JP4428814B2

JP4428814B2 - Ordnance control circuit

Info

Publication number: JP4428814B2
Application number: JP2000146117A
Authority: JP
Inventors: 健司賀川
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP2001328599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオードナンス制御回路、特に人工衛星に搭載され、太陽電池パネルおよびアンテナ等を展開させるために使用するのに好適なオードナンス制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オードナンス制御回路は、一般に人工衛星の太陽電池パネルおよび衛星アンテナの展開に使用される火工品の点火制御を実行する回路である。ロケットにより打ち上げられる衛星をロケット本体から分離した後の初期段階において、火工品の点火制御が実行され、その機能を完了する。オードナンス制御回路は、衛星のミッション（実用又は耐用）期間とは直接関係なく短期間の内に使用される機能である。しかし、衛星にとってはこの機能が重要であり、オードナンス制御回路が誤動作し、火工品が誤点火され目的と違った状況下で太陽電池パネルやアンテナが展開してしまうと、衛星にとって致命的な影響となる。このため、オードナンス制御回路の動作は確実性又は高度の信頼性が要求される。
【０００３】
斯かるオードナンス制御回路の従来技術は、例えば特開平１０−１６９００号、特開平１−２８５３１１号、実開昭６２−１５７６９８号および実開昭６３−１３１９００号公報の「オードナンス制御回路」および特開平７−６８４９９号公報の「火工品点火装置」等に開示されている。斯かる従来のオードナンス制御回路の典型的な構成を図３に示す。図３のオードナンス制御回路２０は、直列接続された複数のセル１０ａ〜１０ｎより構成される衛星バッテリー（電池）１０および火工品群３０に接続されている。この特定例にあっては、火工品群３０は、ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４の４個を含み、オードナンス制御回路２０により制御されるよう構成されている。
【０００４】
オードンス制御回路２０の端子Ｔ１は、衛星バッテリー１０のセル１０ａおよび１０ｂ間に接続される。端子Ｔ１２は、衛星バッテリー１０（又はセル１０ｎの）負極に接続される。また、端子Ｔ４〜Ｔ７は、火工品群３０の各ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４の陽極にそれぞれ接続される。端子Ｔ８〜Ｔ１１は、火工品群３０のＥＥＤ１〜ＥＥＤ４の負極にそれぞれ接続される。更に、端子Ｔ２およびＴ３は、点火指令信号源に接続される。オードナンス制御回路２０は、１個の点火制御リレーＫ０と、火工品ＥＥＤの個数に対応して増加する点火リレーＫ１〜Ｋ４、点火リレーと１対１で対応する電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４を備える。これら点火制御リレーＫ０および点火リレーＫ１〜Ｋ４には、ノンラッチリレーを使用している。
【０００５】
上述した点火制御リレーＫ０の駆動部（Ｓ０＿ＳＥＴ）は、端子Ｔ２およびＴ３に接続され、接点Ｓ０の一端は、端子Ｔ１に接続される。また、接点Ｓ０の他端は、点火リレーＫ１〜Ｋ４の接点駆動部の一端に接続される。点火リレーＫ１〜Ｋ４の接点駆動部の他端は、端子Ｔ１２に接続される。電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４の一端は端子Ｔ１に接続され、他端は点火リレーＫ１〜Ｋ４接点の一端に、それぞれリレーＫ１の一端と電流制限抵抗Ｒ１の他端、リレーＫ２の一端と電流制限抵抗Ｒ２の他端の如く順次接続される。点火リレーＫ１〜Ｋ４の他端は、端子Ｔ４〜Ｔ７に、それぞれリレーＫ１の他端と端子Ｔ４、リレーＫ２の他端と端子Ｔ５の如く接続される。上述の如く構成されたオードナンス制御回路２０では、点火指令信号が点火制御リレーＫ０の駆動部Ｓ０＿ＳＥＴに印加されると、接点が閉じ、点火リレーＫ１〜Ｋ４の駆動部に同時に駆動電流が流れる。このとき、点火リレーＫ１〜Ｋ４の接点が閉じるため、火工品群３０の各火工品ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４に点火電流（Ｉ１〜Ｉ４）が流れ、火工品が点火することにより目的の動作が達成される。
【０００６】
上述した如く、人工衛星に搭載される火工品の点火制御は、打ち上げ初期段階の短期間での確実な点火動作が要求される。しかし、近年の人工衛星の大型化に伴うロケットの大型化により、打ち上げ時の振動および衝撃レベルが増大し、火工品の誤点火が起こる可能性が増加している。特に、従来のオードナンス制御回路に使用されている点火制御リレーおよび点火リレーは、上述の如くノンラッチリレーである。そして、接点のばね機構は、ばね力のみで維持されており、振動等の外的要因に弱いという構造的な特性を有するので、誤動作および破損の可能性が大きい。事実、宇宙耐環境条件による誤動作および破損が過去において確認されている。従来のオードナンス制御回路２０では、斯かる振動・衝撃により点火制御リレーの誤動作のみで複数の点火リレーが誤動作を起こし、それに接続されている火工品が点火してしまう。
【０００７】
また、点火リレーのうち１つでも誤動作することでも火工品が誤点火してしまう。更に、点火制御リレーの接点が閉じた状態で故障し且つ火工品の点火後に陽極と陰極間で導通（異常時）すると、バッテリー電力が常時消費されバッテリーを破損してしまい、衛星のミッションに致命的な影響を及ぼすこととなる。また、衛星打ち上げ初期段階の太陽電池パネル展開前は、衛星バッテリーの電源供給のみとなっており、バッテリー電圧は電力供給時間に伴い徐々に下がっていくため、火工品の点火タイミング時に点火リレー駆動部電圧が接点感動電圧以下となってしまい、接点のＯＮ／ＯＦＦができなくなる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した如き従来のオードナンス制御回路は、次の如き幾つかの課題を有する。第１に、点火制御リレーのみの誤動作で複数の点火リレーが誤動作し、それに接続されている火工品が必ず誤点火することである。その理由は、点火制御リレーに使用しているノンラッチリレーは、ロケット打ち上げ時に生じる振動・衝撃に弱く接点が誤動作する虞があるためである。第２に、従来の技術において複数の点火リレーが１つでも誤動作することで、それに接続されている火工品が誤点火することである。その理由は、複数の点火リレーに使用しているノンラッチリレーは、ロケット打ち上げ時に生じる振動・衝撃に弱く接点が誤動作し得るためである。
