एमेच्योर रेसिंग समय, लचीला और वायरलेस

नमस्ते
कुछ समय के लिए मुझे शौकिया मोटरस्पोर्ट्स में दिलचस्पी हो गई - नहीं, रात की स्ट्रीट रेसिंग नहीं, लेकिन दिन में काफी कानूनी प्रतियोगिताएं आयोजित की गईं और संबंधित संरचनाओं के साथ सहमति व्यक्त की गई। जैसा कि कई लोगों को संदेह है, ऐसी प्रतियोगिताओं का उद्देश्य प्रतिद्वंद्वी की तुलना में तेजी से दूरी तय करना है। दूरी क्यों नापें।

सबसे आसान तरीका है कि जजों को स्टॉपवॉच देना और उन्हें समय पर स्टार्ट / स्टॉप बटन को दबाना सिखाएं। इस पद्धति के नुकसान स्पष्ट हैं - जजों के पूर्वाग्रह के बारे में प्रतिभागियों की असहनीय कम सटीकता और संदेह। एक और बिंदु - जब 3 श्रेणी की एक शौकिया रैली का आयोजन किया जाता है, तो शुरू और खत्म अक्सर आपस में होते हैं, और समय "सिंक्रनाइज़" रेफरी की घड़ी द्वारा मापा जाता है। व्यवहार में, ये 30 आर चीनी अलार्म हैं जो 10 मिनट में कई सेकंड के लिए एक-दूसरे से दूर भागते हैं।

अधिक आधुनिक तरीका टेलीमेट्री का उपयोग है। सबसे आम विकल्प एक या दो संरेखण है, जो आईआर बीम के चौराहे से शुरू होता है, और इन चौराहों पर, स्टॉपवॉच को नियंत्रित करता है। मेरे द्वारा देखे गए विकल्प (शौकिया वाले, हम पेशेवर प्रणालियों को ध्यान में नहीं रखते हैं), वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ दिया गया और सर्वश्रेष्ठ के लिए आशा व्यक्त की गई।

उदाहरण 1. एक चौथाई मील की दौड़ (402 मीटर), यह ड्रैग रेसिंग भी है। शुरुआत में, 2 या 3 जोड़े किरणों के साथ एक आईआर लक्ष्य स्थापित होता है। फिनिश लाइन में, किरणों की एक जोड़ी के साथ एक लक्ष्य भी स्थापित किया जाता है - एक बीम प्रति ट्रैक। एक स्टार्ट ट्रैफिक लाइट स्टार्टिंग रेंज से जुड़ा है। नियंत्रक की कमान में, ट्रैफिक लाइट शुरू होने वाले अनुक्रम की उलटी गिनती शुरू करता है, जिसके बाद प्रतिभागियों ने दौड़ शुरू की। समय को उस क्षण से गिना जाता है जब तक कि फिनिश लाइन के क्रॉसिंग तक ग्रीन सिग्नल को प्रज्वलित नहीं किया जाता।
ऐसी प्रणाली का तर्क और संरचना स्पष्ट है। एक छोटा माइनस आधा किलोमीटर का तार है जो स्टार्ट और फिनिश लक्ष्य को जोड़ता है।

उदाहरण 2. घड़ी के खिलाफ रिंग रेसिंग, तथाकथित टाइम अटैक। गोल यात्राएं, एक साथ 2 प्रतिभागियों की दूरी पर। दौड़ का परिणाम संरेखण के क्रमिक पासों के बीच अंतराल के बराबर प्रतिभागी की गोद का समय है।
सब कुछ स्पष्ट भी है। विपक्ष ने मुझे देखा कार्यान्वयन:
- प्रत्येक प्रतिभागी को केवल "अपने" लक्ष्य को पारित करने की आवश्यकता होती है, जो उसे शुरू में संकेत दिया जाता है, अन्यथा सिस्टम गलत तरीके से सर्कल के पारित होने का समय मानता है;
- पिछले पैराग्राफ के संबंध में - पट्टी के बीच में संरचना का हिस्सा खोजना, जो परिणामों से भरा हुआ है - अक्सर सिस्टम की विफलता के साथ केंद्रीय रैक पर टकराव होते थे;
- किसी विदेशी वस्तु के निशाने से गुजरने पर सिस्टम की अस्थिरता, जैसे कि नीचे गिरा हुआ शंकु, गिरे हुए बम्पर का हिस्सा आदि। इस तरह के एक ऑपरेशन ने दौड़ की समाप्ति, और फिर से शुरू किया। और प्रतिभागी पहले से ही "पिछले पैसे" पर गाड़ी चला रहा था, एक खटखटाने वाली मोटर के साथ और जीतने की मांग की। यह शर्म की बात है, हाँ।

