PL248002B1

PL248002B1 - Replica of a weapon with a piston position detection system

Info

Publication number: PL248002B1
Application number: PL442772A
Authority: PL
Inventors: Marcin Menet; Damian Wojtak
Original assignee: Gate Entpr Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2025-09-29
Also published as: PL442772A1; EP4400800A1

Abstract

Na co najmniej jednej płytce drukowanej (9) znajdują się co najmniej dwa źródła światła D (10 i 11) i na co najmniej jednej płytce drukowanej (9") znajdują się co najmniej dwa detektory światła Q (12 i 13), przy czym płytki (9 i 9") usytuowane są na naprzeciwległych wewnętrznych ścianach szkieletu repliki w taki sposób, że powierzchnia aktywna każdego źródła światła D skierowana jest w stronę koła zębatego tłokowego (1) i powierzchni aktywnej jednego detektora światła Q, a środki geometryczne źródeł światła D i odpowiadających im detektorów światła Q, znajdują się na równoległych względem siebie prostych I przecinających prostopadle obie płytki drukowane (9, 9"). Odległość między sąsiednimi źródłami światła D (10 i 11) i odległość między sąsiednimi detektorami światła Q (12 i 13) jest równa połowie odległości między pionowymi osiami A zębów zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego (1) lub jej nieparzystej wielokrotności, tak, że podczas gdy jeden ząb stanowi przesłonę dla światła emitowanego przez źródło światła D, to przez wolną przestrzeń między tym zębem a zębem z nim sąsiadującym przepływa sygnał świetlny od źródła światła D do odpowiadającego mu detektora światła Q, przy czym źródła światła D (10 i 11) podłączone są do pinu mikrokontrolera, a detektory światła Q (12 i 13) podłączone są do pinów mikrokontrolera, wyposażonych w przetwornik analogowo-cyfrowy U lub do zewnętrznych przetworników analogowo-cyfrowych U.At least one printed circuit board (9) contains at least two light sources D (10 and 11) and at least one printed circuit board (9") contains at least two light detectors Q (12 and 13), wherein the boards (9 and 9") are located on opposite inner walls of the replica frame in such a way that the active surface of each light source D is directed towards the piston gear (1) and the active surface of one light detector Q, and the geometric centers of the light sources D and the corresponding light detectors Q are located on parallel lines I intersecting both printed circuit boards (9, 9"). The distance between adjacent light sources D (10 and 11) and the distance between adjacent light detectors Q (12 and 13) is equal to half the distance between the vertical axes A of the teeth of the external meshing of the piston gear (1) or an odd multiple thereof, so that while one tooth constitutes a screen for the light emitted by the light source D, a light signal flows through the free space between this tooth and the adjacent tooth from the light source D to the corresponding light detector Q, wherein the light sources D (10 and 11) are connected to a microcontroller pin, and the light detectors Q (12 and 13) are connected to the microcontroller pins equipped with an analog-to-digital converter U or to external analog-to-digital converters U.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest replika broni palnej z systemem wykrywania pozycji tłoka.The subject of the invention is a replica of a firearm with a piston position detection system.

Air Soft Gun czyli ASG to zazwyczaj wierne kopie oryginalnej broni palnej wykonane w skali 1 : 1, które wystrzeliwują kulki przy użyciu sprężonego gazu.Air Soft Guns or ASGs are usually faithful copies of original firearms made on a 1:1 scale, which fire balls using compressed gas.

Broń ASG wykorzystywana jest do rozgrywek airsoftowych, treningów, symulacji militarnych, a jej użytkownicy zwracają uwagę nie tylko na wierne odwzorowanie wyglądu zewnętrznego, ale oczekują również by działała w sposób najlepiej imitujący działanie prawdziwej broni palnej.Airsoft guns are used for airsoft games, training, and military simulations, and their users pay attention not only to the faithful reproduction of the external appearance, but also expect them to function in a way that best imitates the operation of a real firearm.

