Электронная мишень для страйкбола

Texas Instruments CD4028BE CD4043BE CD4098BE CD4532BE CD40107BE

M.П. Басков, О.Д. Левашов

Москва – Брешия (Италия)

В статье описывается электронная мишень с дистанционной индикацией результатов попаданий. Авторами мишень используется для пристрелки оптических прицелов на дистанции 75 метров.

Снайпер в страйкбольной команде – особая фигура. Оружие снайпера стоит дорого, еще дороже обходится тюнинг оружия, когда скорость вылета шара из ствола увеличивается до максимальных значений в 170-200 м/с, что позволяет вести прицельную стрельбу на расстояниях до 75-80 метров.

Как правило, снайперы используют оптические прицелы, чувствительные к случайным ударам и отдаче, возникающей при выстреле, особенно если снайпер использует спринговую винтовку с мощной пружиной. Мишень, описываемая в статье, предназначается для контроля точности выстрелов в промежутках между раундами игры.

Как видно из рисунка в начале статьи, мишень содержит центральную зону и восемь секторов, предназначенных для фиксации направления отклонения шаров.

Электронная мишень для страйкбола

Размеры мишени составляют 50×50 сантиметров, что примерно соответствует размерам стандартной поясной мишени. Вес мишени 1.2 кг, что позволяет без проблем перевозить ее к месту игр.

Основание мишени выполнено из строительного пеноплекса, а элементы мишени – из полистирола толщиной 5 мм. Из такого же материала изготовлена маска, защищающая основание мишени от разрушения шарами. Расстояния между элементами мишени не должны превышать 1-2 мм, иначе шары могут застревать между элементами и передавать вибрации от попадания шаров между соседними элементами, искажая информацию о месте попадания. На мишени, изображенной в начале статьи, промежутки между элементами первоначально были шириной около 5 мм, но первое же полевое испытания выявило описываемый дефект, который был устранен заливкой промежутков прозрачным силиконовым герметиком. В качестве чувствительных элементов используются дисковые пьезодатчики, приобретенные на AliExpress.

Для передачи информации о месте попадания используется радиоканал 433 МГц, основанный на модулях китайского производства – передатчике ТХ118SA-4 и приемнике RX480E-4.

Результаты выстрела отображаются на дисплее, повторяющем конфигурацию мишени и расположенном на лицевой панели приемного устройства. Само приемное устройство на момент пристрелки крепится на оружии в зоне спуска, например, так, как показано на Рисунке 1.

Крепление приемника на оружии.
Рисунок 1. Крепление приемника на оружии.

Электронные схемы передающей и принимающей части комплекса очень просты и не нуждаются в налаживании. Принципиальная схема передающей части показана на Рисунке 2.

Принципиальная схема передающей части.
Рисунок 2. Принципиальная схема передающей части.

Передающая часть содержит девять идентичных каналов, содержащих пьезоэлектрические сенсоры и формирователи импульсов, выполненных с применением сдвоенных одновибраторов CD4098BE.

Выходы каналов подключены к шифратору 8 на 3, выполненному на микросхеме CD4532BE. Поскольку входов у шифратора только восемь, один из которых (Х0) не задействуется, а сенсоров у нас девять, то два входа (8 и 9) мы синтезируем при помощи двух элементов «ИЛИ», выполненных на диодах VD1-VD4. Для формирования управляющих сигналов низкого уровня для передатчика ТХ118SA-4 использованы микросхемы «2И-НЕ» CD40107BE, имеющие выход с открытым стоком.

Мощность передатчика ТХ118SA-4 зависит от напряжения питания, поэтому в схеме применен noname DC/DC преобразователь, приобретенный на AliExpress, повышающий напряжение с 3.7 до 12 В.

Принципиальная схема приемной части показана на Рисунке 3 и содержит модуль приемника RX480E-4, четыре RS-триггера на микросхеме CD4043BE и дешифратор 4 на 10 CD4028BE, к выходам которого подключены светодиоды VD1 – VD9, конструктивно объединенные в дисплей, повторяющий конфигурацию мишени.

Принципиальная схема приемной части.
Рисунок 3. Принципиальная схема приемной части.

Короткие положительные импульсы, поступающие с выходов приемника, фиксируются блоком RS-триггеров и поступают на входы дешифратора, который формирует высокий уровень сигнала на выходе, соответствующем комбинации входных сигналов. Перед следующим выстрелом блок триггеров сбрасывается в «0» кнопкой Кн1.