उदाहरण 3. रैली-स्प्रिंट, शुरू और खत्म एक सभ्य दूरी पर - सैकड़ों या दो सौ मीटर के क्रम में, प्रतिभागियों को 2-3 मिनट के अंतराल पर शुरू होता है, दूरी पर एक समय में 7-10 कारें हो सकती हैं, जो लंबाई पर निर्भर करती है। दूरी को दो न्यायाधीशों के कार्यों द्वारा मापा जाता है - शुरू में न्यायाधीश घड़ी द्वारा एक निश्चित समय पर शुरुआत का संकेत देता है, खत्म होने पर न्यायाधीश - अपनी खुद की घड़ी के अनुसार समापन समय रिकॉर्ड करता है, समय को रीडिंग में अंतर से गिना जाता है।
समय की इस पद्धति के नुकसान की शुरुआत और समाप्ति पर घड़ी की असंगति है (जैसा कि मैंने लिखा है - चीनी अलार्म अक्सर संक्रमण में स्टाल से उपयोग किया जाता है), और मानव कारक का प्रभाव (शुरुआत में न्यायाधीश कार को जल्द या बाद में जारी कर सकते हैं, जैसे न्यायाधीश अंत में समाप्त कर सकते हैं। बीतने के पल को ठीक करने के लिए पर्याप्त नहीं है)।

अगले कार्यक्रम में, प्रतिभागियों और आयोजकों की शिकायतों को सुनने के बाद, मुझे शौकिया मोटरस्पोर्ट प्रतियोगिताओं में उपयोग के लिए "मेरी" आवश्यकताओं के लिए सिस्टम को इकट्ठा करने के लिए कहा गया था।
इस प्रणाली के लिए आवश्यकताओं का गठन किया गया था:
- सस्ता। आयोजकों के अनुसार, अर्ध-पेशेवर प्रणाली का किराया मूल्य 15 हजार रूबल तक पहुंचता है। प्रतियोगिता के दिन के लिए - यह विकल्प स्पष्ट रूप से उत्साही लोगों के लिए नहीं है;
- विभिन्न प्रकार की घटनाओं के लिए अनुकूल करने की क्षमता - खींचें, अंगूठी, रैली स्प्रिंट, आदि;
- तैनाती और परिवहन में आसानी - भागों, तारों और अन्य सामान की एक न्यूनतम;
- प्रतियोगिता प्रक्रिया का अधिकतम स्वचालन - समय, परिणामों की व्यवस्था और बहुत कुछ।

उपरोक्त आवश्यकताओं के अनुसार, एक पीसी पर सूचना को संसाधित करने और एक प्रिंटर या स्क्रीन पर परिणाम आउटपुट करने की क्षमता के साथ, एक वायरलेस सिस्टम हस्तांतरण के साथ, एक मॉड्यूलर प्रणाली को लागू करने का निर्णय लिया गया था।

प्रणाली की प्रतिरूपकता स्वतंत्र अवरक्त लक्ष्यों को बनाने के लिए है जो लगभग एक मनमाने विन्यास में दूरी पर, शुरुआत में, अंत में, मध्यवर्ती अंत में, आदि पर रखी जा सकती है।
प्रत्येक लक्ष्य बीम के चौराहे के समय को रिकॉर्ड करने और निर्धारण के क्षण को केंद्रीय कंसोल (एक लैपटॉप पर कंसोल को लागू किया जाता है) को प्रसारित करने में सक्षम है। निर्धारण का क्षण एक पूर्ण समय की मुहर है, जिसमें 1 एमएस की सटीकता के साथ वर्ष, महीना, दिन, समय शामिल है। इस प्रकार, संरेखण को पार करने के क्षणों के बारे में हमारी निपटान जानकारी होने पर, हम एल्गोरिदम को आगमन की लगभग किसी भी योजना को कार्यान्वित कर सकते हैं।
इस अवतार में एकमात्र आवश्यकता स्वयं के बीच के क्रॉस-सेक्शन का सटीक सिंक्रनाइज़ेशन है। इस तरह के सिंक्रनाइज़ेशन को जीपीएस रिसीवर का उपयोग करके किया जाता है - वे इस समय काफी सस्ते हैं और उपयोग में आसान हैं। विशेष उपायों के उपयोग के बिना सिंक्रनाइज़ेशन की सटीकता 1 μs तक है।
फोटो में - संरेखण के लिए एक प्रायोगिक बोर्ड, एक ही समय में 6 अवरक्त किरणों को संसाधित करने में सक्षम, प्लस ट्रैफ़िक लाइट का नियंत्रण। 6 किरणें क्यों? थोड़ी देर बाद समझाता हूँ।




