Фототир на доступных элементах

Электроника потянула к себе неодолимо, но навыки были уже давно утрачены. А потому в качестве разминки надо было попробовать собрать что-то очень простое, понятное, легкое в реализации и вместе с тем достаточно эффектное и логически законченное, чтобы электронное изделие не повисло безжизненно на проводах макетки. Вспомнилась давняя мечта сделать фототир, который позволил бы реализовать в домашних условиях доступный и безопасный тренажер для стрельбы.

В анамнезе предполагалось следующее. В качестве исполнительного устройства-мишени должна быть система четкой фиксации попаданий светового маркера в малогабаритную зону фотодатчика. При этом длительность подачи светового сигнала может быть довольно короткой (импульс), а реакция системы фиксации попадания должна иметь длительность в 1-2 секунды для надежного зрительного контакта. Система должна также обеспечивать автоматический сброс в режим ожидания после индикации попадания. Сам индикатор должен реализовывать какой-нибудь интересный световой эффект, делающий игру более зрелищной.

Изначально был реализован некий облегченный вариант фототира на базе тиристора. Фотодатчик вызывал его срабатывание, и дальше перманентно загоралась лампа. Но этот вариант имел главный недостаток – приходилось выключать мишень для сброса тиристора.

В итоге был реализован механизм фиксации на базе заторможенного мультивибратора (одновибратора) с длительностью удержания взведенного состояния около 2 секунд. Схема одновибратора выбрана типовая:

Правое плечо одновибратора (VT3) по умолчанию открыто, потенциал коллектора VT3 близок к потенциалу земли, а значит VT2 закрыт. Это состояние ожидания, которое может длиться произвольное время.

В момент попадания света лазерной указки на фоторезистор (на схеме для имитации заменен кнопкой), база VT3 на короткое время закрывается, что вызывает прекращение коллекторного тока и поднятие потенциала коллектора почти до уровня Eпит. Как следствие, транзистор VT2 открывается, потенциал его коллектора падает почти до нуля, что при наличии разряженного конденсатора C1 удерживает базу VT3 в низком состоянии, фиксируя факт «попадания». Засветка уже может быть снята – одновибратор останется на некоторое время в этом, взведенном, состоянии. Заряд конденсатора C1 по цепи R4-C1-VT2 будет постепенно повышать потенциал базы VT3, что в определенный момент приведет к его открытию и соответственно запиранию VT2. Одновибратор вернется в сброшенное состояние.

Будучи во взведенном состоянии одновибратор будет держать открытым также и управляющий транзистор VT1, который обеспечит питанием схему светового эффекта (на схеме показана условно резистором R1).

Транзисторы в схеме – VT1 – КТ316, VT2, VT3 – КТ315. Фоторезистор в «темном» состоянии имеет сопротивление, в освещенном – порядка 3кОм.

В качестве автомата светового эффекта был реализован «бегущий огонь» на базе двоичного дешифратора K155ИД3. Расположенные по окружности 16 светодиоды вокруг центра мишени зажигаются по очереди по команде дешифратора, что дает яркий, динамичный эффект от меткого «выстрела» игрока.

Схема автомата светового эффекта

В качестве тактового генератора (DD1.1-DD1.3) использована микросхема K155ЛА3. Частота генератора определяется емкостью C1. Тактовые импульсы поступают на двоичный счетчик DD2.1 на К155ИЕ5, который и формирует кодовую последовательность для дешифратора DD3.1 K155ИД3. Выходы дешифратора являются инверсными, соответственно, для индикации вывода, на котором в данный момент времени находится логическая единица, необходимо включать светодиод между плюсом питания и этим выводом. Учитывая, что одновременно из 16 горит только 1 светодиод, для всех светодиодов использован один и тот же токоограничивающий резистор R2.

Монтаж выполнен навесным способом. Шины питания подключены со стороны монтажа компонентов. Все сигнальные линии выполнены тонким проводом с противоположной стороны. Плюс питания на схему автомата эффектов подается с коллектора VT1 с платы одновибратора.

Питание всей схемы осуществляется от сборки из трех Ni-Cd аккумуляторов, которые в заряженном состоянии выдают порядка 4В. Несмотря на то, что это несколько ниже стандартных 5В, а также на тот факт, что схема световых эффектов имеет питание еще ниже из-за падения напряжения на открытом переходе VT1, все прекрасно функционирует.

Вся электронная начинка вместе с аккумулятором и зарядной схемой смонтирована в круглой емкости от косметического средства. Светодиоды расположены по окружности относительно центрального отверстия фотоприемника. Выключатель питания и разъем USB под зарядку аккумулятора выведены на противоположную сторону устройства.

Схема устойчива к засветке рассеянным светом и реагирует только на попадание лазерного луча.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• DipTrace
• Светодиод