Когда патроны практически не кончаются...
С появлением лазерных указок сделать фототир оказалось довольно просто, при этом особых проблем с дальностью несколько десятков метров не существует. Применение подобных игрушек может быть самое разнообразное, как в составе комплекса, так и по отдельности. Сначала думал установить подобную систему на радиоуправляемых моделях танков. В стволе танка можно установить лазер, а по периметру танка несколько датчиков. Если использовать две радиоуправляемые модели, то можно устроить настоящий танковый бой на поражение в уязвимые места. Но до такого изврата пока не дошел, а вот мишень с пистолетом реализовать удалось.
Идея
Широко распространенные фотодиоды хорошо реагирует на световой сигнал от лазерной указки даже при сопутствующем внешнем освещении, что позволяет легко организовать фототир. При этом никаких особых и дорогих деталей для создания такого фототира не нужно, достаточно лишь немного времени после работы, умелые руки и элементарные знания электроники, а также умение работать с паяльником. В свое время у меня завалялось несколько сотен интегральных схем 1006ВИ1, применение которых оказалось настолько универсальным и распространенным, что казалось бы из него вся электроника и состоит. Я уже применял таймер 1006 ВИ1 (555) для елочных поделок (http://www.afterwork.com.ua/?p=1955), и буду продолжать применять, пока не закончится запас микросхем.
Состав
Вся схема состоит из четырех автономных блоков: А1 – источник импульсов лазера (пистолет рис.1); А2 – фотодатчик со световой и звуковой индикацией (мишень – рис.3); А3 – зарядное устройство для аккумуляторов и пистолета, и мишени (рис.5);, А4 – звуковой индикатор, дополнительный блок для удобства и эффектности (рис.5).
Схема пистолета (А1)
Основные функции пистолета – обеспечение формирование лазерного импульса короткой продолжительность с минимальным интервалом следования около 0,5 сек, а также формирование звукового сигнала в момент генерации импульса. Спусковым крючком для «выстрела» есть изменение положение переключателя SB1 из правого положения по схеме в левое (рис.1). В этот момент заряженный до напряжения около 3,75 В конденсатор С1 подключается к лазерной указке. Через лазерный светодиод проходит короткий импульс тока, в результате которого формируется короткий световой лазерный импульс, длительность импульса можно уменьшать, увеличивая сопротивление встроенного в лазерную указку токоограничительного резистора R1.
Одновременно с лазерной указкой к накопительному конденсатору С1 подключается мультивибратор, собранный на транзисторах VT1,VT2. Мультивибратор работает на частоте около 3 кГц и нагружен на динамическую головку ВА1 сопротивлением несколько десятков Ом через эммитерный повторитель на VT 3. В результате падения напряжения в процессе разряда С1 в динамике слышен звуковой импульс с изменяющейся частотой (что то вроде «Ф-и-и-ть»).
После отпускания спускового крючка пистолета SB1 переключается в правое по схеме положение и начинается процесс заряда конденсатора С1 через резистор R2, последний и определяет минимальный период перезаряда С1, а значит и минимальное время между «выстрелами». Так как при отпущенном спусковом крючке вся схема отключена от источника питания, то в ждущем режиме пистолет практически ничего не потребляет.
Конструкция пистолета (А1)
В качестве корпуса для размещения всех элементов схемы служит корпус пистолета 8-битной приставки типа «Денди» и т.п. От исходного пистолета остается только оболочка и контактная группа со спусковым крючком, а также фотодиод, который используется в мишени, как датчик попадания.
В корпусе пистолета свободно размещаются все элементы схемы (рис.2). Для установки лазерной указки в районе мушки пистолета прийдется немного развернуть отверстие до диаметра лазерной указки. Лазерная указка закрепляется при помощи уплотнения кусочком поролона или каким либо другим образом. Следует помнить, что мушку с положением лазерной указки внутри пистолета следует согласовать, т.е. пристрелять пистолет, а для этого положение лазерной указки придется слегка изменять.
В качестве аккумулятора используется потерявший емкость аккумулятор для мобильного телефона, который уже неудобно применять в телефоне, так как он требует частой перезарядки. При малом токе потребления пистолета такой аккумулятор еще послужит достаточно долго. Заряд аккумулятора обеспечивается зарядным устройством (А3). Можно также заряжать аккумулятор так, как это сделано здесь (http://www.afterwork.com.ua/?p=2589).
Схема мишени (А2)
Вся мишень (рис.3), для экономии места и времени, а так же и расширения функциональных возможностей собрана на интегральных таймерах, ставших уже классическими 1006ВИ1. Удачная компоновка 555 таймера позволяет на нем строить разнообразные и полезные устройства, в том числе большое входное сопротивление позволяет оперировать высокоомными источниками (1Мом), а малое выходное (10Ом) – напрямую управлять светодиодами или другими низкоомными нагрузками.
Датчиком лазерного импульса есть фотодиод VD1, который включен в схему запуска одновибратора, собранного на DA1 (рис.3). Во время попадания зайчика лазера на фотодиод, сопротивление его падает и на входе S DA1 появляется короткий отрицательный импульс, который и запускает одновибратор. Времязадающая цепь одновибратора R2,C3 обеспечивает генерацию импульса продолжительностью около 2с. Резистор R1 вместе с фотодиодом VD1 образуют делитель. Когда фотодиод не освещен тогда на входе S (DA1) присутсвует лог “1″ (больше трети напряжения питания). В случае попадания света на фотодиод его сопротивление резко падает, напряжение на нем уменьшается, на входе S (DA1) появляется лог “0″, чем и запускается одновибратор.
