Научиться метко стрелять из винтовки и пистолета. Кто из вас не мечтает об этом? Вспомните, с каким восхищением вы смотрели кинофильмы или читали о наших славных снайперах или о стрелках-спортсменах, без промаха поражающих цель.
Для достижения хороших результатов в любом деле нужна упорная и длительная тренировка. В стрелковом деле — особенно. Воспользоваться услугами тиров для развития навыков хорошего стрелка не всегда возможно. Поэтому рекомендуем вам самим изготовить себе электронные пистолет или винтовку, из которых можно поразить любую мишень. Наше оружие совершенно безопасно, потому что вместо пули оно стреляет лучом света. Это, конечно, не лазер и даже не гиперболоид инженера Гарина, с помощью которого можно прожигать отверстия в самой толстой броне из металла.
Чтобы изготовить наше оружие и оборудовать им стрелковый тир, надо иметь небольшой набор радиодеталей, лампочку и батарею от карманного фонаря и двояковыпуклую линзу. Стрельба из такого оружия, кстати сказать бесшумного, не менее увлекательна, интересна и полезна, чем из настоящего. Научившись пользоваться электронным оружием и без промаха поражать из него мишень, впоследствии вы сможете значительно успешнее овладеть настоящими пистолетом и винтовкой.
При спортивной стрельбе из обычной винтовки или пистолета запас патронов всегда ограничен. На тренировочных стрельбах обычно выдают по пять — десять патронов, а на соревнованиях и того меньше. Из электронного оружия можно стрелять столько, сколько хотите.
Для стрельбы из электронного оружия не нужно специального тира. Электронный тир можно оборудовать в любом помещении, даже в классе или обычной жилой комнате.
Электронный тир состоит из двух частей: оружия и мишени. Оружие (пистолет или винтовка) устроено значительно проще, чем мишень. Однако не следует пугаться трудностей, могущих встретиться при изготовлении электронного тира. Конструкция его несложна, и его могут изготовить даже не очень опытные радиолюбители.
Электронный пистолет стреляет импульсами света, поэтому прежде всего для пистолета необходим источник света. Таким источником для электронного оружия ближнего действия (3—10 м) может служить лампочка от карманного фонаря, рассчитанная на напряжение 2,5 в и ток 0,20 или 0,075 а. Важно, чтобы нить накала лампочки была тонкая. Это может значительно повысить точность оценки результатов попадания: тонкая нить скорее нагревается и остывает и вспышка света становится короче. Иными словами, нить накала лампочки должна иметь как можно меньшую тепловую инерцию.
Для питания нити накала лампочки нужна гальваническая батарея или простейший выпрямитель, если питать электронный пистолет от осветительной сети. Чтобы получить очень короткий импульс света, питание лампочки, ее включение на время выстрела, необходимо производить очень маленькими порциями электроэнергии. Подключать лампочку прямо к источнику питания, как в обычном карманном фонаре, нельзя. Даже при кратковременном замыкании контактов выключателя вспышка света будет слишком длительной. Кроме того, во время соревнований участники будут находиться в неравных условиях: один нажмет на кнопку выключателя и удержит замкнутыми контакты выключателя дольше, чем другой. Необходимо какое-то устройство, точно отмеряющее время импульса, причем очень короткое.
Очевидно, что длительность импульса света будет тем больше, чем больше электроэнергии будет подано на лампочку. Мерой электроэнергии может служить электрическая емкость — конденсатор. Электрическая емкость конденсатора постоянна, и при неизменном напряжении источника питания один и тот же конденсатор запасет (накопит) строго определенное количество энергии. Выбрав соответствующую емкость накопительного конденсатора, мы сможем определить то количество электроэнергии, которое необходимо для очень короткой, но достаточно мощной вспышки света во время выстрела.
При нажатии на спусковой крючок связанные с ним контакты присоединяют заряженный конденсатор к лампочке, через которую он разряжается. Нить накала лампочки нагревается, и происходит кратковременная вспышка света. При отпущенном спусковом крючке другие контакты подключают конденсатор к источнику питания, и конденсатор в перерывах между выстрелами успевает полностью зарядиться.
Принципиальная схема электронного пистолета показана на рисунке 12.
Рис. 12. Принципиальная схема электронного пистолета.
