電磁炮塔的設(shè)計和實現(xiàn)

譚志強 尹文剛 楊 程 李 博

武警警官學院

引言

傳統(tǒng)的防暴武器無法兼顧不同距離的射擊需求,距離太短易對目標造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害；距離太長又難以達到預(yù)期的打擊效果影響任務(wù)的完成。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種新型打擊理念的防暴武器,利用電磁力提供彈丸動量,在供彈匣里加載不同類型的防爆彈(煙霧彈、催淚彈、爆震彈等),改變了傳統(tǒng)的火藥燃燒推動的方式,具有彈道相對平直、受環(huán)境影響小、無后坐力等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本系統(tǒng)主要由主控制器、電源穩(wěn)壓模塊、電磁供能模塊、指紋模塊、顯示模塊等部分構(gòu)成[1]。其中,主控制器對炮體發(fā)出發(fā)射指令,使得彈頭在炮管中獲得動能。操作者首先連接設(shè)備啟動電源,通過指紋認證進入系統(tǒng),電磁供能模塊做出響應(yīng)。該系統(tǒng)通過指紋模塊進行認證,提高了系統(tǒng)安全性。系統(tǒng)可根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)打擊等級。其系統(tǒng)框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 系統(tǒng)認證模塊電路設(shè)計 為保證電磁炮塔操作進程中的安全性,本系統(tǒng)通過指紋模塊進行認證[3],認證通過后方可操作電磁炮塔。指紋認證模塊通過引腳RX、TX與單片機連接,采用串口方式進行通信。

2.2 電磁供能模塊電路設(shè)計 電磁供能模塊電路由555定時器、三極管開關(guān)電路、電阻、電容以及運放電路組成。

2.3 調(diào)壓模塊電路設(shè)計 系統(tǒng)控制電磁防暴炮塔的打擊等級,實質(zhì)上是用單片機來控制電容的充電時間,進而提供彈丸動能[2]。繼電器控制電源的通斷,相當于是一個以較小的電流來控制較大電流的一個自動開關(guān),用一個很微小的控制量就可以控制很大功率的電路,能夠在電路中起到電路轉(zhuǎn)換、自動調(diào)節(jié)、安全保護的作用。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計 本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化流程、各功能模塊的逐個程序編寫的方式,對系統(tǒng)軟件進行設(shè)計,系統(tǒng)主程序流程如圖2所示：

系統(tǒng)通電開機后首先進行初始化,用戶錄入指紋通過認證進入系統(tǒng)主界面,顯示屏實時顯示狀態(tài),點擊調(diào)節(jié)鍵設(shè)置打擊等級,點擊發(fā)射按鈕釋放電容中儲存的能量,在炮體的作用下推動彈頭,完成整個射擊流程。

3.2 系統(tǒng)認證模塊子程序設(shè)計 指紋模塊用于采錄用戶的身份信息,是本設(shè)計使用的安全保障,確保系統(tǒng)不被無關(guān)人員違規(guī)操作,確保使用的安全性。我們采用的IDWD1019B(帶燈)指紋模塊,能夠較好的實現(xiàn)這個功能。在采錄到正確的指紋信息進入系統(tǒng)后,還可以任意地添加或刪除指紋信息,指紋模塊程序流程如下圖3所示。

圖2 系統(tǒng)主程序流程圖

圖3 指紋模塊程序流程圖

4 總結(jié)

本系統(tǒng)以STC12C5 A60S2單片機為主控制器,通過電源穩(wěn)壓模塊、電磁供能模塊、指紋模塊、顯示模塊構(gòu)成一套電磁炮塔系統(tǒng),該系統(tǒng)具有安全性高、隱蔽性強、出口速度快、操作簡易特點。通過測試,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,穩(wěn)定性可靠,經(jīng)改進后可列裝部隊。