Тир с электромагнитным ружьем

На столе стоит небольшая горизонтальная панель с укрепленным на ней вертикальным щитом (рис. 78). На щите размещены самые разнообразные мишени, а на панели укреплено игрушечное ружье несколько необычной формы. Заложив в дуло ружья миниатюрный стальной шарик, нажимают пусковую кнопку. Шарик вылетает из дула в сторону щита. Попали в одну мишень — и мишень упала. п опали в другую — загорелась сигнальная лампа, угодили в третью — шарик остался в сетке мишени.

Познакомимся с устройством этого необычного тира. Начнем с мишений . Одна из них — магнитная. Иначе говоря, к щиту с обратной стороны прикреплен небольшой постоянный магнит, например от дверной магнитной защелки (рис. 79), а с лицевой стороны расположена картонная фигурка, удерживаемая магнитом.

Фигурку 7 вырезают из плотного картона, раскрашивают и приклеивают к ней несколько картонных кружков 2 и кружок 3 из жести. Благодаря жестяному кружку фигурка и удерживается магнитом на поверхности щита. Когда же выпущенный из ружья шарик попадает, скажем, в нижнюю часть фигурки, она наклоняется и отскакивает от щита.

Постоянных магнитов и фигурок должно быть столько, сколько подобных мишений предполагается установить на щите.

Если нет постоянных магнитов, можно воспользоваться высокоомными катушками от телефонных реле и подать на их выводы постоянное напряжение. Катушки нужно прикрепить к щиту с помощью кронштейнов так, чтобы торцы их сердечников были прижаты к щиту (рис. 80). Нетрудно догадаться, что катушки с сердечниками будут выполнять роль электромагнитов.

Как питать такие электромагниты? От сети переменного тока через однополупе-риодный выпрямитель (рис. 81), собранный на последовательно соединенных диодах VD1 и VD2.Чтобы уравнять обратные сопротивления диодов, параллельно им нужно включить резисторы R1, R2. Резистор R3 служит для ограничения скачка зарядного тока через конденсатор в момент включения выпрямителя. Резистор R4 необходим для подбора тока через электромагниты, а значит, нужного магнитного потока, удерживающего фигурку-мишень. Его сопротивление зависит от числа электромагнитов и сопротивления их обмоток. Резистор может и не понадобиться, если сопротивление каждой из трех последовательно соедененных обмоток окажется равным 4000 ... 5000 Ом. С уменьшением сопротивления обмоток или их числа сопротивление резистора должно возрастать.

Совсем не обязательно устанавливать два последовательно соединенных диода и шунтирующие их резисторы — эту цепь может заменить один диод Д211, Д217, Д218 или аналогичный, рассчитанный на обратное напряжение не ниже 600 В.

Следующая мишень — электронная (рис. 82). На щите 4 просверлено отверстие, в которое входит конец сердечника / датчика мишени. На сердечнике размещен каркас 2 с обмоткой 3, намотанной проводом ПЭВ-1 0,1 до заполнения каркаса. К другому концу сердечника прикреплен постоянный магнит 5 (к примеру, от магнитной защелки).

Рядом с отверстием под сердечник на щите нарисовано (или наклеено) изображение животного или птицы.

В исходном состоянии витки катушки датчика пересекает постоянный магнитный поток, поэтому на выводах катушки напряжения нет. Но вот точно пущенный из ружья шарик подлетает к сердечнику и пересекает магнитный поток. На выводах датчика появляется импульс напряжения. Полярность его при подлете шарика одна, а при отлете — другая.

Чтобы зафиксировать сигнал датчика, применено спусковое устройство (рис. 83) — ждущий мультивибратор, собранный на транзисторах VT1,VT2. Пока на выводах датчика L1 нет сигнала, транзистор VT1 закрыт, a VT2 открыт. Чтобы датчик не изменял режим работы транзистора VT1 по постоянному току, он включен через разделительный конденсатор С 1 .

