CN104722089B - 磁芯弹丸加速装置、配合的磁芯弹丸及电磁玩具枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子玩具技术领域，提供一种磁芯弹丸加速装置、配合的磁芯弹丸及电磁玩具枪，所述磁芯弹丸加速装置包括：供电单元和至少一个加速单元；所述加速单元包括螺旋线圈、控制模块、电容器和光电对管，所述控制模块分别与螺旋线圈、电容器和光电对管电连接；光电对管设置在螺旋线圈的弹丸入口或弹丸出口处；当加速单元为多个时，多个螺旋线圈的中心线在同一直线上。所述电磁玩具枪包括：磁芯弹丸以及在枪体内部设置的所述的磁芯弹丸加速装置。本发明能够实现弹丸发射初速易控满足玩具枪安全要求，并能够连续发射弹丸，发射噪音低，枪体无需发射储能弹簧，枪体结构合理可靠耐用，玩具枪趣味性大大增强。
Description
技术领域
本发明涉及电子玩具技术领域，尤其涉及磁芯弹丸加速装置、配合的磁芯弹丸及电磁玩具枪。
背景技术
目前市场中可发射弹丸的玩具枪支，弹丸发射原理主要分三种：一、撞针撞击式：由被压缩的弹簧提供机械能，弹簧推动撞针向枪口方向高速移动，撞击被发射弹丸，使弹丸获得动能，弹丸靠惯性飞出枪管；二、气压式：由被压缩的弹簧提供机械能，弹簧推动活塞快速压缩气缸内的气体，被压缩的高压空气通过气缸前部的喷嘴，进入枪膛，气压推动弹丸飞出枪管；三、高速转轮摩擦式：枪管的入口处安置上下两个由电机带动高速旋转的转轮，转轮外沿具有一定的摩擦力，两个转轮外沿之间的距离略小于弹丸直径，弹丸为有弹性的软体，供弹机构将弹丸送入高速旋转的两转轮之间，转轮与弹体间的摩擦力将弹丸加速飞入枪管。
上述几种玩具枪支弹丸加速技术分别存在以下不足：采用撞针撞击式的玩具枪支：1、需一支刚度较大的储能弹簧，击发前往往需要人工压缩该弹簧，对儿童而言费力，降低玩具的易用性；2、与储能弹簧相连的机械构件承受较大应力，受力构件容易损坏，降低玩具的耐用性；3、储能弹簧占用空间较大且必须布置于弹丸的正后方，使得枪体内无法再布置其他装置如连发供弹装置等，使得玩具的趣味性降低；4、以该原理发射的玩具枪支易被使用者更换非原厂指定的弹丸，安全性较低。采用气压式的玩具枪支存在的主要不足除了以上说明的撞针撞击式的不足之外，还有威力较难控制的显著缺陷，因气缸活塞压缩气体结构射出的弹丸威力较大，所以绝大多数以压缩气体为动力发射硬质弹丸(如BB弹)的玩具枪支在我国是违反相关法规而禁止生产与销售的，仅少部分发射软性弹丸的款式被允许生产流通。采用高速转轮摩擦式的玩具枪支存在的主要不足为：1、加速飞轮高速旋转产生的噪音大，玩具枪支在待击发状态时需一直保持飞轮高速旋转状态，玩具枪支待击发状态一直嗡嗡作响，令人心烦，与真实枪械临战待机时的安静冷峻感觉背道而驰，大大降低了玩具的趣味性；2、加速飞轮加速每一枚弹丸后转速迅速下降，不能快速恢复转速，使得玩具枪支的连击速度较慢，降低玩具的趣味性；3、该加速原理要求枪管的口径要远大于弹丸的口径，使得玩具枪支的射击精度非常差，可玩性大大降低。
发明内容
本发明主要解决现有技术中玩具枪的易用性低、耐用性差、噪音大、连续发射困难以及安全性较低等技术问题，提出一种磁芯弹丸加速装置、配合的磁芯弹丸及电磁玩具枪，能够实现弹丸发射初速易控满足玩具枪安全要求，并能够连续发射弹丸，发射噪音低，枪体无需发射储能弹簧，枪体结构合理可靠耐用，玩具枪趣味性大大增强。
本发明提供了一种磁芯弹丸加速装置，所述磁芯弹丸加速装置包括：供电单元和至少一个加速单元；
所述加速单元包括螺旋线圈、控制模块、电容器和光电对管，所述控制模块分别与螺旋线圈、电容器和光电对管电连接；光电对管设置在螺旋线圈的弹丸入口或弹丸出口处；
当加速单元为多个时，多个螺旋线圈的中心线在同一直线上。
进一步的，所述加速单元的电路结构如下：
供电单元的正极、第一电阻器R1的第一端子、光敏三极管T3的集电极、第三电阻器R3的第一端子、第七电阻器R7的第一端子以及第一二极管V1的阳极相连接；
