Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Стартовая калитка
Стартовая калитка никак не относится к радиоконструктору Ардуино для взрослых. Тем не менее, собрать хронометраж для горных лыж без механической части невозможно 🙂 Хотелось бы, чтобы «механика» получилась надежной, к тому же желательно устанавливать калитку и фотофиниш легко и быстро, не снимая горнолыжных перчаток. В заметке поделюсь наработками по конструированию стартовой калитки.
Как упоминал в заметке Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Постановка задачи, стартовая калитка должна механически «залипать» в открытом состоянии. Причем в моем случае это нужно просто для надежного срабатывания концевого выключателя, который соответственно располагается в конце «хода» калитки.
Конструкции стартовых калиток, которые мне попадались раньше, были устроены не так. Срабатывание было при небольшом угле открытия калитки. Это приводило к дополнительной нервозности на тренировках, боязни случайно задеть калитку, когда готовишься к старту. Кроме этого в самодельных конструкциях сложно было добиться надежного срабатывания. Иногда первые ворота трассы установлены так, что стартовать нужно не перпендикулярно прутику калитки, а под углом, да так, что для старта лыжника не нужно полного открытия калитки. К ни странно, «незалипающая» калитка в таких случаях может просто не сработать. В общем, хочется сделать так, чтобы калитка всегда механически открывалась полностью, подтягиваясь специальной пружиной, и при этом контакт чтобы надежно замыкался. Примерно как в настенном выключателе света. Подчеркну, что конструкции калитки могут быть самые разные. Просто мне сейчас хочется сделать именно так.
Технические правила FIS (FIS Timing Booklet, ver 2.55, Nov 2017) регламентируют угол срабатывания запуска времени и высоту расположения «прутика» (см. рисунок).
Видно, что угол засечки старта должен быть не менее 10 градусов от открытия калитки и не более 30 градусов. То есть, калитка с концевым выключателем, срабатывающим на полное открытие, для обслуживания стартов FIS не подходит. В общем-то меня это не особо расстраивает, поскольку задача — хронометраж на любительских тренировках 🙂
В хозяйстве у меня не оказалось подходящих материалов, поэтому отправился в ближайший OBI. Искал там для начала стеклопластиковый прутик для «усика» калитки (в отделе для сада — прутик для поддержки растений). Не нашел.
Потом искал пару разных пружин на растяжение: одну для амортизации крепления усика калитки, вторую для конструирования двухпозиционного переключателя. Не нашел. До кучи посмотрел деревянный брусок, который нужно забивать в снег для крепления калитки, и тоже не нашел.
Пришлось сразу переходить на запасной вариант: конструировать пружинный механизм открытия на 90 градусов с фиксацией в крайних положениях из петель кухонных шкафчиков (115 руб за пару). Усик — из 8 мм дюралевой трубки (50 руб за метр). Для «шасси» конструкции взял Т-образный дюралевый профиль (255 руб за метр). Пружину для амортизации усика пришлось взять из сломанных шарниров для вешек. Это пружина на сжатие, к тому же слишком мощная. Но более-менее подошла.
Понятия не имею, на сколько открытий калитки хватит этих петель от шкафчиков. Но радует то, что их легко заменить, в конструкцию они вошли совсем без переделок.
Внутренний диаметр пружины оказался чуть больше, чем 8+2 мм (+ 2 мм это переходная трубка), поэтому для того, чтобы выбрать люфт, использовал термоусадку.
Кнопка с микровыключателем времен СССР надежно нажимается пластмассовой заглушкой от механизма петли.
На «нижнем этаже» Т-образного профиля разместил крепление калитки. Это тоже часть сломанного шарнира от вешки — пластиковая трубка внешним диаметром 25 мм. На «шасси» смонтировал, стенка за стенкой, коробочку-кожух из желтого полипропилена толщиной 4 мм. Это — кухонная разделочная доска из продуктово-хозяйственного гипермаркета, цена 33 руб.
Полипропилен прекрасно варится промышленным феном. Соединение получается прочное, а варить просто. Нужно чуть погреть стыки и прижать. Процесс больше похож на склейку термопистолетом. Из того же полипропилена сделал несколько уголков для монтажа двух граней на саморезах. В коробочке пока не хватает разъема для подачи сигнала в передающий модуль (заказал, жду).
