Geschossgeschwindigkeit per Laser messen

Funktion: Geschwindigkeitsmessung von Geschossen mit einer Laser-Lichtschranke. Der Laserstrahl wird zwei mal umgelenkt, so dass das Geschoss den Strahl zwei mal unterbricht. Dies ergibt jeweils einen kurzen LOW Impuls. Die Geschwindigkeit wird mit der bekannten Distanz und der Zeit zwischen den beiden Fallflanken ermittelt. Das Erste Signal markiert den Startwert, das zweite Signal den Endwert. Da beide die gleiche Latenz (ca 2 µs) für den ISR Eintritt haben ist die ausgewertete Differenz frei von diesem Latenzfehler. Der Lichtschrankenempfänger ist eine schelle PIN-Diode an einem schnellen Komparator. Dadurch können sehr kurze Unterbrechungen detektiert werden. Die Auswertung und Anzeige wird mit einem Arduino gemacht.

Bei 16 MHz Takt ergibt sich eine Grundauflösung von 62,5 ns. Bei einer Messdistanz von 0,10 m wäre die obere Messgrenze vmax=1600000 m/s. Bei v=1000 m/s ergeben sich 2 Impulse im Abstand von 100 µs oder ein Zählerstand von 1600. Also bei einer Zählunsicherheit von +-1 ist die Zählgenauigkeit immernoch 0,000625 oder 0,0625 % Dazu kommt die wesentlich grössere Unsicherheit bei der Feststellung der Messtrecke die bei ca 1 % liegt.

Die Messung mit einem Laser macht die Messung relativ unempfindlich gegen Fremdlicht und auch gegen Rauchgase. Das Gerät wird einfach eingeschaltet und mit den Prismen an das Rohr gehalten oder daran befestigt. Für den Komfort hat das Gerät gleich einen eingebauten Akku und eine Lademöglichkeit für Mikro-USB. Kostet alles nur ein paar EURO. Funktioniert auch mit langsamen Geschossen aus jeglichem Material.

Mehr dazu und das Programm gibt es auf Github.

2019