CN103557754B - 一种多组火工品时序电爆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多组火工品时序电爆控制装置，能够通过预先加载或实时程控方式设定火工品电爆的时序，并由外部触发信号控制按时序完成七组火工品的连续电爆。电源电路为内部各电路工作和外部火工品电爆提供合适的电源；触发电路将外部触发信号处理后提供给主控电作为电爆启动信号；主控电路与上位机通信，接收上位机加载的电爆时序参数，并根据该时序控制多组火工品的电爆；电爆电路根据时序要求送出多组电爆电源，并对电爆电源信号处理后输出至火工品接口。本发明与现有技术相比能够精确控制多组火工品的电爆，电爆时序可通过计算机串口预先设定或实时程控。

Description

一种多组火工品时序电爆控制装置

技术领域

    本发明涉及一种时序控制装置，尤其涉及一种多组火工品时序电爆控制装置。

背景技术

红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技术。红外制导技术是精确制导武器的一个十分重要的技术手段，被广泛应用到多种导弹的制导中。为对抗红外制导武器，新型战机会再受到攻击时投放处红外干扰弹，在周围形成于自身红外辐射特征相似的辐射源，红外制导导弹的导引头进行干扰。在复杂的红外干扰环境下、从众多红外目标中探测出真正目标的能力，就成为新型红外制导导弹最重要的指标。因此，在新型红外制导导弹的研制过程中，抗红外干扰能力的验证必不可少，那么就要求无人机靶标应能够连续投放多组红外干扰弹的能力，为检验导弹导引头的抗红外干扰指标提供合适的试验条件。针对以上需要研制出可能应用于多种场合下的，具备连续电爆多组红外干扰弹的能力的火工品时序电爆装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多组火工品时序电爆控制装置，能够通过上位机和外部触发信号精确控制多组火工品的电爆时序。

为了实现上述目的，本发明提供一种多组火工品时序电爆控制装置，包括电源电路、触发电路、主控电路、电爆电路以及对外接口，其中：

所述对外接口对外提供电源接口、通信接口、触发接口以及火工品接口；所述触发接口接收一外部触发信号，所述通信接口连接一上位机，所述火工品接口连接若干组火工品；

所述电源电路由依次串联的充电电池、开关、电源滤波电路以及电源管理电路组成，且所述电源电路分别与所述触发电路、所述主控电路、所述电爆电路和所述对外接口相连，所述电源管理电路对所述充电电池提供的电源信号进行电压调整，所述电源接口引出两导线分别与所述充电电池的正极和负极相连；

所述触发电路与所述触发接口以及所述主控电路串联；所述外部触发信号经过所述触发电路后作为电爆启动信号传送给所述主控电路；

所述主控电路与所述通信接口相连，接收所述上位机加载的时序参数；所述触发电路与所述主控电路相连，将所述电爆启动信号传递给所述主控电路，所述主控电路按所述时序参数依次输出若干组电爆控制信号，当未收到所述电爆启动信号或接收到的所述电爆启动信号中断时，所述主控电路关断所述电爆控制信号的输出；

所述电爆电路由依次串联的电爆驱动电路、电爆限流电路、电爆滤波电路、火工品通路控制电路组成，所述电爆驱动电路与所述主控电路相连，根据所述电爆控制信号控制所述电爆电源的输出时序；所述火工品通路控制电路与所述触发电路以及所述火工品接口相连，使当所述触发电路传送所述外部触发信号时，所述电爆电路按所述时序参数依次向所述若干组火工品输出电爆电源，在外部触发信号断电时，立即停止所述电爆电源的输出并将所述若干组火工品正负极短接至地。

较佳地，所述主控电路中包括FPGA处理器、晶振以及通信电路，所述通信电路与所述通信接口连接，接收所述上位机加载的时序参数，并记录在所述FPGA处理器的配置芯片中；所述FPGA处理器分别与所述晶振以及所述通信电路相连，所述继电器隔离电路与所述FPGA处理器相连，将所述电爆启动信号传递给所述FPGA处理器，所述FPGA处理器按所述时序参数依次输出若干组电爆控制信号，当未收到所述电爆启动信号或接收到的所述电爆启动信号中断时，所述FPGA处理器关断所述电爆控制信号的输出。

