Hilfe bei einem Projekt (Sensoren, Kommunikation und Ausführung)

Servus zusammen!

Ich bräuchte an mehreren Punkten Hilfe bei meinem Projekt. Ich versuche mal, das möglichst übersichtlich zu gestalten. Vornweg: Ich bin gelernter Elektroniker für Energie- und Gebäudetechnik, kenne mich also grundsätzlich mit Strom, Spannung, diversen Schaltungen usw aus, allerdings bin ich bei Arduino erst noch am lernen.
Aber um was geht es?

Wir sind ein kleiner Airsoft-Verein und haben eine alte Klappfallscheibenanlage der Bundeswehr bekommen - allerdings nur die Targets, ohne Schaltschrank usw.
Was weiß ich schon?

Die Geräte haben Elektromagneten, die mit 24V DC arbeiten. Auf Pin 2 liegen dauerhaft +24V am Target an. Legt man auf Pin 1 GND an, legt sich das Target ab.

Auf Pin 3 hingegen stellt sich das Target auf.

Auf Pin 4 bekomme ich in Abhängigkeit der Position des Targets (liegend oder stehend) +24V zurück oder eben nicht. Diese Elektromagneten brauchen etwa 4A im Moment des aufstellens. Sobald sie stehen, wird über eine interne Sparschaltung auf etwa 2A reduziert. Das heißt, die 24V liegen quasi dauerhaft an. Die Schaltung realisiere ich über Fotek SSR-80 DD Halbleiterrelais. Am Input hängt direkt ein Arduino (evtl. bald ein ESP32) und am Ausgang GND des 24V Netzteils. Logischerweise hat dann ein Target zwei Relais - eins für "Ab" und eins für "Auf". Hier noch der Schaltplan des Targets zur besseren Verständlichkeit:

Das läuft soweit alles. Nun zu den Problemen:

An den Zielscheiben, die in den Targets befestigt werden brauche ich Sensoren, die einen Treffer aus einem Airsoft-Gewehr auswerten können. Wenn so eine Zielscheibe getroffen wird, soll dann das Target die ganze Scheibe abklappen. Aktuell habe ich in einer verschraubbare Kabelabzweigdose zwei Sensoren mit Epoxidharz eingegossen: 1x RBS10108 Erschütterungssensor und 1x RBS11890 Soundsensor. Wie ihr euch sicher vorstellen könnt, schwingt die Zielscheibe natürlich etwas nach, wenn das Target aufstellt. Deshalb läuft es bisher mit dem Soundsensor am zuverlässigsten. Problem dabei ist aber, dass sich durch die Erschütterungen das Poti auf der Platine des Soundsensors dauernd verstellt. Ein ähnliches Problem habe ich, wenn ich die Sensoren z.B. bei kaltem Wetter einstelle und die Anlage dann 3-4h in der Sonne steht (ohne benutzt zu werden). Auch dann muss ich die Sensoren wieder neu einstellen.
Welche Sensoren könnt ihr denn empfehlen, die dann hoffentlich zuverlässiger laufen?

Als Leitungen zu den Targets verwende ich H07RN-F 4x2,5, zu den Sensoren aktuell klassische Mikrofonkabel (2-adrig plus Schirmung). Diese werde ich aber wohl noch durch 4-adrige plus Schirmung ersetzen müssen, da ich bei paralleler Verlegung der "Last"kabel und der Signalleitungen Störungen bekomme, die mir wahrscheinlich sogar schon Sensoren/Arduinos geschrottet haben, was vermutlich daran liegt, dass der GND für die Sensoren aktuell über die Schirmung des Mikrofonkabels geschickt wird - hatte leider noch nichts anderes da. Wenn ich jetzt GND, 5V und Signal des Sensors über einzelne Adern schicken kann, wo lege ich die Schirmung dann auf? Einseitig oder beidseitig auf GND? Oder auf PE? GND des 24V Netzteils und des Arduinos verbinden, um es auf das selbe Potential zu bringen?

Problem bei dem ganzen Projekt ist, dass unsere finanziellen Mittel begrenzt sind und wir insgesamt 37 Stk. dieser Targets haben, die wir wahrscheinlich in 2 Sets mit je ca. 15 Stk. verteilt auf Distanzen bis zu 50m vom Spieler aus betreiben möchten.

Später soll das Projekt aus mind. 2 Arduinos/ESP32 bestehen: Einer im Schaltschrank, der die Auswertung der Sensoren sowie die Schaltung der Relais übernimmt. Und dann einen zweiten in einem Steuerpult mit Tastern, Display usw. von dem aus man dann verschiedene Spielmodi abrufen kann. Wie würdet ihr die Kommunikation zwischen Schaltschrank und Steuerpult gestalten? (Distanz bis zu 50m)
Denkbar wäre als Modus z.B. 60 Sekunden Zeit, wie viele Punkte macht ein Spieler? Die Ergebnisse würde ich dann in Form einer Bestenliste gerne auf einem großen Fernseher darstellen. Wie würdet ihr das umsetzen?

Ich hoffe, ihr kommt mit meinen Ausführungen soweit klar, bei Fragen bitte jederzeit melden. Ich würde mich sehr über Hilfe bei dem Projekt freuen, da schon jetzt mehrere 100 Stunden da drin stecken und .

Ich würde jedem Target einen eigenen Controller spendieren und das Ganze mit Deinen 4*2,5 verdrahten.
Auf 2 Drähten 24V und auf 2 Drähten 422/485 oder CAN.

Zusatzfrage, weil ich (noch) keine Ahnung von SoftAir habe: Wie gross ist denn der Druck beim Aufschlag?
Wenn die Target als Zielfläche dienen, da evtl. Drucksensoren draufkleben? Stichwort Folientastatur...

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Wie werden denn die Tragets im Realbetrieb umgelegt?
Doch bestimmt mit der Kraft des Geschosses.
Dann müsste es doch möglich sein durch Änderung zb. der Haltespannung diese mit euren geschossen umzulegen. Dann bräuchtest du keine Sensoren.

Als Referenz wurde ich sagen: Mit 6mm Kugeln je 0,30g, 1,5 Joule Energie. Jetzt kann man sich das je nach Distanz ausrechnen.
Was ich dir sagen kann: bei ca 15m hämmert man damit in 3mm starkes Alu noch Dellen :sweat_smile:

Auch im Realbetrieb läuft das über Sensoren, da werden als Zielscheiben meist Holzplatten eingespannt. Die waren aber nicht mit dabei und selbst wenn: Scharfe Waffen haben ca 400-500 Mal so viel Energie wie unsere Airsoftnachbauten, das heißt die Sensoren würden da vermutlich noch nicht mal auslösen.

Damit fallen Folientaster eher raus.
Piezosensoren? //edit: Die auf die Rückseite geklebt als Erschütetrungssensoren

Welchen Durchmesser hat die Scheibe? 60mm?

Hmm, gute Frage, hab gerade keine Zielscheibe mehr da. Aber schätzungsweise zwischen 100 und 130mm. Kannst du denn da evtl. Piezosensoren empfehlen?

Hallo
Wenn die Zielscheibe ein bisschen wackelt bei einem Treffer , dann würde ich mal mit einem Beschleunigungssensor mit I2c Bus versuchen ob der das sicher mitbekommt.

Klar das ist ein bisschen übertrieben. Allerdings wäre das Thema Temperatur Poti. Nachstellen weg. Je Einheit einen Nano oder auch ESP , Verbindung Bus oder WLAN , aber das ist ja erst mal nicht das Problem

Mein Rat, ein Körperschallmikrofon, weit unten am Stängel.

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