Довольно важный вопрос — крепление калитки на снегу. Как уже упоминал, брусок купить не удалось. Да и, честно говоря, не нравится мне конструкция с бруском. Готов пожертвовать монолитностью крепления в пользу простоты установки. Все-таки ставить собираюсь на каждой тренировке, все должно быть просто и обыденно.
Самый простой вариант — использование обломков от вешек, был забракован. Калитка надежно срабатывает, но трубка от вешки оказалась слишком гибкой, вся конструкция при старте как-то неубедительно раскачивается 🙂
Использование массивного дюралевого уголка тоже не понравилось. Во-первых, оказалось, что довольно сложно вбить уголок ровно на размеченную глубину, так, чтобы высота калитки попала в требования FIS. Уголок может «провалиться» ниже, и наоборот. Все очень сильно зависит от снега. Да и вбивать его неудобно, поскольку он шире, чем просверленное в снегу отверстие (сверло 32 мм для буров от вешек). Во-вторых, уголок неплотно размещается в круглом отверстии. Поэтому, учитывая, что калитка передает всякие резкие усилия (и раскачка, и вращение), уголок начинает люфтить. В меру, но неприятно.
Хорошим был признан вариант с деревом. Но не с бруском, а с черенком (черенок для метлы, похоже из березы, диаметр 26 мм, цена 45 руб, в продуктово-хозяйственных гипермаркетах). Брусок нужно чуть обточить (например, напильником с фрезерованными зубьями, который применяется для грубой точки кантов лыж) до диаметра 25 мм, после чего он помещается внутри вешки и бура.
Расстояние от усика калитки до снега 40 см. Длина усика калитки (от желтой коробочки) 55 см
Бур крепко закручивается в снег ключом от вешек. Были опасения, что он будет выкручиваться. Не выкручивается. В целом конструкция получилась «монолитной». Пока можно на этом остановиться 🙂
Добавлено в июне 2021
Присматривался к варианту изготовления стартовой калитки на основе концевого поворотного выключателя:
Были сомнения, что выключатель сможет поворачиваться на 90 градусов. В чертеже из описания было показано, что только на 60 градусов. Огромный плюс такого концевика в том, что в нем есть пружинный механизм возврата прутика в исходную позицию. Концепция калитки получается другая, прутик не залипает в открытом состоянии. Когда на Али Экспресс появился концевик за вменяемую цену, заказал (244 рубля при курсе 74 рубля за доллар). Пока кажется, что концевик подходит. Угол поворота оказался 90+ градусов.
Для разгрузки механизма заказал на Али же пружину (толщина проволоки 2 мм, наружный диаметр 12 мм, длина 60 мм, 346 рублей за пару). В местном рыболовном магазине купил стеклопластиковый хлыстик с диаметром на толстом конце 6.8 мм (за 70 рублей).
Получилось так:
Вот рядом две калитки:
Добавлено в июле 2022
Калитка с автоматически возвратом оказалась настолько удобной, что весь сезон 2022 прокатались с ней.
Как оказалось, после того как стартующий закрывает (старую) калитку, ему нужно дополнительное время, чтобы «переключиться» с закрывания калитки на моральную подготовку для прохождения трассы. А если на старте очередь, то это как-то неправильно 🙂 С новой калиткой очередь движется динамичней (хотя конечно некоторые участники все равно, ну очень долго готовятся) 🙂
Механизм возврата в выключателе оказался не приспособлен к силовому воздействию в крайних точках и через несколько тренировок развалился. Точнее, развалилась пластиковая втулка сложной формы. Форма настолько сложная, что выточить аналог из металла я в домашних условиях не могу. Для того чтобы перенаправить воздействие с этой втулки на металлическую ось, ввернул ограничители из винтов и трубок, как показано на фото:
Кроме этого вынес ось поворота в сторону, чтобы понизить «выламывающее» воздействие на ось, если стартующий пройдет вплотную к столбику:
Здесь собраны все заметки по теме «Хронометраж для горных лыж на Ардуино».
