Фототир из лазерной указки. Электронный тир на инфракрасных лучах

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 не нужно, достаточно лишь немного времени , 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 (), и буду продолжать применять, пока не закончится запас микросхем.

Состав

Вся схема состоит из четырех автономных блоков: А1 – источник импульсов лазера (пистолет ); А2 – фотодатчик со световой и звуковой индикацией (мишень – ); А3 – зарядное устройство для аккумуляторов и пистолета, и мишени ();, А4 – звуковой индикатор, дополнительный блок для удобства и эффектности ().

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 (). 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.

Схема мишени (А2)

7. Зарядное устройство можно применять для заряда аккумулятора как пистолета, так и мишени. Одного заряда хватает на несколько десятков часов непрерывной работы.

В ведение

Стрельба это хорошее годное увлечение, однако, практиковаться в стрельбе можно далеко не везде и не всегда, да и боеприпасы нынче дороги.

Отчасти эту проблему можно решить холостой тренировкой, то есть, выполняя упражнения с незаряженным оружием и массо-габаритными макетами.

В качестве тренировочного оружия успешно применяются пневматические копии боевых образцов оружия, стреляющие металлическим пулями и шарами 4.5 мм или пластиковыми шарами 6мм. Стрельба из пневматики на собственном дачном участке пока вполне допустима, однако даже это может быть опасно. Стрельба в квартире или доме опасна из-за возможности рикошета в стрелка и окружающих, может легко повредить обстановку жилища, раздражает домашних звуком и неизбежно появляющимся мусором от мишеней и пульками, разбросанными по всей комнате, сектор обстрела сильно ограничен и о переносе огня говорить сложно. В случае если все сделано «по уму» занимает довольно много места.

Решить эти проблемы можно заменив пули на лазерные вспышки. Пятно лазера безвредно для предметов и людей (кроме глаз, осторожно с зеркалами!). Это позволяет использовать в качестве мишени любые предметы и тренировать перенос огня на все 360 градусов, можно даже войну устроить (лазертаг). Мусора от лазера не возникает, стоит вспышка лазера почти ничего. Выстрел можно сделать любой шумности, в том числе полностью бесшумным, в общем, и стрелки, и домашние пацифисты будут довольны.

Использовать лазер для тренировок придумали довольно давно. Сейчас можно купить лазерные диоды отдельно или в составе устройств на их основе и сделать тренировочное оружие самому или купить готовое. Детские игрушки «лазерный тир» обычно состоят из пистолета и мишени, стоят не дорого, но имеют пугающий дизайн, не предусматривающий сходства с реальными пистолетами, обычно жуткое качества пластика, экстремально легкий вес и размер под грудного ребенка.

Можно купить и серьезное заводское (полукустарное) лазерное оружие и даже лазерные стрелковые комплексы с интерактивными мишенями по типу компьютерной игры, но цены на эти изделия не радуют. Например, простой лазерный ПМ стоит 9 000 руб. (настоящий чуть дешевле). Лазерный Glock 17 стоит 17 000 руб. По этим ценам можно продавать их исключительно нашей армии, экономящей деньки только на солдатах.

Для краткости дальнейшего изложения и однозначности понимания введем термины:

ЛЦУ – лазерный целеуказатель, включается кнопкой, горит непрерывно, используется для прицеливания.

ЛТ – лазер тренировочный – лазер, дающий короткую вспышку при нажатии на спусковой крючок, используется для тренировочной стрельбы.

И так, если отбросить все опциональные свистелки и перделки получаем следующие требования к тренировочному лазеру:

ЛТ должен давать короткую вспышку при нажатии на спусковой крючок.

Вспышка должна быть в момент срыва шептала и удара бойка по капсулю, то есть тогда, когда должен был бы быть настоящий выстрел.

Точка попадания лазера должна совпадать со средней точкой попадания оружия.

Мощности лазера должно хватать дать заметное пятно на мишени для визуального контроля попадания.

ЛТ должен легко устанавливаться на имеющееся оружие или встраиваться в оружие, используемое для тренировок.

Общая схема реализации

В моем варианте принципиальная электрическая схема ЛТ выглядит так:

Необходимые элементы: Лазерный диод обозначен как лампочка, батарейка, конденсатор, кнопка-переключатель, провода и разъемы .

Электрическая схема была смонтирована на макетной плате и показала себя вполне работоспособной.

Батарейка крона 9В с регулятором напряжения на 5 В

Конденсатор 22 мкФ 16В

Кнопка-переключатель 6 пиновая (используется 3 пина).