До нажатия на спусковой крючок контакт а замкнут с контактом б и образует цепь заряда конденсатора С1 от батареи Б1 через резистор R1, ограничивающий ток заряда. При нажатии на спусковой крючок контакт а переходит к контакту в от контакта б, образуя цепь разряда конденсатора С1 через лампочку Л1. В этот момент происходит «выстрел».
Оформление электронного оружия — дело произвольное. Это может быть винтовка, охотничье ружье, пистолет. На рисунке 13 показан один из вариантов электронного пистолета, собранного внутри детской игрушки-револьвера, стреляющего пластиковой пробкой.
Рис. 13. Схематическое устройство пистолета.
На рисунках 14 и 15 показаны внешний вид пистолета и размещение деталей внутри него.
Рис. 14. Внешний вид пистолета.
Рис. 15. Размещение деталей внутри пистолета и оптическая система.
Импульс света от лампочки Л1 должен быть направлен в мишень тонким пучком, иначе попасть в нее будет очень легко. Фокусирующее устройство может состоять из одной или нескольких линз.
При рассмотрении схемы может возникнуть вопрос: почему не перегорает лампочка, рассчитанная на напряжение 2,5 в, при подключении к ней напряжения 9 в. Происходит это потому, что энергии, запасенной конденсатором, недостаточно для того, чтобы расплавить нить лампочки. Емкость конденсатора подобрана так, чтобы обеспечить яркую вспышку лампы, но не сжечь ее, хотя в момент самой вспышки лампочка горит с большим перекалом.
Детали пистолета можно изготовить и самостоятельно из дерева или металла. В рукоятке пистолета помещают батарею типа «Крона», которая применяется для питания карманных и переносных транзисторных приемников. Контактную систему можно изготовить из любых гибких, хорошо пружинящих металлических пластин. Очень удобно использовать контактные пластины от телефонных электромеханических реле. После установки контактов их следует отрегулировать, подогнув так, чтобы при отжатом спусковом крючке была замкнута нижняя пара контактов а и б, а при нажатом — верхняя а и в, в это время контакты а и б должны быть разомкнуты.
Емкость конденсатора С1 выбирают в пределах от 400 до 1000 мкф на рабочее напряжение 10–12 в. Чем больше емкость конденсатора, тем ярче вспышка лампы, и поэтому срок службы лампы меньше. При значительном расстоянии до мишени емкость конденсатора следует взять больше.
Если вы захотите изготовить пистолет, конденсатор должен быть малогабаритным, например типа ЭТО. Но его можно заменить любым другим электролитическим конденсатором, подходящим по емкости.
При замене конденсатора увеличатся размеры пистолета, и об этом нужно подумать при конструировании электронного оружия.
Устройство фокусирующей системы наиболее сложно во всей конструкции пистолета. Дело в том, что луч света должен образовать на мишени пятно диаметром не более 20 мм, то есть не должен превышать размеров трехкопеечной монеты. Достичь этого можно с помощью отражательной системы сигнального фонарика, в которую вместо защитного стекла вставляют двояковыпуклую линзу с фокусным расстоянием, равным расстоянию от лампочки до линзы.
При стрельбе из любого оружия задача стрелка заключается в том, чтобы поразить цель. В тренировочных стрельбах и стрелковых соревнованиях мишенями могут служить, например, силуэт животного или ряд концентрических кругов с черным «яблочком» в центре. Мишень может быть движущейся, падающей или неподвижной.
Для электронного тира можно изготовить любую мишень. Проще всего сделать мишень с одним «яблочком» в центре и небольшим белым полем, «молоком», вокруг. В центре мишени прорезают небольшое отверстие, в которое вставляют светочувствительный элемент — фоторезистор или фотоэлемент. Кругов на мишени делать не нужно, так как луч света, попавший в «молоко», не оставит на нем следа и мы не сможем увидеть пробоину, как при стрельбе настоящими пулями.
Электронный тир требует от стрелка высокой точности попадания, только в центр мишени (в «десятку» или в «яблочко», как говорят стрелки). Поэтому тот, кто научится попадать в мишень из электронного пистолета, при стрельбе из обычного огнестрельного оружия будет поражать только центр мишени и покажет отличные результаты.
Луч света при стрельбе из электронного пистолета, попадая в центр мишени или в определенное место птицы или зверя, где установлен светочувствительный элемент, вызывает резкие изменения сопротивления этого элемента, заставляющие сработать исполнительное устройство мишени. Контакты исполнительного реле могут включить сигнальную лампу, или устройство, опрокидывающее мишень, или счетчик, подсчитывающий общее число попаданий. Блок-схема электронного устройства, поясняющая его принцип действия, изображена на рисунке 16.
