CN206147701U - 一种基于加速度测量的子弹计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于加速度测量的子弹计数装置。所述基于加速度测量的子弹计数装置包括枪管套筒及设置在枪管套筒下方的加速度测量计数装置，加速度测量计数装置的核心部件为加速度测量计数及显示电路，加速度测量计数及显示电路包括三个加速度传感器、加法电路、两个比较电路、两个调理电路、逻辑“与”判断电路、计数电路、译码及显示电路和电源电路。本实用新型通过三个加速度传感器分别同时测量平行于枪管轴线方向（X轴方向）和垂直于枪管轴线方向（Y轴、Z轴平面）的加速度并进行逻辑“与”判断，能够有效地抑制在训练过程中操枪等磕碰动作引起的干扰震动，有效地保证了计数的准确性。

Description

一种基于加速度测量的子弹计数装置

技术领域

本实用新型涉及一种子弹计数器，具体地说是一种基于加速度测量的子弹计数装置。

背景技术

在部队及公安系统中，子弹的丢失属于非常严重的事故。在射击训练中对子弹数量的管控是非常严格的，要求做到分发的数量和击发的数量完全一致。随着训练科目的增加，士兵在射击过程中专注于训练科目，不关注击发的子弹数量，容易造成射击之后的验枪中发生走火事故。有些战士违规私藏弹药，使得子弹的击发数量少于分发到手的数量，发生子弹管理失控事故。目前已有的子弹计数方式有声波探测计数、红外检测计数、振动频率探测计数等方式，这些计数方式所用装置的复杂程度不同，计数准确效果也不同。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种基于加速度测量的子弹计数装置，该装置可用于对冲锋枪、狙击步枪、半自动步枪、手枪等枪械子弹击发进行计数，具有计数准确、通用性好、安装简便、集成度高、可靠性好、可抑制干扰震动等优点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于加速度测量的子弹计数装置，包括套接在枪管上的枪管套筒以及固定设置在所述枪管套筒下方的加速度测量计数装置；所述加速度测量计数装置包括外壳及设置在所述外壳内的加速度测量计数及显示电路和内置电源；

所述加速度测量计数及显示电路包括：

第一加速度传感器，与第一比较电路相接，所述第一加速度传感器平行于枪管轴线方向，用于测量枪管轴线方向的后坐加速度并输出相应的电压信号；

第二加速度传感器，与加法电路相接，所述第二加速度传感器垂直于枪管轴线方向，用于测量垂直于枪管轴线方向的震动加速度并输出相应的电压信号；

第三加速度传感器，与加法电路相接，所述第三加速度传感器垂直于枪管轴线方向，且与所述第二加速度传感器垂直，同样用于测量垂直于枪管轴线方向的震动加速度并输出相应的电压信号；

加法电路，分别与所述第二加速度传感器、所述第三加速度传感器和第二比较电路相接，用于对所述第二加速度传感器输出的电压和所述第三加速度传感器输出的电压进行求和；

第一比较电路，分别与所述第一加速度传感器和第一调理电路相接，用于将所述第一加速度传感器输出的电压和预设的计数下限阈值电压进行比较，若第一加速度传感器输出的电压低于预设的计数下限阈值电压，则第一比较电路输出低电平信号，否则第一比较电路输出高电平信号；

第二比较电路，分别与所述加法电路和第二调理电路相接，用于将所述加法电路输出的电压和预设的干扰上限阈值电压进行比较，若加法电路输出的电压低于预设的干扰上限阈值电压，则第二比较电路输出高电平信号，否则第二比较电路输出低电平信号；

第一调理电路，分别与所述第一比较电路和逻辑“与”判断电路相接，用于对第一比较电路输出的电平信号进行调理，若预设时间段内存在多个正方波脉冲信号，则调理为一个正方波脉冲信号，否则维持原电平信号不变；

第二调理电路，分别与所述第二比较电路和逻辑“与”判断电路相接，用于对第二比较电路输出的电平信号进行调理，若预设时间段内存在多个负方波脉冲信号，则调理为一个负方波脉冲信号，否则维持原电平信号不变；