供电单元的负极、第一发光二极管V3的阴极、第二电阻器R2的第二端子、第五电阻器R5的第二端子、第六电阻器R6的第二端子以及第一场效应管T4的源极相连接；
第一电阻器R1的第二端子和第一发光二极管V3的阳极相连接；
光敏三极管T3的发射极、第二电阻器R2的第一端子以及第一三极管T1的基极相连接；
第三电阻器R3的第二端子与第一三极管T1的集电极相连接；第一三极管T1的发射极、第四电阻器R4的第一端子以及第二发光二极管V4的阳极相连接；
第四电阻器R4的第二端子、第六电阻器R6的第一端子以及第一场效应管T4的栅极相连接；
第二发光二极管V4的阴极与第五电阻器R5的第一端子相连接；
第一场效应管T4的漏极、第八电阻器R8的第二端子、第二三极管T2的发射极、第十电阻器R10的第二端子、第二场效应管T5的源极以及电容器C的负极相连接；
第七电阻器R7的第二端子、第八电阻器R8的第一端子以及第二三极管T2的基极相连接；
第一二极管V1的阴极、第九电阻器R9的第一端子、螺旋线圈的一端、第二二极管V2的阴极以及电容器C的正极相连接；
第九电阻器R9的第二端子、第二三极管T2的集电极、第十电阻器R10的第一端子以及第二场效应管T5的栅极相连接；
螺旋线圈的另一端、第二场效应管T5的漏极以及第二二极管V2的阳极相连接；
其中，光敏三极管T3和第一发光二极管V3形成光电对管。
对应地，本发明还提供了一种与所述的磁芯弹丸加速装置相配合的磁芯弹丸，所述磁芯弹丸内部设置磁芯；
当光电对管设置在螺旋线圈的弹丸入口时，磁芯弹丸的磁芯中点到磁芯弹丸尾端的距离小于螺旋线圈的弹丸入口到螺旋线圈中点的距离；
当光电对管设置在螺旋线圈的弹丸出口时，磁芯弹丸的磁芯中点到磁芯弹丸前端的距离小于螺旋线圈的弹丸出口到螺旋线圈中点的距离。
对应地，本发明还提供了一种电磁玩具枪，所述电磁玩具枪包括：本发明任意实施例提供的磁芯弹丸以及在枪体内部设置的本发明任意实施例提供的磁芯弹丸加速装置。
进一步的，所述加速单元的螺旋线圈及光电对管设置在枪管内部。
本发明提供的一种磁芯弹丸加速装置、配合的磁芯弹丸及电磁玩具枪，采用通电螺旋线圈产生的电磁场力，对含有磁芯的弹丸进行加速，可实现初速度满足玩具枪要求范围的弹丸发射，安全性好，枪体无需储能弹簧，较之以弹簧势能为发射动力的玩具枪支，免去了发射前费力压缩储能弹簧的操作，使得玩具枪支的操作流程与真实枪械更为相似，特别是可以与供弹机构配合实现连续射击；无高刚度储能弹簧，无需受应力大的构件，使得玩具枪支坚固耐用；待击发时无噪音，发射时低噪音。本发明的电磁玩具枪射击性能好、趣味性高，安全性佳，耐用性好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电磁玩具枪的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的加速单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的加速单元的电路连接示意图；
图4为本发明实施例提供的加速单元的另一种结构示意图。
图中附图标记指代的技术特征：
1、加速单元；2、螺旋线圈；3、控制模块；4、电容器；5、光电对管；6、电池；7、直流升压器；8、电路开关；9、供弹推杆；10、推杆复位弹簧；11、扳机；12、弹夹；13、磁芯弹丸。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
图1为本发明实施例提供的电磁玩具枪的结构示意图。图2为本发明实施例提供的加速单元的结构示意图。如图1、2所示，本实施例提供的电磁玩具枪包括：磁芯弹丸以及在枪体内部设置的磁芯弹丸加速装置。