Следует отметить, что наличие блока RS-триггеров не является обязательным. Если не нужна длительная фиксация попаданий, то входы дешифратора DD2 могут быть подключены непосредственно к выходам приемника M1. В этом случае емкость конденсатора С1 в каждом канале формирователя передатчика должна быть увеличена до 2.0-3.3 мкФ, что увеличит длительность импульса на выходе примерно до 0.5 с, чего вполне достаточно для визуальной фиксации места попадания. Конденсатор С1 должен иметь низкое значение утечки, то есть должен быть либо танталовым, либо керамическим.

 
Иллюстрация процесса стрельбы из страйкбольного оружия по электронной мишени

Заключение

В статье описана электронная мишень, особенностью которой является дистанционный контроль результатов попаданий. Мишень изготовлена в двух экземплярах, подтвердивших надежность конструкции. Один экземпляр остается в Москве, другой отправился в Италию, в подарок одной из страйкбольных команд города Брешии.

К статье прилагается видео процесса стрельбы с использованием электронной мишени. Для наглядности стрельба ведется с расстояния 30 метров из короткоствольного оружия.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments CD4028BE
  2. Datasheet Texas Instruments CD4043BE
  3. Datasheet Texas Instruments CD4098BE
  4. Datasheet Texas Instruments CD4532BE
  5. Datasheet Texas Instruments CD40107BE