逻辑“与”判断电路，分别与所述第一调理电路、所述第二调理电路和计数电路相接，用于对第一调理电路输出的电平信号和第二调理电路输出的电平信号进行逻辑“与”运算；

计数电路，分别与所述逻辑“与”判断电路和译码及显示电路相接，用于根据所述逻辑“与”判断电路的输出结果进行计数，当所述逻辑“与”判断电路输出一个正脉冲方波信号时，所述计数电路的输出计数结果加一，否则，所述计数电路的输出计数结果保持不变；

译码及显示电路，与所述计数电路相接，用于对所述计数电路的输出计数结果进行译码并显示；以及

电源电路，与所述内置电源电连接，用于给所述加速度测量计数及显示电路中的各电路及三个传感器进行供电。

所述枪管套筒包括两个半圆形的管箍，两个管箍的槽口相对设置；两个管箍的一侧通过铰链连接，另一侧通过锁紧卡扣连接，枪管位于两个管箍合围的空腔内。

在两个管箍内侧壁上设置有隔热防滑层；所述隔热防滑层由石棉材料制成。

当所述第一调理电路输出的电平信号中包含正方波脉冲信号，且所述第二调理电路输出的电平信号中包含负方波脉冲信号时，所述第二调理电路输出的负方波脉冲信号的脉冲宽度大于且包含所述第一调理电路输出的正方波脉冲信号的脉冲宽度。

在所述外壳上设有电源开关、复位按钮、显示窗和电源充电接口。

本实用新型所提供的基于加速度测量的子弹计数装置包括枪管套筒和设置在枪管套筒下方的加速度测量计数装置，枪管套筒用于与枪管可靠连接，加速度测量计数装置包括外壳、内置电源、加速度测量计数及显示电路以及置于外壳上的电源开关、复位按钮和显示窗等。在加速度测量计数及显示电路中，通过三个加速度传感器测量三个轴向的加速度，其中一个是平行于枪管轴线方向的传感器测量子弹击发时沿枪管轴线方向（设为X轴方向）的后坐加速度，作为子弹击发的计数信号，另外两个是垂直于枪管轴线方向的传感器测量两个相互垂直且均垂直于枪管轴线方向（设为Y轴、Z轴）的震动加速度，作为干扰震动的判断信号，用于有效抑制干扰震动，提高计数的准确度。

本实用新型将三个传感器、加法电路、比较电路、调理电路、逻辑“与”判断电路、计数电路、译码及显示电路和电源电路设置在同一块电路板上，共同构成加速度测量计数及显示电路，具有集成度高、可靠性好的特点；将加速度测量计数及显示电路和内置电源设置在外壳内，并在外壳上设置电源开关、复位按钮、显示窗和电源充电接口，射击人员和记弹员可通过外壳上的显示窗实时观察计数结果。

本实用新型所提供的基于加速度测量的子弹计数装置能够简便地安装在枪管上，并可准确记录子弹击发的数量，适用于部队及公安系统射击训练时的子弹安全管理。

采用本实用新型进行子弹计数过程中，由三个加速度传感器分别测量平行于枪管轴线方向（X轴方向）和两个垂直于枪管轴线方向（Y轴和Z轴方向）的三个加速度分量，平行于枪管轴线方向（X轴方向）的加速度为子弹击发时枪管轴线方向的后坐加速度，其作为判断子弹击发的计数信号，垂直于枪管轴线方向（Y轴和Z轴方向）的两个加速度分量为垂直于枪管轴线方向的震动加速度，将Y轴和Z轴方向的加速度求和后作为震动干扰的判断信号。根据子弹击发时平行于枪管轴线方向的后坐加速度远大于垂直于枪管轴线方向震动加速度的特点，分别预先设定平行于枪管轴线方向（X轴方向）的计数下限阈值电压和垂直于枪管轴线方向（Y轴、Z轴构成的平面）的干扰上限阈值电压。当平行于枪管轴线方向（X轴方向）的后坐加速度高于预设的计数下限阈值电压，并且垂直于枪管轴线的震动加速度低于预设的干扰上限阈值电压时，判断该次枪管震动为子弹击发，计数增加一次。采用本实用新型进行子弹计数过程中，通过同时测量平行和垂直于枪管轴线方向的加速度并进行逻辑“与”判断，能够有效地抑制在训练过程中操枪等磕碰动作引起的干扰震动，有效地保证了计数器的准确度。