【０００９】
第３に、従来の点火制御リレーの接点が閉じたまま破損し且つ火工品の点火後に陽極と陰極間が導通（異常時）した場合には、バッテリー電力が常時消費されバッテリーが破損することである。その理由は、点火制御リレーに使用しているノンラッチリレーが太陽電池パネル又はアンテナの展開時に生じる衝撃に弱いためである。第４に、バッテリー電力が供給されている点火リレー駆動部の電圧が接点感動電圧以下となり、接点ＯＮ／ＯＦＦの駆動ができなくなる可能性があることである。特に、オードナンス制御回路は、確実性を追求されるため、少しでも可能性があると問題となる。その理由は、衛星打ち上げ初期段階の太陽電池パネル展開前にはバッテリーの電源供給のみであり、バッテリー電圧が供給時間に伴い徐々に下がっていくため、火工品の点火時にはリレー駆動部の感動電圧以下となる可能性があるためである。
【００１０】
【発明の目的】
従って、本発明の目的は、上述した従来技術の課題を解決し、部品点数の増加を最小限に抑え且つ制御信号インタフェースを増加させることなく火工品の誤点火のリスクを低減させ且つ衛星バッテリーの破損を防止し、更に火工品の点火を確実に行うことのできるオードナンス制御回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のオードナンス制御回路は、火工品にバッテリーから電流制限用抵抗を介して点火電流を供給する点火リレーおよび点火指令信号により前記点火リレーを制御する点火制御リレーを含むオードナンス制御回路において、
前記点火制御リレーは、前記点火指令信号が供給されて接点をオンとして前記点火リレーの駆動部を駆動する接点セット用駆動コイルおよび接点リセット用駆動コイルを含むラッチングリレーであると共に、前記点火リレーに直列接続され、前記点火リレーの駆動部を駆動する第１接点および前記電流制限用抵抗に直列接続され、前記火工品の点火時以外は電源を遮断する第２接点を有するオードナンス制御回路である。
【００１２】
また、本発明のオードナンス制御回路の好適実施形態例によると、点火接点制御リレーの接点リセット用駆動コイルには、点火指令信号を受けるドライブ回路により制御される電子スイッチが接続される。点火リレーおよび電流制限用抵抗は、それぞれ複数並列接続され、複数の火工品群の接続を可能とし、点火制御リレーの第２接点は、それぞれ直列接続された点火リレーおよび電流制限用抵抗の共通接続点に接続される。また、点火制御リレーの第２接点は、衛星バッテリーに接続され、点火制御リレーの第１接点は、高電圧の電源に接続される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるオードナンス制御回路の好適実施形態例の構成および動作を、添付図を参照して詳細に説明する。尚、本発明の実施形態例において、上述した従来技術の構成要素に対応する構成要素には、説明の便宜上、同様の参照符号を使用することとする。また、同一符号を付して示す構成要素の重複説明は極力避けることとする。
【００１４】
図１は、本発明によるオードナンス制御回路の好適実施形態例を含むオードナンス回路の全体構成を示す。オードナンス制御回路２０Ａは、端子Ｔ１〜Ｔ１２を有し、端子Ｔ１およびＴ１２間に複数のセル１０ａ〜１０ｎよりなるバッテリー（衛星バッテリー）１０が接続される。また、端子Ｔ４〜Ｔ１１には、火工品群３０の複数（４個）の火工品ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４が接続されている点で上述した図３のオードナンス制御回路２０と同様である。
【００１５】
図１のオードナンス制御回路２０Ａの図３に示す従来のオードナンス制御回路２０との相違点は次のとおりである。第１に、点火制御リレーＫ０がラッチングリレーである。これに伴い接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴが追加されている。第２に、この接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴの電源ラインをＯＮ／ＯＦＦ（オン・オフ）するＦＥＴスイッチ（電子スイッチ）ＳＷ１が追加されている。第３に、ＦＥＴスイッチＳＷ１をドライブするドライブ回路ＤＲＶ１が追加されている。第４に、ラッチングリレーＫ０の接点は、接点（第１接点）Ｓ０１および接点（第２接点）Ｓ０２の２個を有している。第５に、点火リレー駆動コイルの電源をリレー不感動電圧に下がるまでに余裕がある＋２８Ｖからの供給としている。
【００１６】
接点駆動コイルＳ０＿ＲＳＴの陽極端子側は＋２８Ｖ電源に接続され、陰極側は電源ラインＯＮ／ＯＦＦ用ＦＥＴスイッチＳＷ１のドレインＤと接続されている。ＦＥＴスイッチＳＷ１のソースＳは、端子Ｔ１２に接続されている。また、点火制御リレーＫ０の接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴは、従来通り点火指令信号の入力ラインであるが、その点火制御信号をドライブ回路ＤＲＶ１に分配するため接点セット用駆動コイルＳＯ＿ＳＥＴの陽極と陰極からそれぞれドライブ回路ＤＲＶ１に信号ラインが接続されている。
【００１７】
ラッチングリレーＫ０の接点Ｓ０１は、一端が＋２８Ｖ電源に接続され、他端は点火リレー駆動コイル（駆動部）Ｋ１〜Ｋ４の一端に接続されている。点火リレー駆動コイルＫ１〜Ｋ４の他端は、図３に示す従来のオードナンス制御回路２０と同様に接続されている。ラッチングリレーＫ０の接点Ｓ０２は、一端が端子Ｔ２に接続され、他端が電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４に接続されている。これら電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４の他端は、図３に示す従来のオードナンス制御回路２０と同様に接続されている。
【００１８】
