Лазерный тир. Электронный тир на инфракрасных лучах Как сделать электронный тир своими руками
О лазерной указке и ее применении в различных конструкциях уже рассказывалось на страницах журнала "Радио". Продолжая эту тему, предлагаю описание фототира с использованием все той же лазерной указки. Этот электронный тир состоит из двух узлов - пистолета и мишени с фотодатчиком. Мишень устроена так, что при попадании в нее луча указки раздается звуковой сигнал. Мишень (рис. 1) содержит фотодатчик на фототранзисторе VT1, ждущий одновибратор на логических элементах DD1.1, DD1.2 и генератор ЗЧ на элементах DD1.3, DD1.4. В исходном состоянии фототранзистор освещен слабо, поэтому на его коллекторе высокий логический уровень. На выходе ждущего одновибратора (вывод 3 DD1.1) низкий логический уровень, генератор ЗЧ не работает.
Если кратковременно осветить фототранзистор лазерным лучом указки, на его коллекторе появится низкий логический уровень, ждущий одновибратор сработает - в течение примерно 2 с на его выходе (вывод 3 DD1.1) будет присутствовать высокий логический уровень. Включится генератор ЗЧ, и пьезоизлучатель BQ1 начнет издавать звуковой сигнал, свидетельствующий о попадании в цель. Затем устройство вернется в исходное состояние.
Схема пистолета приведена на рис. 2. В его состав входит лазерная указка А1, интегральный стабилизатор напряжения DA1, накопительный конденсатор С1, кнопка-курок SB1 и батарея питания GB1. В исходном состоянии конденсатор С1 заряжен от батареи питания. При нажатии на кнопку SB1 он подключится ко входу стабилизатора напряжения, в результате чего на лазерную указку поступит питающее напряжение 5 В. Она будет излучать свет в течение короткого отрезка времени (доли секунды), пока конденсатор не разрядится. Если свет попадет в мишень, прозвучит сигнал. После отпускания кнопки-курка конденсатор снова зарядится - пистолет готов к "выстрелу". Резистор R1 ограничивает зарядный ток конденсатора. Специального выключателя питания в пистолете нет, поскольку в режиме готовности ток от батареи практически не потребляется. Большинство деталей мишени размещают на печатной плате (рис. 3) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Вариант конструкции мишени, которую использовал автор, показан на рис. 4. Для защиты от внешней засветки фототранзистор 4 размещают в пластмассовом светонепроницаемом корпусе 1, в качестве которого применена баночка из-под фотопленки. Примерно посередине размещена перегородка 2 из матового органического стекла. Для повышения чувствительности можно установить светоотражающий конус 3 из ватмана. Корпус крепят к плате 5, на которой располагают и пьезоизлучатель 6.
Конструкция пистолета показана на рис. 5. Для него понадобится корпус-"пустышка" подходящих размеров. Внутри него устанавливают лазерную указку 1 таким образом, чтобы она "стреляла" в полном соответствии с прицелом пистолета. Указку предварительно плотно обматывают изолентой, чтобы кнопка включения была нажата. В корпусе устанавливают также кнопку 2 и батарею питания 3. Монтаж ведут навесным методом.
В устройстве можно применить, кроме указанных на схеме, микросхему К176ЛА7, К564ЛА7, пьезоизлучатель ЗП-1; оксидные конденсаторы - К50, К52, К53, остальные - КМ-6, К10-17, любой подстроечный резистор, постоянные - МЛТ, С2-33, выключатель - любого типа, кнопка в пистолете - с самовозвратом. Налаживание пистолета сводится к подбору конденсатора С1 такой емкости, чтобы получить оптимальную длительность выстрела. В мишени резистором R1 устанавливают чувствительность, при которой она не реагирует на внешнее освещение. Саму мишень следует укрыть от прямых солнечных лучей и других источников света. Тональность и громкость звукового сигнала можно установить подбором конденсатора С3 (грубо) и резистора R3 (плавно). Продолжительность звукового сигнала устанавливают подбором конденсатора С2 и резистора R2.
Звуки выстрелов пугают людей. Особенно соседей. Если бы не это обстоятельство, методы обустройства тира в квартире были бы предметом другой статьи. В этой же мы рассмотрим, как организовать тир с помощью специальных лазерных насадок.
Лазерные насадки бывают двух видов:
Выполненные в виде патрона:
Вставляемые в ствол оружия:
Первые вставляются в патронник и срабатывают от удара бойка по кнопке-капсюлю.
Вторые вставляются в ствол и срабатывают от “сухого” удара бойка. Преимущества первых – цена, но при этом вам для каждого типа оружия нужен свой патрон.
Преимущество вторых – более высокая точность, а также универсальность. Как правило, калибр лазерных насадок регулируется в некоторых пределах. Приобрести лазерную насадку можно на площадках электронной торговли – amazon, ebay.
Совет: пробуйте поискать по словосочетанию “Laser trainer”.
Кроме оружия, для функционирования тира также понадобится мишень. Мишени также можно разделить на два типа: со встроенным детектором и виртуальные. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Мишень со встроенным детектором представляет собой изделие, как правило, небольшого размера, по которому, собственно, производятся выстрелы. Выстрел детектируется фотоприёмником и подсвечивается с помощью светодиода. Вот образец такой мишени:
Review: LaserLyte Laser Target
К недостаткам такого типа мишеней можно отнести:
Малый размер, невысокую точность определения выстрелов, жёстко заданный вид и размеры мишени, невозможность автоматизации процесса пристрелки и подсчёта очков. К преимуществам же можно отнести простоту развёртывания.
Виртуальная мишень.
Такая мишень обойдётся вам существенно дешевле, при условии, что у вас уже есть смартфон или планшет (довольно распространённый случай). Вам нужно всего лишь распечатать мишень, повесить её на стену и закрепить смартфон или планшет, направив камеру на мишень. Ну и перед этим установить специальное приложение, например, Laser Range.
Laser Range party
Преимущества тут очевидны – вы можете распечатать любую мишень (например, с портретом любого “горячо любимого” вами политика). Программа будет вести за вас учёт тренировок, включая подсчёт очков, точек попадания каждого выстрела и POI в целом. Также тут есть режим выстрелов по сигналу, с регулируемым диапазоном подачи зуммера. Ну и, конечно, можно похвастаться своими достижениями в социальных сетях.
Лазерный фототир
Как и любой тир
это устройство состоит из двух частей: оружие (можно использовать любой игрушечный пистолет) и мишень. А приставку ФОТО
он получил потому что в качестве "пули" у нас будет использоваться лазерный луч
.
Итак, поехали....
Схема лазерного пистолета для фототира
Источником лазерного излучения здесь служит обыкновенная лазерная указка .
Но вот только схема включения у нее довольно хитрая: луч будет включаться лишь на короткое время. Это сделано для того чтобы исключить возможность просто "нащупать" мишень лучем.
Как видно по схеме- когда курок (кнопка пуск) отпущен, то лазер не светит, но происходит заряд конденсатора C1. При нажатии на кнопку "огонь" заряженный конденсатор подключится к лазеру. Но так как связь с источником тока прервется, то луч будет светить лишь пока конденсатор не разрядится.
Схема мишени для фототира
Фотомишень
состоит из трех частей:
Фотоэлемент
, который и будет принимать сигнал (он, естественно, должен размещаться в центре мишени),
Ждущий мультивибратор
на элементах DD1.1 и DD1.2,
и Генератор
на элементах DD1.3 и DD1.4.
При попадании лазера на фотоприемник он откроется и запустится ждущий мультивибратор (примерно на 2 секунды).
Пока ждущий мультивибратор работает, на его выходе (вывод 3), будет присутствовать логическая единица и включится звуковой генератор- пьезоизлучатель издаст звук.
Настройка устройства сводится лишь к двум моментам:
Можно будет подобрать емкость конденсатора в пистолете чтобы обеспечить нужное время срабатывания а в мишени пр помощи резистора R1 установить чувствительность.
Полезно будет заглянуть
Приведена принципиальная схема самодельного электронного тира, в нем тире стреляют импульсами инфракрасного излучения.
Схема электронного пистолета
В пистолете находится источник питания и преобразователь постоянного напряжения в прямоугольные импульсы, длительность и амплитуда которых определяется емкостью конденсаторов С2—С5. Пакет импульсов поступает на излучатель инфракрасного излучения.
Электронная система рассчитана так, что при точном прицеливании на счетчик пройдет максимальное число импульсов — десять, и табло зарегистрирует попадание в центр мишени.
Если же оптические оси излучателя и приемника не совпадают, число импульсов, прошедших на счетчик, будет тем меньше, чем больше это. несовпадение. Как показали испытания, зависимость между отклонением оптической оси «оружия» и соответствующим отклонением «точки попадания» от центра мишени почти линейна.
Рис. 1. Схема электронного пистолета на инфракрасных лучах.
Генератор прямоугольных импульсов собран на микросхеме А1. Конденсатор С1 определяет частоту повторения импульсов. На транзисторах V1 и V2 выполнен усилитель импульсов, поступающих от генератора.
При отсутствии генерации оба транзистора закрыты, поэтому усилитель постоянно подключен к батарее аккумуляторов GB1, а переключатель S1, связанный со спусковым крючком, подключает батарею конденсаторов С2—С5 только к генератору.
Резистор R4 ограничивает ток эмиттера транзистора V2 и соответственно светодиода V3 до уровня примерно 80мА. Усилитель работает в ключевом режиме, что обеспечивает постоянство амплитуды ИК-импульсов в течение всего времени генерации, несмотря на уменьшение напряжения на выходе генератора по мере разрядки батареи конденсаторов С2—С5.
Таким образом, при нажатии на спусковой крючок светодиод V3 излучает пачку ИК-импульсов длительностью примерно 200 мс с частотой заполнения около 10 кГц при выходной мощности более 5 мВт.
