Всем привет. Довелось мне реализовать интересный проект с применением микроконтроллеров, а именно – оживить подъемные механизмы мишеней для стрелкового тира, вот и решил поделиться результатом своего творения.
Далеко не каждый день бывают такие проекты. Суть заключается в следующем. Имеются четыре подъемных механизма для стрелковых мишеней, и в зависимости от стрелкового упражнения оператор должен управлять подъемом каждой мишени на расстоянии. После того, как мишень установлена оператором в режим готовности, стрелок может производить выстрелы. Подъемный механизм оснащен датчиком удара, с помощью которого фиксируется попадание. Как только датчик обнаружит попадание, соответственно опускает пораженную мишень. Особой сложности в реализации данной задачи нет. Но!..
Как это в большинстве случаях бывает, никакой документации на данные механизмы не было. Сами подъемные механизмы были разукомплектованы, также отсутствовал многожильный экранированный кабель до оператора.
Учитывая то, что мишени могут устанавливаться на дистанцию до трехсот метров, покупка многожильного экранированного кабеля такой протяжённости очень кусается по цене. Оценив плачевную ситуацию, начали искать выход из неё.
Пообщавшись с заказчиком, пришли к следующему. Для управления мишенями без использования каких-либо проводов, идущих к оператору, было решено реализовать дистанционное радиоуправление подъемными мишенями.
Сам дистанционный пульт я хотел изготовить самостоятельно, используя радиомодуль, или купить недорогой готовый радиоудлинитель, подходящий под наши задачи. Но радиоудлинитель, не посоветовавшись, заказчик приобрел сам.
Данный пульт позволяет дистанционно управлять по прямой видимости на расстоянии до 3 000 метров. И это при мощности 10 милливатт передатчика, на частоте 315 Мгц. Данных по чувствительности самого приемника я не нашел, а замерять не было желания и надобности. Как и ожидалось, при испытании данного девайса по прямой видимости уверенная работа составила 150 метров. Но ведь нужно 300! Поколдовав немного с данным устройством и изменив конструкцию антенны (при помощи характериографа X1-50 согласовал и настроил антенну) на четвертьволновой диполь, я смог значительно увеличить дальность работы радиомодуля. Поэтому данный дистанционный пульт и оставили.
После того, как радиопульт удовлетворил требованиям, заказчик захотел оснастить каждую мишень данным пультом для возможности независимо управлять каждой мишенью. Началась дискуссия, нужно ли вообще использовать четыре пульта. С одной стороны, независимое управление каждой мишенью давало ряд преимуществ, но покупка четырех пультов –дополнительная трата денег, к тому же ими неудобно пользоваться. Обсудив, какие стрелковые упражнения будут использоваться, а их, как оказалось, всего три, пришли в выводу, что пульт нужен один – для запуска упражнения или отмены. Все остальные операции возлагались на микроконтроллер.
Стрелковые упражнения:
Первое упражнение:
Три мишени одновременно подымаются с интервалом времени в 10 секунд. Стрелок за отведенное время должен поразить мишени. При поражении стрелком мишень опускается, по завершению отведенного времени оставшиеся непораженными мишени также опускаются. Упражнение закончено.
Второе упражнение:
Три мишени одновременно подымаются с неограниченным интервалом времени (пока не нажмешь отмену упражнения). Как только произойдут попадания во все три мишени, подымается четвертая мишень и удерживается до попадания.
Третье упражнение:
Данное стрелковое упражнение – самое забористое в плане написания программы для микроконтроллера. В стрелковом упражнении участвуют три мишени. Упражнение считается законченным, когда отработали три мишени, причем не обязательно всем мишеням принимать участие, отработать может и одна мишень три раза. Данная мишень поднимется три раза подряд с интервалом времени в 6 секунд, а оставшиеся две и вовсе не принимают участия. Или подняться могут одновременно две мишени с интервалом времени в 6 секунд, затем опуститься. Потом может подняться одна из трех мишеней, при условии, что она не поражена стрелком и т. д. Мишень не подымается только тогда, когда она поражена стрелком. В общем, мишени должны действовать хаотически при каждом новом начале данного упражнения, и по возможности не повторяться подряд. Там еще много разных условий, описывать весь процесс не буду, для этого снял видео, где можно посмотреть как конструктивные моменты, так и саму работу подъемных механизмов в действии. Скажу одно, что повозиться пришлось с написанием программы для микроконтроллера.