Automatic Electric Gun (AEG) to odmiana replik ASG, w których silnik elektryczny, za pośrednictwem przekładni zębatej, przesuwa tłok i ściska sprężynę. Tłok porusza się wewnątrz cylindra, który zakończony jest dyszą wylotową. Przesunięcie tłoka powoduje ściśnięcie sprężyny tłokowej i zassanie powietrza do wnętrza cylindra. Koło zębate tłokowe posiada zazębienie zewnętrzne i zazębienie wewnętrzne. Zęby zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego znajdują się tylko na części jego obwodu. Tłok posiada w swojej budowie listwę zębatą, która pracuje bezpośrednio z zazębieniem zewnętrznym koła zębatego tłokowego.An Automatic Electric Gun (AEG) is a type of airsoft replica in which an electric motor, via a gear train, moves a piston and compresses a spring. The piston moves inside a cylinder, which ends in an exhaust nozzle. Moving the piston compresses the piston spring and draws air into the cylinder. The piston gear has external and internal gearing. The external gear teeth of the piston gear are located only on a portion of its circumference. The piston incorporates a toothed rack that works directly with the external gear teeth of the piston gear.

W fabrycznych modelach replik AEG nie ma żadnego układu do kontroli pozycji tłoka. Naciśnięcie języka spustowego powoduje uruchomienie silnika elektrycznego, który wprawia w ruch koła zębate przekładni. Kiedy obracające się koło zębate tłokowe zazębi się z listwą zębatą tłoka, następuje zamiana ruchu obrotowego na ruch posuwisty i tym samym przesunięcie tłoka wzdłuż osi cylindra, w kierunku powodującym ściśnięcie sprężyny tłoka. W chwili kiedy koło zębate tłokowe znajduje się w położeniu, w którym na jego obwodzie nie ma zębów, następuje zwolnienie tłoka i dekompresja sprężyny tłoka. Powietrze zassane do cylindra zostaje wówczas wyrzucone poprzez dyszę cylindra do lufy repliki. Puszczenie języka spustowego powoduje wyłączenie silnika elektrycznego. Rozpoczyna się wtedy niekontrolowany w żaden sposób proces zatrzymania przekładni zębatej. Zatrzymanie się koła zębatego tłokowego uzależnione jest w fabrycznych modelach replik od typu zastosowanego silnika, rodzaju przekładni kół zębatych oraz zastosowanej sprężyny tłoka.Factory-made AEG replicas lack any system for controlling the piston position. Pressing the trigger activates an electric motor, which sets the gears in motion. When the rotating piston gear engages the piston gear rack, the rotational motion is converted into a sliding motion, thus moving the piston along the cylinder axis in a direction that compresses the piston spring. When the piston gear reaches a position where there are no teeth on its circumference, the piston releases, decompressing the piston spring. Air drawn into the cylinder is then expelled through the cylinder nozzle into the replica's barrel. Releasing the trigger turns off the electric motor, which then begins an uncontrolled process of stopping the gear train. The stopping of the piston gear in factory-made replicas depends on the type of motor used, the type of gear train, and the piston spring used.

Wadą takiego rozwiązania jest to, że użytkownik nie ma żadnej kontroli nad położeniem tłoka. Optymalny przypadek jest wtedy, kiedy po puszczeniu języka spustowego, tłok znajduje się w takiej pozycji, w której sprężyna tłoka jest rozprężona i w cylindrze nie ma powietrza. Wówczas na wszystkie części mechaniczne gearboxa repliki nie działają praktycznie żadne siły. W fabrycznych modelach replik AEG, po każdym zwolnieniu języka spustowego, tłok może znajdować się w innej pozycji. Skutkuje to zmniejszeniem żywotności części mechanicznych gearboxa repliki, a w szczególnych przypadkach oddanie dwóch strzałów w momencie kiedy wybrany tryb ognia powinien spowodować oddanie tylko jednego strzału po naciśnięciu spustu.The disadvantage of this solution is that the user has no control over the piston's position. The optimal situation is when, after releasing the trigger, the piston is in a position where the piston spring is compressed and there is no air in the cylinder. This practically eliminates all mechanical parts of the replica's gearbox. In factory AEG models, the piston may be in a different position after each trigger release. This reduces the lifespan of the replica's gearbox mechanical parts, and in specific cases, firing two shots when the selected fire mode should only result in a single shot after the trigger is pulled.

