Активная мишень "Орудийный дот"

[Zloyuzver]

Выкладываю тут данную тему по просьбе Алексея. Оригинал находится тут.

Давно вынашивал идею создать активную мишень с несколькими режимами работы, которая бы привнесла разнообразие в танковый триал и танковые бои. Знаю, что активная мишень была сделана и москвичами ("Сова", вроде, или "Филин")), и вами, питерцы (Юра, я о тебе и твоём танковом доте с башней от тигра ). Загвоздка была в том, на основе чего делать эту мишень (что будет "мозгом") и как научить её отстреливаться от неприятелей (нужны были протоколы ИК-боя). С протоколами мне помог Денис, чем сэкономил мне кучу времени. За это ему огромное спасибо. В качестве "мозга" я выбрал всё ту же ардуину. Можно было и Raspberry Pi использовать, но как по мне, для данного проекта это избыточная плата, функции которой не будут использоваться на полную мощь, а переплачивать за то, что я использовать не буду, мне не улыбается. Итак, это мой второй проект и я начал его потихоньку реализовывать. Прежде всего я набросал характеристику мишени в плане того, что хочу получить в результате. Получилось следующее:

Технические характеристики:

1. Питание 7.4-12в.
2. ИК-диод - длина волны 940 нм
3. ИК-приёмник - частота 38КГц
4. Диапазон работы дальномера – от 2 см до 4 метров (тестовый вариант, возможно исключение этого пункта)

Возможности:

1. Стрельба на разных протоколах
2. Понимание попаданий на разных протоколах
3. Возможность работать в пассивном и активном режимах
4. Возможность автоматически регистрировать появление объектов (танков) перед мишенью. (тестовый вариант, возможно исключение этого пункта)
5. Деактивация (заморозка) мишени при попадании в неё (пауза 10 или 20 секунд с электронной блокировкой ИК-диода).
6. Минимальное время перезарядки 5 секунд (вне зависимости от режима работы активной мишени).
7. Световая индикация попадания.
8. Световая индикация обратного отсчёта. (тестовый вариант, возможно исключение этого пункта)

Режимы работы:
1. Активный:

- Автоматический режим
- На основании дальномера (тестовый вариант, возможно исключение этого пункта)
- Через определённое время (5, 10, 15, 20 секунд)
- Ручной режим стрельбы

2. Пассивный

Особенности работы в автоматическом режиме на основании данных дальномера:

1. Если мишень активна и стоит в автоматическом режиме по данным дальномера, то, при появлении в поле дальномера объекта, выводится индикация об обнаружении и идёт обратный отсчёт до выстрела (5 сек) с индикацией (табло или светодиоды).
2. Если объект исчез из поля зрения дальномера, то обратный отсчёт прекращается и обнуляется, а мишень дальше ждёт появления объекта в поле зрения дальномера.
3. Если объект в течение обратного отсчёта попал по мишени, то отсчёт прекращается и обнуляется, мишень переводится в режим заморозки на 10 или 20 секунд с индикацией обратного отсчёты этих секунд (табло или светодиоды). По окончании обратного отсчёта мишень размораживается и ждёт появления объекта в поле зрения дальномера
4. Если объёкт в течение обратного отсчёта не попал по мишени, то по завершении обратного отсчёта происходит выстрел на разных протоколах. После выстрела мишень дальше ждёт появления объекта в поле зрения дальномера.

Особенности работы в автоматическом режиме со стрельбой через определённое время:

1. Если мишень активна и стоит в режиме стрельбы через определённое время, то происходит индикация обратного отсчёта этого времени (табло или светодиоды) с последующим выстрелом на разных протоколах. После выстрела идёт перезарядкой в 5 секунд и начинается новый обратный отсчёт на основании выставленного времени.
2. Если объект в течение обратного отсчёта попал по мишени, то отсчёт прекращается и обнуляется, мишень переводится в режим заморозки на 10 или 20 секунд с индикацией обратного отсчёты этих секунд (табло или светодиоды). По окончании обратного отсчёта мишень размораживается и заново начинается новый обратный отсчёт на основании выставленного времени.

Особенности работы в ручном режиме:

1. Если мишень активна и стоит в ручном режиме, то стрельба осуществляется оператором посредством нажатия соответствующей кнопки.
2. После каждого выстрела идёт перезарядка в 5 секунд, в течение которых стрельба не возможна.
3. Если объект попал по мишени, она переводится в режим заморозки на 10 или 20 секунд с индикацией обратного отсчёты этих секунд (табло или светодиоды). В течение этого времени мишень не реагирует на манипуляции оператора. По завершении обратного отсчёта мишень размораживается и вновь реагирует на манипуляции оператора.

Железо

Изначально всё собиралось на беспаечных макетках и имело такой вид:



Потом, по мере написания кода (о нём немного позже), вырисовалось более чёткое представление, что, как и куда будет подключаться, какие блоки и электронные компоненты нужны и где их лучше размещать на плате. Как итог этого электронные компоненты стали паяться на мекетку 5,0х7,3 см и постепенно вырисовывался проект в железе. На плате для было размещены 5-ти пиновый разъём для подключения ИК-диода и ИК-приёмника (распиновака как у ХЛ на разъёме CN2), 5-ти пиновый разъём для подключения вспышки имитации выстрела, индикации попадания, и ещё двух устройств, которые управляются посредством биполярных транзисторов, пара двухпиновых разъёмов для подключения динамика и кнопки ручного выстрела, два трёхпиновых разъёма для подключения двух сервоприводов (первый используется на откате, а второй пока в резерве). Также на плате расположен разъём подключения внешнего питания (используется БЭК на 5в/5А). Для сглаживания просадки используется конденсатор на 1000мкф 16в и диод, расположенные сразу за разъёмом питания, также перед разъёмами для сервоприводов стоят ещё два конденсатора на 1000мкф 16в, которые стоят последовательно друг за другом, что в сумме даёт 2000мкф (не было у меня иных конденсаторов, а так бы воткнул один на 6000-6300 мкф и всё). Все внешние потребители питания берут "+" и "-" от единой шины посредством управляемых ключей на биполярных транзисторах. От ардуины приходят только управляющие сигналы на ключи, сервоприводы и MP3-плеер. Вот пара фото плат (с обратной стороны мешанина из проводов):



Для выбора режима работы использовался галетный выключатель, который был подключён к плате с резисторами таким образом, чтобы весь этот блок стал играть роль переменного резистора, сопротивление которого зависело бы от позиции галетного выключателя.