本发明实施例提供的磁芯弹丸加速装置包括：供电单元和多个加速单元1；加速单元包括螺旋线圈2、控制模块3、电容器4和光电对管5，所述控制模块3分别与螺旋线圈2、电容器4和光电对管5电连接；光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸出口处；当加速单元1为多个时，多个螺旋线圈2的中心线在同一直线上。加速单元1设置在枪管内部，加速单元1可以与枪管紧密结合。
其中，供电单元设置在枪托内部的空腔中。供电单元包括电池6和直流升压器7，电池6可以为锂离子电池组。在电池6和直流升压器7之间设置电路开关8。同时，本实施例提供的电磁玩具枪还包括：在枪体内部的空腔中设置的供弹机构，供弹机构包括：供弹推杆9、推杆复位弹簧10、扳机11和弹夹12。弹夹12内部装有本实施例提供的磁芯弹丸13。其中，所述供弹推杆9与扳机11铰接；供弹推杆9远离弹丸发射位置的一端与推杆复位弹簧10连接；推杆复位弹簧10未与供弹推杆9连接的一端固定在枪体的内壁上；扳机11未与供弹推杆9铰接的一端为弯月形，露在枪体的外面。
在上述方案中，光电对管也叫光电开关，内部结构为一个发光二极管和一个光敏三极管，可分为反射式和直射的，通过集聚光线来控制光敏三极管的导通与截止。光电对管一般以直线或近似直线的位置相对设置。在本实施例中，光电对管设置在螺旋线圈2的弹丸出口处。
图3为本发明实施例提供的加速单元的电路连接示意图。参照图3，所述磁芯弹丸加速装置的电路结构为：供电单元的正极、第一电阻器R1的第一端子、光敏三极管T3的集电极、第三电阻器R3的第一端子、第七电阻器R7的第一端子以及第一二极管V1的阳极相连接；供电单元的负极、第一发光二极管V3的阴极、第二电阻器R2的第二端子、第五电阻器R5的第二端子、第六电阻器R6的第二端子以及第一场效应管T4的源极相连接；第一电阻器R1的第二端子和第一发光二极管V3的阳极相连接；光敏三极管T3的发射极、第二电阻器R2的第一端子以及第一三极管T1的基极相连接；第三电阻器R3的第二端子与第一三极管T1的集电极相连接；第一三极管T1的发射极、第四电阻器R4的第一端子以及第二发光二极管V4的阳极相连接；第四电阻器R4的第二端子、第六电阻器R6的第一端子以及第一场效应管T4的栅极相连接；第二发光二极管V4的阴极与第五电阻器R5的第一端子相连接；第一场效应管T4的漏极、第八电阻器R8的第二端子、第二三极管T2的发射极、第十电阻器R10的第二端子、第二场效应管T5的源极以及电容器C的负极相连接；第七电阻器R7的第二端子、第八电阻器R8的第一端子以及第二三极管T2的基极相连接；第一二极管V1的阴极、第九电阻器R9的第一端子、螺旋线圈的一端、第二二极管V2的阴极以及电容器C的正极相连接；第九电阻器R9的第二端子、第二三极管T2的集电极、第十电阻器R10的第一端子以及第二场效应管T5的栅极相连接；螺旋线圈的另一端、第二场效应管T5的漏极以及第二二极管V2的阳极相连接；其中，光敏三极管T3和第一发光二极管V3形成光电对管。其中，通过光电对管(光敏三极管T3和第一发光二极管V3)检测到磁芯弹丸未处于该加速单元的加速位置时，将电容器C与螺旋线圈断开，并且驱动电源对该加速单元的电容器C充电；当光电对管检测到磁芯弹丸处于该加速单元的加速位置时，停止电源对电容器C充电并且驱动电容器C对螺旋线圈放电，螺旋线圈通电产生的电磁场，与弹丸中磁芯的磁场相互作用产生磁场力，从而加速磁芯弹丸，直到磁芯弹丸离开该加速单元的加速位置。供电单元为直流电压，直流电压输入、光电对管5、储能作用的电容器4、螺旋线圈2都是通过控制模块上预留的接线端子接入控制模块的，电路中第一场效应管T4和第二场效应管T5的参数需要耐受较大的瞬时电流冲击。
本实施例提供的电磁玩具枪的工作原理如下：