Сигнал на выходе Q (DA1) уже можно использовать как индикатор попадания в цель, отбросив остальную часть схемы и подключив к этому выходу светодиодную цепочку R5,VD2,VD3,R6. Такая простая индикация с далекого расстояния может быть перепутана с пятном от “выстрела”, особенно с далекого расстояния. Поэтому на DA2 собран простенький динамический индикатор в виде мультивибратора (рис.3), нагруженного на индикаторные светодиоды.
Мультивибратор (рис.3), собранный на DA2, запускается по входу E и начинает генерировать импульсы с периодом около 0,3с в течение интервала разрешения. Таким образом, на один импульс разрешения DA1 приходится 5-10 импульсов мультивибратора DA2. Времязадающая цепочка мультивибратора R3,C6 подключена к выходу с открытым коллектором Ок(DA2). С нагрузки открытого коллектора R4 сигнал может быть подан на звуковую индикацию A4.
Светодиод VD2 излучает зеленый свет и индицирует готовность мишени к выстрелу после завершения цикла индикации. VD3 – излучает красный свет, причем, в момент попадания они «перемигиваются», что обеспечивает различение момента попадания даже с больших дальностей и при большом внешнем освещении.
В отсутствии запускающего лазерного импульса DA2 блокируется, потребляя минимум энергии. Питание всей схемы мишени осуществляется, как и в пистолете, от старого аккумулятора мобильного телефона – GB1 напряжением 3,75В. Конденсаторы С2,С4 стабилизируют работу компараторов интегральных таймеров. Конденсатор С1 – блокировочный по цепям питания. Резисторы R5,R6 – токоограничительные элементы для светодиодов. Выключатель SA1 – позволяет отключать схему мишени от источника питания.
Конструкция мишени (А2)
Мишень конструктивно выполнена в прямоугольном плоском корпусе, на переднюю панель которого вынесены основные элементы, понятные из рисунка (рис.4), а на боковую (или заднюю)стенку – выключатели питания и звуковой индикации, а также гнездо для подачи зарядного тока к аккумулятору (на схеме мишени условно не показано, его контакты подключаются параллельно крайним контактам аккумулятора мобильника в соответствующей полярности).
Более подробно конструкцию описывать не имеет смысла, так как каждый может сотворить что-нибудь более привлекательное и интересное.
Зарядное устройства аккумуляторов мобильника (А3)
Зарядное устройство (рис.5) построено по схеме простейшего источника тока. Стабилизация напряжения на базе транзистора VT1 собрана на основе светодиода VD1 (падение напряжения около 2,2В), последний является одновременно и индикатором включения питания зарядного устройства. Стабилизация напряжения на базе транзистора VT1 обеспечивает стабилизацию тока через R1, а значит и коллекторного тока VT1.
Стабильный коллекторный ток заряжает аккумулятор, независимо от напряжения на нем. Питание схемы стабилизатора тока осуществляется от однополупериодного выпрямителя на VD2 и фильтрующего конденсатора С1. Понижение напряжения до уровня 6-10В осуществляется трансформатором ТV1, рассчитанным на ток не меньше 100мА. Время зарядки аккумулятора (700мАч) около 12 часов (ночь). Не рекомендуется перезаряжать аккумуляторную батарею свыше указанного времени.
Звуковой индикатор попадания (А4)
Звуковой индикатор попадания (А4) может быть добавлен как дополнительный элемент индикации. Генератор звукового тона (около 1кГц) собран на DA1 c времязадающими элементами R1, C2, а также R2, который одновременно есть коллекторной нагрузкой вывода 7 DA1. Управление генератором звукового тона осуществляется по входу 4 (Е) пакетом импульсов, формируемым на выходе DA2 (рис.5). Малое выходное сопротивление 555 интегрального таймера позволяет его нагрузить непосредственно на динамическую головку ВА1 с сопротивлением 8 Ом и выше.
Примечания
1. При исправных деталях схема практически не нуждается в настройке.
2. Детали схем собраны на простой монтажной плате, мне кажется, что такую схему вообще можно собрать на ножках 555 таймера.
3. Пистолет (А1) можно применять отдельно, стреляя по стандартной или выдуманной мишени, отсвет импульса лазера хорошо видно. Так можно развлекаться на природе и дома.
4. Так как пистолет «стреляет» импульсами, то можно использовать его как игрушку для детей, в этом случае даже если ребенок захочет, он не сможет надолго засветить в одно место (например, глаз), а короткий импульс практически безопасен.
5. Зарядное устройство можно применить для зарядки аккумуляторов и аккумуляторных батарей, например, от плеера или радиоприемника, только если высчитать нужное время заряда для конкретного аккумулятора.
6. Пожалуй, только мишень отдельно применять нельзя, разве что просто как элемент ночного освещения…
7. Зарядное устройство можно применять для заряда аккумулятора как пистолета , так и мишени. Одного заряда хватает на несколько десятков часов непрерывной работы.
!