Pojawiły się próby rozwiązania tego problemu i tak na przykład ze zgłoszenia US200602243263 (A) znany jest pistolet pneumatyczny sterowany elektronicznie w taki sposób, że po dowolnej operacji strzelania obracające się koło zębate powraca do pozycji, w której nie zazębia się z zębatką, co poprawia niezawodność mechanizmu pistoletu, zapobiega degradacji sprężyny, a ponadto umożliwia otwieranie wnętrza pistoletu i łatwe przeprowadzanie konserwacji. Pistolet pneumatyczny składa się z: zębatki, która jest zintegrowana z tłokiem, koło tłokowe z częścią zębatą na części obwodu, która zazębia się z zębatką, oraz sekcją bezzębną, która nie zazębia się z zębatką, silnika, który napędza tłokowe koło zębate za pomocą mechanizmu zwalniania koła zębatego; położenie odniesienia obrotu (40), które znajduje się na kole tłokowym, w którym wykonany jest otwór oraz czujnik, który wykrywa położenie tego otworu. Gdy czujnik wykryje położenie punktu odniesienia obrotu, zasilanie silnika zostaje wyłączone, a tłokowe koło zębate zatrzymuje się w położeniu, w którym bezzębna sekcja koła zębatego tłokowego jest zwrócona w kierunku do listwy zębatej tłoka, przy czym tłok powraca do pozycji wyjściowej.Attempts have been made to solve this problem, for example, from application US200602243263 (A) an electronically controlled air pistol is known in such a way that after any firing operation, the rotating gear returns to a position in which it does not engage with the rack, which improves the reliability of the pistol mechanism, prevents spring degradation, and also allows the interior of the pistol to be opened and maintenance to be carried out easily. The air pistol consists of: a rack that is integrated with the piston, a piston wheel with a toothed section on a portion of its circumference that engages with the rack and a toothless section that does not engage with the rack, a motor that drives the piston gear by means of a gear release mechanism; a rotation reference position (40) located on the piston wheel in which an opening is made, and a sensor that detects the position of this opening. When the sensor detects the rotation reference point position, the power to the motor is turned off and the piston gear stops in a position where the toothless section of the piston gear faces the piston rack, with the piston returning to its home position.

Replika broni palnej wyposażona w poruszający się wewnątrz cylindra zakończonego dyszą wylotową tłok z listwą zębatą naciskający na sprężynę, koło zębate tłokowe z zazębieniem zewnętrznym na części obwodu i zazębieniem wewnętrznym napędzane silnikiem oraz w co najmniej jedno źródło światła i co najmniej jeden detektor przetwarzający sygnał świetlny na sygnał elektryczny, przy czym źródło światła oraz odbierający od niego sygnał detektor światła umieszczone są na osobnych płytkach drukowanych. Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że na co najmniej jednej płytce drukowanej znajdują się co najmniej dwa źródła światła i na co najmniej jednej płytce drukowanej znajdują się co najmniej dwa detektory światła, przy czym płytki drukowane usytuowane są na naprzeciwległych wewnętrznych ścianach szkieletu repliki w taki sposób, że powierzchnia aktywna każdego źródła światła skierowana jest w stronę koła zębatego tłokowego i powierzchni aktywnej jednego detektora światła, a środki geometryczne źródeł światła i odpowiadających im detektorów światła znajdują się na równoległych względem siebie prostych przecinających prostopadle płytki drukowane. Odległość między sąsiednimi źródłami światła i odległość między sąsiednimi detektorami światła jest równa połowie odległości między pionowymi osiami zębów zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego lub jej nieparzystej wielokrotności, tak że podczas gdy jeden ząb stanowi przesłonę dla światła emitowanego przez źródło światła, to przez wolną przestrzeń między dwoma zębami przepływa sygnał świetlny od źródła światła do odpowiadającego mu detektora światła. Źródła światła podłączone są do pinów mikrokontrolera, a detektory światła podłączone są do pinów mikrokontrolera, wyposażonych w przetwornik analogowo-cyfrowy lub do zewnętrznych przetworników analogowo-cyfrowych.A firearm replica equipped with a piston with a toothed rack moving inside a cylinder ending in a discharge nozzle, pressing against a spring, a motor-driven piston gear with external gearing on part of its circumference and internal gearing, and at least one light source and at least one detector converting a light signal into an electrical signal, wherein the light source and the light detector receiving the signal are located on separate printed circuit boards. The essence of the solution according to the invention is that at least one printed circuit board contains at least two light sources and at least one printed circuit board contains at least two light detectors, wherein the printed circuit boards are located on opposing inner walls of the replica's frame in such a way that the active surface of each light source faces the piston gear and the active surface of one light detector, and the geometric centers of the light sources and their corresponding light detectors are located on parallel lines that perpendicularly intersect the printed circuit boards. The distance between adjacent light sources and the distance between adjacent light detectors is equal to half the distance between the vertical axes of the external gear teeth of the reciprocating gear, or an odd multiple thereof, so that while one tooth acts as a screen for the light emitted by the light source, the light signal flows through the free space between the two teeth from the light source to the corresponding light detector. The light sources are connected to microcontroller pins, and the light detectors are connected to microcontroller pins equipped with an analog-to-digital converter or to external analog-to-digital converters.

