✅ Электронный тир игрушка для дома своими руками. Фототир из лазерной указки — ledi-i-sport.ru

Фототир из лазерной указки

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.

ЛАЗЕРНЫЙ ТИР

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.

Минимальиая доработка, при которой лазерная указка превращается в «световое оружие» для фототира

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.

Принципиальная электрическая схема фотомишени

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.

Псевдопечатная прорезная монтажная плат а фотомишени из 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.

Электронный тир игрушка для дома своими руками. Фототир из лазерной указки

Функциональная схема «лазерно­го пистолета» приведена на рис. 9.

Функциональная схема «лазер­ного пистолета» (рис. 9) состоит из: генератора запускающих импуль­сов, генератора модулирующих им­пульсов и генератора звуковой ча­стоты. В схеме предусмотрено два спусковых механизма ( SB 1 nSB 2), чтобы пистолет мог «стрелять» как «одиночными» («Од») выстрелами, так и «очередями» («Оч»). «Перевод­чиком» режима огня служит трехпозиционный переключатель SA 1.

Схема (рис. 9) работает следу­ющим образом.

Переключатель SA 1 из нейт­рального (среднего) положения пе­реводится положение 2 («Оч»). На­пряжение питания от источника GB 1 через диод VD 2 поступает на вход стабилизатора напряжения ( DA 1 ), а через него — на остальные элементы схемы, которые приво­дятся в состояние готовности. При этом зажигаются два светодиода ( HL 2 и HL 3).

При нажатии на спусковой крю­чок срабатывает переключатель SB 1 , включается генератор запус­кающих импульсов, генератор мо­дулирующих импульсов и генера­тор звуковой частоты. С выхода ге­нератора модулирующих импуль­сов сигнал поступает на транзис­тор VT 1 , в коллекторную цепь ко­торого включен источник оптичес­кого излучения HL 4. Источник из­лучения выдает пачки оптических импульсов.

При переводе переключателя SA 1 в положение 3 («Од») напряже­ние питания от источника GB 1 че­рез диод VD 1 поступает на вход стабилизатора напряжения ( DA 1), а через него — на остальные эле­менты схемы, которые приводятся в состояние готовности. При этом зажигается один светодиод ( HL 1). Генератор запускающих импульсов выключается.

При нажатии на спусковой крю­чок срабатывает переключатель SB 2, одномоментно включается ге­нератор модулирующих импульсов и генератор звука. С выхода гене­ратора модулирующих импульсов сигнал поступает на транзистор VT 1 , в коллекторную цепь которо­го включен источник оптического излучения HL 4. Источник излуче­ния выдает одну пачку оптических импульсов. В этом случае длитель­ность пачки импульсов определя­ется величиной емкости конденса­тора С4.

Интегральная схема DA 1 слу­жит стабилизатором напряжения питания. Переключатель SA 2 слу­жит выключателем звука. При пе­реводе переключателя SA 3 в поло­жение 2, источник излучения HL 4 переходит в непрерывный режим работы, который используется для настройки пистолета.

Принципиальная электрическая схема «лазерного пистолета» при­ведена на рис. 10.

Детали и основные элементы.

Источником излучения ( HL 4) служит лазерная указка (ЛУ), ра­ботающая в диапазоне 0,63 мкм с мощностью потока излучения по­рядка 1 мВт. Указка подвергается минимальной доработке. Для чего

крышка батарейного отсека отво­рачивается, а батареи извлекают­ся. Небольшим паяльником к пру­жинке, отходящей от печатной пла­ты указки, припаивается провод­ник, который подключается к отри­цательному полюсу источника пи­тания. Вывод от корпуса указки — подключается к положительному полюсу. Корпус указки плотно об­матывается скотчем, чтобы кнопка включения была нажата.

Если имеется возможность, то экземпляр ЛУ желательно ото­брать по минимальной величине пятна рассеяния, которая может лежать в диапазоне 05. 15 мм. Пятно рассеяния определяется пу­тем засветки обычной деревянной линейки с расстояния не менее 5 м.

Генератор модулирующих им­пульсов реализован на половине микросхемы типа К176ЛА7 ( DD 1 .1, DD 1 .2). Частота модуляции генера­тора определяется номиналом кон­денсатора СЗ и резистора R 4 и ус­танавливается в пределах 8. 10 Гц.

На другой половине микросхе­мы ( DD 1.3, DD 1.4) реализован ге­нератор модулирующих импульсов. Частота модуляции генератора оп­ределяется номиналом конденса­тора С7 и резистора R 7 и устанав­ливается в пределах 30. 35 Гц. При этом частота модуляции должна быть согласована с резонансной частотой усилителя фотосигнала (см. рис. 2). Частота модуляции выбрана произвольно и может ус­танавливаться любой, вплоть до десятков килогерц.