Хронометраж для горных лыж на Ардуино Примерно 10 лет назад появилась "платформа" Ардуино для конструирования проектов автоматизации "своими руками". Вычислительная техника давно уже касается каждого в виде компьютера, смартфона, велокомпьютера и…
Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Схемы соединений Насколько понял концепцию Ардуино, паяльник если и нужно брать в руки, то только для того, чтобы соединить проводами модули, из которых состоит проект. Провода планирую…
Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Заказ модулей Продолжаю серию заметок про самодельный (DIY - do it yourself) хронометраж для горных лыж на Ардуино. В этой заметке буду поддерживать информацию об основных электронных…
Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Стартовая калитка: 2 комментария
Добрый вечер. Очень интересена описанная Вами конструкция фиксации для горных лыж. Мой сын тренируется в Брянске. Омега которая есть в секции постоянно даёт сбои.
Хотелось бы повторить Ваш проект. Комплектующие в Али экспрес указанные Вами я смотрел можно заказать. Схема сборки понятна. Кроме железа и сборки сможете Вы помочь с другими работами и нюансами. Заранее благодарен Вам Игорь.
Позволю себе немножко прокомментировать.
Совершенно понятно, что автору хотелось сделать калитки как можно дешевле и «малой кровью».
Скорее всего удалось! Правда в ущерб очень многим техническим требованиям прописанными в Timing Booklet (FIS).
На мой взгляд имеется достаточно большое количество «неудобств», но тем не менее для любительских и клубных соревнований, наверное приемлемо.
Автоматический возврат «прутка» в исходное положение ни в какой профессиональной аппаратуре не предусмотрен, (после спортсмена калитка Должна остаться открытой, в стартовое положение её приводит судья, поскольку спортсмен вообще не имеет права дотрагиваться до стартового оборудования. Система установки калитки видится несколько «хлипкой», даже усиленная черенком от лопаты.
Самое существенное — не позволяет оперативно переставлять высоту. Причём, это скорее всего вообще невозможно.
Стартовые Ворота горнолыжника оформляются «колами», что мы и видим на картинке взятой из Timing Booklet (FIS).
При этом, собственно, механическое устройство можно очень легко и быстро переставить по высоте.
Кстати, это как раз на любительских соревнованиях достаточно важно поскольку много детей, а у них высота установки «прутика» должна быть намного ниже.
Защищённость машинки от атмосферных осадков тоже весьма невысока. Ну, и есть ещё несколько технических нюансов о которых автор возможно не знал либо забыл упомянуть.
Дело в том что механические контакты всегда имеют дребезг на который очень плохо реагируют электронные системы отсчёта времени.
Для устранения их в абсолютно всех фирменных «машинках» параллельно контактам (в непосредственной близости) устанавливается конденсатор ёмкостью примерно ~ 4,7 нанофарад.
И ещё технический нюанс — в зависимости от того какая система электронного хронометража используется должны быть выполнены некоторые условия. Со старта должен приходить именно ИМПУЛЬС а не УРОВЕНЬ. При установке только «концевика» такое получить вообще невозможно.
Это может приводить к следующим ситуациям опять-таки повторюсь для клубных любительских соревнований это может быть и допустимо, но на более крупных соревнованиях система уже может и не сработать.
У нас в Москве иногда проходит соревнования, когда участники на двух трассах стартуют в разное время. НО! Обе стартовые калитки подключены на ОДИН компьютер (например «Microgate») в этом случае если калитка не закрыта (её должен закрыть судья) то УЖЕ открытая калитка автоматически блокирует вторую калитку, что тоже недопустимо.
Тем не менее несмотря на критические замечания автору БОЛЬШОЕ СПАСИБО. Во-первых за то что СДЕЛАЛ.
А это всегда способствует продвижению горных лыж и, за то что «выложил» на всеобщее обозрение,что также полезно и только во БЛАГО.
Дмитрий. Москва. 45 лет на горных лыжах Судья первой категории.
В качестве судьи — три Кубка Мира, 2 Кубка Азии (Fаr Еаst Cup)
Несколько Чемпионатов России, включая юниорские, причём именно судьей на старте.