Korzystnie źródłem światła jest dioda elektroluminescencyjna.Preferably, the light source is a light-emitting diode.

Korzystnie źródłem światła jest dioda laserowa.Preferably, the light source is a laser diode.

Korzystnie detektorem światła jest fototranzystor.Preferably, the light detector is a phototransistor.

Korzystnie detektorem światła jest fotodioda.Preferably, the light detector is a photodiode.

Korzystnie detektorem światła jest fotorezystor.Preferably, the light detector is a photoresistor.

Korzystnie detektorem światła jest detektor CCD.Preferably, the light detector is a CCD detector.

W korzystnym wykonaniu kąt między powierzchnią, na której znajdują się proste przechodzące przez środki geometryczne źródeł światła i detektorów światła a osią koła zębatego tłokowego jest nie większy niż 180°.In a preferred embodiment, the angle between the surface on which the straight lines passing through the geometric centers of the light sources and light detectors are located and the axis of the piston gear is not greater than 180°.

Najkorzystniej kąt między powierzchnią, na której znajdują się proste przechodzące przez środki geometryczne źródeł światła i odbiorników światła a osią koła zębatego tłokowego wynosi 111°.Most preferably, the angle between the surface on which there are straight lines passing through the geometric centers of the light sources and light receivers and the axis of the piston gear is 111°.

Korzystnie każde źródło światła znajduje się na osobnej płytce drukowanej.Preferably, each light source is located on a separate printed circuit board.

Korzystnie każdy detektor światła znajduje się na osobnej płytce drukowanej.Preferably, each light detector is located on a separate printed circuit board.

Zasadniczą zaletą rozwiązania według wynalazku jest zastosowanie i odpowiednie posadowienie czujnika w postaci zestawu dwóch płytek drukowanych, jednej ze źródłami światła i drugiej z detektorami światła, który nie ulega zniszczeniu poprzez zwykłą eksploatację, jest bezawaryjny i bezobsługowy. Użytkownik nie ingeruje w żaden sposób w mechanizm przekładni zębatej repliki, na przykład poprzez wywiercenie otworu w kole zębatym tłokowym, jak to zostało opisane w zgłoszeniu US200602243263 (A). Czujnik podłączony jest do wejść przetwornika analogowo-cyfrowego, którego wynik przetwarzania analizowany jest przez mikrokontroler, co daje możliwość precyzyjnej analizy otrzymanego sygnału i dokładnego ustalenia, w jakim położeniu znajduje się koło zębate tłokowe i pośrednio tłok repliki. Czujnik umożliwia pełną kontrolę pozycji tłoka, dzięki czemu cykl ruchu tłoka po puszczeniu spustu jest zawsze taki sam. Możliwe jest to poprzez precyzyjnie dostosowany czas wyłączenia silnika elektrycznego z uwzględnieniem danych z czujnika pozycji tłoka. Ponadto użytkownik może sam określić za pomocą aplikacji GCS, w jakiej pozycji ma się zatrzymać tłok po puszczeniu spustu. Zastosowanie czujnika pozwala także rozpoznać kierunek poruszania się koła zębatego tłokowego, co jest szczególnie istotne, kiedy replika nie posiada zapadki antyrewersyjnej.The key advantage of the invention's solution is the use and proper mounting of a sensor in the form of a set of two printed circuit boards, one with light sources and the other with light detectors. This sensor is resistant to normal wear and tear, is failure-free, and maintenance-free. The user does not interfere with the replica's gear mechanism in any way, for example, by drilling a hole in the piston gear, as described in application US200602243263 (A). The sensor is connected to the inputs of an analog-to-digital converter, whose processing result is analyzed by a microcontroller, enabling precise analysis of the received signal and the precise position of the piston gear and, indirectly, the replica's piston. The sensor enables full control of the piston position, ensuring that the piston's movement cycle after releasing the trigger is always the same. This is achieved by precisely adjusting the electric motor's shutdown time, taking into account data from the piston position sensor. Furthermore, the user can define the piston's stop position after releasing the trigger using the GCS application. The use of the sensor also allows for the detection of the direction of movement of the piston gear, which is particularly important when the replica does not have an anti-reverse pawl.

