CN212320536U - 一种枪械故障检测与弹药计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种枪械故障检测与弹药计数装置，涉及枪械安全管理技术领域，解决了传统枪械故障排查无法检测出训练中枪械可能出现的故障的问题，其技术方案要点是：包括子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块以及电源模块；子弹状态监测模块、按键模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端与报警模块、指示模块、显示模块的输入端连接。通过布设在枪械主体出弹口处的光电传感器U6、布设在枪械主体抛弹口的光电传感器U3分别对扳机扣动后弹壳、弹头进行计数和显示，并根据弹壳、弹头和扳机的计数值判断是否存在卡弹或连发故障，以及将故障提示信息输出，能够实时检测出训练中枪械出现的故障。

Description

一种枪械故障检测与弹药计数装置

技术领域

本实用新型涉及枪械安全管理技术领域，更具体地说，它涉及一种枪械故障检测与弹药计数装置。

背景技术

为了切实加强士兵军事训练管理，确保训练质量，预防事故发生，在部队组织实弹训练前都会进行枪械故障排查，排查时多采用目测或手动检查机械部件等方法确定训练枪械的好坏。然而，这种监管手段并不完善，无法检测出训练中枪械可能出现的故障。

实用新型内容

为解决传统枪械故障排查无法检测出训练中枪械可能出现的故障的问题，本实用新型的目的是提供一种枪械故障检测与弹药计数装置。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种枪械故障检测与弹药计数装置，包括子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块以及电源模块；子弹状态监测模块、按键模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端与报警模块、指示模块、显示模块的输入端连接；

子弹状态监测模块，用于对弹头和弹壳运行轨迹进行追踪监测；

按键模块，用于对射击模拟、单/连切换和复位进行控制；

主控模块，用于接收和处理输入的监测信号及控制信号，并根据处理结果生成控制报警模块、显示模块、指示模块按照预设逻辑顺序工作的控制命令；

报警模块，用于在枪械出现卡弹或连发故障时将故障提示信息输出；

指示模块，用于输出枪械的单发指示信息和连发指示信息；

显示模块，用于显示枪械飞出的弹头数量和弹壳数量。

电源模块，用于向各模块提供工作电能。

优选的，所述子弹状态监测模块包括弹头监测电路、弹壳监测电路、电压比较器U2B以及电压比较器U2A；

弹头监测电路包括光电传感器U3、电阻R6、电阻R7，光电传感器U3布设在枪械主体的抛弹口；光电传感器U3的红外发射管正极A通过电阻R6与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U3的红外接收管正极C与电压比较器U2B的Pin3引脚连接以及通过电阻R7与电源端连接，红外接收管负极E接地；

弹壳监测电路包括光电传感器U6、电阻R10、电阻R11，光电传感器U6布设在枪械主体的出弹口；光电传感器U6的红外发射管正极A通过电阻R10与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U6的红外接收管正极C与电压比较器U2A的Pin5引脚连接以及通过电阻R11与电源端连接，红外接收管负极E接地；

电压比较器U2A的Pin2引脚与电压比较器U2B的Pin6引脚相连后接在电位器R8的基准电压值点；电压比较器U2A的Pin1引脚与主控模块的P3.2引脚连接；电压比较器U2B的Pin7 引脚与主控模块的P3.3引脚连接。

优选的，所述按键模块包括切换开关S1、复位按键S3和扳机按键S4；复位按键S3、扳机按键S4一端分别与主控模块的P3.5引脚、P3.6引脚连接，另一端均与电源接地端连接；切换开关S1的两个触头分别于电源端、接地端连接，另一端与主控模块的P3.4引脚连接。

优选的，所述主控模块包括主控芯片、复位电路以及晶振电路；

复位电路包括按键S1、电容C1、电阻R1；按键S1与电容C1并联后，一端与5V直流电压端连接，另一端与主控芯片的RST引脚连接以及通过电阻R1接地；

晶振电路包括电容C2、电容C3、晶振Y1；晶振Y1两输出端分别与主控芯片的XTAL1引脚、XTAL2引脚连接，电容C2、电容C3串联后与晶振Y1并联，电容C2、电容C3之间连接点接地。