本实用新型可以根据不同的枪型，预先设定不同的计数下限阈值电压和干扰上限阈值电压，具有良好的通用性能。

附图说明

图1是本实用新型中基于加速度测量的子弹计数装置的组成结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是本实用新型中加速度测量计数及显示电路的结构框图。

图中：11、上半管箍，12、下半管箍，13、铰链，14、锁紧卡扣，15、隔热防滑层，21、外壳，22、电源开关，23、复位按钮，24、显示窗，25、加速度测量计数及显示电路，26、内置电源，27、电源充电接口，31、第一加速度传感器，32、第二加速度传感器，33、第三加速度传感器，34、加法电路，35、第一比较电路，36、第二比较电路，37、第一调理电路，38、第二调理电路，39、逻辑“与”判断电路，40、计数电路、41、译码及显示电路。

具体实施方式

本实用新型所提供的基于加速度测量的子弹计数装置包括套接在枪管上的枪管套筒以及设置在枪管套筒下方的加速度测量计数装置。枪管套筒用于与枪管可靠固定，加速度测量计数装置与枪管套筒固定连接。

如图1和图2所示，枪管套筒包括两个半圆形的管箍，分别为上半管箍11和下半管箍12，两个管箍的槽口上下相对，两个管箍的一侧通过铰链13连接，可旋转活动，两个管箍的另一侧为锁紧卡扣14，可扣紧连接两个管箍。使用本实用新型的装置进行计数时，将枪管置于下半管箍12中央，合上上半管箍11，通过锁紧卡扣14锁紧枪管套筒，确保可靠连接。在两个管箍内侧壁上设置有隔热防滑层15，隔热防滑层15由石棉材料制成。

枪管套筒下方的加速度测量计数装置包括外壳21，在外壳21内固定设置有加速度测量计数及显示电路25和内置电源26，在外壳21上固定设置有电源开关22、复位按钮23、显示窗24和电源充电接口27，通过电源充电接口27可给外壳21内的内置电源26充电。

加速度测量计数装置的核心部件为加速度测量计数及显示电路25，加速度测量计数及显示电路25为一块电路板，其固定于外壳21内部，计数装置工作时电路板与枪管保持相对静止，保证加速度有效测量。

如图3所示，加速度测量计数及显示电路包括：第一加速度传感器31、第二加速度传感器32、第三加速度传感器33、加法电路34、第一比较电路35、第二比较电路36、第一调理电路37、第二调理电路38、逻辑“与”判断电路39、计数电路40、译码及显示电路41和电源电路。电源电路在图3中没有示出，电源电路与内置电源电相接，内置电源所提供的电压通过电源电路的转换，提供给加速度测量计数及显示电路中的各电路以及三个传感器。

第一加速度传感器31与第一比较电路35相接，第一加速度传感器31平行于枪管轴线方向，其用于测量枪管轴线方向的后坐加速度并输出相应的电压信号给第一比较电路35。第二加速度传感器32和第三加速度传感器33均与加法电路34相接，第二加速度传感器32和第三加速度传感器33均垂直于枪管轴线方向，且两者的方向也相互垂直，第二加速度传感器32和第三加速度传感器33分别用来测量垂直于枪管轴线方向的震动加速度并输出相应的电压信号给加法电路34。

本实施例中三个加速度传感器均采用ADXL193加速度测量集成芯片，第一加速度传感器31用于测量子弹击发时枪管轴线方向的后坐加速度，将此方向设为X轴方向；第二加速度传感器32和第三加速度传感器33均测量垂直于枪管轴线方向的加速度，将第二加速度传感器32所测量的加速度的方向设定为Y轴方向，将第三加速度传感器33所测量的加速度的方向设定为Z轴方向。三个ADXL193加速度测量集成芯片可按照X轴、Y轴、Z轴的三个不同方向，以焊接方式固定于电路板上，提高系统集成度和可靠性。也可采用该系列的不同量程的加速度测量集成芯片代替ADXL193。