Dzięki miniaturowym wymiarom można w zależności od potrzeb zastosować większą liczbę źródeł i detektorów światła, a co za tym idzie, jeszcze precyzyjniej kontrolować pozycję tłoka.Thanks to its miniature dimensions, a larger number of light sources and detectors can be used depending on the needs, and therefore the piston position can be controlled even more precisely.

Fotoelementy elektroniczne zastosowane w układzie czujnika ze względu na swoją budowę są odporne na szeroki zakres temperatur, wilgoć, wibracje, udary i zakłócenia elektromagnetyczne.Due to their construction, the electronic photoelements used in the sensor system are resistant to a wide range of temperatures, moisture, vibrations, shocks and electromagnetic interference.

Na rysunku Fig. 1 przedstawiono standardowe rozwiązanie w replikach AEG, które opisano dla porównania w przykładzie I, natomiast rozwiązanie według wynalazku zilustrowany jest przykładem wykonania przedstawionym na rysunku, gdzie Fig. 2 stanowi schemat rozmieszczenia elementów czujnika na pierwszej płytce drukowanej PCB w widoku z przodu, Fig. 3 przedstawia schemat rozmieszczenia elementów czujnika na drugiej płytce drukowanej PCB w widok z przodu, Fig. 4 - schemat rozmieszczenia elementów czujnika na pierwszej płytce drukowanej PCB względem koła zębatego tłokowego w widoku z przodu, Fig. 5 - schemat rozmieszczenia elementów czujnika obu płytek drukowanych PCB względem koła zębatego tłokowego w widoku z przodu, Fig. 6 - schemat rozmieszczenia elementów czujnika na pierwszej płytce drukowanej PCB względem koła zębatego tłokowego w przybliżeniu widok z przodu, Fig. 7 - schemat rozmieszczenia elementów czujnika obu płytek drukowanych PCB względem koła zębatego tłokowego w widoku z lewej strony, Fig. 8 - schemat elektroniczny czujnika optycznego położenia tłoka, w którym mikrokontroler jest wyposażony w przetwornik analogowo-cyfrowy, Fig. 9 - schemat elektroniczny czujnika optycznego, w którym mikrokontroler jest sprzężony z przetwornikami analogowo-cyfrowymi, Fig. 10 - przebieg sygnałów analizowanych przez mikrokontroler, Fig. 11 - widok koła zębatego z zaznaczonymi osiami.Figure Fig. 1 shows a standard solution in AEG replicas, which was described for comparison in Example I, while the solution according to the invention is illustrated by an example of the embodiment shown in the drawing, where Fig. 2 is a diagram of the arrangement of the sensor elements on the first printed circuit board (PCB) in a front view, Fig. 3 is a diagram of the arrangement of the sensor elements on the second printed circuit board (PCB) in a front view, Fig. 4 - a diagram of the arrangement of the sensor elements on the first printed circuit board (PCB) in relation to the piston gear in a front view, Fig. 5 - a diagram of the arrangement of the sensor elements of both printed circuit boards (PCB) in relation to the piston gear in a front view, Fig. 6 - a diagram of the arrangement of the sensor elements on the first printed circuit board (PCB) in relation to the piston gear in an approximate front view, Fig. 7 - a diagram of the arrangement of the sensor elements of both printed circuit boards (PCB) in relation to the piston gear in a left-side view, Fig. 8 - an electronic diagram of an optical piston position sensor, in which the microcontroller is equipped with an analog-to-digital converter, Fig. 9 - an electronic diagram of an optical sensor, in which the microcontroller is coupled with analog-to-digital converters, Fig. 10 - the course of signals analyzed by the microcontroller, Fig. 11 - view of the gear wheel with marked axes.

