Электронный тир на инфракрасных лучах

В этом тире стреляют импульсами инфракрасного излучения. 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.

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.

В блоке индикации (рис. б) 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.

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.