Если на верхнем (по схеме) выводе датчика положительный импульс, состояние ждущего мультивибратора не изменяется. Когда же появляется отрицательный импульс, транзистор открывается на мгновенье, и сразу же начинает перезаряжаться конденсатор С 2 . Одновременно закрывается транзистор VT2, на его коллекторе резко возрастает отрицательное напряжение. Поскольку база транзистора VT1 соединена с коллектором VT2 через резистор R1, транзистор VT1 удерживается в открытом состоянии даже после исчезновения импульса на выводах датчика.

В таком состоянии ждущий мультивибратор будет находиться до тех пор, пока конденсатор С 2 не зарядится до определенного напряжения, при котором откроется транзистор VT2. Это произойдет примерно через 2. . .3 с. Мультивибратор возвратится в исходное состояние и будет "ожидать" прихода следующего отрицательного импульса на базу транзистора VT1.

В момент открывания транзистора VT1 на резисторе R4 появляется падение напряжения, открывающее транзистор VT3. Зажигается лампа HL1, сигнализирующая попадание шарика в мишень. Когда мультивибратор возвращается в исходное состояние, лампа гаснет.

Ждущий мультивибратор питается от двух последовательно соединенных батарей 3336, а для питания сигнальной лампы и транзистора VT3 используется напряжение, снимаемое с одной из батарей.

На рис. 83 приведена схема сигнализатора попаданий для одной мишени. Но ведь на щите может быть несколько электронных мишеней, а значит, несколько датчиков. Конечно, для каждого датчика собирают свой сигнализатор, но питают их от одного источника через общий включатель SA1.

В сигнализаторе можно использовать любые транзисторы серий МП39—МП42, но со статическим коэффициентом передачи тока не менее 30. Лампа HL1 — на напряжение 3,5В и ток 0,14 А (МН 3,5-0,14). Если будет использована лампа с большим током (0,26 А), придется установить более мощный транзистор VT3 — МП25А, МП25Б, МП26А, МП26Б. Все резисторы - МЛТ-0,25, конденсатор С 1 - МБМ или

любого другого типа, С 2 — К50-6 или аналогичный оксидный конденсатор, рассчитанный на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме. Выключатель питания — тумблер с двумя группами контактов.

Детали сигнализатора размещены на плате (рис. 84) из изоляционного материала, которую укрепляют за щитом. Но прежде чем окончательно укрепить плату, нужно проверить в действии сигнализатор. Включив питание, подносят к датчику мишени стальной шарик и покачивают его рукой вблизи сердечника катушки. Если сигнальная лампа будет зажигаться даже в том случае, когда шарик находится немного в стороне от сердечника, нужно уменьшить чувствительность сигнализатора подбором резистора R2 с большим сопротивлением. Резистор подбирают таким, чтобы сигнализация срабатывала только при касании шариком (конечно, во время движения) сердечника. Окончательную настройку сигнализатора проверяют по пробным выстрелам.

И еще одна м,и шень найдет применение в этом тире — мишень-сетка. Устройство ее простое. В щите сверлят отверстие, за которым прикрепляют к щитку сетку, сплетенную, например, из толстых ниток.

А теперь о ружье. Его устройство показано на рис. 85. На полой пластмассовой трубке 4, например корпусе от фломастера, укреплены щечки 5 из гетинакса (можно плотного картона), Между щечками наматывают виток к витку обмотку 3 ружья — 1000 витков провода ПЭВ-0,6. На конце трубки размещают декоративную рукоятку 1 ружья, вырезанную из деревянной планки. Но до крепления рукоятки нужно определить оптимальную длину наконечника (размер l ), о чем будет рассказано позже.

В качестве "пули" для стрельбы применяют стальной шарик 6, вставляемый внутрь трубки (2—кружок из картона). Чтобы сообщить шарику при выстреле нужную скорость, через обмотку ружья пропускают импульс тока. Для этих целей собирают однополупериодный выпрямитель по схеме, приведенной на рис. 86.