Учитывая, что блоки разукомплектованы, решили собирать управление подъемными механизмами на микроконтроллерах. Один блок выполнял роль ведущего, и общался с другими блоками по USART, управляя работой каждого подъемного механизма. Остальные подъемные механизмы были ведомые, и соединялись с ведущим по экранированному кабелю.
Не было надобности в особой скорости передачи данных, поэтому я выбрал стандартную скорость передачи данных 9 600 бит/c. Также на ведущем блоке при помощи тумблера осуществлялся выбор стрелкового упражнения.
Проблема возникла с управлением коллекторного двигателя с последовательным возбуждением. Конструктивно, подъемный механизм выполнен так, что мишень, нужно остановить в определен момент, не раньше и не позже. Иначе мишень под собственным весом могла наклонится как в перед так и назад, а это уже не хорошо. Просто обесточить коллекторный двигатель оказалось не достаточно. За счет инерции редуктора продолжалось движении. По этой причине, реализовал динамическое торможение коллекторного двигателя. Остановка двигателя осуществлялось жёстко и мгновенно.
В связи с отсутствием датчиков удара для мишеней, встал вопрос об их изготовлении. Дли изготовления датчика удара использовали пьезодатчик. Подключенный, согласно схеме, к микроконтроллеру датчик весьма неплохо себя показал. Регулируя переменный резистор, можно настроить чувствительность датчика к ударам.
Следующим этапом в построении датчика удара встал вопрос, как их прикрепить к мишеням, ведь мишени на подъемных механизмах будут заменяться. Значит, датчик удара должен легко сниматься с мишени, соответственно, и устанавливаться на неё. Крепление изготовили по принципу струбцины, и закрепили датчик к нижней части мишени. Учитывая, что подъемный механизм будет находиться ниже уровня земли, датчик никак не пострадает от попадания пули.
Более наглядно конструктивные моменты устройства, как и саму работу, демонстрирую на данном видео:
Комментарии (26)
zim48
07.07.2015 21:03Такой вариант изначально обсуждали но заказчик сказал не надо. Возможно потом и придется доработать, в принципе это не сложно.
progchip666
07.07.2015 21:18Один блок выполнял роль ведущего, и общался с другими блоками по USART, управляя работой каждого подъемного механизма. Остальные подъемные механизмы были ведомые, и соединялись с ведущим по экранированному кабелю.
Подобные вещи конечно гораздо лучше делать по RS485 интерфейсу, а не напрямую с USART
Shishka
07.07.2015 22:14«Учитывая то, что мишени могут устанавливаться на дистанцию до трехсот метров, покупка многожильного экранированного кабеля такой протяжённости очень кусается по цене. Оценив плачевную ситуацию, начали искать выход из неё.»
Shishka
07.07.2015 22:19Извиняюсь, допишу комментарий сюда
На полигонах нет экранированных кабелей в поле, ни на войсковом стрельбище, ни на директрисе, ни на огневом городке. Дистанции до мишени при УУС и УКС от 150 до 750 метров. Для СВД 1100.
Кроме ударного датчика, используется замыкание, для УКС особенно.
Хорошо бы на планшет вывести «обратку» ))
progchip666
07.07.2015 22:40+1А для RS485 подошла бы телефонная витая пара, самая дешёвая.
il--ya
14.07.2015 16:07Меня тоже эта фраза удивила. RS485 на 300 метров даже не то что по витой паре, а по обычной телефонной лапше будет работать. Но нет, мы не ищем лёгких путей… Потратим кучу времени и сил на one-off проект. Я так понимаю, у человека просто много свободного времени и ему было интересно поковыряться. Но тогда не надо под это подводить надуманное технико-экономическое обоснование…
eagleoriginal
07.07.2015 23:42Был подобный опыт в фирме, где я работал раньше. Так-же электронщики меняли полностью всю электронику внутри. (упарились с реализацией тормоза, он перезагружал помню мишень, и она начинала определять свое положение заново делаю взмахи, у нас питание все шло от аккумулятор, и плохо развязали повышающий до 127в). Цепь управления до 16 мишеняй: ноутбук(+ПО) -> uart-ftdi -> атмега с приемопередатчиком на 433мгц. На мишени выносной антенный модуль, т.к. нужно было в горах, и плюс надо было обезопасить, т.к. все, что рядом с мишенью, все простреливается, плюс аккумулятор, обычный автомобильный, тоже выносной.