优选的，所述报警模块包括蜂鸣器B1、三极管Q1、电阻R4；三极管Q1的基极通过电阻R4与主控模块的P3.7引脚连接，发射极连接5V直流电压，集电极与蜂鸣器B1连接。

优选的，所述指示模块包括单发监测指示灯D1、连发监测指示灯D2、电阻R2和电阻R3；单发监测指示灯D1与电阻R2串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.6引脚；连发监测指示灯D2与电阻R3串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.7引脚。

优选的，所述显示模块包括直接级联的数码管DPY1、数码管DPY1，数码管DPY1、数码管DPY1的输入端均与主控模块的输出端连接。

优选的，所述电源模块包括电源开关K1、电容C4、电容C5、LM7805变压芯片、LM1117变压芯片、电容C6、电容C7，电源开关K1布设在输入线路；12V外接电压经电容C4、电容C5稳压滤波后输入到LM7805变压芯片，LM7805变压芯片将12V外接电压降压转换成5V直流电压输出，LM1117变压芯片将5V直流电压降压转换成3.3V直流电压输出。

优选的，该装置包括训练端和教官端，训练端与教官端之间通过通信模块连接以实现数据共享。

优选的，所述训练端配置子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块、电源模块以及通信模块；所述教官端配置主控模块、报警模块、电源模块以及通信模块。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型通过布设在枪械主体出弹口处的光电传感器U6、布设在枪械主体抛弹口的光电传感器U3分别对扳机扣动后弹壳、弹头进行计数和显示，并根据弹壳、弹头和扳机的计数值判断是否存在卡弹或连发故障，以及将故障提示信息输出，能够实时检测出训练中枪械出现的故障，增强了射击训练过程中的安全性；通过对按键对射击模拟、单/连切换和复位进行调整，能够满足多种训练模式的故障检测，增强了故障检测与计数装置是适用性；通过训练端与教练端之间的数据共享，能够实现一对多实时管理，提高了训练管理效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中训练端的功能框图；

图3是本实用新型实施例中教官端的功能框图；

图4是本实用新型实施例中的整体工作原理图；

图5是本实用新型实施例中子弹状态监测模块的工作原理图；

图6是本实用新型实施例中按键模块的工作原理图；

图7是本实用新型实施例中主控模块的工作原理图；

图8是本实用新型实施例中报警模块的工作原理图；

图9是本实用新型实施例中指示模块的工作原理图；

图10是本实用新型实施例中显示模块的工作原理图；

图11是本实用新型实施例中电源模块的工作原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-11，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例：一种枪械故障检测与弹药计数装置，如图2与图4所示，包括子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块以及电源模块。子弹状态监测模块、按键模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端与报警模块、指示模块、显示模块的输入端连接。子弹状态监测模块，用于对弹头和弹壳运行轨迹进行追踪监测。按键模块，用于对射击模拟、单/连切换和复位进行控制。主控模块，用于接收和处理输入的监测信号及控制信号，并根据处理结果生成控制报警模块、显示模块、指示模块按照预设逻辑顺序工作的控制命令。报警模块，用于在枪械出现卡弹或连发故障时将故障提示信息输出。指示模块，用于输出枪械的单发指示信息和连发指示信息。显示模块，用于显示枪械飞出的弹头数量和弹壳数量。电源模块，用于向各模块提供工作电能。

如图1、4、5所示，子弹状态监测模块包括弹头监测电路、弹壳监测电路、电压比较器 U2B以及电压比较器U2A。

弹头监测电路包括光电传感器U3、电阻R6、电阻R7，光电传感器U3布设在枪械主体的抛弹口；光电传感器U3的红外发射管正极A通过电阻R6与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U3的红外接收管正极C与电压比较器U2B的Pin3引脚连接以及通过电阻R7与电源端连接，红外接收管负极E接地。

弹壳监测电路包括光电传感器U6、电阻R10、电阻R11，光电传感器U6布设在枪械主体的出弹口；光电传感器U6的红外发射管正极A通过电阻R10与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U6的红外接收管正极C与电压比较器U2A的Pin5引脚连接以及通过电阻R11与电源端连接，红外接收管负极E接地。在本实施例中，光电传感器U3、光电传感器U6型号为ST188。ST188是由红外光电二极管和光电晶体管组成光电传感器模块，模块共有4个外接引脚，分别为红外发射管正极A、红外发射管负极K、红外接收管正极C和红外接收管负极E，发射管和接收管的工作电源DC5V，有效的监测距离为4-13mm。