较佳地，所述通信电路将所述FPGA处理器发送或接收的串行数据转换为RS485标准电平。

较佳地，从所述电源接口还引出一电源程控输入端，连接所述电源滤波电路的输入端，且通过所述电源接口在所述充电电池的正极加入外部控制电路，并通过所述电源程控输入端将所述充电电池的正极引回至所述电源电路中。

较佳地，从所述电源接口引出一电源程控输入端，连接所述电源滤波电路的输入端，并通过在所述电源接口中的电源程控输入端和所述充电电池负极加入外部电源为所述电源电路供电。

较佳地，所述触发电路由依次串联的触发滤波电路、光耦隔离电路以及继电器隔离电路组成；且所述触发滤波电路的输入端与所述触发接口相连，所述继电器隔离电路的输出端与所述主控电路相连。

较佳地，在所述电源电路中还串联有一电源指示灯。

较佳地，所述多组火工品时序电爆控制装置外采用铝合金整体成型壳体。

较佳地，所述充电电池放置在一独立电池仓中。

较佳地，所述充电电池为锂电池。

本发明由于采用以上技术方案，具有以下的优点和积极效果：

1）本发明提供的一种多组火工品时序电爆控制装置，能够通过上位机和外部触发信号精确控制多组火工品的电爆时序，电爆时序可通过计算机串口预先设定或实时程控，时序控制误差小；

2）通过外部触发信号控制多组火工品的电爆电源，外部触发信号到来时，立即按时序输出七组电爆电源；在外部触发信号断电时，立即停止所有电爆电源的输出；

3）本发明提供的一种多组火工品时序电爆控制装置，电爆电源由内部锂电池提供，无需外部电源，也可以切换至外部提供电源，且内部锂电池的供电可以手动控制也可以外部程控；

4）本发明提供的一种多组火工品时序电爆控制装置，采用铝合金整体成型壳体，体积小、重量轻、强度高，防尘防潮，电磁屏蔽效能高，可以在各种复杂环境下可靠使用；

5）本发明提供的一种多组火工品时序电爆控制装置，锂电池放置在一独立电池仓结构中，更换电池时能够保持装置内部电路板的原封不动，便于电池的更换和摘取。

附图说明

图1为本发明一种多组火工品时序电爆控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。

如附图1所示，本发明提供的一种多组火工品时序电爆控制装置，该装置由电源电路1、触发电路2、主控电路3、电爆电路4以及对外接口5组成。

对外接口5使用21个引脚的J29P-21TJP连接器，对外提供电源接口501、通信接口502、触发接口503以及火工品接口504。电源接口501可以连接一外部控制电路或外部电源，触发接口503接收一外部触发信号，本实施例中外部触发信号为9~15V的持续电平信号，通信接口502连接一上位机，火工品接口504连接七组火工品。

电源电路1由依次串联的锂电池101、开关102、电源滤波电路103、电源管理电路104以及电源指示灯105组成，且分别与触发电路2、主控电路3、电爆电路4和对外接口5相连，电源电路1为触发电路2、主控电路3以及电爆电路4的工作和七组火工品的电爆电源提供合适的电压。

锂电池101为可充电电池，本实施例中选用输出电压为12V，容量为2.2Ah，最大输出电流7A的锂电池，为整个装置提供电源。开关112与锂电池101串联，控制电源电路1的接通。电源接口501引出两导线分别与锂电池的正极和负极相连，从电源接口501引出一电源程控输入端30，连接电源滤波电路103的输入端，且通过电源接口501在锂电池的正极加入外部控制电路对充电电池进行程控控制，并通过电源程控输入端30将充电电池的正极引回至电源电路中，从而不需要通过手动控制开关102，实现了装置电源的外部程控。也可以通过在电源程控输入端30和连接充电电池的负极的电源接口端口加入外部电源为电源电路供电，而不采用内部的锂电池供电。

电源滤波电路103分别对锂电池101输出的电压进行滤波，滤除其干扰信号，电源管理电路104与电源滤波电路103相连，将经过滤波的电源信号进行调整，为各器件的工作提供合适的电压；电源指示灯105与电源管理电路104相连，显示电源的接通状态。电源管理电路104中使用两款电压调整器将锂电池输入的12V电平分别转换成后续电路相匹配的电平，本实施例中采用了两款电压调整器 LT3493和LT1963EST-1.5，将锂电池的电压分别转换成FPGA处理器工作所需要+3.3V和+1.5V电平。