次に、図１に示す本発明によるオードナンス制御回路２０Ａの動作を説明する。このオードナンス制御回路２０Ａは、衛星バッテリー１０より供給される電力を点火リレーＫ１〜Ｋ４によりＯＮ／ＯＦＦ制御し、火工品群３０の各ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４に供給する。点火リレーＫ１〜Ｋ４の制御は、点火制御リレーＫ０により行われる。点火制御リレーＫ０は、ＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦと点火指令信号により制御される。衛星打ち上げ時から点火指令信号を受ける間、点火制御リレーＫ０は、ＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮにより接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴ側に常時電力を供給しており、接点Ｓ０１および接点０２がリセット（ＯＰＥＮ）で固定されている。点火制御リレーＫ０の接点Ｓ０１および接点Ｓ０２が、リセットで電磁力により固定されることで点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４へのドライブ信号が出力されず、同時に接点Ｓ０２により衛星バッテリー１０のラインが切断されており電源が供給されない。このため、火工品群３０のＥＥＤ１〜ＥＥＤ４への電力供給／出力が遮断される。
【００１９】
また、点火指令信号を受けたときには、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦとなり、点火制御リレー接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴへの電力供給がクリアーされ、逆に点火制御リレー接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴに電力が供給される。接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴに電力が供給されると、点火制御リレーＫ０の接点Ｓ０１およびＳ０２が同時にセットされる。接点Ｓ０１がセットすることにより、点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４にドライブ信号が出力され、点火リレーＫ１〜Ｋ４接点がセット（導通）となる。そして、接点Ｓ０２がセットされることで、衛星バッテリー１０ラインが導通となる。従って、衛星バッテリー１０の電源が点火リレー接点Ｋ１〜Ｋ４を介して火工品群３０のＥＥＤ１〜ＥＥＤ４に供給出力され、火工品群３０が点火し目的の動作を達成する。
【００２０】
尚、火工品群３０に衛星バッテリー１０が一定時間供給された後、点火指令信号はクリアーされる。そして、点火制御リレーＫ０の接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴへの電力供給がクリアーされる。同時に、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮとなり、点火制御リレーＳ０＿ＲＳＴへ再び電力が供給され、接点Ｓ０１およびＳ０２がリセットとなる。そこで、点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４にドライブ信号が出力されなくなり且つ衛星バッテリー１０ラインが遮断される。ここで、ＦＥＴスイッチＳＷ１は、ドライブ回路ＤＲＶ１によりゲートＧに制御信号が入力されてＯＮ／ＯＦＦ制御される。ドライブ回路ＤＲＶ１は、点火指令信号を検出する。点火指令信号が印加されていないときは、ＦＥＴスイッチＳＷ１をＯＮにし、点火指令信号を受けたときは、ＯＦＦとしている。更に、点火リレーＫ１〜Ｋ４のリレー接点駆動用コイルおよび点火制御リレーＫ０の接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴの信号を＋２８Ｖ電源（常時電源）より入力しているため、太陽電池パネルおよび衛星アンテナの展開のタイミングまでリレー接点が不感動電圧に至らず火工品群３０の各ＥＥＤ１〜ＥＥＤ４の点火を確実に制御することができる。
【００２１】
次に、図１のオードナンス回路を構成する本発明によるオードナンス制御回路２０Ａの好適実施形態例の構成を、図２を参照して詳細に説明する。このオードナンス制御回路２０Ａは、４個の出力を有する。図２に示すオードナンス制御回路２０Ａは、１個のラッチング点火制御リレーＫ０、４個のノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋ４、これらノンラッチリレーＫ１〜Ｋ４と対応する電流制限用（巻線）抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ラッチングリレーＫ０の接点リセット用駆動コイルを制御する１個のＦＥＴスイッチＳＷ１、ＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するドライブ回路ＤＲＶ１およびこれらの構成要素と外部構成要素とを接続する端子Ｔ１〜Ｔ１２を備える。
【００２２】
ラッチングリレーＫ０の接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴは、信号入力用の端子（テフロン（登録商標）端子）Ｔ２およびＴ３と接続される。接点リセット用駆動コイルは陽極が＋２８Ｖのリレードライブ電源に接続され、陰極はＦＥＴスイッチＳＷ１のドレインＤと接続される。ＦＥＴスイッチＳＷ１のソースＳは、電源入力の陰極用端子Ｔ１２に接続され、ゲートＧはドライブ回路ＤＲＶ１に接続される。また、ドライブ回路ＤＲＶ１は、ラッチングリレーＫ０の接点セット用駆動コイルの陽極および陰極に接続されており、点火指令信号を入力している。ラッチングリレーＫ０の接点Ｓ０１は、一端が＋２８Ｖリレードライブ電源に接続されており、他端はノンラッチリレーＫ１〜Ｋ４の駆動部に接続されている。また、ラッチングリレー接点Ｓ０２は、一端が電源入力側の陽極用端子Ｔ１に接続されており、他端は電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４の一端に接続されている。電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４の他端は、ノンラッチリレーＫ１〜Ｋ４の接点に順に接続されており、他端は電源出力側の陽極用端子Ｔ４〜Ｔ７に順に接続されている。電源出力側の陰極用端子Ｔ８〜Ｔ１１は、電源入力側の陰極用端子と接続されている。
【００２３】
