Работа по разработке технического продукта, а именно электронного устройства «Контрольная точка» имеет социальную направленность, но в то же время представляет собой инженерно-практическую задачу, где в ходе эксплуатации полученного продукта решается задача по автоматизации контроля последовательности и времени прохождения элементов воздушной спортивной трассы на соревнованиях дронов.
Перед тем как приступить к конструированию были рассмотрены существующие методы и технические устройства, обеспечивающие контроль последовательности и времени прохождения элементов воздушной спортивной трассы на соревнованиях дронов. В настоящее время существует несколько методов контроля, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Ручная фиксация времени. Наиболее простая и распространенная методика, при которой судьи фиксируют время прохождения дронов через ключевые точки трассы вручную с помощью секундомеров. Этот подход требует высокой концентрации и оперативного реагирования.
Оптические системы. Использование видеокамер для записи времени и последовательности пролета элементов трассы дронами. Системы, основанные на видеонаблюдении, способны фиксировать движение и обрабатывать данные в реальном времени, но плохое освещение может снизить эффективность работы камер.
RFID-теги. Дроны оснащаются RFID-метками, которые считываются антеннами, расположенными на трассе. Таким образом, фиксируется время прохождения каждой контрольной точки. Метод имеет высокие затраты на оборудование и установку.
Системы GPS. Современные дроны часто оборудованы GPS-приемниками, что позволяет отслеживать их положение и время прохождения различных секций трассы, но имеются задержки в передаче данных, что снижает точность.

Главной проблемой является точная фиксация самого факта пролета дроном контрольной точки. При «ручной» и видео фиксации это делается визуально, при применении других методов – автоматически. Но во всех случаях точность фиксации оставляет желать лучшего. Поэтому главной задачей при проектировании устройства «Контрольная точка» стала разработка простого, но в тоже время надежного способа фиксации факта пролета дрона через элемент «ворота» на спортивной трассе.
Принято решение использовать самый простой вариант регистрации пролета дрона через «ворота» контрольной точки. Для этого можно применить своеобразную оптопару: лазер, который бы светил на фотоэлемент. При пересечении лазера дроном освещенность фотоэлемента изменяется, что легко можно зарегистрировать любым контроллером.
Встал вопрос, как перекрыть лазерами всю площадь «ворот» на спортивной трассе, веть дрон может пролететь в любой их области, как посередине, так и в углах. Если ставить много лазеров и много фотоэлементов то это приблизит стоимость конструкции устройства «Контрольная точка» к уже имеющимся решениям, к тому же собрать такие «ворота» будет достаточно сложно. Учитывая, что «ворота» на трассе нужны не одни, то такое решение не является правильным.

В ходе работы над проектом создано оригинальное техническое решение, позволяющее без увеличения количества лазеров и фотоэлементов перекрыть всю площадь контрольной точки «ворота» на спортивной трассе для соревнований дронов. По внутреннему контуру «ворот» решено расположить пластиковые полосы с зеркальной поверхностью. Такой материал применен по причине его ударопрочности. Лазер решено установить под небольшим углом. Таким образом, лазер, светя на зеркальную поверхность на стенке «ворот», находящуюся напротив него, будет от нее отражаться и попадать на противоположную стенку. За счет многочисленных отражений лазером будет перекрыта вся площадь «ворот».
После всех отражений лазер попадает на фотоэлемент. При пролете дрона через «ворота», то есть при пересечении лазера, освещенность фотоэлемента меняется. Остается только зарегистрировать этот факт и тот момент времени когда он произошел.
Для регистрации изменения освещенности фотоэлемента решено применить микроконтроллерную платформу Arduino NANO. В схеме к платформе подключен модуль часов реального времени. Он является энергонезависимым, то есть часы идут всегда, а не только при включении устройства. Следующим элементом схемы является LCD экран, на первую строку которого при включении устройства начинает выводиться текущее (реальное) время. К одному из пинов платформы подключен фотодатчик. При пролете дрона через «ворота», то есть при изменении освещенности фотодатчика, время этого момента выводится на вторую строку LCD экрана. Такой принцип позволяет применить на трассе множество таких ворот при условии, что часы модулей реального времени на всех устройствах будут настроены одинаково. Таким образом, при установке на спортивной трассе «ворот», оснащенных устройствами «Контрольная точка» можно контролировать время пролета дроном всех элементов трассы.
Прошивка микроконтроллерной платформы Arduino NANO, являющейся главным элементом схемы устройства «Контрольная точка» написана в среде программирования Arduino IDE с использованием библиотек. Библиотека <TroykaRTC.h> отвечает за работу модуля часов реального времени, а библиотека <LiquidCrystal.h> - за работу LCD экрана.
Корпус устройства состоит из двух элементов. Первый элемент – это сами «ворота» с установленными на них пластиковыми зеркальными полосами, модулем лазера и модулем фотоэлемента. Второй элемент корпуса – это собственно блок с электронной схемой устройства «Контрольная точка». Корпус спроектирован в программе Autodesk 123D Design.