该电子靶所属技术领域:电学。 设计该电子靶的目的:部队战士或射击运动员进行实弹射击或射击比赛时,该电子靶能自动进行报靶。子弹一旦击中靶子,数字显示器就能自动显示出子弹中环数。
该电子靶是由“电极靶”和“报靶仪”组成。
图1是该电子靶的原理框图。子弹一旦击中“电极靶”,“报靶仪”中的弹击触发接收器,就能根据子弹击中的靶环,在相对应的辅出端,输出一个脉冲信号,该信号使数码选择器输出一组相对应的二进制数码。如子弹击中靶子十环,该数码选择器,就能输出二进制数码1010·0;如子弹击中八环,该数码选择器就能输出二进制数1000·0,等等。该数码选择器输出的数码,进入累加器进行累加,累加器输出的数码,再经过二进制数到8·4·2·1·二·十进制数转换器转换成8·4·2·1·二·十进制数,该数再经过译码器译码后,通过驱动器使霓虹管显示器显示出靶环数来。其中累加器(可由三块T693四位加法器和三块T451四D触发器组成十二位累加器),B/BCD数码转换器、译码器和显示器都是大家共知的,在此不再赘述。下面只是着重叙述一下电极靶和弹击触发接收器的原理。
电极靶外观几乎与普通靶子的式样是一样的,其实它们的结构不一样。见图2示意图。电极靶正面是电极M层,电极M导电层上面是用颜料(最好是导电颜料)画成的靶环图,靶子反面,正对正面画成的靶环图,分布了和正面靶环图一样尺寸的靶环状电极N10、N9、N8、N7、N6、N5,正反两电极之间的绝缘层的厚度f,应小于子弹的长度,而且在强度许可的情况下,能薄就薄一点好。反面靶环状电极之间地距离h应小于子弹的直径。反面靶环状的电极,是用导电带引出的(见图2N10电极的引出带),其宽e应大于子弹直径数倍,引出带与引出带下方电极之间的绝缘衬垫的厚度d,应大于子弹的长度。在靶子下边框,引出带再通过导线(屏蔽导线)连接到插头上。电极靶导电电极和导电带加工方法,可以贴金属箔,也可以喷涂或电镀上一层导电体。正反两电极,也就是MN电极之间的绝缘层C和引出带下衬垫绝缘层D,可以用纸板、纤维板、软木屑压制的层板、塑料板、泡沫塑料等绝缘材料制成。
该电极靶和报靶仪联接用接插件,更换方便,可修补多次使用,价格便宜。
弹击触发接收器的逻辑功能,如图3所示。I10~I5是该接收器的六路输入端,又是电极靶N10~N5六个电极的接出端。为了便于说明它的工作原理,现将图3中的两路示于图4。
门1和门2组成第一路R-S触发器,门9和门10组成第二路R-S触发器。平时,两路的置位端“S”通过电阻R1、R2接在高电位(即逻辑“1”)上,所以门1、门9的输出呈低电位(即逻辑“0”),门2、门10的输出呈高电位。
当子弹击中靶子10环时,N10电极和接地的M电极通过子弹瞬时导通,所以S端的电位就由原来的高电位瞬时变成低电位,相当于由逻辑“1”变为逻辑“0”。于是门1输出呈高电位(即逻辑“1”),门2输出呈低电位(即逻辑“0”)。又因门9此时输出仍是低电位,与非门6输出的是高电位,与非门3和与非门5都是开启的,所以门1输出的高电位,通过门3门4的延时后,使与非门5输出低电位。此低电位使与非门7输出高电位,经积分电路延时后,再经反相器反相,又变成低电位,该低电位加之第一路R-S触发器的R端,使门2输出又复原成高电位,门1输出复原成低电位,门1输出的低电位,又通过门3门4使门5输出高电位。所以子弹击中电极靶十环处,就从门5(也就是Q1端)向数码选择器输出一个负脉冲信号。
当子弹击中电极靶10环和9环的交界中心处时,因交界处距离h小于子弹直径,子弹差不多同时使N10N9电极和接地的M电极瞬时导通,门1和门2,门9门10组成的两路R-S触发器差不多同时翻转,门2门10输出低电位,从门1门9输出高电位。因门3门4和门11门12及R0C1积分电路的延时,门6在门1门9输出高电位的作用下,首先使输出从高电位变成低电位,该低电位使门3门5和门11门13闭锁,门5门13输出无变化,并使门3门4和门11门12恢复或保持原状态。门6输出的低电位还使门7和门15输出高电位,经R0C2积分电路延时,此高电位经反相器8和反相器16反相后又变成低电位,该两个低电位又分别加在第一路和第二路R-S触发器的R端,使门2门10又复原成高电位,门1门9又复原成低电位,门1门9输出的低电位又使门6输出,从低电位变成高电位,该高电位使门3、门5、门11、门13开启,而门3和门11输出早已是高电位,门4和门12输出早已是低电位,所以门5和门13输出不变。