本实施例的光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸出口处，磁芯弹丸13的前端遮挡光电对管5时，螺旋线圈2产生对磁芯弹丸13的排斥力。光电对管5未被磁芯弹丸13遮挡时(待击发时)，光电对管5中的发光二极管通过集聚光线使光敏三极管导通，产生信号使控制模块3控制供电单元给储能作用的电容器4充电，直到电容器4电压升至与供电单元的电压相等时充电停止。当磁芯弹丸13被送到螺旋线圈2中光电对管5的相应位置时，光电对管5被磁芯弹丸13遮挡，产生信号触发，储能作用的电容器4向螺旋线圈2放电，电流产生电磁场，磁场作用于磁芯弹丸13中的磁芯，使螺旋线圈2和磁芯弹丸13的磁芯相互之间的产生相斥的磁场力推动磁芯弹丸13沿轴向(枪管发射指向的方向)加速。采用斥力为磁芯弹丸13加速，磁芯需要位于弹丸中恰当位置，保证当弹丸前端到达光电管5检测位置时，磁芯的中点要超过螺旋线圈2的中点(靠近出口方向)，且磁芯的磁场方向跟螺旋线圈2通电产生的磁场方向相同，磁芯与螺旋线圈2之间产生排斥力，排斥力加速磁芯弹丸13。其中，磁芯弹丸13内部设置磁芯。光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸出口时，磁芯弹丸13的磁芯中点到磁芯弹丸13前端的距离要小于螺旋线圈2的弹丸出口到螺旋线圈2中点的距离。当整个磁芯弹丸13通过光电对管5，光电对管5中的光敏三极管重新导通，电容器4放电结束，进而供电单元给电容器4重新充电，螺旋线圈2电磁场消失。磁芯弹丸13得到加速，继续前进。如果磁芯弹丸13被供弹机构连续输送到枪管中，则可以被连续发射出膛。
具体的，通过供电模块给控制模块3施加低压直流电(35V)，给电容器4(储能电容)充电，直到电容器4充满。磁芯弹丸13中的磁芯可以为圆柱形，在磁芯弹丸内部，与磁芯弹丸同轴。磁芯弹丸13按图2中示出的方向进入枪管，通过对螺旋线圈2、磁芯弹丸13、磁芯的尺寸与位置的设计使磁芯弹丸13的前端遮挡光电对管5时，磁芯的中点刚刚越过螺旋线圈2的中点，光电对管5被遮挡发出信号通过控制模块3激发电容器4对螺旋线圈2放电，产生瞬间大电流，电流产生的磁场方向与磁芯的磁场方向相同，使得磁芯弹丸13与螺旋线圈2之间产生斥力，推动磁芯弹丸13加速射出枪管。磁芯弹丸13射出之后，光电对管5恢复无遮挡状态，控制模块3断开电容器4与螺旋线圈2的连接，并且给电容器4充电，恢复待击状态，直到下一发弹丸进入重复上述过程，连续的发射磁芯弹丸13。直流电供电功率决定充电的效率，决定连续发射的射速，至少可以达到2发/秒。射击结束后，断开直流电源，控制模块3将电容器4中的电量放掉，整个全部加速单元1处于关闭状态。
本实施例中的加速单元1为多个，多个加速单元1的螺旋线圈2依次串联，磁芯弹丸13在枪管中被多级加速，达到玩具要求的出膛速度。并且本实施例采用低压直流电为电源，工作电压小于36V，不会对人体造成触电伤害。
本实施例提供的电磁玩具枪的工作过程：打开电路开关8，直流升压器7将电压提升(升至35V左右)，给多个加速单元1的各个能够储能的电容器4进行充电。扣动扳机11，供弹推杆9将磁芯弹丸13推入枪管，磁芯弹丸13被每一个加速单元1进行加速，最后射出枪管，2克重量的磁芯弹丸13出膛速度能达到15米/秒。如果想要提高或降低出膛速度，可以通过增加或减少加速单元1的数量，或升高或降低直流升压器输出的电压来实现。反复扣动扳机11，磁芯弹丸13可连续被射出，相当于半自动射击的效果，如果给供弹推杆9增加电动往复结构，则可方便的实现全自动连续射击。射击结束后关闭电路开关8。
实施例二
本实施例给出实施例一的一种变形结构。与实施例一的区别在于光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸入口处。图4为本发明实施例提供的加速单元的另一种结构示意图。
