CN105605992B - 使用超级电容模组的火工品发火装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用超级电容模组的火工品发火装置，包括依次连接的输入模块、电源模块、充电起爆模块和主控模块；为了可靠地实现火工品的点火，系统采用了一种高可靠点火执行级电路的设计方案。本发明的超级电容模组的火工品发火装置可以应对在需要较大电流放电环境的火工品起爆要求，其适用电压范围宽，适用温度范围宽，解决了传统火工品起爆器在低温情况下容易失效的缺点；本发明的超级电容模组的火工品发火装置的电路和结构大大减小了传统火工品的体积和质量，便于携带，安全性好，不产生电池污染，使用寿命长、维护保养方便，极大的降低了维护和保养的成本。
Description
技术领域
本发明涉及火工品技术领域，尤其是一种使用超级电容模组的火工品发火装置，利用超级电容模组充放电实现引爆功能。
背景技术
火工品（initiating explosive devices），是装有火药或炸药，受外界刺激后产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称。火工品是重要的动作装置，在民用和军事领域，特别是在航天领域有着广泛的应用。
现有技术中，火工品的发火装置普遍采用电起爆器，电起爆器的激活由点火电流和点火功率决定，即：电能通过具有一定阻值的桥丝转化为热能，从而加热桥丝周围的点火药并起爆主装药。由此可见，利用电起爆器需要较大的点火电流和瞬间的大功率才能实现正常起爆，为了实现正常起爆电起爆器只能使用大容量的电池直接放电来实现对电起爆器的激活，但是采用大容量的电池直接放电会使火工品的体积和质量增大，在一些对质量和体积都有严格要求的环境中难于满足。另外，大容量电池需要经常更换，从而产生较高的维修费用，同时污染环境。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的任务是提供了一种新的利用超级电容模组的新型火工品发火装置，它利用大容量超级电容作为动力源，能快速大电流充电和放电，以达到节能环保便携的目的。
本发明的技术方案为：
使用超级电容模组的火工品发火装置，包括依次连接的输入模块、电源模块、充电起爆模块和主控模块；
所述的输入模块包括输入端口、保险丝和电源开关；所述的输入端口接220V交流电源；
所述的电源模块包括开关电源，开关电源分设5V电源模块和12V电源模块；
所述的充电起爆模块包括依次连接的充电电磁开关、限流电阻、超级电容模组和急停开关；超级电容模组支路上设置有起爆电磁开关；
所述的主控模块包括微型处理器和与微型处理器连接的充电电磁开关控制模块、起爆电磁开关控制模块、保护模块和充电反馈模块；充电电磁开关控制模块连接并控制充电电磁开关；起爆电磁开关控制模块连接并控制起爆电磁开关；充电反馈模块连接超级电容模组和起爆电磁开关控制模块，保护模块分别连接充电电磁开关控制模块和起爆电磁开关控制模块；
所述的微型处理器还连接有显示装置、通信装置和多个控制按钮。
所述的充电电磁开关控制模块包括电磁驱动模块和充电电磁继电器，充电电磁继电器与充电电磁开关连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
所述的起爆电磁开关控制模块包括点火保护模块、电磁驱动模块和起爆电磁继电器，起爆电磁继电器与起爆电磁开关连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
所述的保护模块包括保护继电器、电磁驱动模块和输出开关，保护继电器分别与充电电磁继电器与起爆电磁继电器连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
所述的充电反馈模块包括依次连接的隔离放大器和ADC模块，隔离放大器与超级电容模组和点火保护模块连接，ADC模块与微型处理器连接。
所述的多个控制按钮包括自检按钮、准备按钮、复位按钮和起爆按钮。
本发明的有益效果：
1.本发明的超级电容模组的火工品发火装置可以应对在需要较大电流放电环境的火工品起爆要求，其适用电压范围宽，适用温度范围宽，解决了传统火工品起爆器在低温情况下容易失效的缺点。
2.本发明的超级电容模组的火工品发火装置的电路和结构大大减小了传统火工品的体积和质量，便于携带，安全性好，不产生电池污染，使用寿命长、维护保养方便，极大的降低了维护和保养的成本。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明，如图1所示的使用超级电容模组的火工品发火装置，包括依次连接的输入模块、电源模块、充电起爆模块和主控模块；
输入模块包括输入端口、保险丝和电源开关；所述的输入端口接220V交流电源；
电源模块包括开关电源，开关电源采用防水、稳定电流10A的开关电源，开关电源分设5V电源模块和12V电源模块；5V电源模块接主控模块的微型处理器；12V电源模块接充电起爆模块和主控模块的保护继电器。充电起爆模块的输入端设置有二极管，目的是利用二极管的单向导电性防止逆流，防止充电起爆模块的干扰。
充电起爆模块包括依次连接的充电电磁开关、限流电阻、超级电容模组和急停开关；超级电容模组支路上设置有起爆电磁开关；限流电阻是为了避免过大的电流烧毁用电器而串联的保护性电阻；超级电容模组由耐压2.7V，单体容量30F的40个超级电容组成；急停开关采用防水的施耐德XB2BS542C，其额定电流为45A；急停开关可以在意外情况下给火工品断电。
主控模块包括微型处理器和与微型处理器连接的充电电磁开关控制模块、起爆电磁开关控制模块、保护模块和充电反馈模块；微型处理器规格为1个串口、4个定时器、工作频率大于20M的工业级微型处理器，微型处理器根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
充电电磁开关控制模块包括电磁驱动模块和充电电磁继电器，充电电磁继电器与充电电磁开关连接控制充电电磁开关的开合，电磁驱动模块与微型处理器连接并控制充电电磁继电器。起爆电磁开关控制模块包括点火保护模块、电磁驱动模块和起爆电磁继电器，起爆电磁继电器与起爆电磁开关连接，电磁驱动模块与微型处理器连接；点火保护模块由与门构成，当微型处理器给出起爆指令和隔离放大器采集到超级电容模组充电完成这两个条件同时满足时才能使电磁驱动模块工作，进而驱动起爆电磁继电器。
保护模块包括保护继电器、电磁驱动模块和输出开关，保护继电器分别与充电电磁继电器与起爆电磁继电器连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。保护继电器通过控制输出开关给充电继电器或起爆继电器供电，在紧急情况下，保护继电器可以切除充电继电器和起爆继电器的电源。
充电反馈模块包括依次连接的AD202隔离放大器和ADC模块，隔离放大器与超级电容模组和点火保护模块连接，可以给点火保护模块反馈超级电容模组的电压状态，ADC模块与微型处理器连接，ADC模块用于数据的采集，通过ADC模块将超级电容模组的电压模拟信号转换为数字信号传送给微型处理器并通过显示模块显示出来。
所述的微型处理器还连接有显示装置、通信装置、自检按钮、准备按钮、复位按钮和起爆按钮。显示装置采用LCD240128，用于显示火工品电源工作过程中的状态和每一路的电源电压等信息；通信装置采用便携式计算机控制火工品。自检按钮为不带锁按键开关，用于系统的自检，当按下自检开关时，超级电容模组开始充电，当超级电容模组的电压从0V升到电源电压时，系统为正常工作。准备按钮为不带锁按键开关，当按下准备开关时，系统给超级电容充电。复位按钮为不带锁按键开关，用于系统的复位，当复位开关有效时，充电电磁继电器和起爆继电器的线圈断电。起爆按钮为带灯、不带锁按键开关，用于火工品的起爆。
下面介绍本发明的工作过程：
在未接到点火准备指令前，超级电容模组处于断电状态；当主控系统收到点火准备执行命令时，充电电磁继电器控制充电电磁开关导通，超级电容模组充电，超级电容模组的电压会通过显示模块显示出来，当超级电容两端的端电压满足起爆要求时，发送点火指令，起爆电磁继电器控制起爆电磁开关，系统提供起爆脉冲和起爆电流从输出端输出，保证火工品正常起爆；当系统出现意外情况时，按下急停开关火工品断电，确保安全。
Claims (6)
1.使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：包括依次连接的输入模块、电源模块、充电起爆模块和主控模块；
所述的输入模块包括输入端口、保险丝和电源开关；所述的输入端口接220V交流电源；
所述的电源模块包括开关电源，开关电源分设5V电源模块和12V电源模块；
所述的充电起爆模块包括依次连接的充电电磁开关、限流电阻、超级电容模组和急停开关；超级电容模组支路上设置有起爆电磁开关；
所述的主控模块包括微型处理器和与微型处理器连接的充电电磁开关控制模块、起爆电磁开关控制模块、保护模块和充电反馈模块；充电电磁开关控制模块连接并控制充电电磁开关；起爆电磁开关控制模块连接并控制起爆电磁开关；充电反馈模块连接超级电容模组和起爆电磁开关控制模块，保护模块分别连接充电电磁开关控制模块和起爆电磁开关控制模块；
所述的微型处理器还连接有显示装置、通信装置和多个控制按钮。
2.根据权利要求1所述的使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：所述的充电电磁开关控制模块包括电磁驱动模块和充电电磁继电器，充电电磁继电器与充电电磁开关连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
3.根据权利要求1所述的使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：所述的起爆电磁开关控制模块包括点火保护模块、电磁驱动模块和起爆电磁继电器，起爆电磁继电器与起爆电磁开关连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
4.根据权利要求1所述的使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：所述的保护模块包括保护继电器、电磁驱动模块和输出开关，保护继电器分别与充电电磁继电器与起爆电磁继电器连接，电磁驱动模块与微型处理器连接。
5.根据权利要求1所述的使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：所述的充电反馈模块包括依次连接的隔离放大器和ADC模块，隔离放大器与超级电容模组和点火保护模块连接，ADC模块与微型处理器连接。
6.根据权利要求1所述的使用超级电容模组的火工品发火装置，其特征在于：所述的多个控制按钮包括自检按钮、准备按钮、复位按钮和起爆按钮。
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