触发电路2由触发滤波电路201、光耦隔离电路202以及继电器隔离电路203组成，将外部触发信号进行滤波与隔离处理后提供给主控电路3作为电爆启动信号。触发滤波电路201与通信接口相连，接收外部触发信号后首先送入触发滤波电路201去除信号中的高频噪声，滤波电路107中使用了VFS9VD31B223滤波器。经过滤波后的外部触发信号再送入光耦隔离电路202和继电器隔离电路203进行两次电气隔离，光耦隔离电路202和继电器隔离电路203串联，以防止误触发。光耦电路202使用达林顿晶体管输出的光电耦合器，继电器隔离电路203使用两组电磁继电器并联正交安装。经过两次隔离后的触发信号输出至主控电路3作为电爆的启动信号。

主控电路3由FPGA处理器301、晶振302以及通信电路303组成，本实施例中，FPGA处理器301使用EP1C6T144C8芯片，分别与晶振302和通信电路303相连。晶振302为FPGA处理器301的工作提供时钟信号，通信电路303进行通信电平的转换，使用MAX485E芯片，将FPGA处理器301发送或接收的串行数据转换为RS485标准电平。

FPGA处理器301接收上位机加载电爆的时序参数，并记录在FPGA处理器的配置芯片中；继电器隔离电路与所述FPGA处理器相连，将电爆启动信号传递给FPGA处理器，并在电爆启动信号到来时，按时序要求依次输出七组火工品电爆控制信号。FPGA处理器301通过RS485接口与上位机通信，接收电爆时序参数。在接收到触发电路2送来的电爆启动信号时，FPGA处理器101按时序参数依次输出七组电爆控制信号，提供给电爆电路4，当未收到电爆启动信号或接收到的所述电爆启动信号中断时， FPGA处理器301关断电爆控制信号的输出。

电爆电路4由电爆驱动电路401、电爆限流电路402、电爆滤波电路403以及火工品通路控制电路404组成，能够控制火工品的连接状态，根据时序要求送出七组电爆电源信号，并对电爆电源信号处理后输出至火工品接口，为七组火工品提供电爆电源。本实施例中火工品通路控制电路404由两组继电器组成，用来控制每组火工品的连接状态。继电器的公共触点与火工品正极相连，常闭触点与火工品负极相连，常开触点与电爆滤波电路相连。在触发电路没有送来外部触发信号时，将火工品正极与电爆滤波电路断开，并将火工品正负极短接至地，在触发电路送来外部触发信号时，将火工品正极短接至地改为连接至电爆电路，电爆电路按时序参数依次为七组火工品提供电爆电源。

电爆驱动电路401使用了NMOS管CSP640S。根据主控电路3送来的七组电爆控制信号，电爆驱动电路按时序输出七组电爆电源至电爆限流电路402。电爆限流电路402使用TRY-A-0.25W-2.5Ω的火工品限流电阻，对七组电爆回路进行限流，防止电爆时过大的电流对电池和内部器件造成损坏。电爆滤波电路403使用BL01RN1A2A2B磁珠，分别对七组电爆电路中的信号进行滤波，滤除其中的尖峰信号。经过滤波的七组电爆电路信号经火工品通路控制电路404依次向七组火工品输出电爆电源，完成各组火工品的时序电爆。

电池的检测与充电、电源程控信号输入，外部触发信号输入、对外通信、火工品的连接均通过对外接口5实现。其节点如表1所示。

接口节点	信号
		10	锂电池正极
20	锂电池负极
		30	电源程控输入端
40	RS485正极
		50	RS485负极
60	外部触发信号正极
		70	外部触发信号正极
80	火工品1正极
		90	火工品1地
100	火工品2正极
		110	火工品2地
120	火工品3正极
		130	火工品3地
140	火工品4正极
		150	火工品4地
160	火工品5正极
		170	火工品5地
180	火工品6正极
		190	火工品6地
200	火工品7正极
		210	火工品7地

表 1

如表1所示，本实施例中的对外接口共有21个节点：节点10是锂电池的正端，节点20是锂电池的负端，测量锂电池组的输出电压及对锂电池组充电可通过节点10和20完成；节点30是电源程控输入端，可将锂电池正极经外部控制电路程控后由节点30直接接入电源电路，无需自带开关的控制，也可以将外部电源通过节点30接入电源电路，切换外部电源而不使用内部的锂电池供电；节点40是RS485通信的正端，节点50是RS485通信的负端；节点60是外部触发信号的正端，节点70是外部触发信号的负端，外部触发信号通过节点60和70接入；节点80～210依次是第一组至第七组火工品电爆电源输出的正端和负端，外部火工品由节点80～210接入。