电压比较器U2A的Pin2引脚与电压比较器U2B的Pin6引脚相连后接在电位器R8的基准电压值点；电压比较器U2A的Pin1引脚与主控模块的P3.2引脚连接；电压比较器U2B的Pin7 引脚与主控模块的P3.3引脚连接。P3.2和P3.3引脚输出高电平信号来通知主控芯片是否有弹头和弹壳飞出。在本实施例中，电压比较器U2B、电压比较器U2A型号为LM393。

弹头监测工作时，光电传感器U3的发射极会自动射出红外线，如果没有子弹从枪口射出，发射管会接收到红外线使得接收管的C、E导通，此时LM393的Pin2脚将的输入电压是0V， Pin3脚的电压是2.5V(点位器在中间位置时)，由于Pin3脚电压低，Pin2脚的电压高，比较器的Pin1脚会输出0V电压，单片机的P3.2引脚将会输出低电平。如果有子弹从枪口射出，发射管将接收到红外线使得接收管的C、E断开，此时LM393的Pin2脚将的输入电压是5V，Pin3脚的电压是2.5V，由于Pin3脚电压高，Pin2脚的电压高，比较器的Pin1脚将输出5V电压，主控芯片的P3.2引脚会输出5V电压。因此，通过判断P3.2引脚是否输出高电平信号即可判断出是否有弹头从枪口飞出。

弹壳监测电路的工作原理和弹头监测电路类似，通过判断P3.3引脚是否有高电平电压输出，即可判断出是否有弹壳从抛弹口飞出。

如图4与图6所示，按键模块包括切换开关S1、复位按键S3和扳机按键S4；复位按键S3、扳机按键S4一端分别与主控模块的P3.5引脚、P3.6引脚连接，另一端均与电源接地端连接；切换开关S1的两个触头分别于电源端、接地端连接，另一端与主控模块的P3.4引脚连接。按键电路工作时，主控芯片定时地读取P3.4-P3.6引脚的输入状态，哪个引脚电压0V 就表示操作者按下了对应的按键。比如P3.6引脚变为0V电压，表示操作者扣动了扳机。

如图4与图7所示，主控模块包括主控芯片、复位电路以及晶振电路。复位电路包括按键S1、电容C1、电阻R1；按键S1与电容C1并联后，一端与5V直流电压端连接，另一端与主控芯片的RST引脚连接以及通过电阻R1接地。晶振电路包括电容C2、电容C3、晶振Y1；晶振Y1两输出端分别与主控芯片的XTAL1引脚、XTAL2引脚连接，电容C2、电容C3串联后与晶振Y1并联，电容C2、电容C3之间连接点接地。

复位电路中，按键S1用于接收复位命令，当按键S1的两端接通状时，RST引脚会和5V 接通，接通的时间持续10us以上时，主控芯片会自动进入复位状态，按键S1抬起后复位操作结束。电容C1和电阻R1实现了上电复位功能，电容C1在电路中的功能和按键S1相似，当电容C1两端电压在0-2.7V时，相当于按键S1处于接通状态，当电容C1两端电压高于2.7V时，相当于按键S1处于抬起状态。电容C1和电阻R1的值来决定了复位时间，通常情况下，电容C1的电容值选则10uf，电阻R1的电阻值选择10K。

晶振电路中，晶振Y1的作用是输出振荡信号，输出的振荡信号经过主控芯片内部触发器分频处理后，即可得到主控芯片各部分的工作时钟。负载电容C2/C3在电路中起到稳定和微调晶振输出频率的作用。通常情况下，晶振Y1选择11.0592M，负载电容在20～30pf选择。

在本实施例中，主控芯片的型号为STC89C52RC。STC89C52RC是一款高性能的国产单片机，其主要的功能特性为：额定工作电压5V，电流8mA，工作主频范围0-33Mhz；通用控制引脚有4组共32个，它们被封装在P0、P1、P2和P3口上；芯片内集成8K字节的程序存储器和512B字节的RAM；芯片内集成2个定时器、1个串行数据通信口、2个外部中断检测引脚和 2个脉冲信号计数引脚；具有晶振和复位扩展接口，扩展引脚分别为XTAL1/XTAL2和RST引脚。