次に、図２に示す本発明によるオードナンス制御回路２０Ａの動作を説明する。ノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋ４の制御は、ラッチング点火制御リレーＫ０により行われる。ラッチング点火制御リレーＫ０は、ＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦと点火指令信号により制御される。衛星打ち上げ時から点火指令信号を受ける間、ラッチング点火制御リレーＫ０は、ＦＥＴスイッチＳＷ１のＯＮにより接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴ側に常時電力を供給しており、接点Ｓ０１および接点Ｓ０２が電磁力によりリセット（ＯＰＥＮ）で固定されている。ラッチング点火制御リレーＫ０の接点Ｓ０１および接点Ｓ０２がリセットで固定されることにより、ノンラッチ点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４へのラインが完全にオープンとなり、リレードライブ信号が出力されない。同時に、接点Ｓ０２により電源ラインが完全にオープンとなり、電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋ４接点まで電源が供給されない。このため、オードナンス制御回路２０Ａの出力ラインが遮断され電源が出力しない。
【００２４】
点火指令信号を受けたとき、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＦＦし、接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴへの電力供給がクリアーされ、逆に接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴに電力が供給される。接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴに電力が供給されることにより、ラッチング点火制御リレーＫ０の接点Ｓ０１およびＳ０２がセットされ、ノンラッチ点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４にドライブ信号が出力される。これにより、ノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋの４接点がセット（導通）となり、ノンラッチ点火リレー接点Ｋ１〜Ｋ４まで電源が供給され、オードナンス制御回路２０Ａの出力ラインに電源が出力される。また、オードナンス制御回路２０Ａに電源が一定時間出力された後に点火指令信号はクリアーされ、ラッチング点火制御リレーＫ０の接点セット用駆動コイルＳ０＿ＳＥＴへの電力供給がクリアーされる。同時に、ＦＥＴスイッチＳＷ１がＯＮし、ラッチング点火制御リレーＫＯの接点リセット駆動コイルＳ０＿ＲＳＴへ再び電力が供給され接点Ｓ０１およびＳ０２がリセットとなる。
【００２５】
接点Ｓ０１がリセットすることにより、ノンラッチ点火リレー駆動部Ｋ１〜Ｋ４へのラインが再びオープンとなり、ドライブ信号が出力されなくなる。同時に、接点Ｓ０２がリセットされ、電源ラインがオープンとなり、電流制限用抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋ４接点まで電源が供給されなくなる。このため、オードナンス制御回路２０Ａの出力ラインが遮断され、電源が出力されなくなる。尚、ノンラッチ点火リレーＫ１〜Ｋ４の接点駆動用コイルおよびラッチング点火制御リレーＫ０の接点リセット用駆動コイルＳ０＿ＲＳＴには、リレー接点の不感動電圧に下がるまで余裕のある＋２８Ｖを使用している。
【００２６】
以上、本発明によるオードナンス制御回路の好適実施形態例およびそれを使用するオードナンス回路の構成および動作を詳細説明した。しかし、斯かる実施形態例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明によるオードナンス制御回路によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。第１に、ロケット打ち上げ時や火工品の点火時に生じる振動・衝撃に対し、点火制御リレーの誤動作の可能性を排除又は低減することである。その理由は、点火制御リレーにノンラッチリレーを使用していた従来技術と異なり、ラッチングリレーを採用し且つラッチングリレーの接点リセット駆動用コイルに目的の火工品点火時以外、常に電力を供給することで電磁力により接点をリセットで固定するためである。
【００２８】
第２に、複数の点火リレーが１つでも誤動作しても、それに接続されている火工品を誤点火させることがない。その理由は、点火制御リレーで使用しているラッチングリレーの２接点中１接点を衛星バッテリーの陽極と電流制限用抵抗間に直列で接続することで、目的の火工品の点火時以外は衛星バッテリーラインを遮断しているためである。
【００２９】
第３に、点火リレーのショート故障と火工品の点火後における陽極および陰極間の導通（異常時）で生じる過電流に対し部品を追加することなく、衛星バッテリーへの波及故障を防止できる。その理由は、点火制御リレーで使用しているラッチングリレーの２接点中１接点を衛星バッテリーの陽極および電流制限用抵抗間に直列で接続することで、目的の火工品点火時以外は衛星バッテリーラインを遮断しているためである。
【００３０】
第４に、点火リレーおよび点火制御リレーのドライブを確実とすることができる。その理由は、供給時間により電圧降下が生じる衛星バッテリーからのリレードライブ電源ラインを、リレーの不感動電圧に下がるまで余裕のある電圧源＋２８Ｖ出力にリレードライブ電源を全て変更するためである。この＋２８Ｖ電源は、常時電源であるため、衛星打ち上げ前から電源が供給されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオードナンス制御回路の好適実施形態例を使用するオードナンス回路の構成図である。
【図２】図１に示す本発明によるオードナンス制御回路の好適実施形態例の構成を示す図である。
【図３】従来のオードナンス回路の構成図である。
【符号の説明】
１０バッテリー
２０、２０Ａオードナンス制御回路
３０火工品群
Ｋ０点火制御リレー（ラッチングリレー）
Ｋ１〜Ｋ４点火リレー（ノンラッチリレー）
Ｒ１〜Ｒ４電流制限用抵抗（巻線抵抗）
ＳＷ１電子（ＦＥＴ）スイッチ
ＤＲＶ１ドライブ回路
ＳＯ＿ＳＥＴ接点セット用駆動コイル
ＳＯ＿ＲＳＴ接点リセット用駆動コイル
ＳＯ１第１接点
ＳＯ２第２接点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ordnance control circuit, and more particularly to an ordnance control circuit mounted on an artificial satellite and suitable for use in deploying solar cell panels and antennas.