Датчик выстрела тоже на пъезо элементе у нас срабатывал от хлопка выстрела от пистолета. Т.е. при работе на расстояниях от 25-50 метров. Насколько я знаю так и не исправили. Т.к. нужно было делать анализ спектра, а этого тогда на атмеге никто попросту не хотел делать. Плюс еще была имитация подсветки в ночное время. И все это мониторилось, можно было создавать упражнения, менять параметры вспышки, чтобы имитировать разного стрелка.
Под сильным солнцем они тоже начинали перегреваться и перезагружались. Вообщем был адский проект. Да а еще кабеля мыши съедают на полигонах, поэтому и просили радио.
И еще Технику безопасности соблюдать надо было с этим датчиком удара))
Мишень удобнее всего таскать за ее рычаг подъемный, а я однажды забыл ее выключить и начал переносить. Датчик сработал. Думал палец оттяпает, но ничего места хватило, и только ошкрябало.Shishka
08.07.2015 00:21Честно говоря я не понял, а чем плох стандартный датчик удара? Зачем городить огород?
Про мышей, на моем участке прямо под бруствером, который защищал подъемник, жили мыши, за два года ни разу не видел чтобы кто-то их сгрыз. Кабеля горели на дороге с тележкой, на том участке где стреляли с гранатомета, так и самим тележкам доставалось.
Для ремонта электроблока была инструкция, в которой есть типовая схема и объясняется устройство. На деле устройство электроблоков отличались в зависимости от версии к версии.eagleoriginal
09.07.2015 17:28Я поинтересуюсь а Стандартный датчик это какой тип? Нам достались фактически корпуса от мишеней с живой механикой и двигателем. Родного датчика в глаза не видели. А по поводу мышей, так это со слов заказчика) А на практике помню у бабушки в кладовке мыши за зиму провод от соковыжималки сгрызли. И да от отскачившего камня пьезо-датчик будет срабатывать. Ровно как и от пролетающей мимо кувырком пули, может))
Shishka
09.07.2015 17:52Постараюсь обрисовать стандартный датчик удара. Изготовлен в пластмассовом корпусе, продолговатой круглой формы, крышки с обоих сторон, с одной откручивается крышка и в открытом виде видны металлические пружинные контакты, которые очень похожи на контакты реле, с другой подводится провод к паре контактов через крышку, которая тоже откручивается вместе с парой контактов.
Сбоку корпуса находится металлических зажим, типа прищепки.
Кроме ударного датчика, в электроблоке есть подвод на замыкание двух проводов, которые зажимаются по углу мишени прямо на железо скручиванием. На корпусе подъемника, для обоих датчиков один и тот же разъем. но используется другая пара контактов. Мишень не фанерная, а фанера с обоих сторон обшита листовым тонким железом, с фронтальной стороны красится зеленой краской. При замыкании обоих пластин срабатывает датчик.
На войсковом стрельбище на разных участках, в зависимости какие упражнения выполняются, ставятся либо фанерные, либо обшитые железом мишени. У нас было 5 участков, один из них был с бумажными пистолетными мишенями, пристрелка (дорога), РПГ (стационарные 3 рубежа, 2 дороги) большие мишени были из покрашенной марли на каркасе. Подъемники соответственно были больше этих раза в четыре.Shishka
09.07.2015 18:02Дополню.
«Железные» мишени были для автоматного патрона 5.45, и 7.62 под СВД
На участке где стреляли по фанере, использовали как 5.45 так и 7.62, ну и еще пластмассовыми пулями когда отрабатывали наступление.
eagleoriginal
09.07.2015 18:47Спасибо. Тайна немного проясняется.
Т.е. датчики механические выходят.
Может быть как современное решение сгодится следующее:
www.terraelectronica.ru/news_utr.php?ID=95
По идее должны быть дешевые
Shishka
09.07.2015 18:09Огневая подготовка Здесь описаны УУС, УКС, нужно для понимания алгоритмов и нужного функционала на пульте.
zim48
08.07.2015 06:59Насчет сработки от выстрелов у меня тоже опасение есть, испытают, а там посмотрим возможно и переделать нужно будет.
staskin1
08.07.2015 16:05Отличная работа. Правда для наших задач по практической стрельбе из дробовика не подходят. Кстати, как отрабатывается такой момент как рикошет? Попадание пули и камня выбитого пулей, не попавшей в цель — разные результаты.
zim48
08.07.2015 16:26Скорей всего на камень будет реагировать, по месту все будет видно. Хотя можно загрубить чувствительность датчика.
paranoik
07.07.2015 20:55Мишени заменяются после кажого упражнения? Если нет, надо делать переключение программы с пульта, ходить ногами за огневой рубеж это весьма муторное занятие. Нужно останавливать всю стрельбу, убеждатся что все положили оружие и только тогда идти.