TSOP4038 रिसीवर का उपयोग अवरक्त विकिरण डिटेक्टरों के रूप में किया गया था, जो अन्य श्रृंखला रिसीवरों के विपरीत, "निरंतर" मॉड्यूलेटेड बीम प्राप्त करने की अनुमति देता है, जो कि, जब एक सतत बीम खिलाया जाता है, तो अंतर्निहित एजीसी के परिणामस्वरूप "चुप रहो" और बीम के साथ किसी भी क्रिया का जवाब देना बंद करो। इस रिसीवर के लिए, 38 kHz की IR बीम मॉड्यूलेशन आवृत्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन अनुभव से पता चला है कि यह मान मनमाना है, और 32 से 45 kHz तक की मॉड्यूलेशन आवृत्ति कार्य के लिए काफी उपयुक्त है।

उत्सर्जक डिवाइस एक TSAL6100 एलईडी है, जो एक मॉड्यूलेटिंग आवृत्ति जनरेटर द्वारा संचालित है। और मोटे तौर पर एकत्रित लेंस के फोकस में रखा गया।
अधिक विस्तार से उत्सर्जक के बारे में। जैसा कि मैंने पहले लिखा था, फोटो में बोर्ड एक बार में 6 किरणों तक प्रसंस्करण करने में सक्षम है। इसका उपयोग ट्रैफिक लाइट के साथ दौड़ में कार को स्टार्ट लाइन पर रखने के लिए किया जाता है। तथाकथित प्री-स्टेज, स्टेज और स्टार्ट। कार को स्टार्ट लाइन पर सटीक रूप से रखने के लिए, स्टेज बीम स्टार्ट बीम से 10-15 सेमी की दूरी पर स्थित है। और जब यह बीम पार हो जाती है, तो ट्रैफिक लाइट्स पर स्टेज इंडिकेटर रोशनी करता है, प्रतिभागी को स्टार्ट लाइन पर होने और दौड़ के लिए तैयार होने की सूचना देता है।

पहली नज़र में, इस बारे में कुछ भी जटिल नहीं है। लेकिन जैसा कि अभ्यास से पता चला है, केवल 10-15 सेमी की दूरी पर दो एल ई डी रखना असंभव है और "पड़ोसी" सेंसर को रोशन नहीं करता है। यही है, कार्य 10-15 सेमी की दूरी पर समानांतर में यात्रा करने वाले दो बीमों की स्वतंत्र मान्यता है। समाधान: "मैकेनिकल" - बीम पर ध्यान केंद्रित करें ताकि यह केवल इसके सेंसर को रोशन करे, "एल्गोरिथम" - कुछ और सोचें।

बीम को लेंस के साथ केंद्रित करने से एक उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त होता है, स्पॉट आकार 8 मीटर की दूरी पर 3-4 सेमी से अधिक नहीं होता है, लेकिन एक "लेकिन" है - रिसीवर में इस तरह की बीम प्राप्त करना एक और कार्य है, खासकर जब बीम दिखाई नहीं देता है, और के बारे में - 25 ° से। और इसके अलावा, इस लक्ष्य के लिए दो विमानों में एमिटर के रोटेशन को लागू करने वाले तंत्र के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो डिजाइन को ही जटिल करता है।

दूसरा संस्करण बीम को एक विमान में केंद्रित करना है, जिसमें एक बेलनाकार लेंस की आवश्यकता होगी, लेकिन मुझे ऐसा लेंस नहीं मिला और मुझे इस विकल्प को छोड़ना पड़ा।

तीसरा विकल्प किरणों को अलग तरीके से विभाजित करना है। अर्थात् - समय में। चूंकि हमारे पास पहले से ही बोर्ड पर सटीक समय संकेतों (जीपीएस) का एक स्रोत है, जिसमें प्रत्येक बीम केवल "हमारे" क्षण में शामिल है, हम प्रत्येक एमिटर से सिग्नल की उपस्थिति या अनुपस्थिति का स्वतंत्र रूप से मूल्यांकन कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, एमिटर कंट्रोल सर्किट में जीपीएस रिसीवर मॉड्यूल भी स्थापित किया गया था, जो आपस में सिग्नल सिंक्रोनाइज़ेशन प्रदान करता था।