[0002]
[Prior art]
The ordnance control circuit is a circuit that performs ignition control of pyrotechnics generally used for deployment of solar panels and satellite antennas of artificial satellites. In the initial stage after the satellite launched by the rocket is separated from the rocket body, the pyrotechnics ignition control is executed and the function is completed. The ordnance control circuit is a function used within a short period of time regardless of the satellite mission (practical or useful) period. However, this function is important for satellites. If the ordnance control circuit malfunctions and the pyrotechnics are misfired and the solar panel and antenna are deployed in a different situation, the satellite will be fatal. Will be affected. For this reason, certainty or high reliability is required for the operation of the ordnance control circuit.
[0003]
The prior art of such an ordnance control circuit is disclosed in, for example, “Ordnance Control Circuit” disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-16900, 1-285111, 62-157698, and 63-131900, and No. 7-68499 discloses “Pyrotechnic Ignition Device”. A typical configuration of such a conventional ordnance control circuit is shown in FIG. The ordnance control circuit 20 in FIG. 3 is connected to a satellite battery (battery) 10 and a pyrotechnic group 30 that are composed of a plurality of cells 10a to 10n connected in series. In this specific example, the pyrotechnic group 30 includes four EED1 to EED4 and is configured to be controlled by the ordnance control circuit 20.
[0004]
The terminal T1 of the audence control circuit 20 is connected between the cells 10a and 10b of the satellite battery 10. The terminal T12 is connected to the negative electrode of the satellite battery 10 (or the cell 10n). The terminals T4 to T7 are connected to the anodes of the EED1 to EED4 of the pyrotechnic group 30, respectively. Terminals T8 to T11 are connected to the negative electrodes of EED1 to EED4 of pyrotechnic group 30, respectively. Further, the terminals T2 and T3 are connected to an ignition command signal source. The ordnance control circuit 20 includes one ignition control relay K0, ignition relays K1 to K4 that increase corresponding to the number of pyrotechnics EED, and current limiting resistors R1 to R4 that correspond one-to-one with the ignition relay. Prepare. Non-latching relays are used for the ignition control relay K0 and the ignition relays K1 to K4.
[0005]
The drive part (S0_SET) of the ignition control relay K0 described above is connected to the terminals T2 and T3, and one end of the contact S0 is connected to the terminal T1. Further, the other end of the contact S0 is connected to one end of a contact driving unit of the ignition relays K1 to K4. The other ends of the contact driving units of the ignition relays K1 to K4 are connected to the terminal T12. One end of the current limiting resistors R1 to R4 is connected to the terminal T1, the other end is connected to one end of the ignition relays K1 to K4, one end of the relay K1, the other end of the current limiting resistor R1, and one end of the relay K2, respectively. They are sequentially connected like the other end of the resistor R2. The other ends of the ignition relays K1 to K4 are connected to terminals T4 to T7 such that the other end of the relay K1 and the terminal T4, and the other end of the relay K2 and the terminal T5, respectively. In the ordnance control circuit 20 configured as described above, when the ignition command signal is applied to the drive unit S0_SET of the ignition control relay K0, the contact is closed, and a drive current flows simultaneously through the drive units of the ignition relays K1 to K4. At this time, since the contacts of the ignition relays K1 to K4 are closed, the ignition currents (I1 to I4) flow through the pyrotechnics EED1 to EED4 of the pyrotechnic group 30, and the pyrotechnics ignite, so that the intended operation is performed. Achieved.
[0006]
As described above, the ignition control of the pyrotechnics mounted on the artificial satellite requires a reliable ignition operation in a short period of the initial launch stage. However, with the recent increase in size of rockets due to the increase in size of artificial satellites, the vibration and impact levels at the time of launch have increased, and the possibility of misfire of pyrotechnics has increased. In particular, the ignition control relay and the ignition relay used in the conventional ordnance control circuit are non-latch relays as described above. The spring mechanism of the contact is maintained only by the spring force and has a structural characteristic that it is weak against external factors such as vibration, so there is a high possibility of malfunction and damage. In fact, malfunctions and damage due to space environmental resistance conditions have been confirmed in the past. In the conventional ordnance control circuit 20, a plurality of ignition relays malfunction due to such vibration / impact only by the malfunction of the ignition control relay, and the pyrotechnics connected thereto ignite.