Рис. 16. Блок-схема электронного тира.
Как видно из блок-схемы, мишень электронного тира содержит несколько электронных блоков. Прежде всего это светочувствительный элемент, который включен на вход усилителя. Изменения сопротивления светочувствительного элемента под действием даже очень яркой вспышки света очень незначительны, и мы не можем включить исполнительный механизм сразу после светочувствительного элемента мишени. Импульс тока, возникающий в светочувствительном элементе при попадании на него света, нужно усилить.
Усиленный импульс тока имеет форму, зависящую от того, как будет подан световой импульс на светочувствительный элемент — фоторезистор. Каждый раз при «выстреле» мы не можем точно знать, весь ли импульс света попал на фоторезистор или только часть его. Поэтому на выходе усилителя будут импульсы тока разной формы и длительности. Включать на выход усилителя исполнительное устройство нельзя, потому что оно из-за разных импульсов будет работать нечетко. Иной раз луч света попадет на мишень, но рука дрогнет — и луч-пуля скользнет по мишени. Вы попали в цель, а исполнительное устройство не сработает, и попадание не будет отмечено. Могут быть и ложные срабатывания из-за посторонней засветки или просто от смены освещенности фоторезистора. Это может произойти тогда, когда вся электронная мишень была настроена в пасмурную погоду или вечером при искусственном освещении, а стрелять пришлось в солнечную погоду.
Чтобы исполнительное устройство работало четко и фиксировало только уверенные попадания световой пули на фоторезистор мишени, после усилителя стоит спусковое устройство. Оно срабатывает от разных импульсов (по форме и по длительности), создавая на выходе четкую команду — «попал» или «не попал». Эта команда в виде электрического тока подается на обмотку исполнительного устройства (электромеханического реле, счетчика и т. п.), которое непосредственно или через свои контакты вызывает срабатывание какого-то указателя попаданий (зажигает лампочку, опрокидывает мишень, поворачивает колесо счетчика и т. д.).
Предлагается два варианта электронной мишени — транзисторный и ламповый. Первый из них менее чувствителен и рассчитан на стрельбу с расстояния 3–5 м. Ламповый вариант мишени, имея более высокую чувствительность, позволяет увеличить дальность стрельбы до 10 м. Если есть желание еще больше увеличить расстояние до мишени, то нужно поэкспериментировать с усилителем мишени, добавив еще один каскад усиления, попробовать подобрать другой тип фоторезистора или поставить фотоэлемент.
Принцип построения обоих вариантов мишени одинаков, разница состоит лишь в том, что в первом из них усилитель и спусковое устройство собраны на транзисторах, а во втором — на радиолампах. Транзисторный вариант мишени удобно сделать переносным и питать от гальванических батарей или аккумуляторов. Такой переносный тир необременительно взять с собой даже в поход. Весит он немного, и во время отдыха можно организовать интересные стрелковые соревнования.
Однако питание транзисторного тира, если он используется в стационарных условиях, можно осуществить и от осветительной, сети через выпрямитель.
Принципиальная схема транзисторной мишени с питанием от батарей показана на рисунке 17.
Рис. 17. Принципиальная схема транзисторного варианта мишени.
Луч света — «пуля», попадая на фоторезистор ФС-К1 (R13), вызывает резкое изменение его сопротивления. Это, в свою очередь, ведет к резкому изменению режима работы транзистора Т1, что равносильно тому, что на вход усилителя будет подан импульс тока. Задача усилителя состоит в том, чтобы усилить этот импульс. Первый каскад собран по схеме эмиттерного повторителя. Такая схема включения транзистора усиления не дает, и служит этот эмиттерный повторитель только для того, чтобы согласовать большое сопротивление фоторезистора с малым входным сопротивлением транзисторного усилителя. Если не ставить эмиттерный повторитель, а первый транзистор включить как обычный усилитель, общее усиление, даваемое двумя каскадами усиления на транзисторах Т1 и Т2, будет меньше, чем при использовании комбинации из эмиттерного повторителя и одного каскада усилителя, собранного на транзисторе Т2.
Фоторезистор и резистор R3 образуют делитель напряжения, с которого снимают напряжение смещения на базу транзистора Т1. Сопротивления этого делителя определяют режим работы транзистора по постоянному току. Нагрузкой эмиттерного повторителя служит резистор R4, включенный в эмиттерную цепь транзистора.