如图4与图8所示，报警模块包括蜂鸣器B1、三极管Q1、电阻R4；三极管Q1的基极通过电阻R4与主控模块的P3.7引脚连接，发射极连接5V直流电压，集电极与蜂鸣器B1连接。报警电路中，如果需要输出故障提示信息，主控芯片只需控制P3.7引脚输出低电平，即可控制蜂鸣器B1的电源和5V接通，使得蜂鸣器B1进入工作状态，将枪支的故障信息输出。如果需要禁止输出故障提示信息，主控芯片只需控制P3.7引脚输出高电平，即可控制蜂鸣器 B1的电源和5V断开，使得蜂鸣器B1停止工作，不在输出故障提示信息。

如图4与图9所示，指示模块包括单发监测指示灯D1、连发监测指示灯D2、电阻R2和电阻R3；单发监测指示灯D1与电阻R2串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.6引脚；连发监测指示灯D2与电阻R3串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.7引脚。指示电路中，如果需要输出单发指示信息，主控芯片只需控制P1.6 引脚输出低电平，即可控制单发监测指示灯D1点亮，将单发监测提示信息输出。如果需要输出连发指示信息，主控芯片只需控制P1.7引脚输出低电平，即可控制连发监测指示灯D2点亮，将连发监测提示信息输出。

如图4与图10所示，显示模块包括直接级联的数码管DPY1、数码管DPY1，数码管DPY1、数码管DPY1的输入端均与主控模块的输出端连接。

显示电路是在2个2位8段共阴数码管的基础上设计，该部分电路中的4个数码管用于显示出训练中飞出的弹头和弹壳数量。显示电路中，2个8个数码管的段选引脚A-DP分别连接到一起，顺序的连接到主控芯片的P0口的各个引脚上，数码管DPY1的控制引脚A1和A2分别接在主控芯片的P1.0(DIG1)引脚和P1.1(DIG2)引脚上，数码管DPY2的控制引脚A1 和A2分别接在主控芯片的P1.3(DIG3)引脚和P1.4(DIG2)引脚上。

显示电路中，DPY1用于显示出训练中弹头飞出的数量，DPY2用于显示训练中弹壳飞出的数量。电路工作时，数码管A-DP引脚的作用是接收主控芯片输入的字形数据，并根据数据点亮对应的段，DIG1-DIG4引脚用来控制哪个数码管执行显示操作。例如，需要在DIG1的数码管上显示数据1时，首先在P1.0引脚输出低电平，使得DIG1控制的数码管显示使能打开，然后在P0.1和0.2引脚输出高电平，P0口的其它引脚输出低电平，此时数码管的b段和c段将被点亮，数码管上即可自动显示出数字“1”的字形。

如图4与图11所示，电源模块包括电源开关K1、电容C4、电容C5、LM7805变压芯片、LM1117变压芯片、电容C6、电容C7，电源开关K1布设在输入线路；12V外接电压经电容 C4、电容C5稳压滤波后输入到LM7805变压芯片，LM7805变压芯片将12V外接电压降压转换成5V直流电压输出，LM1117变压芯片将5V直流电压降压转换成3.3V直流电压输出。

如图2图3所示，该装置包括训练端和教官端，训练端与教官端之间通过通信模块连接以实现数据共享。训练端配置子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块、电源模块以及通信模块；教官端配置主控模块、报警模块、电源模块以及通信模块。教官端工作时，利用nRF24L01无线建立与枪端的通信，当接收到训练端上发的故障提示信息时，蜂鸣器会输出故障提示音，通知教官当前使用的枪支已经出现机械故障。

工作原理：通过布设在枪械主体出弹口处的光电传感器U6、布设在枪械主体抛弹口的光电传感器U3分别对扳机扣动后弹壳、弹头进行计数和显示，并根据弹壳、弹头和扳机的计数值判断是否存在卡弹或连发故障，以及将故障提示信息输出，能够实时检测出训练中枪械出现的故障，增强了射击训练过程中的安全性。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，包括子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块以及电源模块；子弹状态监测模块、按键模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端与报警模块、指示模块、显示模块的输入端连接；

