No he hecho esto, pero mi primer pensamiento es utilizar la luz, o más específicamente detectar la sombra de la bala. Sin embargo, no confiaría en la luz ambiental. Usaría una fuente de luz deliberada, probablemente un LED IR. Una pequeña cadena de detectores de IR estaría en el orificio del LED, espaciada de modo que al menos uno de ellos verá la sombra de la bala, independientemente de dónde pase a través del orificio. Todo esto se montaría en la parte posterior del orificio para evitar el daño de una bala mal dirigida. El LED puede estar un poco alejado del orificio para que las vigas estén más paralelas en la parte posterior del orificio.
La velocidad de su bala es de 200 m / s, lo que significa que toma 5 µs por mm. La bala tiene una longitud de 5 mm, por lo que la duración de la sombra es de 25 µs. Si solo amplifica las señales del detector y las presenta a un procesador, tendrá que muestrear cada 10 µs aproximadamente, que es de 100 kHz. No tengo idea de dónde obtuviste 40 kHz, pero eso es demasiado lento.
10 µs / muestra es rápida pero factible. Algunos de los dsPIC pueden ejecutarse a una velocidad de instrucción de 40 MHz, por lo que le da 400 instrucciones / muestra, que en realidad es bastante. El problema es que necesitas varios detectores, tal vez alrededor de 10 de ellos. 40 instrucciones / muestra podrían ser factibles si escribe el código con cuidado y mantiene el A / D superpuesto al procesar la muestra anterior.
El muestreo rápido de fuerza bruta puede ser una buena forma de hacerlo. Sin duda sería el más simple en términos de hardware. Sin embargo, existen otras posibilidades que reducen en gran medida la carga de firmware para un aumento modesto en la complejidad y el costo del hardware.
Una posibilidad es combinar las múltiples señales del sensor en una analógica. El simple hecho de promediar puede ser lo suficientemente bueno, aunque se pierde algo de relación señal / ruido. Si solo 1 sensor de 10 ve la sombra, entonces la señal bajará en un 90% o 20 dB. Aún así podría ser factible. No debería haber una gran cantidad de ruido ambiental de alta frecuencia en la longitud de onda del detector, por lo que la señal sin bala debería estar bastante limpia. Con un A / D de 12 bits, es bastante posible que una bala pueda detectarse de manera confiable simplemente mirando el promedio. Cada una de las señales se filtraría en paso alto primero y luego se amplificaría para que una sombra de bala esté casi a escala completa. Un promedio de 10 de ellos resultaría en 1/10 de la señal de escala completa, lo que probablemente sea lo suficientemente bueno en comparación con el nivel de ruido.
Otra posibilidad es tomar el mínimo de todas las señales en forma analógica después de que cada una se filtre por separado en el paso alto. La señal resultante sería la mayor caída a corto plazo medida por cualquier sensor. Esto es un poco más complicado en lo analógico, pero ciertamente debería darle una señal clara y clara de que el micro solo necesita muestrear cada 10 µs, lo que ya determinamos fue un tiempo "largo".
El hardware de fuerza bruta pondría una sombra separada al circuito de señal digital después de cada detector. Estos pueden ser ANDed para producir una única señal digital que indica la sombra de la bala. Este puede ser el camino a seguir si usted es alérgico a los microcontroladores. Personalmente no me gusta este enfoque porque prefiero tener la microinterpretación de las señales analógicas o la señal para que haya oportunidad de hacer un filtrado inteligente.
En cualquier caso, la atención para obtener una buena señal limpia de cada sensor en primer lugar valdrá la pena. El LED debe brillar a través de la parte posterior del agujero, solo unos pocos mm detrás de él. Debería haber deflectores alrededor del LED y los sensores de luz para que la luz ambiental no pueda entrar directamente a los sensores desde ningún ángulo. Creo que la relación señal a ruido será bastante buena con una configuración bastante fácil de construir.
Añadido
Acabo de pensar en cómo combinar las señales en forma analógica muy fácilmente. Suponiendo que cada sensor es un fotodiodo de polarización inversa, la corriente a través de cada uno será proporcional a la luz que lo golpea. En efecto, la luz hace que el diodo se filtre cuando se invierte. La corriente de fuga es bastante insensible al voltaje a través del diodo, una vez que llega a un voltio o menos.
Por lo tanto, la idea es poner todos los fotodiodos en serie. Cuando se aplica suficiente voltaje a la cadena, la corriente estará limitada por el diodo que ve la menor cantidad de luz. Cuando llega una bala, un diodo en la sombra limitará la corriente, incluso si los otros son cortos muertos. En este caso especial, obtienes una función mínima simplemente encadenando los sensores en serie. Esto también significa que solo necesita un solo filtro y un circuito amplificador.