Блок индикации
В блоке индикации (рис. 2) приемником ИК-излучения служит фотодиод V1. Напряжение сигнала выделяется на резисторе R1 и через двузвенный фильтр верхних частот C1R2C2R3 поступает на вход малошумящего усилителя (полевой транзистор V2). Фильтр пропускает сигналы с частотами выше 8 кГц, что значительно повышает помехоустойчивость приемной части блока индикации.
Сигнал, усиленный первым каскадом примерно в 10 раз, поступает к основному усилителю (транзисторы V3, V4), собранному по схеме с непосредственной связью. Общее усиление всех трех каскадов достигает 4000. Далее напряжение выпрямляется диодом V5 и подается на конденсатор С8.
Рис. 2. Электронный тир на инфракрасных лучах - схема табло.
Так как постоянная времени цепи заряда этого конденсатора почти в 20 раз меньше постоянной времени цепи разряда, а длительность пачки импульсов больше постоянной времени цепи заряда, напряжение на нем успевает достигнуть амплитудного значения выходного напряжения усилителя. Таким образом, установившееся напряжение на конденсаторе С8 будет пропорционально входному сигналу, снимаемому с резистора R1.
Усилитель постоянного тока с высоким входным сопротивлением (транзисторы V6—V8) работает в режиме линейного усиления напряжения на конденсаторе С8. На выходе усилителя включена цепь V9, V10, R16, которая вместе с элементом D1.2 образует устройство, обладающее пороговыми свойствами по отношению к аналоговому сигналу.
От тактового генератора на второй вход элемента D1.2 поступают импульсы с частотой следования 40 Гц. При увеличении на выходе усилителя постоянного тока амплитуды сигнала до некоторого порогового значения элемент D1.2 открывается и пропускает тактовые импульсы на вход двоично-десятичного счетчика D2.
Генератор представляет собой несимметричный мультивибратор (транзисторы V12, V13). В цепь эмиттера транзистора V13 включен светодиод V14, по которому можно контролировать работу генератора.
С выходов счетчика D2 сигнал поступает на дешифратор D3. Сигнал на выходе дешифратора может быть использован, например, для управления цифровым индикатором, однако нагляднее мишень, у которой высвечиваются кольцевые зоны попадания. Лампы Н1—Н10 подключены к дешифратору через электронные ключи (транзисторы V17—V26).
На схеме для простоты показаны одиночные лампы, на самом же деле на каждом кольце мишени установлено по две лампы, включенные параллельно. Лампа H1, индицирующая исходное состояние пересчетного устройства, установлена в верхней части футляра рядом с транспарантом Готовность, а Н2—Н10 — на кольцах мишени со 2-го по 10-е (1-е кольцо не светится).
При прохождении тактовых импульсов на вход счетчика D2 начинается последовательное переключение ламп Н1—Н10. Оно продолжается до тех пор, пока открыт элемент D1.2, что, в свою очередь, зависит от амплитуды сигнала на выходе усилителя постоянного тока. Таким образом, порядковый номер последней зажженной лампы может характеризовать интенсивность падающего на фотодиод V1 ИК-луча, т. е. точность прицеливания.
Входы R0 (выводы 1 и 2) счетчика D2 предназначены для его переключения в исходное состояние. Одновременно с открыванием элемента D1.2 на выходе элемента D1.1 появляется уровень логического «0». На выходе инвертора D1.3 появляется уровень логической «1», конденсатор С11 быстро заряжается, и на выходе инвертора D1.4 появляется уровень логического «0».
Таким образом, на обоих входах R0 счетчика D2 присутствует низкий уровень, не препятствующий работе счетчика.
Как только напряжение на выходе усилителя постоянного тока (V7, V8), уменьшаясь, достигает уровня, при котором закроется элемент D1.2, счетчик останавливается.
При этом на выходе инвертора D1.1 появляется уровень логической «1», необходимый для сброса счетчика D2 в исходное положение. Примерно через 3 с конденсатор С11 разрядится настолько, что на выходе элемента D1.4 появится уровень логической «1», пересчетное устройство возвратится в исходное состояние и включится транспарант Готовность.
С выхода элемента D1.4 сигнал через диод V27 поступает на усилитель тока (транзистор V28), нагрузкой которого служит лампа Н1 транспаранта Попадание, и на электронный ключ (транзистор V29). Ключ, открываясь, запускает симметричный мультивибратор (транзисторы V30, V31). Частота генерации — около 100 Гц.
Импульсы с генератора усиливаются по току составным транзистором V32, V33 и звук воспроизводится динамической головкой В1. Лампа НИ и головка В1 являются средствами дополнительной сигнализации попадания и поэтому могут быть изъяты из устройства. Блок питается от двух батарей 3336Л (GB1). На микросхемы подается напряжение около 5 В от стабилизатора R20V16C10.
Общее потребление тока блоком индикации в исходном состоянии не превышает 36 мА. Для повышения надежности работы дешифратора D3 в цепь базы ключевых транзисторов необходимо включить токоограничительные резисторы сопротивлением 1 кОм и мощностью рассеяния 0,125 Вт.