[0007]
In addition, even if one of the ignition relays malfunctions, the pyrotechnics will mis-ignite. In addition, if the ignition control relay contact fails and the ignited pyrotechnics are connected between the anode and the cathode (when abnormal), battery power is constantly consumed and the battery is damaged, resulting in satellite missions. It will have a fatal effect. Also, before the solar panel deployment at the initial stage of satellite launch, only satellite battery power is supplied, and the battery voltage gradually decreases with the power supply time, so the ignition relay is driven at the pyrotechnic ignition timing. There is a possibility that the contact voltage becomes lower than the contact impression voltage, and the contact cannot be turned ON / OFF.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional ordnance control circuit as described above has several problems as follows. First, a plurality of ignition relays malfunction due to a malfunction of only the ignition control relay, and a pyrotechnic connected to the plurality of ignition relays surely misfires. The reason is that the non-latch relay used for the ignition control relay is vulnerable to vibration and impact generated when the rocket is launched, and the contact may malfunction. Secondly, in the prior art, even if one of the plurality of ignition relays malfunctions, the pyrotechnics connected thereto erroneously ignite. The reason is that the non-latching relays used for the plurality of ignition relays are vulnerable to vibrations / impacts that occur when the rocket is launched, and the contacts can malfunction.
[0009]
Thirdly, if the contact of the conventional ignition control relay is damaged and the anode and cathode are conductive (when abnormal) after the pyrotechnic is ignited, the battery power is always consumed and the battery is damaged. It is. The reason is that the non-latch relay used for the ignition control relay is vulnerable to an impact generated when the solar cell panel or antenna is deployed. Fourthly, the voltage of the ignition relay driving unit to which the battery power is supplied becomes lower than the contact impression voltage, and there is a possibility that the contact ON / OFF cannot be driven. In particular, since the ordnance control circuit pursues certainty, there is a problem if there is any possibility. The reason is that the battery power supply is only supplied before the solar panel deployment at the initial stage of satellite launch, and the battery voltage gradually decreases with the supply time. This is because the following may occur.
[0010]
OBJECT OF THE INVENTION
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, minimize the increase in the number of parts, reduce the risk of pyrotechnic misfire without increasing the control signal interface, and satellite battery. It is another object of the present invention to provide an ordnance control circuit that can prevent the breakage of the pyrotechnics and reliably ignite the pyrotechnics.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Ordnance Control circuit of the present invention, in the Ordnance control circuit including an ignition control relay for controlling the ignition relay by the ignition relay and the ignition command signal for supplying the ignition current through the current limiting resistor from the battery to the pyrotechnic,
Said ignition control relay, together with the ignition command signal is a latching relay that includes a contact set driving coil and contacts reset driving coil for driving the driving part of the ignition relay turns on the contact point is supplied, the ignition relay An ordinance control circuit connected in series and connected in series to a first contact for driving the ignition relay drive unit and the current limiting resistor, and having a second contact for shutting off the power supply except when the pyrotechnic is ignited. .
[0012]
According to the preferred embodiment of the ordnance control circuit of the present invention, an electronic switch controlled by a drive circuit that receives an ignition command signal is connected to the contact reset driving coil of the ignition contact control relay. A plurality of ignition relays and current limiting resistors are connected in parallel, and a plurality of pyrotechnic groups can be connected, and the second contact of the ignition control relay is common to each of the ignition relay and current limiting resistors connected in series. Connected to the connection point. The second contact of the ignition control relay is connected to the satellite battery, and the first contact of the ignition control relay is connected to a high voltage power source.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the configuration and operation of the preferred embodiment of the ordnance control circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the embodiment of the present invention, the same reference numerals are used for the components corresponding to the components of the prior art described above for convenience of explanation. In addition, overlapping explanations of components indicated by the same reference numerals are avoided as much as possible.
[0014]
FIG. 1 shows an overall configuration of an ordnance circuit including an embodiment of an ordnance control circuit according to the present invention. The ordnance control circuit 20A has terminals T1 to T12, and a battery (satellite battery) 10 including a plurality of cells 10a to 10n is connected between the terminals T1 and T12. Further, the terminals T4 to T11 are the same as the odorance control circuit 20 of FIG. 3 described above in that a plurality (four) of pyrotechnics EED1 to EED4 of the pyrotechnic group 30 are connected.
[0015]
The difference between the ordnance control circuit 20A of FIG. 1 and the conventional ordnance control circuit 20 shown in FIG. 3 is as follows. First, the ignition control relay K0 is a latching relay. Along with this, a contact reset driving coil S0_RST is added. Second, an FET switch (electronic switch) SW1 for turning on / off the power supply line of the contact reset driving coil S0_RST is added. Thirdly, a drive circuit DRV1 for driving the FET switch SW1 is added. Fourth, the latching relay K0 has two contacts, a contact (first contact) S01 and a contact (second contact) S02. Fifth, the power supply of the ignition relay drive coil is supplied from +28 V which has a margin before the relay insensitive voltage is lowered.
[0016]
The anode terminal side of the contact driving coil S0_RST is connected to the + 28V power source, and the cathode side is connected to the drain D of the power line ON / OFF FET switch SW1. The source S of the FET switch SW1 is connected to the terminal T12. In addition, the contact setting drive coil S0_SET of the ignition control relay K0 is an input line for an ignition command signal as in the past, but since the ignition control signal is distributed to the drive circuit DRV1, the contact setting drive coil SO_SET has an anode and a cathode. A signal line is connected to each drive circuit DRV1.
[0017]
One end of the contact S01 of the latching relay K0 is connected to the + 28V power source, and the other end is connected to one end of the ignition relay drive coils (drive units) K1 to K4. The other ends of the ignition relay drive coils K1 to K4 are connected in the same manner as the conventional ordnance control circuit 20 shown in FIG. One end of the contact S02 of the latching relay K0 is connected to the terminal T2, and the other end is connected to the current limiting resistors R1 to R4. The other ends of the current limiting resistors R1 to R4 are connected in the same manner as the conventional ordnance control circuit 20 shown in FIG.