Для изготовления генератора звуковой частоты использована микросхема ( DA 2) усилителя типа LM 386 N , включенная в режиме уп­равляемого генератора. Частота генерации определяется элемента­ми (С6, R 8) и величиной сигнала управления, поступающего на базу транзистора VT 1 через подстроечный резистор R 9. Переключатель SA 2 служит для выключения звука.

В качестве»переводчика» ( SA 1) использован переключатель типа TS -53 ( on — off — on ). Переключатели SA 2 и SA 3 — движкового типа. В ка­честве переключателя SB 1 исполь­зован концевик типа МП-7, а в ка­честве SB 2 — концевик типа МП-11.

В качестве стабилизатора на­пряжения ( DA 1) использована мик­росхема 78 L 05.

В пистолете использован дина­мик (В 1) типа MRYD 251 4 с сопро­тивлением катушки R = 8 Ом.

VD 1 , VD 2 — диоды Шоттки типа 1 N5817, остальные — типа КД522. Светодиоды (HL1 .. .HL3) типа LH2640 красного свечения, диаметром 3 мм.

В описываемом варианте фото­тира использован корпус макета пи­столета от выпускавшегося в СССР электронного тира ЭЛТ-6, который был построен на базе газового ла­зера. Из корпуса были извлечены все лишние детали. Габаритные раз­меры пистолета: 413x160x40 мм. Масса 900 г. Внешний вид макета пистолета приведен на рис. 11.

Лазерная указка закрепляется в свободной полости корпуса пис­толета, в специальной оправке, по­зволяющей перемещать ее в трех плоскостях. Вариант установки указки в «лазерном пистолете» при­веден на рис. 12.

Все элементы схемы (рис. 10) размещены на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита с габаритными размерами: 180x32x1,5 мм. Пере­ключатель SA 1 и светодиоды ( HL 1. HL 3) закреплены на торце платы на круглом основании 032 мм. Внешний вид платы «лазерно­го пистолета» приведен на рис. 13, а вид платы со стороны переклю­чателя SA 1 приведен на рис. 14.

Переключатель SB 1 устанавли­вается непосредственно на печат­ной плате (рис. 13) и приводится в движение штоком, соединенным со спусковым крючком, а переключа­тель SB 2 устанавливается в руко­яти пистолета и приводится в дви­жение рычагом, называемым «уско­ритель», также соединенным со спусковым крючком. Вариант раз­мещения переключателя SB 2 при­веден на рис. 15.

Собранная без ошибок электри­ческая схема «лазерного пистоле­та» не требует особой наладки. На­ладка осуществляется подбором элементов, помеченных «*» на схе­ме (рис. 10).

Определенные трудности пред­ставляет «пристрелка» пистолета, т.е. юстировка излучающего узла, с тем, чтобы направление лазерно­го луча совпадало с линией прице­ливания.

В использованной конструкции пистолета имеется 4-х линзовая оп­тическая система, которая позво­ляет получать пятно рассеяния по­рядка 4 мм на расстоянии до 10 м.

Без использования оптики пят­но рассеяния на расстоянии 6 мет­ров составляет порядка 6. 10 мм, и зависит от экземпляра лазерной указки.

Описанный вариант конструк­ции «лазерного пистолета» пред­ставляет собой законченное уст­ройство, которое может работать в автономном режиме с аналогичны­ми электронными мишенями.

Питание «лазерного пистолета» осуществляется от NiMn аккумуля­тора с напряжением 8,4 В емкостью 150. 250 мА/ч. Ток потребления схемы в исходном состоянии со­ставляет 15 мА, а при одиночных «выстрелах» — до 40 мА и до 75 мА — при «стрельбе очередями».

При возможном повторении конструкции»лазерного пистолета» может быть использован корпус от любой подходящей игрушки. При этом размер платы (рис. 14) может быть существенно уменьшен при использовании микросхем в корпу­сах типа SOIC и бескорпусных пас­сивных элементов.

В качестве корпуса фототира использованы элементы корпуса большого термоса китайского про­изводства.

В корпусе размещены механизм поворота мишени и элементы ком­мутации, а также источник пита­ния. На корпусе размещаются электронная мишень и экран с ус­тройством подсветки.

Источники:

http://cxem.net/house/1-27.php
http://modelist-konstruktor.com/sam-sebe-elektrik/lazernyj-tir
http://cxema.my1.ru/publ/razdel_skhem_dlja_nachinajushhikh_radioljubitelej/ehlektronnye_igrushki/fototir_igrushka_dlja_vzroslykh_chast_2/50-1-0-5390