इस तरह के एक समाधान ने बीम को "विस्तार" करना संभव बना दिया, और रिसीवर को उत्सर्जक इंगित करते हुए परिमाण के एक आदेश द्वारा सरल किया गया।
फ़ोकसिंग सिस्टम के रूप में, सबसे सस्ती ऑप्टिकल दृष्टि का आधा उपयोग किया गया था (150-200r के क्षेत्र में दृष्टि की कीमत), जबकि दूसरी छमाही का उपयोग क्रमशः दूसरे एमिटर के लिए किया जाता है।

एक और उपद्रव सूरज को रिसीवर के संपर्क में है, जब रिसीवर को उज्ज्वल सूरज में लाया गया था, इसके उत्पादन में यादृच्छिक ट्रिगरिंग दालों को देखा गया था, जिससे झूठी रीडिंग हुई। समाधान एक पानी का पाइप और खाद्य पन्नी है :)

यहाँ यह कैसा दिखता है। बीच में रिसीवर और एक वायरलेस मॉड्यूल के साथ एक इकाई है, किनारों के साथ उत्सर्जक हैं।


डेटा ट्रांसफर

एक वायरलेस डेटा नेटवर्क के रूप में, यह Zig-Bee के समान कुछ का उपयोग करने का निर्णय लिया गया था, अर्थात्, Xbee-Pro मॉड्यूल (वास्तव में, यह ZigBee है, केवल कुछ भिन्नताओं के साथ)। ऐसे मॉड्यूल आपको न्यूनतम प्रोग्रामिंग और कॉन्फ़िगरेशन लागत के साथ नेटवर्क को तैनात करने की अनुमति देते हैं - वास्तव में, वे संचार चैनल को ट्रांसमीटर के सीरियल इंटरफ़ेस से रिसीवर तक पारदर्शी बनाते हैं, और इसके विपरीत। साथ ही, प्रो संस्करण में एक बढ़ी हुई ट्रांसमीटर शक्ति है, और, तदनुसार, सीमा। परीक्षणों के दौरान, वाई-फाई राउटर के लिए मानक डी-लिंक पिन एंटेना का उपयोग करके 500 मीटर पर स्थिर संचालन प्राप्त करना संभव था।
कंप्यूटर में डेटा ट्रांसफर करने के लिए, Xbee-Usb एडॉप्टर Xbee-Pro मॉड्यूल और FTDII32 चिप पर इकट्ठा किया गया था।

यह कैसे काम करता है

जीपीएस के साथ एक निरंतर टाइमर को प्राप्त करने वाली इकाई में कार्यान्वित किया जाता है - माइक्रोकंट्रोलर का हार्डवेयर टाइमर 1PPS रिसीवर सिग्नल द्वारा पुनरारंभ होता है, जो एक दूसरे उलटी गिनती का एक अंश प्रदान करता है।
आईआर रिसीवर से सिग्नल माइक्रोकंट्रोलर के बाहरी अवरोधों से जुड़े होते हैं। जब बीम बाधित होता है, तो वर्तमान समय मान कैप्चर किया जाता है और यह "मार्क" कंसोल पर ट्रांसमिशन के लिए कतार में रखा जाता है।

रिमोट कंट्रोल पर स्थानांतरण वर्तमान समय में संचित सभी नमूनों में से 1 बार प्रति सेकंड किया जाता है। पैनल गिनती की स्वीकृति की पुष्टि करता है और पुष्टि की गई गिनती ट्रांसमिशन कतार से हटा दी जाती है।
प्रत्येक नमूने में ट्रिगर सिग्नल की एक पहचानकर्ता और संरेखण की एक पहचानकर्ता होती है जिस पर सिग्नल ट्रिगर होता है।

इस पर हार्डवेयर का काम किया जाता है। इसका कार्य बीम के चौराहे के क्षण का पता लगाना और रिमोट कंट्रोल पर इस निशान को स्थानांतरित करना है।

इसके अलावा, प्रतियोगिता के प्रकार और दौड़ के विन्यास के आधार पर, सॉफ्टवेयर खेलने में आता है।


गिनती प्राप्त करने के क्षण में, स्वीकार किए गए टाइम स्टैम्प के साथ एक लाइन प्रदर्शित की जाती है, स्रोत के आधार पर, इस चिह्न को "प्रारंभ" या "समाप्त" अनुभाग में रखा जा सकता है, जिसके बाद समय की गणना एक ही नंबर के साथ अंकों के लिए की जाती है - प्रारंभ से अंत तक का समय, गोद समय, आदि। एन।