Przykład IExample I

Na rysunku Fig. 1 pokazano standardowe rozwiązanie stosowane w replikach AEG. Naciśnięcie języka spustowego 8 powoduje uruchomienie silnika elektrycznego 5, który wprawia w ruch koła zębate przekładni. Kiedy obracające się koło zębate tłokowe 1 zazębi się z listwą zębatą 3 tłoka 2, następuje zamiana ruchu obrotowego na ruch posuwisty i tym samym przesunięcie tłoka 2 wzdłuż osi cylindra 6, w kierunku powodującym ściśnięcie sprężyny 14 tłoka 2. W chwili kiedy koło zębate tłokowe 1 znajduje się w położeniu, w którym na jego obwodzie nie ma zębów, następuje zwolnienie tłoka 2 i dekompresja sprężyny 3 tłoka 2. Powietrze zassane do cylindra zostaje wówczas wyrzucone poprzez dyszę 7 cylindra 6 do lufy repliki. Puszczenie języka spustowego 8 powoduje wyłączenie silnika elektrycznego 5. Rozpoczyna się wtedy niekontrolowany w żaden sposób proces zatrzymania przekładni zębatej. Zatrzymanie się koła zębatego tłokowego 1 uzależnione jest w fabrycznych modelach replik od typu zastosowanego silnika 5, rodzaju przekładni kół zębatych oraz zastosowanej sprężyny 3 tłoka 2.Figure 1 shows a standard solution used in AEG replicas. Pressing the trigger 8 activates the electric motor 5, which sets the gears in motion. When the rotating piston gear 1 engages the toothed rack 3 of piston 2, the rotational motion is converted into a sliding motion, thus moving the piston 2 along the axis of cylinder 6, in a direction that compresses the spring 14 of piston 2. When the piston gear 1 is in a position where there are no teeth on its circumference, piston 2 is released and the spring 3 of piston 2 is decompressed. Air sucked into the cylinder is then ejected through the nozzle 7 of cylinder 6 into the replica's barrel. Releasing the trigger 8 turns off the electric motor 5. This then begins an uncontrolled process of stopping the gear train. The stopping of the piston gear 1 in factory replica models depends on the type of engine 5 used, the type of gear transmission and the spring 3 of the piston 2 used.

Przykład IIExample II

Replika broni o standardowej konstrukcji wyposażona jest w czujnik zbudowany z dwóch źródeł światła D1 10 i D2 11, którymi są dioda elektroluminescencyjna lub dioda laserowa, i dwóch detektorów Q1 12 i Q2 13 przetwarzających sygnał świetlny na sygnał elektryczny, którymi są fototranzystor lub fotodioda lub fotorezystor lub detektor CCD, przy czym źródła światła D1 10 i D2 11 umieszczone są na płytce drukowanej 9 zamocowanej na wewnętrznej powierzchni jednej połowy 14 szkieletu repliki a detektory światła Q1 12 i Q2 13 umieszczone są na płytce drukowanej 9” znajdującej się przy wewnętrznej powierzchni drugiej połowy 15 szkieletu repliki. Odległość między źródłami światła D1 10 i D2 11 oraz między detektorami światła Q1 12 i Q2 13 jest równa połowie odległości między pionowymi osiami sąsiednich zębów koła zębatego tłokowego 1 lub jej nieparzystej wielokrotności. Powierzchnie aktywne źródeł światła D1 10 i D2 11 skierowane są w stronę koła zębatego tłokowego 1 oraz w stronę odbiorników światła Q1 12 i Q2 13, tak że światło emitowane przez jedno źródło światła odbierane jest przez jeden detektor światła, a jeden z zębów zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego 1 uniemożliwia przepływ sygnału świetlnego z jednego źródła światła do odpowiadającego mu detektora światła.A standard weapon replica is equipped with a sensor composed of two light sources D1 10 and D2 11, which are a light-emitting diode or a laser diode, and two detectors Q1 12 and Q2 13 converting the light signal into an electrical signal, which are a phototransistor, a photodiode, a photoresistor, or a CCD detector, wherein the light sources D1 10 and D2 11 are placed on a printed circuit board 9 mounted on the inner surface of one half 14 of the replica's frame, and the light detectors Q1 12 and Q2 13 are placed on a 9" printed circuit board located at the inner surface of the other half 15 of the replica's frame. The distance between the light sources D1 10 and D2 11 and between the light detectors Q1 12 and Q2 13 is equal to half the distance between the vertical axes of the adjacent teeth of the piston gear 1 or an odd multiple thereof. The active surfaces of the light sources D1 10 and D2 11 are directed towards the piston gear 1 and towards the light receivers Q1 12 and Q2 13 so that the light emitted by one light source is received by one light detector and one of the teeth of the external gearing of the piston gear 1 prevents the light signal from one light source from flowing to the corresponding light detector.