[0018]
Next, the operation of the ordnance control circuit 20A according to the present invention shown in FIG. 1 will be described. The ordnance control circuit 20 A performs ON / OFF control of the electric power supplied from the satellite battery 10 by the ignition relays K 1 to K 4 and supplies the power to each EED 1 to EED 4 of the pyrotechnic group 30. The ignition relays K1 to K4 are controlled by the ignition control relay K0. The ignition control relay K0 is controlled by ON / OFF of the FET switch SW1 and an ignition command signal. While receiving the ignition command signal from the launch of the satellite, the ignition control relay K0 always supplies power to the contact reset driving coil S0_RST side by turning on the FET switch SW1, and the contact S01 and the contact 02 are reset (OPEN). It is fixed. Since the contact S01 and the contact S02 of the ignition control relay K0 are fixed by electromagnetic force at reset, a drive signal is not output to the ignition relay driving units K1 to K4, and at the same time, the satellite battery 10 line is disconnected by the contact S02. Power is not supplied. For this reason, the electric power supply / output to EED1-EED4 of the pyrotechnics group 30 is interrupted | blocked.
[0019]
When the ignition command signal is received, the FET switch SW1 is turned OFF, the power supply to the ignition control relay contact reset drive coil S0_RST is cleared, and conversely, the power is supplied to the ignition control relay contact set drive coil S0_SET. The When power is supplied to the contact setting drive coil S0_SET, the contacts S01 and S02 of the ignition control relay K0 are set simultaneously. When the contact S01 is set, a drive signal is output to the ignition relay driving units K1 to K4, and the ignition relay K1 to K4 contacts are set (conductive). Then, by setting the contact S02, the satellite battery 10 line becomes conductive. Accordingly, the power source of the satellite battery 10 is supplied and output to the EED1 to EED4 of the pyrotechnic group 30 through the ignition relay contacts K1 to K4, and the pyrotechnic group 30 ignites to achieve the intended operation.
[0020]
The ignition command signal is cleared after the satellite battery 10 is supplied to the pyrotechnic group 30 for a predetermined time. Then, the power supply to the contact setting drive coil S0_SET of the ignition control relay K0 is cleared. At the same time, the FET switch SW1 is turned on, power is supplied again to the ignition control relay S0_RST, and the contacts S01 and S02 are reset. Therefore, the drive signal is not output to the ignition relay driving units K1 to K4 and the satellite battery 10 line is cut off. Here, the FET switch SW1 is ON / OFF controlled by a control signal input to the gate G by the drive circuit DRV1. The drive circuit DRV1 detects an ignition command signal. When the ignition command signal is not applied, the FET switch SW1 is turned on, and when the ignition command signal is received, it is turned off. Further, since the signals of the relay contact driving coils of the ignition relays K1 to K4 and the contact reset driving coil S0_RST of the ignition control relay K0 are input from the + 28V power source (always power source), the solar cell panel and the satellite antenna are deployed. Until the timing, the relay contacts do not reach the dead voltage, and the ignition of each of the EED1 to EED4 of the pyrotechnic group 30 can be reliably controlled.
[0021]
Next, the configuration of the preferred embodiment of the ordnance control circuit 20A according to the present invention that constitutes the ordnance circuit of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. The ordnance control circuit 20A has four outputs. The ordnance control circuit 20A shown in FIG. 2 includes one latching ignition control relay K0, four non-latch ignition relays K1 to K4, and current limiting (winding) resistors R1 to R4 corresponding to these non-latch relays K1 to K4. , One FET switch SW1 for controlling the contact reset driving coil of the latching relay K0, a drive circuit DRV1 for controlling ON / OFF of the FET switch SW1, and terminals T1 to T12 for connecting these components and external components Is provided.
[0022]
The contact setting drive coil S0_SET of the latching relay K0 is connected to signal input terminals (Teflon (registered trademark) terminals) T2 and T3. The contact reset driving coil has an anode connected to a + 28V relay drive power supply and a cathode connected to the drain D of the FET switch SW1. The source S of the FET switch SW1 is connected to the cathode terminal T12 for power supply input, and the gate G is connected to the drive circuit DRV1. The drive circuit DRV1 is connected to the anode and cathode of the contact set drive coil of the latching relay K0, and receives an ignition command signal. One end of the contact S01 of the latching relay K0 is connected to the + 28V relay drive power source, and the other end is connected to the drive unit of the non-latch relays K1 to K4. The latching relay contact S02 has one end connected to the anode terminal T1 on the power input side, and the other end connected to one end of the current limiting resistors R1 to R4. The other ends of the current limiting resistors R1 to R4 are sequentially connected to the contacts of the non-latch relays K1 to K4, and the other ends are sequentially connected to anode terminals T4 to T7 on the power output side. The cathode terminals T8 to T11 on the power output side are connected to the cathode terminals on the power input side.
[0023]
Next, the operation of the ordnance control circuit 20A according to the present invention shown in FIG. 2 will be described. The non-latch ignition relays K1 to K4 are controlled by a latching ignition control relay K0. The latching ignition control relay K0 is controlled by ON / OFF of the FET switch SW1 and an ignition command signal. While receiving the ignition command signal from the launch of the satellite, the latching ignition control relay K0 constantly supplies power to the contact reset driving coil S0_RST side by turning on the FET switch SW1, and the contacts S01 and S02 are reset by electromagnetic force. (OPEN) is fixed. Since the contact S01 and the contact S02 of the latching ignition control relay K0 are fixed by reset, the line to the non-latch ignition relay driving units K1 to K4 is completely opened, and no relay drive signal is output. At the same time, the power line is completely opened by the contact S02, and no power is supplied to the current limiting resistors R1 to R4 and the non-latch ignition relays K1 to K4. For this reason, the output line of the ordnance control circuit 20A is cut off and no power is output.