एक झूठी सकारात्मक (लक्ष्य के माध्यम से जानवरों को उड़ाना या इन्वेंट्री के टुकड़े) की स्थिति में, टैग जो अभी-अभी तालिका से हटा दिया गया है, माप परिणामों को प्रभावित नहीं करता है।

परिणामों की गणना के स्वचालन को सुनिश्चित करने के लिए, प्रत्येक बार स्टाम्प को उस प्रतिभागी की संख्या सौंपी जाती है जो लक्ष्य से गुजरता है। यह विकल्प एक ही समय में ट्रैक पर कारों की संख्या और उनके सापेक्ष स्थिति की परवाह किए बिना, समय की अनुमति देता है।
एकमात्र विकल्प जब सिस्टम काम नहीं करता है तो एक लक्ष्य से गुजरने पर पतवारों को आंशिक रूप से ओवरलैप करना है।
नंबर को लेबल पर असाइन करने के बाद, परिणाम पुनर्गणना किए जाते हैं और अंतिम तालिका अपडेट की जाती है, जिसे दर्शकों के लिए एक अलग बड़े मॉनिटर पर प्रदर्शित किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, जैसे। प्रतिभागी फिनिश लाइन से गुजरने के तुरंत बाद इस तालिका को अपडेट किया जाता है, इस प्रकार दर्शकों के लिए परिणामों के "ऑनलाइन प्रसारण" को साकार किया जाता है :)



इसके अलावा, सॉफ्टवेयर प्रत्येक भागीदार के डेटा को दर्ज करने की क्षमता को लागू करता है: प्रारंभ संख्या, नाम, कार मॉडल, वर्ग जिसमें एथलीट घोषित किया गया है। इस तालिका में डेटा के आधार पर, स्वचालित मोड में प्रतियोगिताओं की अंतिम सूची बनाई जाती है।

इस प्रणाली के विभिन्न संशोधनों (विकास की प्रक्रिया में) का उपयोग कई घटनाओं पर वर्ष के दौरान किया गया था, जैसे कि एक समानांतर शुरुआत के साथ बर्फ रेसिंग, एक अंतराल के साथ जमीन स्प्रिंट, और समय हमला रिंग दौड़। सिस्टम ने खुद को अच्छी तरफ दिखाया है - कॉम्पैक्ट डिजाइन (एक लक्ष्य पर एक सेट सुपरमार्केट से एक पैकेज में रखा गया है) और ऑपरेशन में आसानी।

ओम्स्क में 27 जुलाई, 2013 को टाइम अटैक के दूसरे चरण में, वास्तविक समय में बड़े मॉनिटर (या बल्कि टीवी :)) पर प्रदर्शित परिणामों के साथ विकल्प का परीक्षण किया गया था। स्पेक्ट्रम और प्रतिस्पर्धी संतुष्ट थे)।

जिन घटकों से सिस्टम को इकट्ठा किया गया था:
- माइक्रोकंट्रोलर: ATMega8 (emitters), ATMega128 (प्राप्त इकाई)
- जीपीएस मॉड्यूल: क्वेकेट एल 10
- वायरलेस मॉड्यूल: Xbee Pro 2
- आईआर रिसीवर: TSOP4038
- ABS प्लास्टिक से बना आवास
- स्क्रैप धातु खड़ा है

परिणाम:
- दूरी तय करने में लगने वाले समय को मापने की सटीकता 1ms से भी बदतर नहीं है (कार्यक्रम में इसे आसानी से धारणा के लिए 0.01 के लिए गोल किया जाता है)
- तैनाती का समय - 5-10 मिनट
- बैटरी के एक सेट से ऑपरेटिंग समय - अभी तक निर्धारित नहीं है, एक दिन के लिए पर्याप्त है, बैटरी - एक कार्यालय यूपीएस से 7 ए / एच का उपयोग किया जाता है।
- बजट लगभग 5-6 हजार रूबल है। यदि मैंने स्वयं पुर्जे खरीदे हैं, तो मैंने कार्यस्थल में रद्दी जमा का उपयोग किया है

मैं और अधिक चाहता था: इस कॉन्फ़िगरेशन को प्रतिभागियों की संख्या दर्ज करने के लिए एक ऑपरेटर की भागीदारी की आवश्यकता होती है। किसी तरह लक्ष्य से गुजरने वाले प्रतिभागी की पहचान को स्वचालित करना आवश्यक है।