如图4所示，本实施例的光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸入口处，磁芯弹丸13的前端遮挡光电对管5时，螺旋线圈2产生对磁芯弹丸13的吸引力。通过供电模块给控制模块3施加低压直流电(35V)，给电容器4(储能电容)充电，直到电容器4充满。磁芯弹丸13按图4中示出的方向进入枪管，光电对管5被遮挡发出信号通过控制模块3激发电容器4对螺旋线圈2放电，产生瞬间大电流，电流产生的磁场方向与磁芯的磁场方向相反，使得磁芯弹丸13与螺旋线圈2之间产生吸引力，推动磁芯弹丸13加速射出枪管。通过对螺旋线圈2、磁芯弹丸13、磁芯的尺寸与位置的设计使磁芯弹丸13的磁芯中点到达螺旋线圈2的中点前，磁芯弹丸13的尾端已经越过光电对管5，使光电对管5恢复无遮挡状态，控制模块3断开电容器4与螺旋线圈2的连接，并且给电容器4充电，恢复待击状态，直到下一发弹丸进入重复上述过程，连续的发射磁芯弹丸13。射击结束后，断开直流电源，控制模块3将电容器4中的电量放掉，所有加速单元1处于关闭状态。光电对管5设置在螺旋线圈2的弹丸入口时，磁芯弹丸13的磁芯中点到磁芯弹丸13尾端的距离要小于螺旋线圈2的弹丸入口到螺旋线圈2中点的距离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种磁芯弹丸加速装置，其特征在于，所述磁芯弹丸加速装置包括供电单元和至少一个加速单元；
所述供电单元包括电池和与电池连接的直流升压器，所述电池包括锂离子电池组；
所述加速单元包括螺旋线圈、控制模块、电容器和光电对管，所述控制模块分别与螺旋线圈、电容器和光电对管电连接；光电对管设置在螺旋线圈的弹丸入口或弹丸出口处；
当加速单元为多个时，多个螺旋线圈的中心线在同一直线上；
所述加速单元的电路结构如下：
供电单元的正极、第一电阻器R1的第一端子、光敏三极管T3的集电极、第三电阻器R3的第一端子、第七电阻器R7的第一端子以及第一二极管V1的阳极相连接；
供电单元的负极、第一发光二极管V3的阴极、第二电阻器R2的第二端子、第五电阻器R5的第二端子、第六电阻器R6的第二端子以及第一场效应管T4的源极相连接；
第一电阻器R1的第二端子和第一发光二极管V3的阳极相连接；
光敏三极管T3的发射极、第二电阻器R2的第一端子以及第一三极管T1的基极相连接；
第三电阻器R3的第二端子与第一三极管T1的集电极相连接；第一三极管T1的发射极、第四电阻器R4的第一端子以及第二发光二极管V4的阳极相连接；
第四电阻器R4的第二端子、第六电阻器R6的第一端子以及第一场效应管T4的栅极相连接；
第二发光二极管V4的阴极与第五电阻器R5的第一端子相连接；
第一场效应管T4的漏极、第八电阻器R8的第二端子、第二三极管T2的发射极、第十电阻器R10的第二端子、第二场效应管T5的源极以及电容器C的负极相连接；
第七电阻器R7的第二端子、第八电阻器R8的第一端子以及第二三极管T2的基极相连接；
第一二极管V1的阴极、第九电阻器R9的第一端子、螺旋线圈的一端、第二二极管V2的阴极以及电容器C的正极相连接；
第九电阻器R9的第二端子、第二三极管T2的集电极、第十电阻器R10的第一端子以及第二场效应管T5的栅极相连接；
螺旋线圈的另一端、第二场效应管T5的漏极以及第二二极管V2的阳极相连接；
其中，光敏三极管T3和第一发光二极管V3形成光电对管。
2.一种与权利要求1所述的磁芯弹丸加速装置相配合的磁芯弹丸，其特征在于，所述磁芯弹丸内部设置磁芯；
当光电对管设置在螺旋线圈的弹丸入口时，磁芯弹丸的磁芯中点到磁芯弹丸尾端的距离小于螺旋线圈的弹丸入口到螺旋线圈中点的距离；
当光电对管设置在螺旋线圈的弹丸出口时，磁芯弹丸的磁芯中点到磁芯弹丸前端的距离小于螺旋线圈的弹丸出口到螺旋线圈中点的距离。
3.一种电磁玩具枪，其特征在于，所述电磁玩具枪包括：权利要求2所述的磁芯弹丸以及在枪体内部设置的权利要求1所述的磁芯弹丸加速装置。
4.根据权利要求3所述的电磁玩具枪，其特征在于，所述加速单元的螺旋线圈及光电对管设置在枪管内部。
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