Устройство для регистрации перемещений оружия

 

Изобретение относится к средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающего регистрацию как вертикальной и горизонтальной составляющих отклонения оружия относительно направления на мишень, так и угла сваливания (завала) оружия. Устройство содержит два излучателя, закрепленные на мишени, координато-чувствительный датчик, установленный на оружии, регистратор координат, содержащий частотно-селективные усилителя, формирователь импульсов, регистратор угла сваливания, синхронные детекторы. Излучатели расположены на одной из координатных осей, проходящей через центр мишени. 1-й и 2-й выходы формирователя импульсов соединены с излучателями и управляющими входами синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистратору координат, а сигнальные входы подключены к выходам координато-чувствительного датчика. 3-й и 4-й выходы формирователя импульсов соединены с управляющими входами регистраторов координат и угла сваливания. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия и может быть использовано при тренировках в прицеливании.

Известен стрелковый тренажер Кудрякова [1], содержащий установленный на оружии приемник излучения и мишень, на которой установлены 4 излучателя. Каждый излучатель генерирует излучение, промодулированное по собственному закону. Кроме того, тренажер содержит подключенный к приемнику усилитель, 4 блока первичной обработки, 2 блока вторичной обработки и блок конечной обработки. Тренажер позволяет определять правильность прицеливания за счет регистрации вертикального, горизонтального и радиального отклонения оружия относительно направления на мишень. Недостатками тренажера являются невозможность регистрации угла сваливания /"завала"/ оружия, т.е. угла поворота оружия вокруг направления на мишень, а также его сложность вследствие наличия 4 излучателей.

Более простым и наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Электронный самописец для регистрации меткости стрельбы" [2] . Он содержит 2 излучателя, закрепленные по углам мишени, координато-чувствительный датчик, установленный на оружии и подключенный к регистратору координат. Излучатели испускают переменные световые потоки. Регистратор содержит частотно-селективный усилитель, выделяющий переменную составляющую сигнала координато-чувствительного датчика. Перед координато-чувствительным датчиком расположен узкополосный оптический фильтр. Электронный самописец меткости стрельбы регистрирует вертикальную и горизонтальную составляющие отклонения оружия относительно направления на мишень.