加法电路34分别与第二加速度传感器32、第三加速度传感器33和第二比较电路36相接，其用于对第二加速度传感器32输出的电压和第三加速度传感器33输出的电压进行求和，并输出给第二比较电路36。加法电路34采用LM107及外围电阻构成，输出电压为垂直于枪管方向的Y轴和Z轴两个输入加速度的电压之和。

第一比较电路35分别与第一加速度传感器31和第一调理电路37相接，其用于将第一加速度传感器31输出的电压和预设的计数下限阈值电压进行比较并输出电平信号给第一调理电路37，若第一加速度传感器31输出的电压低于预设的计数下限阈值电压，则第一比较电路35输出低电平信号，若第一加速度传感器31输出的电压不低于预设的计数下限阈值电压，则第一比较电路35输出高电平信号。

第二比较电路36分别与加法电路34和第二调理电路38相接，其用于将加法电路34输出的电压和预设的干扰上限阈值电压进行比较并输出电平信号给第二调理电路38，若加法电路34输出的电压低于预设的干扰上限阈值电压，则第二比较电路36输出高电平信号，若加法电路34输出的电压不低于预设的干扰上限阈值电压，则第二比较电路36输出低电平信号。

本实施例中第一比较电路35和第二比较电路36均采用高速比较器LM311。其他实施例中也可采用不同型号的电压比较器集成芯片代替LM311。

第一调理电路37与第一比较电路35和逻辑“与”判断电路39相接，其用于对第一比较电路输出的电平信号进行调理并输出电平信号给逻辑“与”判断电路39。具体调理过程为：若第一比较电路输出的电平信号中某一预设时间段内存在多个正方波脉冲信号，则调理为一个正方波脉冲信号，否则维持原电平信号不变。

第二调理电路38与第二比较电路36和逻辑“与”判断电路39相接，其用于对第二比较电路输出的电平信号进行调理并输出电平信号给逻辑“与”判断电路39。具体调理过程为：若第二比较电路输出的电平信号中某一预设时间段内存在多个负方波脉冲信号，则调理为一个负方波脉冲信号；否则维持原电平信号不变。

若第一调理电路37调理后的电平信号中，预设时间段内存在一个正方波脉冲信号，且第二调理电路38调理后的电平信号中，预设时间段内存在一个负方波脉冲信号；通过设置应使得第二调理电路38输出的负方波脉冲信号的脉冲宽度大于且包含第一调理电路37输出的正方波脉冲信号的脉冲宽度。

一次子弹击发，由于加速度传感器输出的电压信号抖动噪声，会引发第一比较电路35和第二比较电路36在短时间范围内（例如10ms）输出多个脉冲信号。第一调理电路37和第二调理电路38的作用即是将短时间范围内出现的多个脉冲进行调理整形成一个脉宽固定的标准方波输出，避免一次子弹击发输出多个计数脉冲信号。第一调理电路37和第二调理电路38主要由NE555集成芯片及电容、电阻等外围器件组成。

逻辑“与”判断电路39与第一调理电路37、第二调理电路38和计数电路40相接，其用于对第一调理电路37输出的电平信号和第二调理电路38输出的电平信号进行逻辑“与”运算并输出电平信号给计数电路40。逻辑“与”判断电路39采用7408与门集成芯片，也可采用其它型号的与门集成芯片代替。

计数电路40与逻辑“与”判断电路39和译码及显示电路41相接，其用于根据逻辑“与”判断电路39的输出结果进行计数，并将计数结果输出给译码及显示电路41。当逻辑“与”判断电路39输出一个正脉冲方波信号时，计数电路40的输出计数结果加一；当逻辑“与”判断电路39输出低电平信号时，计数电路40的输出计数结果在原先的基础上保持不变。本实施例中计数电路40采用十进制计数器SN74LS390，组成两位的十进制计数，计数范围为0~99。其他实施例中也可采用其它型号的计数器集成芯片代替SN74LS390。