Shishka
07.07.2015 22:30Нет, мишени заменяются в начале учебного периода, или перед показательными стрельбами, либо когда уже совсем в хлам.
Если бы разработчики сходили на экскурсию на полигон, многих вопросов написанных в тексте бы не возникло.
Shishka
07.07.2015 22:38Тумблер на нормальном подъемнике, нужен чтобы локально управлять электроблоком, а не для того чтобы выбирать упражнение. Показ всех последовательностей упражнений только с пульта на вышке. Для того. чтобы пойти в поле оператору нужно переключить ВСУ над вышкой.
zim48 Автор
07.07.2015 21:03Такой вариант изначально обсуждали но заказчик сказал не надо. Возможно потом и придется доработать, в принципе это не сложно.
progchip666
07.07.2015 21:18Один блок выполнял роль ведущего, и общался с другими блоками по USART, управляя работой каждого подъемного механизма. Остальные подъемные механизмы были ведомые, и соединялись с ведущим по экранированному кабелю.
Подобные вещи конечно гораздо лучше делать по RS485 интерфейсу, а не напрямую с USART
Shishka
07.07.2015 22:14«Учитывая то, что мишени могут устанавливаться на дистанцию до трехсот метров, покупка многожильного экранированного кабеля такой протяжённости очень кусается по цене. Оценив плачевную ситуацию, начали искать выход из неё.»
Shishka
07.07.2015 22:19Извиняюсь, допишу комментарий сюда
На полигонах нет экранированных кабелей в поле, ни на войсковом стрельбище, ни на директрисе, ни на огневом городке. Дистанции до мишени при УУС и УКС от 150 до 750 метров. Для СВД 1100.
Кроме ударного датчика, используется замыкание, для УКС особенно.
Хорошо бы на планшет вывести «обратку» ))
progchip666
07.07.2015 22:40+1А для RS485 подошла бы телефонная витая пара, самая дешёвая.
il--ya
14.07.2015 16:07Меня тоже эта фраза удивила. RS485 на 300 метров даже не то что по витой паре, а по обычной телефонной лапше будет работать. Но нет, мы не ищем лёгких путей… Потратим кучу времени и сил на one-off проект. Я так понимаю, у человека просто много свободного времени и ему было интересно поковыряться. Но тогда не надо под это подводить надуманное технико-экономическое обоснование…
eagleoriginal
07.07.2015 23:42Был подобный опыт в фирме, где я работал раньше. Так-же электронщики меняли полностью всю электронику внутри. (упарились с реализацией тормоза, он перезагружал помню мишень, и она начинала определять свое положение заново делаю взмахи, у нас питание все шло от аккумулятор, и плохо развязали повышающий до 127в). Цепь управления до 16 мишеняй: ноутбук(+ПО) -> uart-ftdi -> атмега с приемопередатчиком на 433мгц. На мишени выносной антенный модуль, т.к. нужно было в горах, и плюс надо было обезопасить, т.к. все, что рядом с мишенью, все простреливается, плюс аккумулятор, обычный автомобильный, тоже выносной.
Датчик выстрела тоже на пъезо элементе у нас срабатывал от хлопка выстрела от пистолета. Т.е. при работе на расстояниях от 25-50 метров. Насколько я знаю так и не исправили. Т.к. нужно было делать анализ спектра, а этого тогда на атмеге никто попросту не хотел делать. Плюс еще была имитация подсветки в ночное время. И все это мониторилось, можно было создавать упражнения, менять параметры вспышки, чтобы имитировать разного стрелка.
Под сильным солнцем они тоже начинали перегреваться и перезагружались. Вообщем был адский проект. Да а еще кабеля мыши съедают на полигонах, поэтому и просили радио.
И еще Технику безопасности соблюдать надо было с этим датчиком удара))
Мишень удобнее всего таскать за ее рычаг подъемный, а я однажды забыл ее выключить и начал переносить. Датчик сработал. Думал палец оттяпает, но ничего места хватило, и только ошкрябало.Shishka
08.07.2015 00:21Честно говоря я не понял, а чем плох стандартный датчик удара? Зачем городить огород?