Недостатком прототипа является невозможность регистрации угла сваливания /"завала"/ оружия. Между тем, при стрельбе в случае "завала" оружия даже при правильном прицеливании возникает промах. Поэтому при обучении стрельбе важно регистрировать угол сваливания оружия, чтобы привить стрелку устойчивые навыки правильного прицеливания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения регистрации углов сваливания оружия.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее два излучателя, закрепленные на мишени, координато-чувствительный датчик, установленный на оружии, и регистратор координат, содержащий частотно-селективные усилители и детекторы, введены формирователь импульсов, регистратор угла сваливания, синхронные детекторы, а излучатели расположены на одной из координатных осей, проходящей через центр мишени, и симметрично относительно центра, причем 1-й и 2-й выходы формирователя импульсов соединены с соответствующими излучателями и управляющими входами синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистратору координат, а сигнальные входы подключены к выходам координато-чувствительного датчика, сигнальный вход регистратора угла сваливания соединен с выходом координато-чувствительного датчика координаты, ортогональной той, на которой расположены излучатели, а управляющие входы регистратора угла сваливания и регистратора координат подключены к 3-му и 4-му выходам формирователя импульсов; регистратор угла сваливания выполнен в виде последовательно соединенных частотно-селективного усилителя, синхронного детектора, фильтра нижних частот, причем управляющие входы синхронного детектора являются управляющими входами регистратора угла сваливания; детекторы в регистраторе координат выполнены в виде синхронных детекторов, управляющие входы которых являются управляющими входами регистратора координат; формирователь импульсов выполнен в виде автогенератора, счетчика по модулю 8, снабженного дешифраторами, схем ИЛИ, схемы НЕ, причем тактовый вход счетчика соединен с автогенератором, входы схем ИЛИ соединены соответственно с 1-м и 2-м, 5-м и 6-м выходами счетчика, а выходы являются 1-м и 2-м выходами формирователя импульсов, 3-й выход которого является точкой соединения выхода переноса счетчика и входа схемы НЕ, выход которой является 4-м выходом формирователя импульсов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для регистрации перемещений оружия, а на фиг. 2 изображены временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит мишень 1. На одной из координатных осей X /Y/, проходящей через центр мишени, симметрично относительно центра закреплены два излучателя 2 и 2'. На оружии 3 установлен координато-чувствительный датчик 4, который включает объектив /на чертежах не показан/, позиционно-чувствительный фотоприемник 5, дифференциальные усилители 6X, 6Y. Устройство содержит также синхронные детекторы 7X и 7Y, регистратор 8 координат, регистратор 9 угла сваливания, формирователь 10 импульсов. Выходы X и Y координато-чувствительного датчика 4 соединены с сигнальными входами синхронных детекторов 7X и 7Y, выходы которых подключены к входам регистратора 8 координат. Вход регистратора 9 угла сваливания подключен к выходу координато-чувствительного датчика 4 координаты, ортогональной той, на который расположены излучатели 2 и 2', т.е. если излучатели 2 и 2' расположены на горизонтальной оси X, то вход регистратора 8 угла сваливания подключается к выходу Y координато-чувствительного датчика 4, если излучатели 2 и 2' расположены на вертикальной оси Y, то вход регистратора 9 подключается к выходу X координато-чувствительного датчика 4. 1-й и 2-й выходы формирователя 10 импульсов соединены соответственно с излучателями 2, 2' и управляющими входами синхронных детекторов 7X и 7Y. Регистратор 9 угла сваливания выполнен в виде последовательно соединенных частотно-селективного усилителя 11, синхронного детектора 12 и фильтра 13 нижних частот, причем управляющие входы синхронного детектора 12, являющиеся управляющими входами регистратора 9 угла сваливания, подключены к 3-му и 4-му выходам формирователя 10 импульсов. Детекторы в регистраторе 8 координат выполнены в виде синхронных детекторов 14X и 14Y, управляющие входы которых, являющиеся управляющими входами регистратора 8 координат, подключены к 3-му и 4-му выходам формирователя 10 импульсов.

Регистратор 8 координат содержит частотно-селективные усилители 15X, 15Y и фильтры 16X, 16Y нижних частот. Формирователь 10 импульсов выполнен в виде автогенератора 17, счетчика 18 по модулю 8, снабженного дешифраторами, схем 19 и 19' ИЛИ, схемы 20 НЕ, причем тактовый вход счетчика 18 подключен к выходу автогенератора 17, входы схем 19 и 19' ИЛИ соединены соответственно с 1-м и 2-м, 5-м и 6-м выходами счетчика 18, а выходы схем 19 и 19' ИЛИ являются 1-м и 2-м выходами формирователя 10 импульсов, третий выход которого является точкой соединения выхода переноса Q3 счетчика 18 и входа схемы 20 НЕ, выход которой является 4-м выходом формирователя 10 импульсов.

