, при срабатывании светового барьера (например, спортсмен, прошедший луч) начинает работу счетчик секундомера. Нажатиями кнопок S1, а затем S2 можно остановить отсчет времени. Если необходимо процесс повторить, то нужно нажать кнопку S3 - для обнуления дисплея, затем S1 – для установки светового барьера в исходное состояние.
8. В случае, когда спортивная дистанция состоит из нескольких кругов, спортсмен, проходя на старте через световой барьер, запускает счетчик секундомера. Дальнейшие пересечения барьера не будут останавливать отсчет времени. Но перед финишем необходимо нажать кнопку S1, чтобы включить ИК - приемник и когда спортсмен, финишируя, пересечет барьер, секундомер остановится.

Примечания
• В случае, если Вы ошибочно нажали не те кнопки, устройство необходимо отключить от источника питания приблизительно на 10 секунд, а затем снова включить.
• Во время использования устройства при сильном солнечном свете, чтобы исключить ложное срабатывание фотоприемника, рекомендуется поместить его в кожух, который можно изготовить самостоятельно, например, из плотной бумаги. Лист бумаги необходимо свернуть в трубку, длиной 5 см и такого диаметра, чтобы в нее мог поместиться фотоприемник. Трубку окрасьте в черный цвет.
• При значительном расстоянии между приемником и передатчиком, необходимо произвести ориентацию излучателя в сторону приёмника. Рекомендуем использовать также экран из черного картона.

Если собранное устройство не работает:
• визуально проверьте наш набор на наличие поврежденных компонентов;
• внимательно проверите правильность монтажа;
• проверьте, не возникло ли в процессе пайки перемычек между токоведущими дорожками, при обнаружении, удалите
их паяльником;
• проверьте правильность установки микросхемы, транзисторов, светодиодов, а также фотоприемника;
• особое внимание уделите правильности установки электролитических конденсаторов;
• проверьте правильность подключения источника питания неправильное подключение источники питания может привести к выходу из строя активных элементов (транзисторов, микросхем).

Итак, вы проявили чудеса владения паяльником и припоем, и спаяли все, что было нужно. Кстати, не удивляйтесь, если у вас остались лишние детали. Очень часто в наборы кладут лишние резисторы :). Проверьте и убедитесь, что все работает.

Поздравляю! Вы закончили самый простой этап сборки хронометра. Далее огромное время у вас уйдет на заключение всего электронного барахла в корпуса. Это довольно муторный и длительный процесс, связанный с подбором нужных пластиковых коробочек, с последующим выпиливанием и высверливанием дырочек под дисплеи и разъемы.

Передо мной стояла задача создать универсальный прибор для скоростного слалома, со взаимозаменяемыми хронометрами в случае отказа одного из них. Поэтому я сделал ставку на универсальность и все соединения с проводами сделал с помощью аудио-видео разъемов. Для соединения кабеля с инфракрасными барьерами и хронометрами я выбрал стандартный мини-джек 3.5 мм, а для соединения хронометра с пультом управления – штекеры типа «тюльпан».

Кстати, о пульте управления. Для параллельного слалома необходимо чтобы время стартовалось одновременно, поэтому я вынес контакты от стартовых кнопок в отдельную коробочку и присоединил их к герконовому реле на две пары контактов -
RR-2A-05-Dгер.релеV/1A,100V(DIP)

Гарантированное время срабатывания такого реле 0.001 сек., что вполне подходит под параметры точности нашего прибора. Кроме того, для удобства, в тот же самый пульт я вынес контакты для кнопок сброса секундомера и обнуления фотоэлементов, я также приделал туда пищалки HCM1206BX,излучатель звука 12 мм, 6В для подачи сигнала при старте.

В процессе проверки и эксплуатации прибора выяснилось, что модули часов недостаточно точны, и пришлось их заменить на модули от секундомеров Интеграл ЧС-01, белорусского производства.

Присоединение секундомеров не вызвало больших проблем, благо все часы советского производства питались примерно одним типом батарей. Благодаря этим изменениям хронометр стал работать гораздо точнее.

Последнее, что оставалось сделать, это придумать подставки под инфракрасные барьеры. Для этого были выбраны маленькие фотографические штативы. Я выбрал настольные штативы Continent F1. У них есть съемные площадки, благодаря которым приборы быстро демонтируются. Пришлось заменить винт с дюймовой резьбой в штативах на стандартный М6. Сами излучатели и фотоэлементы были оборудованы «крабами» М6.

Ну вот и все. Прибор готов :) Можно пользовать!

Если возникнут какие-нибудь вопросы или мысли об усовершенствовании прибора, пожалуйста, напишите: tkachov@mail.ru

Владимир "Длинный" Ткачев
07 февраля 2005