译码及显示电路41与计数电路40相接，其用于对计数电路40的输出计数结果进行译码并显示。本实施例中译码及显示电路41使用两个7段数码管显示计数电路40的计数结果。将十进制计数器的输出引脚连接数码管译码器SN74LS47的输入引脚，译码器输出引脚连接7段数码管，数码管显示子弹发射累加计数的数值。其他实施例中也可采用其它型号的数码管译码驱动集成芯片代替SN74LS47。

本实用新型的工作过程如下：

（1）通过枪管套筒将加速度测量计数装置可靠固定于枪管上，保证在子弹击发计数时，加速度测量计数装置与枪管的相对位置不变，保证加速度测量可靠有效。

（2）打开加速度测量计数装置上的电源开关，并按下复位按钮，使数据清零，从显示窗可看到加速度测量计数及显示电路上的数码管显示“00”。

（3）加速度测量计数及显示电路存在以下三种工作状态：

①静止状态：X轴、Y轴、Z轴三个方向的加速度传感器均无震动感应，无脉冲电信号输出。平行于枪管轴线方向（X轴方向）的输出电压低于预设的计数下限阈值电压，第一比较电路35保持低电平“0”输出不变，通过第一调理电路37后低电平“0”输出不变；垂直于枪管轴线方向（Y轴方向、Z轴方向）的两个加速度传感器无输出，经过加法电路34后输出的电压低于预设的干扰上限阈值电压，第二比较电路36保持高电平“1”输出不变，通过第二调理电路38后高电平“1”输出不变。通过逻辑“与”判断电路39后，保持低电平“0”输出不变，计数电路40输出的计数结果数值保持不变，译码及显示电路41显示数值不变。

②子弹击发计数状态：子弹击发一次，产生较强的后坐加速度，平行于枪管轴线方向（X轴方向）的输出电压高于预设的计数下限阈值电压，第一比较电路35输出正脉冲，通过第一调理电路37后形成一个标准的正方波脉冲信号；同时垂直于枪管轴线方向（Y轴方向、Z轴方向）的两个加速度传感器也会分别输出较弱的脉冲信号，经过加法电路34后输出的电压仍然低于预设的干扰上限阈值电压，第二比较电路36保持高电平“1”输出不变，通过第二调理电路38后高电平“1”输出不变。通过逻辑“与”判断电路39后，输出一个正脉冲方波信号，计数电路40输出的计数结果加1，译码及显示电路41显示数值增加1。

③干扰震动抑制状态：在训练过程中由于操枪等磕碰动作，会引起震动，三个方向的加速度传感器均输出电压脉冲信号。垂直于枪管轴线方向（Y轴方向、Z轴方向）的两个加速度传感器分别输出脉冲信号，经过加法电路34后输出电压之和，当电压之和高于预设的干扰上限阈值电压时，则表示垂直于枪管轴线方向上的震动超过阈值，判断该次震动为干扰震动，并非子弹击发产生的震动。此时第二比较电路36输出一个负脉冲信号，通过第二调理电路38后形成标准方波的负脉冲信号。在第二调理电路38输出的标准方波负脉冲信号的低电平“0”时间段内，若干扰震动在平行于枪管轴线方向（X轴方向）的加速度电压分量超过预设的计数下限阈值电压，输出正脉冲信号，此时输出的正脉冲信号的脉冲宽度小于且包含在第二调理电路38输出的负脉冲信号的脉冲宽度内，因此经过逻辑“与”判断电路39后仍然无脉冲输出，计数电路40输出的计数结果数值保持不变，译码及显示电路41显示数值不变。在第二调理电路38输出的标准方波负脉冲信号的低电平“0”时间段内，若干扰震动在平行于枪管轴线方向（X轴方向）的加速度电压分量低于预设的计数下限阈值电压，输出低电平信号，经过逻辑“与”判断电路39后仍然输出低电平信号，计数电路40输出的计数结果数值保持不变，译码及显示电路41显示数值不变。由上面分析可知，通过本实用新型可有效抑制干扰震动，保证计数的准确度。