Лазерный диод

Напряжение батарейки около 4.9 вольта (крона 9В с регулятором). 10 мкФ оказалось маловато – лазер плохо заметен. Емкость конденсатора в 22мкФ оказалась достаточной, включение второго конденсатора (общая емкость 44мкФ) не дало преимуществ, однако и хуже не стало. Характеристики конденсатора, диода и батареи видимо будут со временем падать, и возможно, стоит обеспечить некоторый запас более емким конденсатором (в качестве предположения).

Для большей стабильности и если место позволяет можно взять батарейки с запасом по вольтажу и дополнить схему регулятором напряжения на 5В (например L7805 ). Кроме того регулятор позволяет запитать лазер от существующего, но неподходящего источника питания (батареи в AUG страйкбольных автоматах и пистолетах, подствольные фонари, прицелы).

Скорость зарядки конденсатора (по крайней мере нового) достаточна для темповой стрельбы без визуально заметных изменений интенсивности вспышки лазера.

Измерение длительности импульса лазера

Взять фоторезистор, провод от наушников, спаять вместе, воткнуть в микрофонное гнездо компьютера, записать трек. «Выстрел» лазером по фоторезистору на аудиозаписи будет громким звуком, любой аудиоредактор отобразит его как всплеск на графике и покажет его длительность, а заодно и темп стрельбы, и разброс (или падение) мощности импульса лазера.

Способ используется для определения реальной выдержки при ремонте старых фотоаппаратов.

Реализация на пистолете

Первой жертвой стал МР-651КС

Лазер уютненько разместился над стволом, батарейку и конденсатор, особо не мудрствуя, запихал в гильзу 12к и прилепил под стволом термоклеем, с кнопкой пришлось повозиться - сделать вырез в спусковой скобе и прилепить в него кнопку термоклеем, приделать к спусковому крючку толкатель. Экстерьер пистолета от этого конечно не выиграл, но по мне это не особо большая проблема. Основная проблема, на мой взгляд, в отсутствии нормальной регулировки точки попадания лазера.

В следующей версии решено:

Добавить систему регулировки точки попадания лазера.

В качестве батарейки использовать тактический фонарик.

Добавить непрерывный режим работы лазера для использования в качестве обычного лазерного целеуказателя (ЛЦУ) и настройки.

Таким образом, на пистолете будет навешано: фонарик, лазер, кнопки.

Режимы работы навесного оборудования: только фонарик, ЛЦУ, ЛТ, фонарик с ЛЦУ, фонарик с ЛТ. Для совместной работы фонарика и лазера мощность лазера надо увеличить, иначе пятно будет очень бледным.

Реализация на ружьях

Для двуствольного ружья 12к была сооружена следующая схема:

Фото 1 – Общий вид лазерной насадки отдельно

Фото 2 – Общий вид на ружье

Фото 3 – Батарейный блок и кнопка

Мини-тир своими руками. Популярным ребячьим развлечением стала нынче так называемая лазерная (световая) указка. Выпускаемая в качестве миниатюрного рабочего инструмента для преподавателей, лекторов и экскурсоводов, она привлекает дерзновенных почитателей научной фантастики возможностью поиграть в «гиперболоид инженера Гарина», выделяя остронаправленным световым лучом ту или иную деталь интересующего объекта на значительном расстоянии. К счастью, обходятся такие игры без негативных последствий, ведь в данных указках разрешается использовать лишь полупроводниковые лазеры или светодиоды (вариант, на который чаще всего и идут фирмы-изготовители) со встроенной оптикой, мощность излучения у которых не должна превышать 1 мВт. Увеличение концентрации световой энергии в чрезвычайно малом телесном угле может создавать, по мнению специалистов, определенную опасность для зрения - при попадании луча в глаз напрямую или после отражения от зеркальной поверхности.

Обладателям лазерных указок можно приспособить их для интересной и вполне безопасной забавы - домашнего фототира. Световой импульс послужит аналогом пули, а приемником станет фотодатчик мишени. В случае попадания в цель появится электрический сигнал, который вызовет световой (совершенно безвредный) ответ - подтверждение меткого «выстрела».

Оружие фототира - лазерная (световая) указка, дополненная простейшим электрическим устройством включения и вмонтированная в готовый или самодельный макет пистолета, карабина и т.п. Когда такое оружие снято с предохранителя (замкнуты контакты SA1) и спусковая скоба не нажата (кнопка SB1 в разомкнутом состоянии), то электроэнергия, поступив от батареи питания GB1 через токоограничивающий резистор R1, максимально зарядит большеемкостный конденсатор С1. При фотовыстреле (нажатии на SB1) произойдет переключение и быстрый разряд С1 на лазерную указку А1. Последняя выдаст короткий импульс направленного света, который при попадании на фотодатчик вызовет ответную реакцию мишени (вспышку светодиода - индикатора поражения цели).