[0024]
When the ignition command signal is received, the FET switch SW1 is turned OFF, the power supply to the contact reset drive coil S0_RST is cleared, and conversely, the power is supplied to the contact set drive coil S0_SET. When power is supplied to the contact setting drive coil S0_SET, the contacts S01 and S02 of the latching ignition control relay K0 are set, and a drive signal is output to the non-latch ignition relay driving units K1 to K4. Thereby, the four contacts of the non-latch ignition relays K1 to K are set (conductive), power is supplied to the non-latch ignition relay contacts K1 to K4, and the power is output to the output line of the ordnance control circuit 20A. The ignition command signal is cleared after the power is output to the ordnance control circuit 20A for a predetermined time, and the power supply to the contact setting drive coil S0_SET of the latching ignition control relay K0 is cleared. At the same time, the FET switch SW1 is turned on, power is supplied again to the contact reset drive coil S0_RST of the latching ignition control relay KO, and the contacts S01 and S02 are reset.
[0025]
When the contact S01 is reset, the line to the non-latch ignition relay driving units K1 to K4 is opened again, and the drive signal is not output. At the same time, the contact S02 is reset, the power supply line is opened, and power is not supplied to the current limiting resistors R1 to R4 and the non-latch ignition relays K1 to K4. For this reason, the output line of the ordnance control circuit 20A is cut off, and the power is not output. Note that + 28V having a margin is used for the contact driving coils of the non-latching ignition relays K1 to K4 and the contact resetting driving coil S0_RST of the latching ignition control relay K0 until the voltage drops to the insensitive voltage of the relay contacts.
[0026]
The preferred embodiment of the ordnance control circuit according to the present invention and the configuration and operation of the ordnance circuit using the above have been described in detail. However, the embodiment is merely an example of the present invention and does not limit the present invention. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
[0027]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the ordnance control circuit of the present invention, the following remarkable effects in practical use can be obtained. The first is to eliminate or reduce the possibility of malfunction of the ignition control relay with respect to vibrations / impacts that occur when the rocket is launched or when pyrotechnics are ignited. The reason for this is that, unlike the conventional technique that uses a non-latching relay as an ignition control relay, a latching relay is used and power is always supplied to the contact reset driving coil of the latching relay except when the intended pyrotechnic is ignited. This is to fix the contact by resetting by electromagnetic force.
[0028]
Second, even if one of the plurality of ignition relays malfunctions, the pyrotechnics connected to the ignition relay will not be misfired. The reason for this is that one of the two contacts of the latching relay used in the ignition control relay is connected in series between the satellite battery anode and the current limiting resistor. This is because the battery line is shut off.
[0029]
Third, it is possible to prevent a spillover failure to the satellite battery without adding any parts to the overcurrent caused by the short-circuit failure of the ignition relay and the conduction between the anode and the cathode (at the time of abnormality) after ignition of the pyrotechnics. The reason for this is that one of the two contacts of the latching relay used in the ignition control relay is connected in series between the anode of the satellite battery and the current limiting resistor. This is because the line is shut off.
[0030]
Fourth, the ignition relay and the ignition control relay can be reliably driven. The reason is that the relay drive power supply line from the satellite battery in which a voltage drop occurs due to the supply time is all changed to a voltage source + 28V output with a margin until the relay insensitive voltage drops. Since this + 28V power supply is a constant power supply, the power is supplied before the satellite is launched.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an ordnance circuit using a preferred embodiment of an ordnance control circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a preferred embodiment of the ordnance control circuit according to the present invention shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional ordnance circuit.
[Explanation of symbols]
10 Battery 20, 20A Ordnance control circuit 30 Pyrotechnics group K0 Ignition control relay (latching relay)
K1-K4 Ignition relay (non-latching relay)
R1 to R4 Current limiting resistors (winding resistors)
SW1 Electronic (FET) switch DRV1 Drive circuit SO_SET Contact set drive coil SO_RST Contact reset drive coil SO1 First contact SO2 Second contact

Claims

In an ordnance control circuit including an ignition relay that supplies an ignition current from a battery to the pyrotechnics via a current limiting resistor and an ignition control relay that controls the ignition relay by an ignition command signal,
The ignition control relay is a latching relay including a contact set drive coil and a contact reset drive coil that are driven by the ignition command signal to turn on the contact and drive the drive unit of the ignition relay. A first contact that is connected in series and that is connected in series to the current limiting resistor and a second contact that shuts off the power supply except when the pyrotechnic is ignited is connected to the first contact for driving the drive unit of the ignition relay. Ordnance control circuit.

2. The ordnance control circuit according to claim 1 , wherein an electronic switch controlled by a drive circuit that receives the ignition command signal is connected to the contact reset driving coil of the ignition control relay.

A plurality of the ignition relays and the current limiting resistors are respectively connected in parallel to enable connection of a plurality of pyrotechnic groups, and the second contact of the ignition relay is connected in series to the ignition relay and the current, respectively. The ordnance control circuit according to claim 1, wherein the ordnance control circuit is connected to a common connection point of the limiting resistors .

The second contact point of the ignition control relay is connected to a satellite battery, and the first contact point of the ignition control relay is connected to a high voltage power source. An ordnance control circuit according to claim 1.