Выпрямитель питается от сети через разделительный понижающий трансформатор Т 1 . При подаче выключателем Q1 напряжения питания заряжается оксидный конденсатор С 1 большой емкости — 2000 мкФ. Чтобы выстрелить, нажимают кнопку выключателя Q2. Конденсатор мгновенно разряжается на сравнительно низко-омную обмотку катушки ружья YA1. В результате возникает сильное магнитное поле. Шарик втягивается внутрь катушки, но к этому моменту поле исчезает. Однако под действием сообщений энергии шарик продолжает движение и вылетает из ружья. Дальность полета шарика во многом зависит от начального положения его относительно катушки ружья.

Чтобы определить оптимальное положение шарика относительно катушки, нужно провести небольшие измерения (рис. 87). Внутрь трубки вставляют деревянный стержень (например, карандаш) и опускают в трубку шарик. Установив катушку под небольшим углом к поверхности стола, нажимают кнопку выключателя Q2 и выстреливают. Замечают точку падения шарика. Передвигая стержень и каждый раз выстреливая , отмечают дальность полета шарика. При определенном положении стержня она будет максимальной. Теперь можно укоротить лишний конец трубки, приклеить к торцу тонкий кружок 2 из картона (рис. 85) и надеть на трубку ручку ружья.

Трансформатор может быть готовый мощностью не менее 10 Вт и с напряжением на обмотке II 50. . .60В при токе не менее 0,15 А. Самодельный трансформатор наматывают на магнитопроводе Ш20Х20. Обмотка I должна содержать 2750 витков провода ПЭВ-1 0,15, обмотка II — 750 витков ПЭВ-1 0,25.

Сложнее с оксидным конденсатором — он должен быть рассчитан на напряжение не ниже 90В и обладать указанной на схеме емкостью. Таких конденсаторов в продаже нет. Поэтому его придется составить из нескольких конденсаторов. Здесь возможны варианты. В одном случае можно использовать десять конденсаторов К50-ЗБ емкостью по 200 мкФ на номинальное напряжение 100В , соединив их параллельно. В другом варианте можно включить параллельно две цепи из двух последовательно соединенных конденсаторов того же типа, но емкостью по 2000 мкФ на номинальное напряжение 50В в каждой. В третьем варианте подойдут кондесаторы К50-6 емкостью 4000 мкФ на номинальное напряжение 25В — из них нужно составить две параллельно включенные цепи по четыре последовательно соединенных конденсатора в каждой.

Возможен еще один вариант—использовать один конденсатор емкостью 4000 мкФ на напряжение 25В , но катушку ружья намотать более толстым проводом. В этом случае следует, конечно, уменьшить число витков вторичной обмотки трансформатора, увеличив соответственно диаметр провода и несколько уменьшив сопротивление резистора R1.

Диод может быть серии Д226 с индексами Б—Г, резистор — МЛТ-2, кнопочный выключатель Q2 — любого типа, рассчитанный на ток 4. . .5А , выключатель Q1 — также любого типа, например тумблер, рассчитанный на работу при напряжении 220 В.

Для постройки тира потребуется горизонтальная панель-основание из толстой (8. . .10 мм) фанеры и вертикальная перегородка-щит из фанеры толщиной 4. . .5 мм. Чтобы щит стоял прочно, его крепят к панели с помощью металлических уголков. На лицевую сторону щита наклеивают лист бумаги с нарисованным пейзажем. С обратной стороны к щиту крепят магниты, катушки электромагнитов, датчики электронных мишеней и сетки. За щитом размещают на панели плату электронного сигнализатора, детали выпрямителей питания и ружья. Там же устанавливают и выключатели питания. Электрическую проводку делают так, чтобы игра была безопасной и никто не мог коснуться выводов деталей, соединенных с сетью. Сигнальные лампы могут быть вставлены в отверстия в щите либо укреплены с помощью скобок над щитом.

Ружье помещают на кронштейн, установленный у конца панели. Проводники (они должны быть в хорошей изоляции) от ружья пропускают в отверстие в панели и подводят их к кнопочному выключателю Q2, установленному в удобном месте панели.

Вот теперь все готово для проведения состязаний в меткости стрельбы.