Свечение лазерной указки в самодельном фототире - по убывающей интенсивности, в интервале разрядных напряжений на С1 от 4,5 до 3 В. После отпускания кнопки SB1 начнется «самозаряд» большеемкостного конденсатора, и примерно через три секунды световое оружие вновь готово к поражению мишени, где в качестве воспринимающего свет элемента применен фототранзистор VT1. От привычного биполярного полупроводникового триода последний отличает принципиально иное управление коллекторным током, когда результат достигается не изменением электрического смещения на базу, а ее освещением от внешнего источника, для чего в корпусе, защищающем кристалл, предусмотрено светопрозрачное окно (о фототранзисторе см., например, «Моделист-конструктор» № 7 за 1993 г.).

В исходном состоянии, когда тумблером БА1 на фотомишень уже подано питающее напряжение, а фототранзистор еще не освещен и заперт, с коллектора \/Т1 поступает так называемый высокий логический уровень (лог. 1) на вход 1 микросхемной ячейки 001.1 типа 2И-НЄ, образующей совместно с 001.2, конденсатором С1 и резистором Р!3 преобразователь сигнала. Входы 5 и 6 001.2 «заземлены» через ЯЗ, и лог.1 передается с выхода 4 этой ячейки ко входу 2 001.1, отчего на выходе 3 001.1 «дежурит» сигнал низкого уровня (лог.О), как и на входах 8, 9 и 12, 13 порогового звена 001.3, 001.4. Повинуясь логике работы данного устройства, на спаренных выходах 10, 11 микросхемы 001 будет сигнал высокого уровня, который подводится к базе транзистора \1Т2 (усилитель мощности, работающий в ключевом режиме) и запирает его.

При метком «выстреле» световой импульс попадает в окно чувствительного \/Т1. Происходит отпирание фототранзистора. В результате - напряжение на его коллекторе (значит, и на входе 1 микросхемы 001) упадет до лог.О. Ячейка 001.1 переключится в другое устойчивое состояние, и на ее выходе появится высокий уровень. Этот сигнал моментально будет передан через незаряженный конденсатор С1 на входы 5, 6 ячейки 001.2, которая тут же переключится и с выхода 4 подаст лог.О ко входу 2 D01.1. На выходе 3 останется лог.1, несмотря на прекращение воздействия светового импульса и восстановление низкого уровня на входе 1. Состояние ячеек DD1.1 и DD1.2 будет поддерживаться, пока не закончится заряд конденсатора. Все это время ячейки DD1.3, DD1.4 также остаются в переключенном состоянии, и лог.О на их выходах позволяет удерживать транзистор VT2 открытым, создавая условия для ответного сигнала о попадании в цель - свечения полупроводникового индикатора HL1.

Когда конденсатор С1 зарядится, то ток, проходящий через него и резистор R3, прекратится. Напряжение на входах 5, 6 DD1.2 упадет, и все устройство возвратится в исходное состояние. То есть длительность ответного сигнала о попадании в цель (свечения полупроводникового индикатора HL1) определяется номиналами С1, R3 и при соблюдении значений, указанных на принципиальной электрической схеме фотомишени, составляет примерно 2 с.

Основное предназначение светодиода HL2 - сигнализировать о подключении мишени к источнику электропитания. С размещением этого индикатора (и, разумеется, самого фототранзистора) в центре «яблочка» появится возможность тренироваться и проводить соревнования на -меткость стрельбы в фототире, но уже по более строгим и сложным правилам. Например, в слабо освещенном помещении или даже в полной темноте, используя в качестве целеуказания зеленую «искорку» светодиода HL1. Красный «огонек» более мощного HL1 (индикатора попадания) можно расположить у края мишени.

«Электроника» мишени, за исключением фототранзистора, светодиодов и выключателя питания, монтируется на псев-допечатной разрезной плате из односторонне фольгированного пластика.

В конструкции самодельного фототира с использованием лазерной указки в качестве основы «оружия» вполне приемлемы привычные и хорошо зарекомендовавшие себя постоянные резисторы МЛТ-0,25 и «переменник» СП-0,4 или их аналоги, микрокнопка КМ 1-1, конденсаторы К50-6 и К50-38, микротумблеры MT1-1. Питание фотомишени - от компактной 9-вольтной «Кроны» (если интенсивность тренировок сравнительно невелика; в противном случае не обойтись без более мощного источника, который можно, например, составить из двух последовательно соединенных батарей типа 3R12). Должную энергообеспеченность «лазерному оружию» способны гарантировать три гальванических элемента ААА (LR03), соединенные последовательно.

Процесс отладки самодельного фототира занимает минимум времени и сводится лишь к установке требуемого уровня чувствительности световоспринимающего каскада переменным резистором R1 да к согласованию прицельного устройства с лучом применительно к удаленности фотомишени. Питание на указку во время такого согласования подается непосредственно от батареи GB1 с выключателем SA1.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

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.