Claims (5)

1.一种基于加速度测量的子弹计数装置，其特征是，包括套接在枪管上的枪管套筒以及固定设置在所述枪管套筒下方的加速度测量计数装置；所述加速度测量计数装置包括外壳及设置在所述外壳内的加速度测量计数及显示电路和内置电源；

所述加速度测量计数及显示电路包括：

第一加速度传感器，与第一比较电路相接，所述第一加速度传感器平行于枪管轴线方向，用于测量枪管轴线方向的后坐加速度并输出相应的电压信号；

第二加速度传感器，与加法电路相接，所述第二加速度传感器垂直于枪管轴线方向，用于测量垂直于枪管轴线方向的震动加速度并输出相应的电压信号；

第三加速度传感器，与加法电路相接，所述第三加速度传感器垂直于枪管轴线方向，且与所述第二加速度传感器垂直，同样用于测量垂直于枪管轴线方向的震动加速度并输出相应的电压信号；

加法电路，分别与所述第二加速度传感器、所述第三加速度传感器和第二比较电路相接，用于对所述第二加速度传感器输出的电压和所述第三加速度传感器输出的电压进行求和；

第一比较电路，分别与所述第一加速度传感器和第一调理电路相接，用于将所述第一加速度传感器输出的电压和预设的计数下限阈值电压进行比较，若第一加速度传感器输出的电压低于预设的计数下限阈值电压，则第一比较电路输出低电平信号，否则第一比较电路输出高电平信号；

第二比较电路，分别与所述加法电路和第二调理电路相接，用于将所述加法电路输出的电压和预设的干扰上限阈值电压进行比较，若加法电路输出的电压低于预设的干扰上限阈值电压，则第二比较电路输出高电平信号，否则第二比较电路输出低电平信号；

第一调理电路，分别与所述第一比较电路和逻辑“与”判断电路相接，用于对第一比较电路输出的电平信号进行调理，若预设时间段内存在多个正方波脉冲信号，则调理为一个正方波脉冲信号，否则维持原电平信号不变；

第二调理电路，分别与所述第二比较电路和逻辑“与”判断电路相接，用于对第二比较电路输出的电平信号进行调理，若预设时间段内存在多个负方波脉冲信号，则调理为一个负方波脉冲信号，否则维持原电平信号不变；

逻辑“与”判断电路，分别与所述第一调理电路、所述第二调理电路和计数电路相接，用于对第一调理电路输出的电平信号和第二调理电路输出的电平信号进行逻辑“与”运算；

计数电路，分别与所述逻辑“与”判断电路和译码及显示电路相接，用于根据所述逻辑“与”判断电路的输出结果进行计数，当所述逻辑“与”判断电路输出一个正脉冲方波信号时，所述计数电路的输出计数结果加一，否则所述计数电路的输出计数结果保持不变；

译码及显示电路，与所述计数电路相接，用于对所述计数电路的输出计数结果进行译码并显示；以及

电源电路，与所述内置电源电连接，用于给所述加速度测量计数及显示电路中的各电路及三个传感器进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于加速度测量的子弹计数装置，其特征是，所述枪管套筒包括两个半圆形的管箍，两个管箍的槽口相对设置；两个管箍的一侧通过铰链连接，另一侧通过锁紧卡扣连接，枪管位于两个管箍合围的空腔内。

3.根据权利要求2所述的基于加速度测量的子弹计数装置，其特征是，在两个管箍内侧壁上设置有隔热防滑层；所述隔热防滑层由石棉材料制成。

4.根据权利要求1所述的基于加速度测量的子弹计数装置，其特征是，当所述第一调理电路输出的电平信号中包含正方波脉冲信号，且所述第二调理电路输出的电平信号中包含负方波脉冲信号时，所述第二调理电路输出的负方波脉冲信号的脉冲宽度大于且包含所述第一调理电路输出的正方波脉冲信号的脉冲宽度。

5.根据权利要求1所述的基于加速度测量的子弹计数装置，其特征是，在所述外壳上设有电源开关、复位按钮、显示窗和电源充电接口。