该多组火工品时序电爆控制装置外采用铝合金整体成型壳体6，整个装置的体积小、重量轻、强度高，防尘防潮，电磁屏蔽效能高，可以在各种复杂环境下可靠使用，且锂电池放置在一独立电池仓结构中，更换电池时能够保持装置内部电路板的原封不动，便于更换和摘取电池。

本发明并没有对火工品的组数做限定，显然火工品的组数多少并不影响本发明的实现，仅仅改变了火工品接口的数量以及火工品通路控制电路中继电器的数量便可以实现，本实施例仅以七组火工品为例，其他情况依次类推。

述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用，而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。

Claims (10)

1.一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，包括电源电路、触发电路、主控电路、电爆电路以及对外接口，其中：

所述对外接口对外提供电源接口、通信接口、触发接口以及火工品接口；所述触发接口接收一外部触发信号，所述通信接口连接一上位机，所述火工品接口连接若干组火工品；

所述电源电路由依次串联的充电电池、开关、电源滤波电路以及电源管理电路组成，且所述电源电路分别与所述触发电路、所述主控电路、所述电爆电路和所述对外接口相连，所述电源管理电路对所述充电电池提供的电源信号进行电压调整，所述电源接口引出两导线分别与所述充电电池的正极和负极相连；

所述触发电路与所述触发接口以及所述主控电路串联；所述外部触发信号经过所述触发电路后作为电爆启动信号传送给所述主控电路；

所述主控电路与所述通信接口相连，接收所述上位机加载的时序参数；所述触发电路与所述主控电路相连，将所述电爆启动信号传递给所述主控电路，所述主控电路按所述时序参数依次输出若干组电爆控制信号，当未收到所述电爆启动信号或接收到的所述电爆启动信号中断时，所述主控电路关断所述电爆控制信号的输出；

所述电爆电路由依次串联的电爆驱动电路、电爆限流电路、电爆滤波电路、火工品通路控制电路组成，所述电爆驱动电路与所述主控电路相连，根据所述电爆控制信号控制所述电爆电源的输出时序；所述火工品通路控制电路与所述触发电路以及所述火工品接口相连，使当所述触发电路传送所述外部触发信号时，所述电爆电路按所述时序参数依次向所述若干组火工品输出电爆电源，在外部触发信号断电时，立即停止所述电爆电源的输出并将所述若干组火工品正负极短接至地。

2.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述触发电路由依次串联的触发滤波电路、光耦隔离电路以及继电器隔离电路组成；且所述触发滤波电路的输入端与所述触发接口相连，所述继电器隔离电路 的输出端与所述主控电路相连。

3.如权利要求2所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述主控电路中包括FPGA处理器、晶振以及通信电路，所述通信电路与所述通信接口连接，接收所述上位机加载的时序参数，并记录在所述FPGA处理器的配置芯片中；所述FPGA处理器分别与所述晶振以及所述通信电路相连，所述继电器隔离电路与所述FPGA处理器相连，将所述电爆启动信号传递给所述FPGA处理器，所述FPGA处理器按所述时序参数依次输出若干组电爆控制信号，当未收到所述电爆启动信号或接收到的所述电爆启动信号中断时，所述FPGA处理器关断所述电爆控制信号的输出。

4.如权利要求3所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述通信电路将所述FPGA处理器发送或接收的串行数据转换为RS485标准电平。

5.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，从所述电源接口还引出一电源程控输入端，连接所述电源滤波电路的输入端，且通过所述电源接口在所述充电电池的正极加入外部控制电路，并通过所述电源程控输入端将所述充电电池的正极引回至所述电源电路中。

6.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，从所述电源接口引出一电源程控输入端，连接所述电源滤波电路的输入端，并通过在所述电源接口中的电源程控输入端和所述充电电池负极加入外部电源为所述电源电路供电。

7.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，在所述电源电路中还串联有一电源指示灯。

8.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述多组火工品时序电爆控制装置外采用铝合金整体成型壳体。

9.如权利要求1或2所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述充电电池放置在一独立电池仓中。

10.如权利要求1所述的一种多组火工品时序电爆控制装置，其特征在于，所述充电电池为锂电池。