Pozycje źródeł światła D1 10 i D2 11 oraz detektorów światła Q1 12 i Q2 13 są ściśle określone względem pozycji koła zębatego tłokowego 1 repliki. Środek geometryczny źródła światła D1 10 oraz odbiornika światła Q1 12 znajduje się na jednej prostej przecinającej prostopadle obie płytki drukowane 9 i 9” oraz środek geometryczny źródła światła D2 11 oraz odbiornika światła Q2 13 znajduje się na drugiej prostej przecinającej prostopadle obie płytki drukowane 9 i 9”. Powierzchnia, na której znajduje się prosta przechodząca przez środek geometryczny źródła światła D1 10 i odbiornika światła Q1 12 i oś koła zębatego tłokowego oraz powierzchnia, na której znajduje się prosta przechodząca przez środek geometryczny źródła światła D2 11 i odbiornika światła Q2 13 i oś koła zębatego tłokowego, tworzą kąt, jak pokazano na rysunku Fig. 11, o wartości 111°.The positions of light sources D1 10 and D2 11 and light detectors Q1 12 and Q2 13 are precisely defined in relation to the position of the piston gear 1 of the replica. The geometric center of the light source D1 10 and the light receiver Q1 12 is located on one straight line perpendicularly intersecting both printed circuit boards 9 and 9", and the geometric center of the light source D2 11 and the light receiver Q2 13 is located on the second straight line perpendicularly intersecting both printed circuit boards 9 and 9". The surface on which the straight line passing through the geometric center of the light source D1 10 and the light receiver Q1 12 and the axis of the piston gear is located and the surface on which the straight line passing through the geometric center of the light source D2 11 and the light receiver Q2 13 and the axis of the piston gear is located form an angle, as shown in Fig. 11, with a value of 111°.

Źródła światła D1 10 i D2 11 podłączone są do pinu mikrokontrolera. Odbiorniki światła Q1 12 i Q2 13 podłączone są do analogowych pinów mikrokontrolera, wyposażonych w przetwornik analogowo-cyfrowy, jak to pokazano na Fig. 8, lub do przetworników analogowo-cyfrowych U1 i U2, które sprzężone są z mikrokontrolerem, jak pokazano na rysunku Fig. 9.Light sources D1 10 and D2 11 are connected to a microcontroller pin. Light receivers Q1 12 and Q2 13 are connected to the analog pins of the microcontroller equipped with an analog-to-digital converter, as shown in Fig. 8, or to the analog-to-digital converters U1 and U2, which are coupled to the microcontroller, as shown in Fig. 9.