Про мышей, на моем участке прямо под бруствером, который защищал подъемник, жили мыши, за два года ни разу не видел чтобы кто-то их сгрыз. Кабеля горели на дороге с тележкой, на том участке где стреляли с гранатомета, так и самим тележкам доставалось.
Для ремонта электроблока была инструкция, в которой есть типовая схема и объясняется устройство. На деле устройство электроблоков отличались в зависимости от версии к версии.eagleoriginal
09.07.2015 17:28Я поинтересуюсь а Стандартный датчик это какой тип? Нам достались фактически корпуса от мишеней с живой механикой и двигателем. Родного датчика в глаза не видели. А по поводу мышей, так это со слов заказчика) А на практике помню у бабушки в кладовке мыши за зиму провод от соковыжималки сгрызли. И да от отскачившего камня пьезо-датчик будет срабатывать. Ровно как и от пролетающей мимо кувырком пули, может))
Shishka
09.07.2015 17:52Постараюсь обрисовать стандартный датчик удара. Изготовлен в пластмассовом корпусе, продолговатой круглой формы, крышки с обоих сторон, с одной откручивается крышка и в открытом виде видны металлические пружинные контакты, которые очень похожи на контакты реле, с другой подводится провод к паре контактов через крышку, которая тоже откручивается вместе с парой контактов.
Сбоку корпуса находится металлических зажим, типа прищепки.
Кроме ударного датчика, в электроблоке есть подвод на замыкание двух проводов, которые зажимаются по углу мишени прямо на железо скручиванием. На корпусе подъемника, для обоих датчиков один и тот же разъем. но используется другая пара контактов. Мишень не фанерная, а фанера с обоих сторон обшита листовым тонким железом, с фронтальной стороны красится зеленой краской. При замыкании обоих пластин срабатывает датчик.
На войсковом стрельбище на разных участках, в зависимости какие упражнения выполняются, ставятся либо фанерные, либо обшитые железом мишени. У нас было 5 участков, один из них был с бумажными пистолетными мишенями, пристрелка (дорога), РПГ (стационарные 3 рубежа, 2 дороги) большие мишени были из покрашенной марли на каркасе. Подъемники соответственно были больше этих раза в четыре.Shishka
09.07.2015 18:02Дополню.
«Железные» мишени были для автоматного патрона 5.45, и 7.62 под СВД
На участке где стреляли по фанере, использовали как 5.45 так и 7.62, ну и еще пластмассовыми пулями когда отрабатывали наступление.
eagleoriginal
09.07.2015 18:47Спасибо. Тайна немного проясняется.
Т.е. датчики механические выходят.
Может быть как современное решение сгодится следующее:
www.terraelectronica.ru/news_utr.php?ID=95
По идее должны быть дешевыеzim48 Автор
10.07.2015 06:47Данные датчика не подойдут, реагируют на все в том числе и на порывы ветра
Shishka
09.07.2015 18:09Огневая подготовка Здесь описаны УУС, УКС, нужно для понимания алгоритмов и нужного функционала на пульте.
zim48 Автор
08.07.2015 06:59Насчет сработки от выстрелов у меня тоже опасение есть, испытают, а там посмотрим возможно и переделать нужно будет.
staskin1
08.07.2015 16:05Отличная работа. Правда для наших задач по практической стрельбе из дробовика не подходят. Кстати, как отрабатывается такой момент как рикошет? Попадание пули и камня выбитого пулей, не попавшей в цель — разные результаты.
zim48 Автор
08.07.2015 16:26Скорей всего на камень будет реагировать, по месту все будет видно. Хотя можно загрубить чувствительность датчика.
paranoik
Мишени заменяются после кажого упражнения? Если нет, надо делать переключение программы с пульта, ходить ногами за огневой рубеж это весьма муторное занятие. Нужно останавливать всю стрельбу, убеждатся что все положили оружие и только тогда идти.
Shishka
Нет, мишени заменяются в начале учебного периода, или перед показательными стрельбами, либо когда уже совсем в хлам.
Если бы разработчики сходили на экскурсию на полигон, многих вопросов написанных в тексте бы не возникло.
Shishka
Тумблер на нормальном подъемнике, нужен чтобы локально управлять электроблоком, а не для того чтобы выбирать упражнение. Показ всех последовательностей упражнений только с пульта на вышке. Для того. чтобы пойти в поле оператору нужно переключить ВСУ над вышкой.