靶夾檢測(cè)編碼裝置設(shè)計(jì)

于正亮，樊長(zhǎng)虹，任海東

（總參謀部第六十研究所，江蘇 南京 210016）

實(shí)彈射擊訓(xùn)練要求靶標(biāo)的動(dòng)作類型多樣，常用的靶標(biāo)動(dòng)作有起倒、側(cè)轉(zhuǎn)、搖擺、升降、平移等，以盡可能模擬出假想目標(biāo)的常見(jiàn)行為，豐富訓(xùn)練環(huán)境，提升訓(xùn)練人員對(duì)目標(biāo)的觀察、判定與快速射擊能力。多功能靶標(biāo)基于單一靶標(biāo)機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)靶標(biāo)空間姿態(tài)，更換靶夾裝置的方式，實(shí)現(xiàn)上述各種靶標(biāo)動(dòng)作，一靶多用，既滿足了射擊訓(xùn)練目標(biāo)多樣性要求，也有效地節(jié)省了訓(xùn)練單位的建設(shè)成本，受到了訓(xùn)練保障單位的青睞。

1 現(xiàn)狀

某型多功能靶具有結(jié)構(gòu)緊湊、小巧輕便的特點(diǎn)，并且能夠自動(dòng)感知靶標(biāo)操作結(jié)果。靶標(biāo)內(nèi)置的智能傳感裝置會(huì)自動(dòng)檢測(cè)靶標(biāo)當(dāng)前的綜合狀態(tài)，并在靶標(biāo)開(kāi)機(jī)后根據(jù)檢測(cè)的狀態(tài)切換到與靶標(biāo)綜合狀態(tài)相匹配的功能模式——自動(dòng)調(diào)用與該功能模式相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)。

靶標(biāo)內(nèi)置的智能傳感裝置包括靶夾檢測(cè)裝置（檢測(cè)靶標(biāo)當(dāng)前實(shí)際安裝的靶夾類型）和靶標(biāo)姿態(tài)傳感器（檢測(cè)靶標(biāo)輸出軸處于水平或垂直方向）。根據(jù)預(yù)先定義，靶標(biāo)可用功能類型與綜合狀態(tài)之間的映射關(guān)系如表1 所示。

表1 靶標(biāo)運(yùn)行模式與綜合狀態(tài)映射表

2 基本原理

考慮借鑒二進(jìn)制編碼基本原理，在靶夾連接板及其靶夾法蘭上設(shè)置柱狀凸起及開(kāi)關(guān)，借助N組開(kāi)關(guān)的“通”“斷”狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)2N種靶夾類型的檢測(cè)，不僅可以滿足表1所示的檢測(cè)要求，還具備一定的可擴(kuò)展性。

靶夾部位結(jié)構(gòu)如圖1 所示。首先考慮在靶夾連接板和靶夾法蘭上分別設(shè)置圖1 中柱狀凸起位置（右圖中①②③）和沉孔位置（左圖中①②③）。

圖1 靶夾部位結(jié)構(gòu)示意圖

靶夾連接板上的柱狀凸起位置與靶夾法蘭上的沉孔位置相對(duì)應(yīng)，當(dāng)靶夾連接板正常安裝至靶夾法蘭后，所有的柱狀凸起都將插入對(duì)應(yīng)的沉孔內(nèi)，形成三位二進(jìn)制編碼觸發(fā)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。

3 器件選型

靶夾法蘭與減速器直接相連，在靶標(biāo)實(shí)際使用時(shí)，靶夾法蘭會(huì)在減速器帶動(dòng)下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到360°，檢測(cè)裝置中無(wú)法使用接觸式機(jī)械開(kāi)關(guān)，因而考慮使用非接觸式開(kāi)關(guān)器件。常見(jiàn)的非接觸式開(kāi)關(guān)大致有3 種：光電開(kāi)關(guān)、磁性開(kāi)關(guān)和紅外接近開(kāi)關(guān)。磁性開(kāi)關(guān)對(duì)磁場(chǎng)敏感，更適合在本項(xiàng)目中應(yīng)用。磁敏器件選擇的是霍耳傳感器A3144E，它是一種基于霍耳效應(yīng)的磁敏傳感電路。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

靶夾結(jié)構(gòu)及狀態(tài)示意圖如圖 2 所示。將3 只A3144E 霍耳傳感器焊接于檢測(cè)電路板，其分布位置與法蘭上的各沉孔位置相對(duì)應(yīng)，檢測(cè)電路板固定于安裝架上。在靶夾法蘭與靶夾柱狀凸起對(duì)應(yīng)的三處沉孔內(nèi)各設(shè)置一個(gè)帶有復(fù)位彈簧的推桿，推桿一端固定一只磁鋼；未安裝靶夾連接板時(shí)，推桿在彈簧作用下位于初始位置，其磁場(chǎng)未對(duì)霍耳傳感器產(chǎn)生作用。柱狀凸起的高度決定磁鋼的位移量，應(yīng)保證：①磁鋼未產(chǎn)生位移時(shí)，霍耳傳感器無(wú)感應(yīng)信號(hào)；②磁鋼受柱狀凸起推動(dòng)產(chǎn)生位移后，霍耳傳感器能可靠產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)；③磁鋼在推力釋放自動(dòng)復(fù)位后，霍耳傳感器感應(yīng)信號(hào)能可靠消失。

圖2 靶夾結(jié)構(gòu)及狀態(tài)示意圖

為了避免推桿在沉孔內(nèi)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，將其圓柱面銑扁，并在推桿導(dǎo)向壓片上設(shè)置扁圓孔，限制推桿旋轉(zhuǎn)，保證磁鋼在趨近傳感器時(shí)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采取磁性非接觸式傳感器，設(shè)計(jì)了一種機(jī)電編碼裝置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的位置檢測(cè)，從而準(zhǔn)確識(shí)別出靶夾類型。設(shè)計(jì)中采取了磁性體側(cè)向趨近傳感器的方式，避免了徑向趨近方式有效感應(yīng)距離臨界值較大的不足，做到了在小空間內(nèi)布置多組感應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)了某型多功能靶的靶夾類型自動(dòng)檢測(cè)功能，為提高該產(chǎn)品的智能化檢測(cè)提供了可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。