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

CD4028BE Купить ЦенаКупить CD4028BE на РадиоЛоцман.Цены — от 6,47 до 36,00
36 предложений от 21 поставщиков
Исполнение: DIP16. DECODER/DRIVER; Logic IC Function:BCD-to-Decimal Decoder; Logic IC Family:CD4000; Logic IC Base Number:4028; Outputs, No. of:10; Current, Output Max:6.8mA; Voltage,...
Стандарт СИЗ
Россия
CD4028BE
Texas Instruments
6,47 ₽
Триема
Россия
4028BE (CD4028BE)
7,70 ₽
Romstore
Россия, Беларусь
CD4028BE TI
от 23,00 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
CD4028BE
Texas Instruments
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Отличная получилась мишень! Хотелось бы увидеть фотографию/типоразмер пьезодатчиков и способ их монтажа под секторами. Имеются ввиду пластины наподобие пьезоизлучателей? Вспомнилось, что когда-то изготавливал аналогичную мишень, правда проводную с гораздо большим "разрешением"/точностью на приблизительно вот таких [URL="http://www.kosmodrom.com.ua/prodlist.php?name=pressuresensor"]резистивных датчиках давления[/URL]. У них крутопадающая характеристика, лет 7 назад они стоили в разы дешевле и купить 100 штук было не накладно. Желаю удачного снайпинга.
  • [COLOR="red"]Как правило, снайперы используют оптические прицелы, чувствительные к случайным ударам и отдаче, возникающей при выстреле[/COLOR] Уж коли такое происходит, то это совсем не снайперское оружие.
  • Спасибо за отзыв. В качестве датчиков удара использовались пьезодатчики китайского естественно)) noname производителя. Фото здесь. [IMG]http://valgalla.com/temp/pieso.jpg[/IMG]
  • Согласен. В полном смысле снайперского оружия в страйкболе нет. Легкий вес снаряда и малая скорость выхлопа делают полет шара мало предсказуемым при игре на природе. Что касается сотрясений и ударов, то они неизбежны. В отличие от снайпера единственного выстрела, снайперу в страйкболе часто приходится менять позицию, а то и участвовать качестве простого бойца, используя вторичное оружие. Пружинные винтовки имеют специфическую двойную отдачу и несмотря на малую энергию выстрела, часто сбивают настройки дешевых прицелов. С аналогичным явлением сталкиваются и стрелки из жесткой пневматики, использующие пружинный механизм выстрела. Наилучшее решение, на мой взгляд - использование войсковых оптических прицелов для СВД. Но это на любителя игры за светлую сторону)).
  • в журнале "Радио" 1979 №5 описана ЭЛЕКТРОННОАКУСТИЧЕСКАЯ мишень. Не смотря на "древность" она, пожалуй, даёт большуюю фору описаной здесь конструкции. Используя описаный принцип и "ардуинку" может получиться интересная конструкция
  • Не знаю как авторы этой статьи, lllll, но я пробовал проверить принцип работы мишени, описанный в Радио 79/5. Действительно, очень логично фиксировать время распространения волны после попадания в мишень. Тем более современными микроконтроллерами. Я проводил эксперименты, записывая сигналы с пьезодатчиков, таких как в третьем посте, наклеенных в плоскости стальной плиты по краям. В качестве многоканального самописца выступала [URL="https://www.lcard.ru/products/boards/l-783"]плата L-783[/URL] до 3МГц на канал, чтобы с запасом по частоте. Усилители заряда тоже были Л-кардовские. И результаты были неутишительными. В 2/3 экспериментов датчики просто "не слышали" попадание пластикового шарика. Причем помню пробовал плиты из Ст3 толщиной 1-3мм. Чтобы датчики ожили, нужно было выстрелить из пневматики тяжелой металлической пулей. Но в этом случае, если плита была слишком [B]тонкой[/B], то датчики срабатывали рандомно, видимо реагируя не только на акустическую волну, но и на локальную деформацию плиты. Если же плита была [B]толстой[/B], по-моему 3.5мм, технология в принципе работала при двух условиях: "тяжелые" свинцовые пули и жестко защемленная со всех сторон плита (была рамка из уголка). Тогда я забраковал идею авторов из Радио посчитав, что их мишень работает в случае толстой плиты и большой дульной энергии пули/шарика (что эквивалентно большой массе или начальной скорости). Конечно, может мне не повезло с датчиками, и стоило применить что-то микрофонного типа, не требующее большой энергии колебаний для генерации сигналов. Но тогда я попробовал и отечественные довольно чувствительные акселерометры ДН с тем же результатом. IMHO, более-менее универсальную мишень по этой технологии создать сложно. Но я могу заблуждаться, конечно. И если сейчас есть рабочий пример - буду рад увидеть ссылку.
  • Добрый день друзья! Вопрос создания электронной мишени не нов. Есть промышленные варианты, используемые в спорте, в частности в биатлоне. Электроакустическая мишень, эксперименты с которой описал один из авторов - это теоретически вполне годный проект. Координатный метод широко использовался в 70-80 годах в экспериментальной физике для пределения траектории движения элементарных частиц. В частности в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Суть метода примерно та же что и в электроакустической мишени. Лист сцинтиллятора - пластика со специальными флуорисцентными добавками с четырех сторон просматривался ФЭУ - фотоэлектронными умножителями. При взаимодействии высокоэнергетичной частицы с материалом сцинтиллятора в вызывал в толще последнего вспышку, координаты которой и регистрировались ФЭУ с последующей обработкой схемами "быстрой электроники с наносекундным разрешением. Пакет таких сцинтилляторов позволял отследить траекторию частицы и в случае распада частицы - угол между ее осколками. Так согласно теории двойного бэта-распада была сделана попытка установить массу нейтрино. Электроника такого эксперимента занимала несколько стоек высотой примерно с человеческий рост плотно набитая модулями "Вектор". Так что ничего невозможного в такой постановке вопроса нет. Дело в практической реализации. Мишень, описыванная в статье разрабатывалась по просьбе игроков страйкбольной команды и сделана максимально простой, доступной.
  • ... доступной для повторения широким кругом любителей. Поэтому никаких микроконтроллеров в ней не предусмотрена, хотя авторы широко используют МК в повседневной практике. Но хотелось бы вернутся к координатному методу. Одна из идей, возникшая на этапе обсуждения заключалась в регистрации пролета шара через ортогональную сетку инфракрасных лучей. Такая схема используется в подъездных домофонах, с той лишь разницей, что шаг сетки должен составлять примерно 5мм. При размере мишени 500х500мм количество светодиодов и фотоприемников достаточно велико и тут возникает масса проблем с параллельной обработкой данных "быстрого процесса", т.е. каждая "нить" такой сетки должна иметь ячейку выборки-хранения, выходной сигнал этих ячеек может обрабатываться как дискретной логикой, так и микроконтроллерами. Однако учитывая специфику страйкбола, это был бы выстрел из пушки по воробьям.
  • К сожалению, не встречал ИК светодиодов с углом меньше 7 градусов. Это значит, что при плотном расположении фотоприемников, даже если прорези в экране будут минимальными и достаточно глубокими, неминуемо появится засветка соседних датчиков (при расстоянии до излучателей 300-500 мм). Что потребует обработки сигнала с них не как цифрового, а как аналогового, с поиском пиков (максимума амплитуд). Иначе нужно использовать сетку из лазерных источников. И одно и другое, как Вы заметили, "выстрел из пушки по воробьям".
Полный вариант обсуждения »