子弹状态监测模块，用于对弹头和弹壳运行轨迹进行追踪监测；

按键模块，用于对射击模拟、单/连切换和复位进行控制；

主控模块，用于接收和处理输入的监测信号及控制信号，并根据处理结果生成控制报警模块、显示模块、指示模块按照预设逻辑顺序工作的控制命令；

报警模块，用于在枪械出现卡弹或连发故障时将故障提示信息输出；

指示模块，用于输出枪械的单发指示信息和连发指示信息；

显示模块，用于显示枪械飞出的弹头数量和弹壳数量；

电源模块，用于向各模块提供工作电能。

2.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述子弹状态监测模块包括弹头监测电路、弹壳监测电路、电压比较器U2B以及电压比较器U2A；

弹头监测电路包括光电传感器U3、电阻R6、电阻R7，光电传感器U3布设在枪械主体的抛弹口；光电传感器U3的红外发射管正极A通过电阻R6与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U3的红外接收管正极C与电压比较器U2B的Pin3引脚连接以及通过电阻R7与电源端连接，红外接收管负极E接地；

弹壳监测电路包括光电传感器U6、电阻R10、电阻R11，光电传感器U6布设在枪械主体的出弹口；光电传感器U6的红外发射管正极A通过电阻R10与电源端连接，红外发射管负极K接地；光电传感器U6的红外接收管正极C与电压比较器U2A的Pin5引脚连接以及通过电阻R11与电源端连接，红外接收管负极E接地；

电压比较器U2A的Pin2引脚与电压比较器U2B的Pin6引脚相连后接在电位器R8的基准电压值点；电压比较器U2A的Pin1引脚与主控模块的P3.2引脚连接；电压比较器U2B的Pin7引脚与主控模块的P3.3引脚连接。

3.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述按键模块包括切换开关S1、复位按键S3和扳机按键S4；复位按键S3、扳机按键S4一端分别与主控模块的P3.5引脚、P3.6引脚连接，另一端均与电源接地端连接；切换开关S1的两个触头分别于电源端、接地端连接，另一端与主控模块的P3.4引脚连接。

4.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述主控模块包括主控芯片、复位电路以及晶振电路；

复位电路包括按键S1、电容C1、电阻R1；按键S1与电容C1并联后，一端与5V直流电压端连接，另一端与主控芯片的RST引脚连接以及通过电阻R1接地；

晶振电路包括电容C2、电容C3、晶振Y1；晶振Y1两输出端分别与主控芯片的XTAL1引脚、XTAL2引脚连接，电容C2、电容C3串联后与晶振Y1并联，电容C2、电容C3之间连接点接地。

5.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述报警模块包括蜂鸣器B1、三极管Q1、电阻R4；三极管Q1的基极通过电阻R4与主控模块的P3.7引脚连接，发射极连接5V直流电压，集电极与蜂鸣器B1连接。

6.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述指示模块包括单发监测指示灯D1、连发监测指示灯D2、电阻R2和电阻R3；单发监测指示灯D1与电阻R2串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.6引脚；连发监测指示灯D2与电阻R3串联后，一端连接5V直流电压，另一端连接主控模块的P1.7引脚。

7.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述显示模块包括直接级联的数码管DPY1、数码管DPY1，数码管DPY1、数码管DPY1的输入端均与主控模块的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述电源模块包括电源开关K1、电容C4、电容C5、LM7805变压芯片、LM1117变压芯片、电容C6、电容C7，电源开关K1布设在输入线路；12V外接电压经电容C4、电容C5稳压滤波后输入到LM7805变压芯片，LM7805变压芯片将12V外接电压降压转换成5V直流电压输出，LM1117变压芯片将5V直流电压降压转换成3.3V直流电压输出。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，该装置包括训练端和教官端，训练端与教官端之间通过通信模块连接以实现数据共享。

10.根据权利要求9所述的一种枪械故障检测与弹药计数装置，其特征是，所述训练端配置子弹状态监测模块、按键模块、主控模块、报警模块、指示模块、显示模块、电源模块以及通信模块；所述教官端配置主控模块、报警模块、电源模块以及通信模块。

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