Źródłem światła D1 10 i D2 11 jest dioda elektroluminescencyjna lub dioda laserowa. Odbiornikiem światła Q1 12 i Q2 13 jest fototranzystor lub fotodioda lub fotorezystor lub detektor CCD. Obracające się koło zębate tłokowe 1 generuje na wyjściu detektorów światła Q1 12 i Q2 13 impulsy, których ilość odpowiada ilości zębów zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego 1. W momencie kiedy ząb zazębienia zewnętrznego koła zębatego tłokowego 1 znajduje się np. pomiędzy źródłem światła D1 10 i odbiornikiem światła Q1 12, powoduje zasłonięcie światła emitowanego przez źródło światła D1 10 i zmniejszeniem wartości prądu płynącego przez rezystor R3, który wywołuje mniejszy spadek napięcia na rezystorze R3. W tym samym momencie prąd płynący przez rezystor R4 podłączony do drugiego detektora światła Q2 13 wywołuje spadek napięcia na rezystorze R4 przesunięty w fazie o 90° w stosunku do spadku napięcia na rezystorze R3. Przebieg sygnałów analizowanych przez mikrokontroler przedstawiony został na rysunku Fig. 10.The light source D1 10 and D2 11 is a light-emitting diode or laser diode. The light receiver Q1 12 and Q2 13 is a phototransistor, photodiode, photoresistor, or CCD detector. Rotating piston gear 1 generates pulses at the output of light detectors Q1 12 and Q2 13, the number of which corresponds to the number of teeth in the external gear mesh of piston gear 1. When a tooth in the external gear mesh of piston gear 1 is located, for example, between light source D1 10 and light receiver Q1 12, it blocks the light emitted by light source D1 10 and reduces the current flowing through resistor R3, which causes a smaller voltage drop across resistor R3. At the same time, the current flowing through resistor R4 connected to the second light detector Q2 13 causes a voltage drop across resistor R4 that is 90° phase shifted relative to the voltage drop across resistor R3. The waveform of the signals analyzed by the microcontroller is shown in Fig. 10.

Claims

Patent claims

1. A weapon replica with a piston position detection system equipped with a piston (2) with a toothed bar (3) moving inside a cylinder (6) terminated with an outlet nozzle (7) pressing on a spring (14), a piston gear (1) with external gearing on a part of the circumference and internal gearing driven by a motor (5) and at least one light source D and at least one detector Q converting a light signal into an electric signal, wherein the light source D and the light detector Q receiving the light signal from it are placed on separate printed circuit boards, characterized in that on at least one printed circuit board (9) there are at least two light sources D (10 and 11) and on at least one printed circuit board (9") there are at least two light detectors Q (12 and 13), wherein the plates (9' and 9") are placed on opposite inner walls of the replica frame in such a way that the active surface of each light source D is directed towards the piston gear (1) and the active surface of one light detector Q, and the geometric centers of the light sources D and the corresponding light detectors Q are located on parallel lines I intersecting perpendicularly both printed circuit boards (9, 9"), and the distance between adjacent light sources D (10 and 11) and the distance between adjacent light detectors Q (12 and 13) is equal to half the distance between the vertical axes A of the teeth of the external gear mesh of the piston gear (1) or an odd multiple thereof, so that while one tooth constitutes a screen for the light emitted by the light source D, the light signal flows through the free space between this tooth and the adjacent tooth from the light source D to the corresponding light detector Q, wherein the light sources D (10 and 11) are connected to a pin of the microcontroller, and the light detectors Q (12 and 13) are connected to the pins of the microcontroller equipped with an analog-to-digital converter U or to external analog-to-digital converters U.

2. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light source D is a light-emitting diode.

3. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light source D is a laser diode.

4. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light detector Q is a phototransistor.

5. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light detector Q is a photodiode.

6. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light detector Q is a photoresistor.

7. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the light detector Q is a CCD detector.

8. A weapon replica according to claim 1, characterized in that the angle between the surface on which there are straight lines passing through the geometric centers of light sources D (10 and 11) and light detectors Q (12 and 13) and the axis B of the piston gear (1) is no more than 180°.

9. A weapon replica according to claim 8, characterized in that the angle between the surface on which there are straight lines passing through the geometric centers of light sources D (10 and 11) and light detectors Q (12 and 13) and the axis B of the piston gear (1) is 111°.

10. A weapon replica according to claim 1, characterized in that each light source D (10 and 11) is located on a separate printed circuit board.

11. A weapon replica according to claim 1, characterized in that each light detector Q (12 and 13) is located on a separate printed circuit board.