因此,当子弹击中十环和九环交界中心处时,就从门6(Q2端)向数码选择器输出了一个负脉冲信号。
其中门3门11输出端和门7门5输出端分别有R0C1和R0C2时间常数不大的积分电路,都是起延时作用的,防干扰、防误触发,并使输出端有足够宽的脉冲信号输出。
如上所述,子弹击中电极靶十环和九环交界中心处时,子弹不大可能使N10N9电极同时和M电极导通,严格讲,总有N10N9电极或先或后地与M电极相继导通的可能,而有了R0C1和门3门4、门11门12的延时作用,不可能出现象门6输出还没从高电位变为低电位,而门5或门13却有输出信号的情况。
子弹是旋转着前进的,在通过靶子的时候,有可能继续使N电极和M电极导通数次。有了R0C2的延时,使R-S触发器在第一次触发翻转后,延时一段时间,使子弹穿过靶子后,再恢复原状态,避免了子弹击中靶子一次,而弹击触发接收器却输出二次或二次以上脉冲信号的可能。并保证输出端输出足够宽的脉冲信号。
图3所示弹击触发接收器下面几路逻辑功能与前面所述的两路相同。弹击触发接收器电路,可根据电极靶靶环数,也就是N电极的多少而增删。
图3所示弹击触发接收器中的R-S触发器,可以用单稳态电路代替,见图5所示。其中单稳电路,一经触发应能输出足够宽的脉冲信号。其功能与图3的功能一样,子弹一旦击中靶子,弹击触发接收器,就会在相应的输出端,输出一个脉冲信号。
弹击触发接收器输出的信号,输入数码选择器。该数码选择器,见图6所示。实际上,主要就是个二极管编码器。当子弹击中十环,就从弹击触发接收器Q1输出端输出一个负脉冲,该负脉冲使数码选择器中的单稳I工作,在单稳工作期间,输出高电平,使D1D2导通,使A4A2输出高电平,A3A1A0仍输出低电平,即输出二进制数1010·0(10)。单稳工作期间,同时还给累加器中的累加寄存器一个求和的命令。同理,如果子弹击中十环与九环交界中心处,弹击触发接收器就在Q2输出端输出一个负脉冲,该负脉冲使数码选择器中的单稳Ⅱ工作,D3D4D5导通,使A4A3A2A1A0输出端输出二进制数1001·1(9·5),同时给累加器一个求和命令。……
如果弹击触发接收器,输出的脉冲足够宽的话,可考虑数码选择器中的单稳态电路可用反相器代替。
该电子靶,根据比赛的需要,可加装定时装置、时间显示器和讯响器。见图3所示,方框图。标准秒信号发生器,产生的砂脉冲信号,进入时、分、秒计数器计数,再经过译码器译码,在霓虹管显示器显示出时间来,该时间显示器可比靶环显示器小一些,安装在靶环显示器之下。时、分、秒计数器输出端,还联接了一个定时控制装置,当其预先置定了定时的时间的话,计数器工作到指定的时间,就会从定时控制器输出一个信号,使单稳A翻转,使数码选择器输出端的与门1~与门5闭锁,使数码进入不了累加器;同时使振荡器工作,带动控制显示器电源的电子开关,随着振荡频率一通一断,使靶环显示器产生闪烁的效果;同时还触发延时讯响器发出“都”一声,表示时间到。单稳A工作一段时间,恢复原状态(其延时时间视需要而定),并输出一信号,使单稳B工作,输出一个脉冲信号,使累加器和时、分、秒计数器置“0”;同时又使讯响器发出“都”一声,表示又可以向靶子射击了。
该电子靶使用时,报靶仪显示器应放置在距电极靶数米处,并比电极靶高出一至二米。电极靶下边框导线联接处以下可藏在壕沟里,或用砂包挡住。
另外,该电子靶,可用无线电发射机,把报靶仪中累加器输出的二进制数码进行数模变换后,再经过调制,用无线电波发射出去,接收机接收了信号后,经过放大、解调、模数变换后,再用显示器显示出来,该显示器可放在射手旁边。该报靶仪还可多台与计算机联接,各个运动员的成绩,都可随时储存在计算机里,并随时用打印机打印出来。
弹击触发接收器,可用TTL数字集成电路(如T033、T067、T035、T082等)或CMOS集成逻辑门(如C035、C033、C066等)构成。还可根据图3或图5逻辑功能生产出专用的单块集成电路。