Мишень для пневматики с определением точки попадания. Electronic scoring systems.
Появилась у меня идея, сделать мишень для развлекательной стрельбы из маломощной пневматики.
Толко такую, чтобы сидеть в кресле и не бегать к мишени, посмотреть куда там пулька попала.
Причем хотелось бы чтобы понимать, куда пулька попала, а не просто упала не упала мишень.
Как обычно, полез в сеть, смотреть, что там люди по этому поводу наделали.
Однако, нашлись только промышленные системы подобного типа, около ВПКашных фирм.
В основном используется метод акустической локации, либо комбинированный, оптическо-акустический метод (не особо разобрался, что это такое)
Единственный полностью подходящий материал обнаружился в журнале Радио № 5 1979 года, статья В. Захаров «Электронно-акустическая мишень».
Естественно, повторять ее как есть, не имело смысла, за прошедшие годы элементарная база сильно изменилась.
Решил разобраться в предмере, написал с вопросом на форум. Спасибо всем участникам обсуждения, за конструктивные идеи и критику.
При методе акустической локации происходит измерение времени прихода звуковой волны от попавшей в мишень пули до 3- 4 акустических датчиков (микрофонов).
Зная расположение и расстояния между акустическими датчиками, по измеренному времени прихода звуковой волны к каждому из них, можно рассчитать точку удара пульки.
Рис. 1. Предпологаемое размещение датчиков.
Предположим, микрофоны размещены по точкам A, B, C, D, точка попадания M.
Отрезками нарисованы расстояния (кратчайший путь звуковой волны).
Возникла проблема, по факту, расстояние M-A всегда будет нулевым, потому что с него начнется отсчет времени , так как он сработает первым.
Все остальные векторы окажутся короче на величину M-A которая нам неизвестна.
В статье В. Захаров эта проблема решалась тем, что каждая сторона по всей длине сделана чувствительной, таким образом, векторы движения звуковой волны всегда прямые.
Так как в качестве акустических датчиков собрался использовать обычные пьеза излучатели типа
ЗП-3(точечные), этот способ мне не подошел.
Есть два пути решения, либо увеличить количество датчиков с каждой стороны, уменьшив угловую погрешность, либо разнести их от центра мишени, что также уменьшит угловую погрешность до допустимой погрешности.
На данном этапе я пошел по второму пути, разнес датчики.
рис. 2
Датчики находятся в точках X0, X1, Y0, Y1, далеко за пределами мишени.
Расчетная точка попадания левый край мишени по X и центр по Y.
Скорость распространения волны принята 2000 м/сек .
Теперь схема, поскольку решено, что схема будет снимать временные интервалы с датчиков и передавать их для обработки в ПК, схема предельно упрощена.
рис. 3
Собрано на базе МК PIC16F628A, передача информации через адаптер USB-UART, питание также от него.
Экспериментально установлено, что пищалки ЗП-3 , установленные на стенде, при ударе пульки с энергией до 3 дж. дают выбросы до 0,5V.
Таким образом появилась возможность отказаться от дополнительных усилителей в цепи датчиков.
Подстрочными резисторами, на портах устанавливается значение напряжения, близкое к порогу переключения. При ударе, происходит переключение логического уровня.
Тестовый стенд собран на куске литой резины (жесткой) 12 мм. Датчики были приклеены, но почти сразу отвалились, пришлось притянуть накладками.
рис. 3
Для упрощения написания прошивки создана упрощенная модель в Proteus.
Параметры сигналов с датчиков имитируются генераторам последовательностей и соответствуют рис. 2 Модель и прошивку для Proteus 8.9 можно скачать тут.