Если сравнить схему обычного усилителя на транзисторе с эмиттерным повторителем, то разница будет только в том, как включена нагрузка. В обычном усилителе нагрузка стоит в коллекторной цепи, а в эмиттерном повторителе — в эмиттерной. Это различие и определяет свойства усилителя.
Импульс напряжения, выделившись на резисторе R4, поступает на вход следующего каскада-усилителя, собранного на транзисторе Т2. Нагрузкой второго каскада служит резистор R6, с которого и снимают усиленный импульс. Режим второго каскада определяется резисторами R2, R3 и R5. Эти резисторы включены так, что они в значительной степени определяют и режим эмиттерного повторителя. Выбор их величины определяет и усилительные свойства двух первых каскадов электронной мишени. Усиленный импульс через конденсатор С3 поступает на полупроводниковый диод Д1 и на делитель, состоящий из резисторов R7 и R8. Сопротивления резисторов этого делителя выбирают такими, чтобы диод был заперт. Величина напряжения, запирающего диод в такой схеме, около 0,5 в. Это означает в данном случае, что все импульсы напряжением менее 0,5 в через диод не пройдут и исполнительное устройство не сработает. Такое включение диода необходимо для того, чтобы избежать ложных срабатываний мишени от случайных помех, а также от неточных попаданий лучом света в мишень.
Если рабочий импульс больше 0,5 в, диод открывается и импульс проходит на базу транзистора спускового устройства. В описываемой мишени спусковое устройство собрано по схеме ждущего мультивибратора. Ждущим он назван потому, что до тех пор, пока на базу транзистора Т3 не поступит импульс, транзистор Т3 открыт. Вследствие падения напряжения на прямом сопротивлении диода Д2, создаваемого током, протекающим через резистор R2, напряжение на эмиттере транзистора Т4 будет ниже (более отрицательно), чем напряжение на его базе, и этот транзистор будет закрыт. Поскольку нагрузкой транзистора Т4 является обмотка исполнительного реле P1, то при закрытом транзисторе ток через обмотку не пойдет, якорь реле не будет притянут и контакты реле останутся разомкнутыми. Так будет продолжаться до тех пор, пока меткий стрелок не попадет лучом света в мишень. Ждущий мультивибратор ждет импульса.
Как только луч света попадает на фоторезистор (вы поразили мишень), на входе эмиттерного повторителя появляется импульс тока (напряжения). После усиления этот импульс в положительной полярности попадает на базу транзистора Т3, и он закрывается. Напряжение на коллекторе транзистора Т3 достигает напряжения питания, транзистор Т4 открывается, и в обмотке реле Р1 появляется ток. Реле срабатывает, включая сигнальное устройство, указывающее, что вы попали точно в центр мишени.
После этого через резисторы R9 и R11 и участок коллектор—эмиттер транзистора Т4 начинает перезаряжаться конденсатор С4. Как только напряжение на базе транзистора Т3 достигнет такой величины, что этот транзистор откроется, через него потечет ток. Напряжение на коллекторе Т3, а следовательно, и на базе Т4 уменьшится настолько, что Т4 закроется и все устройство перейдет в первоначальное состояние, то есть в режим ожидания. В этом положении ток через обмотку реле P1 прекратится и контакты реле разомкнутся.
При мгновенном переключении мультивибратора ток в обмотке реле P1 резко прекращается и возникают большие обратные токи, так называемые экстратоки. Такое явление наблюдается всегда, когда прерывается ток, идущий через индуктивность.
В опытах с электромагнитами на уроках физики, при изучении явлений индукции и самоиндукции, вы, наверное, заметили, что при размыкании контактов, включающих ток в катушку, между ними проскакивает большая искра. Неосторожный экспериментатор, замыкающий цепь неизолированными проводами, даже при очень небольшом первичном источнике тока, например от батареи КБС-Л-0,50, ощущает довольно сильный удар током.
Для того чтобы экстратоки, возникающие в цепи реле Р1 — транзистор Т4, не вывели последний из строя, так как напряжения, вызванные этими токами, превышают допустимые на участке коллектор — эмиттер, параллельно обмотке реле включают диод Д3. Через этот диод замыкаются экстратоки, и транзистор оказывается вне опасности.
Все устройство транзисторной мишени питается от трех батарей типа КБС-Л-0,50. Несколько необычное включение источников питания вызвано тем, что, если питать ждущий мультивибратор и усилитель от одной батареи (особенно если батареи не новые), все устройство работает нечетко и возможны либо ложные срабатывания, либо при попадании в мишень спусковое устройство не сработает вовсе.
Поэтому для четкой работы пришлось разделить источники питания. Спусковое устройство питается от всех трех батарей, включенных последовательно, а усилитель на Т2 — только от двух из них (Б1). Разделение батарей выгодно еще и потому, что для питания усилителя вполне достаточно напряжения 6–7 в, а для четкой работы спускового устройства с электромеханическим реле или счетчиком напряжение желательно побольше — 8–9 в. Общий потребляемый ток транзисторной мишенью не превышает 7—10 ма.
Конструкция транзисторного варианта мишени может быть произвольной. На рисунках 18 и 19 показан один из вариантов размещения деталей мишени на монтажной плате (рис. 20).
Рис. 18. Размещение деталей на плате транзисторной мишени.
Рис. 19. Монтаж транзисторной мишени.
Рис. 20. Разметка монтажной платы.
В данном варианте монтажа основой платы служит пластина дюралюминия размерами 120x60 мм. Транзисторы установлены в специальные панели, провода питания и выходные цепи к исполнительному устройству прикреплены на пятиконтактной колодке. Резисторы, конденсаторы и диоды установлены с нижней стороны монтажной платы и припаяны к выводам панелек для транзисторов и монтажных планок со штырьками. Вместо дюралюминиевой платы можно использовать гетинаксовую или текстолитовую таких же размеров. В этом случае детали припаивают к контактным штырькам из медной луженой проволоки, забитым в отверстия, просверленные непосредственно в плате.
Детали для транзисторной мишени используют любые, лишь бы номиналы их соответствовали приведенным на принципиальной схеме. Если необходимо сделать мишень переносной, то нужно взять малогабаритные детали (резисторы типа УЛМ или МЛТ, конденсаторы типов ЭМ, ЭТО или К-50). Вместо диода Д2Е можно применить любой из серии Д2 или Д9, а вместо Д7Е можно использовать Д7 с любым буквенным индексом, а также Д226.
Транзисторы могут быть любые низкочастотные из серии МП39—МП42 или П13—П16. Важно только, чтобы статический коэффициент усиления по току βст был у этих транзисторов не менее 30–40.
Напоминаем, что, прежде чем приступить к монтажу, необходимо проверить исправность деталей. После сборки следует убедиться в правильности всех соединений по монтажной и принципиальной схемам и только после этого включать питание.
Налаживание мишени сводится к такому подбору величин резисторов R2, R3, R5, R7, R8, R11 и конденсаторов С2, С3 и С4, чтобы при освещении фоторезистора карманным фонарем четко срабатывало исполнительное устройство. Налаживание нужно производить при обычном дневном или электрическом свете, стремясь к тому, чтобы на фоторезистор не попадал прямой свет от окна или электрической лампочки. Налаживание мишени— дело наиболее сложное.
Импульс света от лампочки, установленной в пистолете, очень мал, и поэтому из мишени нужно «выжать» все, что она может дать, то есть очень тщательно настроить все ее каскады. При налаживании может оказаться, что номиналы резисторов и конденсаторов будут отличаться от указанных на схеме в два-три раза. Этого не следует бояться, так как сопротивление фоторезистора ФС-К1 может отличаться от использованного в схеме, приведенной на рисунке 17, и коэффициент усиления транзисторов тоже может быть другим.
Транзисторную мишень можно питать от сети через выпрямитель, схема которого изображена на рисунке 21.
Рис. 21. Принципиальная схема выпрямителя для питания транзисторной мишени.
Более чувствительную мишень, позволяющую стрелять с расстояния до 10 м, следует собирать на радиолампах. Блок-схема такой мишени и принцип действия ее такие же, как у транзисторной. Тот же фоторезистор типа ФС-К1 является чувствительным элементом. Затем следует двухкаскадный усилитель и спусковое устройство (ждущий мультивибратор), в нагрузке которого установлено исполнительное реле или электромеханический счетчик.
Принципиальная схема ламповой мишени изображена на рисунке 22.
Рис. 22. Принципиальная схема ламповой мишени.
Положительный импульс напряжения, возникающий в момент попадания света на фоторезистор, выделяется на нагрузочном резисторе R3 и через конденсатор С4 попадает на управляющую сетку правой половины лампы Л1, работающей усилителем входного импульса. Анодной нагрузкой лампы служит резистор R4, с которого снимают усиленный импульс. В ламповой схеме мишени, в отличие от транзисторной, входной импульс можно подавать прямо на усилитель, не устанавливая согласующих каскадов. Это возможно потому, что входное сопротивление лампового каскада достаточно большое и первый каскад может работать в режиме усиления.
Второй каскад усиления собран на левой половине двойного триода Л1. Усиленный импульс поступает на вход второго каскада через конденсатор С6. Резистор R5 и конденсатор С5 образуют ячейку автоматического смещения на управляющей сетке правой половины лампы Л1. Анодный ток, проходя по резистору R5, создает на нем падение напряжения. Полярность этого напряжения такова, что на катоде лампы образуется положительный потенциал, а на заземленном конце резистора — отрицательный. Этот отрицательный потенциал попадает на сетку через резистор утечки R3. Импульс напряжения, возникающий на фоторезисторе, имеет сложную форму и содержит много переменных составляющих. Чтобы на управляющую сетку правой половины лампы не попадала переменная составляющая в обратной полярности с приходящим импульсом и не создавалась таким образом отрицательная обратная связь, уменьшающая усиление каскада, установлен конденсатор С5. Через этот конденсатор переменная составляющая усиливаемого сигнала замыкается на общий провод, минуя резистор R5.
Второй каскад усиления собран на левой половине лампы Л1 по несколько необычной схеме. На управляющую сетку этой половины лампы подано через резистор R6 положительное напряжение от общего источника анодного напряжения, и в катоде лампы отсутствует резистор автоматического смещения. Эта половина лампы благодаря такому включению работает при положительном смещении или, как говорят, в режиме сеточных токов. В таком режиме происходит максимальное усиление отрицательной части импульса и отсечка положительного выброса рабочего импульса.
Нагрузкой второго каскада усилителя служит резистор R7, с которого снимают положительный импульс. Такая перемена полярности объясняется следующим образом.
Когда на управляющей сетке лампы большое отрицательное напряжение, лампа заперта, на ее аноде наибольшее положительное напряжение, равное обычно напряжению источника анодного напряжения. Значит, при отрицательном напряжении на сетке напряжение на аноде положительно. Так бывает всегда. Когда напряжение на сетке становится положительным, лампа полностью открывается, через нее течет наибольший ток и все анодное напряжение падает на резисторе нагрузки. Перепад анодного напряжения будет иметь обратный знак по отношению к сеточному. В нашем случае отрицательный выброс рабочего импульса в анодной цепи станет положительным и к тому же усиленным.
Благодаря тому что в ламповом варианте мишени оба каскада работают в режиме усиления, а не один, как в транзисторном, чувствительность мишени выше. Это означает, что стрелять можно с большего расстояния.
Цепочка С7R8 — дифференцирующая. Такая цепочка делает импульс остроконечным. Остатки отрицательного выброса срезаются диодом Д1. Этот диод включен так, что для положительной части импульса он представляет очень большое сопротивление, а для отрицательной — маленькое. Отрицательный выброс напряжения беспрепятственно замыкается на землю, а положительный задерживается диодом и поступает на управляющую сетку правой половины двойного триода Л2, работающего в спусковом устройстве.
Так же как и в транзисторном варианте, спусковое устройство представляет собой ждущий мультивибратор. В режиме ожидания правый триод лампы Л2 заперт отрицательным смещением, образующимся на резисторе R9 от анодного тока левой, открытой половины этой лампы. Отрицательное смещение поступает на управляющую сетку правой половины лампы через резистор R8. Правая половина лампы Л2 открыта, и через обмотку счетчика (или исполнительного реле) течет ток. В этом еще одно отличие лампового варианта мишени от транзисторного. Там, если вы помните, последний транзистор спускового устройства Т4 в режиме ожидания был заперт и через обмотку реле ток не проходил. Такой способ включения более выгоден в транзисторном варианте потому, что меньше расходуется энергии источников питания. Реле потребляет значительный ток, и поэтому выгоднее включать его только в момент попадания в мишень.
Для лампового варианта расход тока не имеет большого значения в связи с тем, что питание этой мишени осуществляется от сети переменного тока, и в этом случае обычно не заботятся об экономии энергии. Потребление тока ламповой мишенью незначительно, и счетчик электроэнергии не будет даже реагировать на включение такой маленькой нагрузки. Основными потребителями энергии в ламповой мишени являются накал ламп и выпрямитель анодного напряжения. Энергия, потребляемая счетчиком или исполнительным реле, составляет примерно одну десятую часть от общей энергии, потребляемой всей мишенью. С этой «добавкой» можно не считаться.
Другое дело — транзисторный вариант, питаемый от батарей. В нем основным потребителем является обмотка реле, и поэтому расход батарей снижается в десятки раз при использовании схемы, приведенной на рисунке 17. Схема спускового устройства, примененная в ламповом варианте мишени, несмотря на незначительно больший расход электроэнергии, обеспечивает более четкую работу устройства.
При поступлении импульса на управляющую сетку правой половины лампы Л2, что происходит в момент поражения мишени, правый триод открывается. На аноде этого триода образуется отрицательный импульс напряжения, который через конденсатор С8 поступает на управляющую сетку левого триода Л2. Этот триод запирается, ток через обмотку счетчика или реле прекращается. По окончании импульса правый триод снова закрывается, а левый открывается и все возвращается в первоначальный режим ожидания. В момент обратного переброса ждущего мультивибратора срабатывает исполнительное устройство, фиксирующее попадание в мишень.
Резистор R11 ограничивает ток через обмотку счетчика до 10 ма. Если использовать другой счетчик или реле, обмотка которого имеет сопротивление больше 8 ком, то этот резистор можно не ставить.
Через резистор R12 на сетку левого триода подается положительное напряжение от общего выпрямителя для того, чтобы этот триод в режиме ожидания был все время открыт.
Как уже говорилось, питание лампового варианта электронной мишени производится от сети переменного тока. Подавать на электроды ламп сетевое напряжение непосредственно нельзя. В сети напряжение переменное, а для питания анодов требуется постоянное напряжение. Следовательно, нужен выпрямитель. Напряжение осветительной сети бывает либо 127 в, либо 220 в, а напряжение питания накала ламп обычно равно 6,3 в. Необходим поэтому трансформатор, понижающий это напряжение. Как видно из схемы (рис. 22), источник питания состоит из силового трансформатора Тр1, имеющего три обмотки: сетевую (I), повышающую (II), ее еще называют анодной, и накальную (III). Выпрямляют переменное напряжение, снимаемое с обмотки II селеновым мостовым выпрямителем ABC-120-270. Полученное после выпрямления напряжение нельзя сразу подавать на аноды ламп, так как оно содержит, кроме постоянной составляющей, еще и переменную. Для фильтрации переменной составляющей служит резистивно-емкостный фильтр, состоящий из резисторов R1 и R2 и конденсаторов C1, С2 и С3.
Спусковое устройство не нуждается в хорошей фильтрации, но требует более высоких постоянных напряжений, поэтому напряжение для него снимают после первой ячейки фильтра. На усилитель необходимо подавать напряжение питания, отфильтрованное значительно лучше, поэтому пришлось ставить еще одну ячейку фильтра и только после нее подавать напряжение на аноды ламп усилителя.
Внешний вид лампового варианта электронной мишени изображен на рисунке 23, а монтаж — на рисунке 24.
Рис. 23. Размещение деталей на шасси мишени.
Рис. 24. Монтаж ламповой мишени.
Из этих рисунков нетрудно понять, что все детали мишени, кроме фоторезистора и резистора R3, собирают и устанавливают на дюралюминиевом П-образном шасси. Можно использовать для шасси и листовое железо, но его труднее обрабатывать. Дюралюминий обладает достаточной прочностью, а сверлить в нем отверстия, изгибать его значительно легче, чем железо. Размеры заготовки шасси приведены на рисунке 25.
Рис. 25. Разметка шасси ламповой мишени.
Детали для ламповой мишени можно использовать любые. Резисторы типа ВС или MKT. Конденсаторы постоянной емкости типа МБГО или КСО. Электролитические конденсаторы ЭМ, ЭТО или К-53 (С5) КЭ и К50-3 в фильтре питания.
Трансформатор Тр1 можно использовать готовый от сетевого вещательного приемника типа «Рекорд» любой марки, кроме первого выпуска, в котором нет силового трансформатора.
Трансформатор можно изготовить и самим. Для этого необходим сердечник, набранный из Ш-образных пластин обычной трансформаторной стали. Ширина средней пластины должна быть 20 мм. Толщина набора 37 мм. Обмотка I, рассчитанная на включение в сеть с напряжением 220 в, должна содержать 1200 витков провода ПЭЛ 0,25. Если трансформатор предназначен для работы от сети с напряжением 127 в, первичная обмотка будет иметь в два раза меньше витков. Если предполагается использовать мишень при том и другом напряжении в сети, следует сделать отвод от 650-го витка. Тогда при напряжении в сети 220 в включается вся обмотка, а при 127 в — только часть ее, содержащая 650 витков. Анодная обмотка II намотана проводом ПЭЛ 0,15 и содержит 1200 витков, накальная обмотка имеет 42 витка, выполненных проводом ПЭЛ 1,0.
После того как будет закончен монтаж ламповой мишени, следует прежде всего убедиться, что все соединения сделаны правильно. Затем, не вставляя лампы в ламповые панели, включите питание и проверьте напряжение на лепестках ламповых панелей. На анодных лепестках должно быть 270–250 в постоянного напряжения, на накальных — 6,5 в. Проверку следует производить тестером типа ТТ-1, Ц-20 и т. п.
Если на лепестках ламповых панелек есть напряжение питания, выключите общим выключателем Вк1 сетевое напряжение, вставьте лампы и снова, включив напряжение, проверьте наличие напряжения на соответствующих электродах лампы.
Измерения нужно производить спустя 2–3 мин после включения питания. Это время необходимо для того, чтобы катоды ламп успели нагреться до рабочей температуры.
Если монтаж сделан правильно, то напряжения питания будут несколько другими. Накальное напряжение понизится немного и будет равно 6,3 в. На анодах лампы Л1 вы заметите резкое уменьшение постоянного напряжения. Оно будет около 100 в. То же самое произойдет на аноде левой половины лампы Л2, где напряжение снизится до 130 в. Полное анодное напряжение (около 270 в) останется только на аноде правой половины лампы Л2.
Объяснить такое изменение напряжения можно очень просто. При включении питания оба триода лампы Л1 и левая половина лампы Л2 открыты. Это означает, что через них течет анодный ток. В анодных цепях стоят большие сопротивления, на которых при прохождении анодного тока создается падение напряжения. Это напряжение вычитается из общего напряжения питания, и на анодах оно становится меньше.
Правая половина лампы Л2 закрыта, анодного тока нет, нет и падения напряжения на резисторе R10, и поэтому все напряжение питания будет на аноде лампы. Небольшое уменьшение напряжения накала объясняется падением напряжения на сопротивлении накальной обмотки.
При нормальных напряжениях питания усилитель налаживания не требует и начинает работать нормально сразу после включения питания. При нечеткой работе спускового устройства прежде всего следует добиться, чтобы правая половина лампы Л2 была закрыта, а левая — открыта. Этого достигают изменением величины сопротивления резистора R9. Как правило, это сопротивление нужно увеличить.
Возможно, потребуется подобрать и величину сопротивления резистора R11, что бывает необходимо, когда используют вместо указанного на схеме электромеханического счетчика реле или счетчик другого типа.
Иногда не удается избавиться от влияния постороннего освещения. В темноте мишень срабатывает хорошо, а при освещении даже неярким светом мишень не реагирует на самые точные попадания. Избежать этого можно, затемнив фоторезистор с помощью круглого тубуса.
Можно несколько повысить чувствительность мишени, установив в тубусе двояковыпуклую линзу. Расстояние от линзы до фоторезистора зависит от фокусного расстояния линзы. Это расстояние легко найти.
Зажгите настольную лампу и направьте свет от нее через линзу на чистый лист бумаги. Изменяйте расстояние между линзой и бумагой до тех пор, пока на листе бумаги не появится четкое изображение нити накала лампочки или рисунка абажура. Это расстояние и будет фокусным. Фоторезистор нужно поместить на таком же расстоянии от линзы, которую очень удобно закрепить в тубусе.
Изготовив электронный пистолет или винтовку и мишень, попробуйте организовать стрелковые соревнования на первенство класса и школы. Стоит только показать в действии совершенно новое электронное оружие, как появится очень много желающих попробовать свои силы в этом увлекательном деле. А многие из тех, кто хоть раз попадет в мишень, захотят изготовить свой электронный тир.
