Добавление автоматического отключения питания к регулятору коллиматорного прицела

Texas Instruments CD4060B

Коллиматорный прицел или «красная точка» является популярной категорией средств прицеливания/ наведения, которое находит применение в астрономии, стрельбе из лука, стрельбе из огнестрельного оружия т. д. В коллиматорном прицеле свет источника – обычно сверхяркого красного светодиода – отражается от изогнутого прозрачного оптического (отражающего) элемента, через который вы видите цель. В результате изображение светодиода (красная точка) накладывается на изображение цели, указывая, таким образом, на точку прицеливания. Коллиматорный прицел имеет ряд преимуществ перед телескопическими и открытыми прицелами, включая быстрое и интуитивно понятное обнаружение цели и широкий угол обзора.

Вебинар «Новинки и решения Traco для промышленных и отраслевых приложений» (28.10.2021)

Эта простая схема автоматически регулирует яркость красной точки в коллиматорных прицелах.
Рисунок 1. Эта простая схема автоматически регулирует яркость красной точки
в коллиматорных прицелах.

Для достижения наилучших характеристик интенсивность источника светящейся красной точки должна хотя бы примерно соответствовать уровню освещенности цели. Если источник слишком тусклый, точка прицеливания теряется на фоне яркой цели, а если слишком яркая, пятно «расползается», закрывая точку прицеливания и делая точное наведение затруднительным или невозможным. Хотя ручная регулировка яркости точки работает, она отвлекает от быстрых и интуитивно понятных действий по обнаружения цели с помощью красной точки, что делает автоматическую регулировку более предпочтительной. Такая схема автоматической регулировки была продемонстрирована в статье, впервые опубликованной в EDN почти 19 лет назад [1], но там еще оставалось место для некоторых улучшений.

Чтобы оценить эти улучшения, давайте сначала посмотрим на исходную схему, показанную на Рисунке 1. Фототранзистор Q1 определяет уровень освещенности цели и использует его для автоматической регулировки тока светодиода и интенсивности подсветки, поддерживая при этом практически неизменный размер точки в широком диапазоне уровней внешней освещенности. Потенциометр R1 делит фототок IP фототранзистора Q1 между драйвером светодиода Q2 и транзистором смещения Q3 (включенным диодом). Положение движка потенциометра R1 определяется один раз в процессе калибровки после сборки схемы и задает соотношение между током драйвера светодиода IL и интенсивностью окружающего света. Поскольку световой экран совмещен с прицелом и примерно повторяет его поле обзора, фототранзистор Q1 получает репрезентативное среднее значение уровня освещенности цели. В результате однократная калибровка R1 даст гарантию, что видимая яркость точки будет оставаться относительно постоянной в широком диапазоне уровней падающего света.

Оригинальная конструкция успешно использовалась с момента ее разработки 20 лет назад. Но мало какая старая лилия не выиграет от новой позолоты.

Одним из недостатков оригинальной конструкции является необходимость установки на объектив непрозрачной крышки, которая должна закрывать входной световой порт, когда он не используется. Это необходимо, чтобы избежать преждевременной разрядки батареи, если прицел долго находится под ярким светом. Конечно же, можно добавить простой ручной выключатель, но польза от него будет только в том случае, если вы не будете забывать его использовать, а забыть очень легко. Автоматическое решение обеспечивает показанная на Рисунке 2 усовершенствованная схема, в которую добавлен КМОП таймер отключения питания, отсоединяющий батарею после одного часа бездействия.

В усовершенствованной схеме есть КМОП таймер отключения питания, отсоединяющий батарею после одного часа бездействия.
Рисунок 2. В усовершенствованной схеме есть КМОП таймер отключения питания, отсоединяющий
батарею после одного часа бездействия.

Основу таймера составляет почтенная (ладно, древняя) КМОП микросхема с металлическим затвором 14-разрядного двоичного счетчика/ генератора 4060B. Входные каскады 4060B образуют стробируемый генератор, в данном случае с периодом примерно 0.44 с, задаваемым цепью C2, D1, R4-R6. Выходной сигнал поступает на внутренний 14-разрядный двоичный счетчик устройства, который умножает период импульсов генератора на 8192, чтобы получить номинальное значение интервала включения 3600 с = 1 час. При включении питания 4060B сбрасывается высоким уровнем на выводе 12. Это устанавливает низкий уровень на выводе 3 (213), открывает транзистор Q4 (который подает питание на оптические схемы) и запускает генератор. После 8192 периодов импульсов генератора (1 час) логический уровень на выводе 3 становится высоким, выключая и транзистор Q4, и генератор.

В новой конструкции есть еще одно довольно новаторское усовершенствование: сенсорная площадка, реагирующая на сопротивление кожи, которая заменяет обычную кнопку запуска таймера отключения. Полоски медной ленты, которые служат сенсорной панелью, дешевле, чем кнопка, и обеспечивают упрощенный и высокоэргономичный пользовательский интерфейс. Кроме того, они могут быть легко интегрированы с луком, ружейным ложем или другим прицельным устройством, где установка механического переключателя была бы более сложной или неэстетичной.

Ссылки

  1. Stephen Woodward. «Схема автоматической регулировки яркости световой метки коллиматорного прицела»

Материалы по теме

  1. Datasheet Fairchild L14Q1
  2. Datasheet Texas Instruments CD4060B
  3. Datasheet ROHM RZM001P02
  4. Datasheet PanJit 1N5405

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Circuit for optical reflex sight adds automatic power-off

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

CMOS 14-STAGE RIPPLE-CARRY BINARY COUNTER/DIVIDER AND OSCLLLATOR
CD4060B
Texas Instruments
по запросу
ТаймЧипс
Россия
CD4060B/DIE
Texas Instruments
по запросу
LifeElectronics
Россия
CD4060B3
Texas Instruments
по запросу
Кремний
Россия и страны СНГ
CD4060B
по запросу
Запись вебинара «Микросхемы для защиты цепей питания: ограничители всплесков напряжения и тока, контроллеры горячей замены, идеальные диоды»
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя