CN104613815A - 一种多用途可遥控智能火控发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用途可遥控智能火控发射装置。由单片机、阻值检测电路、输入模块、升压模块、点火模块、显示模块、放电模块组成；单片机接受外界的输入信号，输出端与点火模块、显示模块、阻值检测电路连接；升压模块接受输入模块的信号，并输出信号至点火模块和显示模块；阻值检测电路接受来自单片机的信号并输出信号至显示模块；放电模块是在应急状况下，通过接地电阻将电容内的电能放掉。同现有技术相比，可实现电阻智能循环检测、友好界面显示、任意选择点火通道个数、多路同时可靠点火、多种电源充电、电压检测等功能，能实现长时间安全作业和连续发射的功能。为气象局、大型厂矿、烟花厂、部队等单位提供一种多用途智能火控发射装置。

Description

一种多用途可遥控智能火控发射装置

技术领域

本发明属于火控发射装置、起爆器材、焰火燃放技术领域，涉及一种多用途可遥控智能火控发射装置，适用于人工影响天气的火箭点火发射，废旧弹药销毁、矿山开采时的雷管引爆以及大型烟花的燃放等应用方向。

背景技术

当前在人工影响天气火箭发射、起爆器材、焰火燃放等领域，火控发射装置较多，但是由于不同情况下对火控发射装置的要求不同，各领域产品无法相互兼容且安全稳定性有待进一步提高。

在人工影响天气火箭发射方向，对发射控制器的要求很高，其一般安全发射最小电流≥2A，且要求冲能大。这一领域的产品很少，主流产品只有两种，一种是利用电池的电量点火。这种点火方式存在两方面问题，一是利用电池点火，可靠性不高；二是电池重复利用率低，成本高且不环保。另一种采用的方法是点火前先给电容充电储存一定的电能，利用电容瞬时放电点火，安全稳定性得到了提高，但是检测所使用的恒流源不稳定，检测结果存在误差。

在弹药销毁及矿山开采方向所使用的起爆器材主要存在四方面隐患，一是由于点火线路较长，发生故障后不易排查；二是在起爆前无法测定起爆回路电阻，易导致点火不成功；三是点火机能量不够，点火成功率不高；四是没有遥控装置，操作人员的安全受到威胁。

发明内容

针对上述现有的技术状况，本发明的目的在于提供一种安全可靠、准确快速发射、多用途可遥控的智能火控发射装置。

现将本发明技术解决方案叙述如下：

本发明一种多用途可遥控智能火控发射装置通过采用模块化设计，减少接口，操作程序简化等几个方面来提高产品的安全可靠性，装置采用重量匹配、对称布局、加固易损坏元件的措施提高抗震性；同时采用密封机箱防水，线路屏蔽抗射频干扰，采用不同开关加汉字提示避免误操作。

本发明一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：由单片机、阻值检测电路、输入模块、升压模块、点火模块、显示模块、放电模块组成(见图1)；所述的单片机接受外界的输入信号，输出端与点火模块、显示模块、阻值检测电路连接；所述的升压模块接受输入模块的信号，并输出信号至点火模块和显示模块；所述的阻值检测电路接受来自单片机的信号并输出信号至显示模块；所述的放电模块是在应急状况下，通过接地电阻将电容内的电能放掉，以防止电路在非常状态下的误动作，从而保证安全；

本发明进一步提供一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的点火模块的等效电路(见图4)由n个并联的R₁(即电发火管I₁)、闭合开关K_1、并联电容、串联的R₂电发火线路为构成；所述的并联的电发火管个数n≥11；点火电路模块(见图5)由单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关的端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的继电器，将点火通路接到起延时作用的电容E1～E7的两端，实现多个通路同时点火、程序延时点火的智能发射方式，尤其是在发射烟花时比较实用。

本发明进一步提供一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的阻值检测电路(见图2)由单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关的端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的电阻R₁或R₂对其电阻值进行检测并显示在操作面板上，方便操作人员及时掌握各个点火通路的状况，准确把握点火时机。

本发明进一步提供一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的显示模块(见图3)由单片机控制的液晶显示屏LCD12864来完成。采用串行通信技术，单片机的3、8和9口分别接在LCD12864的E、和即其6、5、4端口。在发射控制器通电后显示欢迎词、注意事项及第一步操作指令，当按要求完成相应操作后，会给单片机数据采集口发出触发信号,单片机执行下一段程序，显示下一步操作指令……直至完成发射任务。显示屏的设置，使操作员不用再背复杂的操作规程，可按照提示完成发射任务，执行任务更加人性化。同时保证了每一步的准确，进一步提高了发射成功率。

本发明进一步提供一种应急放电模块，其特征在于：所述的放电模块由并联的电容E1～E7、串联的放电开关、并联的电阻R3、R4构成；在错过最佳执行任务时间或点火不成功进行故障排除时，将电容内的电放掉，以保证人员和装备的安全(见图6)。

本发明进一步提供一种应急放电模块，其特征在于：所述的升压模块采用环形振荡器产生震荡信号，控制两个MOS场效应管轮流导通，实现直流电到交流电的逆变，经变压器升压整流后，再将交流电变成直流电输出，同时加入可调电位器，实现输出电压的连续可调，以满足不同发射任务的要求

本发明同现有技术相比的有越性在于，可实现电阻智能循环检测、友好界面显示、任意选择点火通道个数、多路同时可靠点火、多种电源充电、电压检测等功能，能实现长时间安全作业和连续发射的功能。为气象局、大型厂矿、烟花厂、部队等单位提供一种多用途智能火控发射装置。

附图说明

图1：本发明装置组成框图

图2：通路阻值检测电路原理图

图3：显示电路原理图

图4：点火电路等效电路图

图5：火电路原理图

图6：放电电路原理图

具体实施方式

现结合附图对本发明具体实施方式进一步叙述如下：

为保证每次能够可靠点火，必须在发射之前对电容的充电电压及点火线路的通路阻值进行测试。选用的是市场常见的5153直流电压表和YB5135R三位半液晶数显电阻表。

电源接入后，电压表开始工作，测量充电电容两端的电压，操作员可以根据电压表的显示来判断电容是否已充电完毕、所存储的电量是否能够满足本次发射任务，这样就避免了由于因电量不够而导致无法安全发射现象的发生。

电阻检测的工作原理见图1，单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关(CD4051)的不同端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的继电器，将对应的点火通路接入到欧姆表的两端进行检测，其通路阻值显示在欧姆表上。检测电路的设置，使操作员可以准确地掌握火控发射装置及发射回路的状况，判断能否正常点火。由于检测是在电路连接好之后由程序控制进行的，无需人工反复拨动开关，就保证了所测试的状态与发射状态一致，提高了发射的成功率。

本发明涉及到的显示模块，其具体实施方式如下：显示模块由单片机控制的液晶显示屏来完成。采用串行通信技术，在发射控制器通电后显示欢迎词、注意事项及第一步操作指令，当按要求完成相应操作后，会给单片机发出信号,同步显示下一步操作指令……直至完成发射任务。显示屏的设置，使操作员不用再背复杂的操作规程，可按照提示完成发射任务，执行任务更加人性化。同时保证了每一步的准确，进一步提高了发射成功率，显示模块的工作原理见图3。

本发明涉及到的点火模块，其具体实施方式如下：点火模块的等效电路图原理见图4，设每个电发火管的电阻为R₁，安全发火电流为I₁，全弹用n个电发火管，由闭合开关K₁到桥丝熔断时间为t_i，电发火线路为R₂，则接通电路t时刻电容释放的能量(E)为

$E=\frac{1}{2}{\mathrm{CU}}^2-\frac{1}{2}C{\left(U_0{e}^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}\right)}^2---\left(1\right)$

按楞次定律，电流通过桥丝时，放出的热量(Q)为

Q₁＝I²R₁t₁               (2)

火箭系统所需能量为

Q＝I²R₂t_i+nI²R₂t_i           (3)

设计时按4倍安全系数考虑，即

$\frac{1}{2}{\mathrm{CU}}^2{(1-e^{-\frac{2t}{\mathrm{RC}}})}^2/Q\≥4---\left(4\right)$

以增雨防雹火箭选择的电发火管I₁＝0.4A，t_i＝5×10^-3s,R＝5Ω为例，本装置利用6个2200μF电容并联，充电电压为45V，代入公式(4)得

n≥11

因此本装置可完成至少11路通道同时点火。若增加电发火管数目或外线路电阻增大，则可增加并联电容或升高电压。

点火时有多种选择，首先可以根据需要按下点火通路对应的开关，就可选通相应的点火通路，点火电路原理图如图5。同时还可以通过软件编程实现。单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关的不同端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的继电器，将点火通路接到电容两端。实现多个通路同时点火、程序延时点火的智能发射方式，尤其是在发射烟花时比较实用。

本发明涉及到的放电模块，其具体实施方式如下：在人工影响天气火箭发射、弹药销毁、矿山开采时，可能会遇到突发情况而取消发射任务，此时如果不把电容内的电能释放掉，有可能会误点火，造成不必要的损失甚至危及人员安全。放电回路可将电容内的电能通过2个接地的1K电阻及时放掉，有效防止电路误动作从而保证了安全，放电电路原理图见图6。

本发明涉及到的输入模块，其具体实施方式如下：考虑到可能出现的野外作业的需要，输入采用交直流两种供电方式。在有条件的情况下采用220V交流输入；出于经济环保和方便携带的考虑，也可采用直流输入。

本发明涉及到的升压模块，其具体实施方式如下：升压电路是火控发射器的核心部分，是安全发射的关键。仅凭电源电压不可能完成连续可靠发射的任务。本装置利用逆变电路将直流转化成交流，再进行升压，易于实现而且成本较低。设计采用环形振荡器产生震荡信号，控制两个MOS场效应管轮流导通，实现直流电到交流电的逆变，经变压器升压整流后，再将交流电变成直流电输出，同时加入可调电位器，实现输出电压的连续可调，以满足不同发射任务的要求。

Claims (5)

1.一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：由单片机、阻值检测电路、输入模块、升压模块、点火模块、显示模块、放电模块组成；所述的单片机接受外界的输入信号，输出端与点火模块、显示模块、阻值检测电路连接；所述的升压模块接受输入模块的信号，并输出信号至点火模块和显示模块；所述的阻值检测电路接受来自单片机的信号并输出信号至显示模块；所述的放电模块由并联的电容E1～E7、串联的放电开关、并联的电阻R3、R4构成。

2.根据权利要求1所述的一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的点火模块的等效电路由n个并联的R₁、闭合开关K_1、并联电容、串联的R₂为构成；所述的并联的电发火管个数n≥11；点火电路模块由单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关的端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的继电器，将点火通路接到起延时作用的电容E1～E7的两端。

3.根据权利要求1所述的一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的阻值检测电路由单片机产生地址信号，选通模拟多路选择开关的端口，每个端口输出的信号经三极管放大后选通相应的电阻R₁或R₂对其电阻值进行检测并显示在操作面板上，方便操作人员及时掌握各个点火通路的状况，准确把握点火时机。

4.根据权利要求1所述的一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的所述的显示模块由单片机控制的液晶显示屏来完成；采用串行通信技术，单片机的3、8和9口分别接在LCD12864的E、和即其6、5、4端口；在发射控制器通电后显示操作指令，完成相应操作后给单片机数据采集口发出触发信号；单片机执行下一段程序，显示下一步操作指直至完成发射任务。

5.根据权利要求1所述的一种多用途可遥控智能火控发射装置，其特征在于：所述的升压模块采用环形振荡器产生震荡信号，控制两个MOS场效应管轮流导通，实现直流电到交流电的逆变，经变压器升压整流后，再将交流电变成直流电输出，同时加入可调电位器，实现输出电压的连续可调，以满足不同发射任务的要求。