Как упоминал в заметке Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Постановка задачи, стартовая калитка должна механически «залипать» в открытом состоянии. Причем в моем случае это нужно просто для надежного срабатывания концевого выключателя, который соответственно располагается в конце «хода» калитки.
В общем, хочется сделать так, чтобы калитка всегда механически открывалась полностью, подтягиваясь специальной пружиной, и при этом контакт чтобы надежно замыкался. Примерно как в настенном выключателе света. Подчеркну, что конструкции калитки могут быть самые разные. Просто мне сейчас хочется сделать именно так.
Вадим Никитин
Добрый вечер. Очень интересена описанная Вами конструкция фиксации для горных лыж. Мой сын тренируется в Брянске. Омега которая есть в секции постоянно даёт сбои.
Хотелось бы повторить Ваш проект. Комплектующие в Али экспрес указанные Вами я смотрел можно заказать. Схема сборки понятна. Кроме железа и сборки сможете Вы помочь с другими работами и нюансами. Заранее благодарен Вам Игорь.
Позволю себе немножко прокомментировать.
Совершенно понятно, что автору хотелось сделать калитки как можно дешевле и «малой кровью».
Скорее всего удалось! Правда в ущерб очень многим техническим требованиям прописанными в Timing Booklet (FIS).
На мой взгляд имеется достаточно большое количество «неудобств», но тем не менее для любительских и клубных соревнований, наверное приемлемо.
Автоматический возврат «прутка» в исходное положение ни в какой профессиональной аппаратуре не предусмотрен, (после спортсмена калитка Должна остаться открытой, в стартовое положение её приводит судья, поскольку спортсмен вообще не имеет права дотрагиваться до стартового оборудования. Система установки калитки видится несколько «хлипкой», даже усиленная черенком от лопаты.
Самое существенное — не позволяет оперативно переставлять высоту. Причём, это скорее всего вообще невозможно.
Стартовые Ворота горнолыжника оформляются «колами», что мы и видим на картинке взятой из Timing Booklet (FIS).
При этом, собственно, механическое устройство можно очень легко и быстро переставить по высоте.
Кстати, это как раз на любительских соревнованиях достаточно важно поскольку много детей, а у них высота установки «прутика» должна быть намного ниже.
Защищённость машинки от атмосферных осадков тоже весьма невысока. Ну, и есть ещё несколько технических нюансов о которых автор возможно не знал либо забыл упомянуть.
Дело в том что механические контакты всегда имеют дребезг на который очень плохо реагируют электронные системы отсчёта времени.
Для устранения их в абсолютно всех фирменных «машинках» параллельно контактам (в непосредственной близости) устанавливается конденсатор ёмкостью примерно ~ 4,7 нанофарад.
И ещё технический нюанс — в зависимости от того какая система электронного хронометража используется должны быть выполнены некоторые условия. Со старта должен приходить именно ИМПУЛЬС а не УРОВЕНЬ. При установке только «концевика» такое получить вообще невозможно.
Это может приводить к следующим ситуациям опять-таки повторюсь для клубных любительских соревнований это может быть и допустимо, но на более крупных соревнованиях система уже может и не сработать.
У нас в Москве иногда проходит соревнования, когда участники на двух трассах стартуют в разное время. НО! Обе стартовые калитки подключены на ОДИН компьютер (например «Microgate») в этом случае если калитка не закрыта (её должен закрыть судья) то УЖЕ открытая калитка автоматически блокирует вторую калитку, что тоже недопустимо.
Тем не менее несмотря на критические замечания автору БОЛЬШОЕ СПАСИБО. Во-первых за то что СДЕЛАЛ.
А это всегда способствует продвижению горных лыж и, за то что «выложил» на всеобщее обозрение,что также полезно и только во БЛАГО.
Дмитрий. Москва. 45 лет на горных лыжах Судья первой категории.
В качестве судьи — три Кубка Мира, 2 Кубка Азии (Fаr Еаst Cup)
Несколько Чемпионатов России, включая юниорские, причём именно судьей на старте.