В качестве счетчика 18 может быть применен счетчик Джонсона, например в виде интегральной микросхемы 561 ИЕ9, описанный в [3] на стр. 253. В качестве схемы 19 ИЛИ могут быть использованы последовательно соединенные интегральные микросхемы 561 ЛЕ5 и 561 ЛН2. В качестве схемы 20 НЕ может быть использована интегральная микросхема 561 ЛН2. Автогенератор 17 может быть выполнен на интегральной микросхеме 155 АГ1. В качестве синхронных детекторов 7, 12, 14 применены синхронные детекторы релейного типа, принцип действия которых изложен в [4]. Синхронный детектор может быть выполнен в виде 2 аналоговых ключей на микросхеме 561 КТ3 и дифференциального усилителя на микросхеме 140 УД7. Вопросы теории и реализации частотно-селективных усилителей /полосовых фильтров/, а также фильтров нижних частот изложены в [5]. В качестве излучателей 2 могут быть применены светодиоды ИК-диапазона АЛ 107, АЛ 119 и др. Координато-чувствительный датчик может быть реализован на основе двумерного позиционно-чувствительного фотоприемника и объектива либо на основе 2 одномерных позиционно-чувствительных фотоприемников, расположенных под углом 90^o друг к другу, и 2 объективов; в качестве двумерного позиционно-чувствительного фотоприемника может быть использован 4-площадочный фотодиод, фотоприемник с радиальным электрическим полем и др., а в качестве одномерного фотоприемника - 2-площадочный фотодиод [6]. В качестве дифференциальных усилителей могут быть применены включенные соответствующим образом операционные усилители [7].

Устройство работает следующим образом. С автогенератора 17 на тактовый вход C счетчика 18 поступают импульсы 21 /фиг. 2a/. На 1-м, 2-м, 5-м, 6-м выходах счетчика 18 образуются соответствующие импульсные последовательности 22, 23, 24, 25, а на 1-м, 2-м, 3-м, 4-м выходах формирователя 10 импульсов вырабатываются импульсные последовательности 26, 27, 28, 29 соответственно. В соответствии с электрическими импульсами 26, 27 излучатели 2 и 2' генерируют световые импульсы в сторону оружия 3. На чувствительных площадках позиционно-чувствительного фотоприемника 5 под действием излучателей 2 и 2' образуются два световых пятна.

Принцип выделения сигналов координат X, Y и угла сваливания поясняется на примере применения 2 одномерных позиционно-чувствительных фотоприемников, расположенных перпендикулярно друг к другу. При смещении линии прицеливания по вертикали Y, отсутствии смещения по горизонтали X и угла сваливания α (фиг. 2б) на выходе Y координато-чувствительного датчика 4 образуется сигнал 30, который представляет собой разность сигналов, образующихся на площадках Y1 и Y2 позиционно-чувствительного фотоприемника 5. Синхронный детектор 7Y пропускает на свой выход сигнал 30 без инверсии во время свечения одного из излучателей, например 2, а во время другого излучателя, например 2', сигнал 30 инвертируется. Из образующегося таким образом сигнала 31 частотно-селективный усилитель 15Y выделяет сигнал 32 основной частоты. На выходе синхронного детектора 14Y образуется продетектированный сигнал 33, постоянная составляющая которого, выделяемая фильтром 16Y нижних частот, определяет величину и направление отклонения оружия 3 относительно направления на мишень 1 по координате Y. На выходе X координато-чувствительного датчика 4 образуется сигнал 34, представляющий собой разность сигналов с площадок X1 и X2 позиционно-чувствительного фотоприемника 5. Сигнал 34 преобразуется синхронным детектором 7X в сигнал 35. На выходе частотно-селективного усилителя 15X переменной составляющей не образуется, поскольку сигнал 35 следует с удвоенной частотой по сравнению с сигналом 31, в то время как частотно-селективный усилитель 15X настроен на ту же частоту, что и частотно-селективный усилитель 15Y. Поэтому постоянная составляющая на выходе фильтра 16X нижних частот не образуется, что соответствует отсутствию отклонения оружия 3 относительно направления на мишень 1 по координате X. Частотно-селективный усилитель 11 регистратора 9 угла сваливания настроен на ту же частоту, что и частотно-селективные усилители 15X и 15Y регистратора 8 координат. Поскольку на входе регистратора 9 угла сваливания действует сигнал 30 удвоенной частоты, то переменной составляющей на выходе частотно-селективного усилителя 11 не образуется, следовательно, и на выходе регистратора 9 угла сваливания не образуется постоянной составляющей, что свидетельствует об отсутствии угла α сваливания оружия.

