Geschwindigkeitsmesser

Hier habe ich einen Geschwindigkeitsmesser auf Basis des Arduinos vorgestellt: https://stoppi-homemade-physics.de/geschwindigkeitsmesser-arduino/

Es geht aber auch ohne Arduino. Der Messablauf ist folgender: Mittels einer Laserlichtschranke wird beim Projektileintritt eine bistabile Kippstufe auf HIGH gesetzt. Beim Austritt des Projektils durch die zweite Laserlichtschranke fällt die bistabile Kippstufe wieder auf LOW.

Diese bistabile Kippstufe steuert eine astabile Kippstufe an. Diese erzeugt solange die bistabile Kippstufe auf HIGH ist, also solange sich das Projektil zwischen den beiden Lichtschranken befindet, ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 10 kHz, was einer Periodendauer von 100 µs entspricht.

Dieses Signal speist nun einen Digitalcounter CD4026. Insgesamt sind 5 Stück dieser Digitalcounter verbaut. Somit kann die Durchgangszeit des Projektils auf 5 digits genau bestimmt werden, also z.B. 1.2345 sek.

Hier noch einmal der gesamte Schaltplan des Geschwindigkeitsmessers:

Um eine hohe Genauigkeit der astabilen Kippstufe zu erzielen, verändert man das für die Periodendauer zuständige Potentiometer so lange, bis bei einer Zählzeit von z.B. 60 sek (fast) keine Abweichung mehr zwischen der Sekundenstelle und der Stoppuhr besteht.

Damit ich nun auch kleine Projektile bestmöglich erfasse, kommen zwei Laservorhänge zum Einsatz. Dabei leuchtet ein Laserpointer leicht schräg auf einen gegenüberliegenden, langen Oberflächenspiegel. Es muss sich hierbei um einen Oberflächenspiegel handeln, denn nur dieser verhindert Mehrfachreflexe. Der reflektierte Laserstrahl trifft nun auf der Seite des Laserpointers ebenfalls auf einen langen Oberflächenspiegel. Der Laserstrahl wird, bevor er auf die Photodiode der Lichtschranke trifft, mehrmals hin und her reflektiert. Unterbricht das Projektil diesen Zig-Zag-Strahl an irgendeiner Stelle, so wird dieser unterbrochen und zur Photodiode gelangt kein Laserlicht mehr.