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为光学反射瞄准具电路增加自动断电

2022-03-14 16:09:49 Stephen Woodward 阅读:
为了获得最佳性能,瞄准具光源的强度必须至少与目标的照明水平大致匹配。虽然可以对目标点强度进行手动调整,但这会有损于瞄准器的快速和直观操作,因此自动调整成为一种非常受欢迎的能力。

反射式瞄准具或“红点”瞄准具是一种流行的光学瞄准/指向辅助设备,其在天文学、射箭、射击等方面有着广泛的应用。在反射式瞄准具中,光源(通常是高强度的LED)从弯曲的透明光学(反射)元件反射,借此就可以观察目标。光源图像(红点)因此出现在目标图像上,这也就表明了目标点。反射瞄准系统与望远镜式瞄准具和开放式瞄准具相比具有多项优势,包括快速直观的目标获取和宽视场角(FOV)。ewhednc

为了获得最佳性能,瞄准具光源的强度必须至少与目标的照明水平大致匹配。如果光源太暗,则目标点的亮度就会消失,而如果太亮,则目标点会发生闪烁,从而使目标点变得模糊,难以精确指向。虽然可以对目标点强度进行手动调整,但这会有损于瞄准器的快速和直观操作,因此自动调整成为一种非常受欢迎的能力。近19年前首次在EDN上发表的设计实例“Circuit controls intensity of reflex optical sights(反射式光学瞄准具强度控制电路)”中展示了这种自动调整功能,但仍有一些改进的空间。ewhednc

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要了解这些改进,让我们首先看看图1所示的初始电路。光电晶体管Q1用于感应目标亮度水平并使用它来自动调整反射LED的电流和强度,同时在很宽的环境光水平范围内保持恒定的点尺寸。电位器R1在LED驱动器Q2和偏置晶体管Q3(作为二极管连接)之间分配Q1的光电流IP。R1的值在出厂时设置为驱动电流IL和环境光强度之比的一次性校准。由于遮光罩与瞄准具共同对准并且能大致模仿其FOV,因此Q1就会接收到目标照明水平的代表性平均值。因此,R1的一次性校准可确保点的强度在很宽的入射光范围内保持相对恒定。ewhednc

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图1:这个简单的电路可自动调整反射光学瞄准具中的红点强度。ewhednc

自20年前开发以来,这个初始设计一直在使用中。但是当然,很少有旧的设计不能从一点新的改进中受益。ewhednc

这个初始设计有一个缺点是需要在不使用时在光输入端口上方放置一个不透明的镜头盖。如果该瞄准具存放在明亮的环境中,那么为了避免电池过早耗尽,就需要这么做。当然,也可以加一个简单的手动开关,但手动开关只有在你记得使用它时才有效,这就很容易忘记。图2中所示的改进电路通过添加CMOS断电定时器提供了一种自动解决方案,该定时器在闲置一小时后会断开电池连接。ewhednc

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图2:这种改进的设计有一个CMOS断电定时器,可在一个小时不活动后断开电池连接。ewhednc

定时器功能基于“古老的”金属栅CMOS 4060B 14位振荡器/分频器。这款60年代的输入级将形成一个门控振荡器,在本例中其周期由C2、D1和R4-6网络所设置,约为0.44s。其输出将进入到器件内部的14位二进制计数器,进而将振荡器周期乘以8192,从而产生标称3600s=1h的开机间隔。电路通过将引脚12拉高,使4060B复位来开始通电。这会将引脚3(213)驱动为低电平,从而使Q4(为光电路供电)开启并使能振荡器。在8192个振荡器周期(1h)后,引脚3将返回高电平,进而关闭Q4和振荡器。ewhednc

这个新设计还有另一个有点新颖的改进,那就是将皮肤电阻触摸板用作间隔启动复位开关,而不是使用传统的按钮。用作触摸板的铜带条要比按钮便宜,并且提供了一种简化的、高度符合人体工程学的用户界面。此外,其还可以很容易地与弓箭、枪托或其他瞄准装置进行集成,而在这些装置中安装机械开关则会比较困难或者“难看”。ewhednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Circuit for optical reflex sight adds automatic power-off,由Franklin Zhao编译。)ewhednc

本文为《电子技术设计》2022年3月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里ewhednc

邀您报名参加IIC Shanghai 2022

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责编:Franklin
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Stephen Woodward
W .Stephen Woodward是仪表、传感器和计量学自由顾问,是EDN设计实例栏目最高产且最富创意的作者之一。
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