2 报靶装置技术指标及设计方案
2.1 技术指标
(1)子弹参数
步枪弹头直径ψ=8.2 mm,有效长度L=18 mm,出口速度为700 m/s,连发速度为600~900发/s。
手枪弹头直径ψ=8.2 mm,有效长度L=12 mm,出口速度为500 m/s。
(2)坐标靶面定位区为500 mm×500 mm,分辨率为5 mm。
2.2 总体方案设计
(1)靶子部分的系统原理如图6所示。
子弹射中坐标靶面,阻挡了垂直、水平的红外激光光速,从而检测出弹着点的坐标位置,通过传感器输出响应的模拟脉冲信号电压,X(VX1,VX2)和Y(VY1,VY2),脉冲电压宽度等于子弹穿过靶面的瞬间时间,与此同时进行四路同时采样并保持,供A/D转换。
经A/D转换得到的数据按照前面给出的公式计算坐标值(X,Y),再经过编码处理,形成串行代码,这里采用简单的脉冲幅度调制,然后通过无线发射,完成数据的传递。
(2)显示部分由无线接收、解调、纠错处理、存储,最后把弹着点显示在以胸环靶为背景图案的点阵式液晶显示屏上。另外,显示部分还完成其他附加的必要功能。如果采用笔记本电脑作为显示器,其实现的功能更多,使系统更加完善。
2.3 红外线矩阵坐标靶及传感器
2.3.1 红外线矩阵坐标靶
红外线矩阵坐标靶如图7所示。
图7中,上面和右侧是激光发射二极管,下面和左侧是由光电二极管控制的光电开关。在设计上,使得光电开关在有光束照射时断开,无光束照射时闭合。相邻光束之间的距离为5 mm,小于弹头的直径ψ=8.2mm,当弹头垂直穿过靶面时,水平和垂直方向上都至少有一条光束被阻断,设相应被阻断光束的光电开关为X1,Y1,则开关X1,Y1闭合,而其余开关仍断开。(X1,Y1)就表示了弹着点的坐标位置。
2.3.2 坐标传感器
X方向和Y方向坐标传感器完全相同,是由光电开关与电阻组成的网络。如图8所示。
图8中Ko,K1,K-1,…,Kn为光电开关,R0,R1,R-1,…,Rn为定位电阻,阻值相同,R。为取样电阻,在无子弹穿过靶面时,V1=V2=0 V;弹头穿过靶面时,V1,V2都有电压信号输出。X和Y两坐标传感器分别输出(VX1,VX2)和(VY1,VY2),根据电路原理,子弹中靶的坐标点(XI,YJ)由下列公式给出:
2.4 硬件电路设计方案
系统微控制器采用8098单片机,它含有四路10位A/D转换器。该控制电路的输入信号来自坐标传感器,由8098完成A/D转换、存储、计算、编码、输出串行脉冲码至无线发射模块TRF96001。显示控制单元由单片机8751、点阵式液晶显示专用的大规模集成电路T6963及液晶显示屏(LCD 256×128点阵)组成。
2.5 软件部分
软件也是分为两部分,并且实现两机的异步串行通信,软件比较复杂,限于篇幅,在此不再赘述。
3 结 语
本文介绍的是一个靶位的自动报靶器,功能单一,使用灵活方便。如果在专门靶场,可以组成由中心控制的多靶位组网的智能报靶系统。具体技术方面,由于子弹穿过靶面的时间很短(20μs左右),故采用扫描方式解决101×101矩阵坐标不现实,而本系统采取的方法具有创新性。子弹穿过靶面形成的电脉冲信号和采样脉冲的同步问题至关重要,已在实际中得到解决。