При наличии угла сваливания α и отсутствии отклонений оружия по координатам X и Y /фиг. 2в/ на выходе Y координато-чувствительного датчика 4 образуется сигнал 30', из которого частотно-селективным усилителем 11 выделяется сигнал 36 основной частоты. На выходе синхронного детектора 12 образуется сигнал 37, постоянная составляющая которого, выделяемая на выходе фильтра 13 нижних частот, характеризует величину и направление сваливания оружия. На входах частотно-селективных усилителей 15X и 15Y действуют сигналы 31' и 35' удвоенной частоты, поэтому на их выходах переменной составляющей не образуется, следовательно, не образуется и постоянных составляющих на выходах X и Y регистратора 8 координат, что свидетельствует об отсутствии отклонений оружия относительно направления на мишень по координатам X и Y.

Для получения численных значений координат X, Y, угла сваливания α, а также их фиксации к предложенному устройству могут быть подключены вольтметры, самописцы и др.

Устройство для регистрации перемещений оружия позволяет определять вертикальную и горизонтальную составляющую отклонения оружия относительно направления на мишень, а также угол сваливания /"завала"/ оружия. Кроме того, стробирование сигналов синхронными детекторами 7X и 7Y позволяет повысить отношение сигнал/шум, снизить влияние фоновых засветок, а следовательно, повысить точность определения координат X, Y и отказаться от применения узкополосного оптического фильтра перед координато-чувствительным датчиком, благодаря чему упрощается устройство.

Литература 1. Патент РФ N 2060437, МКИ F 41 G 3/26, опубл. Б/П N 14, 1996.

2. Заявка ЕПВ N 0285586 от 10.05.1988 г., МКИ F 41 G 3/26.

3. Пухальский Г.И. Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990.

4. Дехтяренко П.И. Синхронное детектирование в измерительной технике и автоматике. - Киев: Техника, 1965.

5. Активные RC-фильтры на операционных усилителях. Пер. с англ. под ред. Г.Н. Алексакова. М.: Энергия, 1974.

6. Зотов В.Д. Полупроводниковые устройства восприятия оптической информации. - М.: Энергия, 1976.

7. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации перемещений оружия, содержащее два излучателя переменных световых потоков, закрепленные на мишени, координатно-чувствительный датчик, установленный на оружии, и регистратор координат, содержащий частотно-селективный усилители и детекторы, отличающееся тем, что в него введены формирователь импульсов, регистратор угла сваливания, синхронные детекторы, а излучатели расположены на одной из координатных осей, проходящей через центр мишени, и симметрично относительно центра, причем первый и второй выходы формирователя импульсов соединены с соответствующими излучателями и управляющими входами синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистратору координат, а сигнальные входы подключены к выходам координатно-чувствительного датчика, сигнальный вход регистратора угла сваливания соединен с выходом координатно-чувствительного датчика координаты, ортогональной той, на которой расположены излучатели, а управляющие входы регистратора угла сваливания и регистратора координат подключены к третьему и четвертому выходам формирователя импульсов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистратор угла сваливания выполнен в виде последовательно соединенных частотно-селективного усилителя, синхронного детектора, фильтра нижних частот, причем управляющие входы синхронного детектора управляются управляющими входами регистратора угла сваливания.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детекторы в регистраторе координат выполнены в виде синхронных детекторов, управляющие входы которых являются управляющими входами регистратора координат.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь импульсов выполнен в виде автогенератора, счетчика по модулю 8, снабженного дешифраторами, схем ИЛИ, схемы НЕ, причем тактовый вход счетчика соединен с автогенератором, входы схем ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым, пятым и шестым выходами счетчика, а выходы являются первым и вторым выходами формирователя импульсов, третий выход которого является точкой соединения выхода переноса счетчика и входа схемы НЕ, выход которой является четвертым выходом формирователя импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2