Эта мишень предназначена для фиксации и подсчёта числа попаданий в её центр пластмассовой пули. В качестве стрелкового оружия применён пистолет, стреляющий ими. Алгоритм работы мишени следующий. При попадании пули в её центр раздаётся короткий звуковой сигнал, зажигается светодиод красного цвета и одновременно на цифровом индикаторе число попаданий увеличивается на единицу. Через несколько секунд (время на перезарядку) раздаётся троекратный звуковой сигнал и включается светодиод зелёного цвета свечения — сигнал разрешения стрельбы.
Схема устройства показана на рис. 1. Его основа — плата Arduino Uno, которая и выполняет все операции. Акустический преобразователь В1 выполняет поочерёдно две функции — датчика попаданий и акустического сигнализатора. Число попаданий отображает цифровой семиэлементный светодиодный индикатор HL1 (с децимальной точкой). Светодиоды HL1 и HL2 сигнализируют о состоянии устройства. Резистором R4 устанавливают чувствительность (порог включения) устройства. Оно должно реагировать на попадание в центр мишени и не реагировать в любом другом случае.
Рис. 1
После подачи питающего напряжения (оно поступает на плату Arduino Uno) надо кратковременно нажать на кнопку SB1 «Сброс». Цифровой индикатор будет погашен, и станет светить светодиод HL1, разрешающий стрельбу. На аналоговый вход АО Arduino с делителя R2R3 поступает постоянное напряжение около 2,5 В. На аналогичный вход А1 с движка переменного резистора R4 поступает постоянное пороговое напряжение, но отличное от 2,5 В. Экспериментально надо установить такой порог, чтобы устройство реагировало только на попадания в центр мишени (т. е. акустический преобразователь). При этом на выводе 12 Arduino Uno программно установлен низкий уровень напряжения, т. е. этот выход соединён с минусовой линией питания. В таком состоянии устройство ждёт выстрела.
При попадании пули в центр мишени в акустическом преобразователе В1 возникает короткий импульс напряжения, который превышает порог, и регистрируется попадание. При этом на выводе 13 низкий уровень сменяется высоким, поэтому светодиод НL1 (зелёного свечения) гаснет и станет светить НL2 (красного свечения). Одновременно на выходе 12 формируется пачка прямоугольных импульсов частотой 1 кГц. При высоком уровне на этом выводе он поступает на нижний по схеме вывод преобразователя В1, а транзистор VT1 открывается и соединяет верхний по схеме вывод преобразователя с минусовой линией питания. Таким образом, на преобразователь поступает весь импульсный сигнал, и поэтому он работает как акустический излучатель.
На индикаторе HG1 появляется цифра 1, и далее устройство работает по алгоритму, описание которого приведено выше. С каждым точным попаданием число на индикаторе увеличивается на единицу. Чтобы с помощью одного семиэлементного индикатора можно было индицировать число попаданий до 19, после цифры 9 включается децимальная точка, которая индицирует десяток. Если на индикаторе HG1 будет 5., это означает, что индицируется число 15. Для сброса показаний и начала нового отсчёта надо кратковременно нажать на кнопку SB1 «Сброс».
Рис. 2
Все детали размещены на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, которая выполнена в виде платы расширения (Shield). На ней для подключения к Arduino Uno установлены штыревые разъёмы (вилки). Это позволяет быстро устанавливать и снимать Arduino Uno и использовать её в других проектах. Чертёж платы и размещение на ней элементов показаны на рис. 2. Внешний вид смонтированной платы показан на рис 3. Разъёмы установлены со стороны печатных проводников.
Рис. 3
Применены постоянные резисторы Р1-4, С2-23, переменный — СП4-1, СП3-4, светодиоды — любые маломощные соответствующего цвета свечения, индикатор — семиэлементный с децимальной точкой и общим катодом, транзистор — маломощный, подойдёт любой из серии КТ3102. Кнопка — ТС-0409 или аналогичная с длинными выводами и толкателем, на плате она закреплена с помощью подставки и клея. Разъёмы ХР1, ХР2 — однорядные вилки PLS-10.
В качестве акустического преобразователя В1 применена пьезокерамическая головка Siemens с маркировкой Н8 от телефонной трубки настольного телефона. Диаметр её корпуса — 48 мм. Перфорированный защитный экран пьезокерамического преобразователя не очень толстый и может деформироваться при попадании пули, поэтому его желательно защитить металлической пластиной, в которой надо сделать акустические отверстия и можно нарисовать центр мишени.
Для корпуса устройства и самой мишени применены подручные материалы. Корпус изготовлен из прозрачной коробки от гибких дисков 3,5″, мишень — из DVD-диска (рис. 4). Плата устройства с помощью клея и стоек закреплена в корпусе с внутренней стороны передней панели. В ней сделаны два отверстия: одно — для движка переменного резистора, второе — для толкателя кнопки. Поскольку корпус устройства прозрачный, было решено его покрасить. Предварительно места на передней панели, где расположены индикатор и светодиоды, были защищены отрезками липкой ленты. После покраски эти отрезки удаляют.
Рис. 4
Центральное отверстие DVD-диска увеличивают, чтобы в него вошёл акустический преобразователь. При этом преобразователь надо изолировать от диска с помощью резиновой демпфирующей прокладки, чтобы ослабить акустические колебания, возникающие при попадании пули в диск.
Нестабилизированный источник питания напряжением 7…12 В подключают к гнезду питания платы Arduino Uno. Поэтому в боковой стенке корпуса сделано отверстие для штекера блока питания. При желании можно сделать отверстие и для подключения USB-разъёма, тогда в Arduino Uno можно будет загружать код, не вынимая её из корпуса устройства.
Мишень с концентрическими кругами, в центре которой размещён преобразователь В1, соединена с платой двухпроводным кабелем. В авторском варианте (рис. 4) мишень приклеена к корпусу, но её можно размещать и отдельно от устройства. Форма и размеры мишени, как, впрочем, и алгоритм работы устройства, могут быть другими, это зависит от желания того, кто изготавливает устройство. Не изменяя аппаратную часть, можно существенно изменить программу и тем самым алгоритм работы устройства. Например, давать разрешение на стрельбу на короткое время через случайные промежутки времени или ограничить общее время стрельбы для одного стрелка.
Автор: И. НЕЧАЕВ, г. Москва1
Источник: Радио №6/2017