CN106532809B - 一种民用拦截弹电起爆控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，包括：MCU微处理器、充电模块、装订模块、点火模块和惯性保险机构；所述充电模块与装订模块、MCU微处理器和点火模块电连接，用于为装订模块、MCU微处理器和点火模块供电，使得电起爆器处于待激发状态；所述装订模块用于将光电瞄准装置发送的目标信息参数装订到MCU微处理器；所述MCU微处理器用于接收装订模块装订的目标信息参数，通过点火模块进行点火输出。所述民用拦截弹电起爆控制器使用充电电容作为能源，可重复使用、存储使用寿命长、保证了低温情况下的点火成功率；使用MOS管来控制火工品发火，抗震动性强、输出电流能力强。

Description

一种民用拦截弹电起爆控制器

技术领域

本发明涉及电子控制技术领域，尤其涉及一种民用拦截弹电起爆器。

背景技术

低慢小目标，又称低空、慢速、小型飞行器，主要指航空模型、小型无人机等。随着近几年航空科技的发展，低慢小目标扩散速度加快，恐怖分子和敌对势力利用低慢小目标对重要活动、大型集会和政治场所等实施恐怖袭击或破坏性活动的可能性逐渐加大。拦截低慢小目标逐渐成为安保、反恐领域的新需求。

对于低慢小目标的捕获关键在于民用拦截弹，而民用拦截弹能够起作用关键在于其内部的电起爆控制器的可靠运作和精确定时输出。

目前的电起爆控制器主要包括：MCU微处理器、电池模块、装订模块和点火模块。这类电起爆控制器存在以下不足：

1)使用锂电池作为能源，使用寿命在8年以下；

2)在低温情况下，输出点火能力减弱，点火成功率降低。

目前还有一种使用超级电容模组的电起爆控制器，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，采用输入端口接220V交流电源，给超级电容充电，控制电磁继电器来控制充电与火工品发火。但这种电起爆控制器有以下不足：

1)使用220V交流电源，使用不方便，不适用于民用拦截弹上；

2)使用电磁继电器来控制火工品发火，电磁继电器在抗震动环境下容易失效，而且输出电流能力弱，一般在10A以下，不适用于民用拦截弹上。

因此，迫切需要一种使用寿命长、输出点火能力强、使用方便且抗震能力强的电起爆控制器。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种民用拦截弹电起爆控制器，用以解决现有电起爆控制器所存在的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，包括：MCU微处理器、充电模块、装订模块、点火模块和惯性保险机构；

所述充电模块与装订模块、MCU微处理器和点火模块电连接，用于为装订模块、MCU微处理器和点火模块供电，使得电起爆器处于待激发状态；

所述装订模块用于将光电瞄准装置发送的目标信息参数装订到MCU微处理器；

所述MCU微处理器用于接收装订模块装订的目标信息参数，通过点火模块进行点火输出。

所述充电模块包括：

电连接器X1,限流电阻R1，二极管V1～V3,点火电容C3，系统供电电容C4，滤波电容C1、滤波电容C2、电感L1和电源转换芯片GS1；

电连接器X1用于连接外部35V电源，35V电源通过限流电阻R1和二极管V1给点火电容C3充电；35V电源通过二极管V2给系统供电电容C4充电。

所述MCU微处理器，接收装订模块装订的目标信息参数，通过惯性保险机构敏感民用拦截弹发射过载信号，通过充电模块敏感民用拦截弹发射断电信号，通过点火模块进行点火输出。

所述装订模块包括：

电连接器X2、瞬态抑制二极管V5～V7、限流电阻R4、限流电阻R5、上拉电阻R6、下拉电阻R3和电平转换芯片D1；

电连接器X2用于接收外部光电瞄准装置的拦截目标信息，，通过电平转换芯片D1将光电瞄准装置的拦截目标信息发送给MCU处理器；MCU微处理器通过电平转换芯片和电连接器X2向光电瞄准装置反馈自检结果及装订信息。

所述点火模块包括：

稳压管V9、电阻R7～R10、三极管V10、MOS管V8和电连接器X3，

当MCU微处理器2计时到点火时刻，MCU微处理器2的PB6输出高电平，三极管V10的B管脚与E管脚导通，C管脚与E管脚导通，MOS管V8导通，最终控制充电模块1中的点火电容C3的35V电压输出点火信号到电连接器X3。

民用拦截弹电起爆控制器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

民用拦截弹发射前，电起爆控制器由外部光电瞄准装置供电，充电模块为装订模块、MCU微处理器和点火模块供电；

MCU微处理器上电后自检，通过装订模块将自检结果传输给光电瞄准装置；

自检正常后，MCU微处理器通过装订模块接收光电瞄准装置提供的目标信息，解析正常后向光电瞄准装置反馈装订信息；

民用拦截弹发射后，充电模块与外部35V电源的连接断开，产生断电信号并发送给MCU微处理器；

MCU微处理器由充电模块中的系统供电电容C5提供电源，MCU微处理器通过惯性保险机构敏感到发射过载信号，同时通过充电模块敏感发射断电信号，判断为拦截弹发射，根据装订的目标信息计算得到拦截弹需要飞行时间，并开始进行计时；

拦截弹到达目标点时，MCU微处理器通过点火模块进行点火输出，激活电起爆器，进而引爆拦截弹。

本发明有益效果如下：

1)使用充电电容作为能源，可重复使用，保证存储使用寿命在8年以上；充电电容作为能源，在低温情况下，输出点火能力不会减弱，保证了点火成功率；

2)使用MOS管来控制火工品发火，抗震动性强，能够适应民用拦截弹发射飞行时的震动冲击；MOS管输出电流能力强，最大输出电流可达40A。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明具体实施例所述民用拦截弹电起爆控制器的结构示意图；

图2为本发明具体实施例所述充电模块电路图；

图3为本发明具体实施例所述装订模块电路图；

图4为本发明具体实施例所述点火模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种民用拦截弹电起爆控制器，如图1所示，包括：MCU微处理器1、充电模块2、装订模块3、点火模块4和惯性保险机构5。

所述充电模块1用于为装订模块3、MCU微处理器2和点火模块4供电，使得电起爆器处于待激发状态。所述充电模块1如图2所示，包括电连接器X1,限流电阻R1，二极管V1～V3,点火电容C3，系统供电电容C4，滤波电容C1、滤波电容C2、电感L1和电源转换芯片GS1。

电连接器X1用于连接外部35V电源，35V电源通过限流电阻R1和二极管V1给点火电容C3充电。

35V电源通过二极管V2给系统供电电容C4充电；同时，系统供电电容C4通过滤波电容C1作为电源转换芯片GS1的输入，电源转换芯片GS1通过二极管V3、电感L1和滤波电容C2输出3.3V电源，3.3V电源用于MCU微处理器2和装订模块3供电。

其中限流电阻R1选用RRJ1608K4531GT，二极管V1～V3选用1N4002，点火电容C3选用CAK55H-T-50-100uF-M，最大输出电流35A，系统供电电容C4选用THCL-63V-1000uF-M，滤波电容C1选用CAK45M-50V-47μF-M、滤波电容C2选用CAK45A-D-16V100uF-K、电感L1选用JSMRH74-331-M、电源转换芯片GS1选用LM2575-3.3。

当民用拦截弹发射后，所述充电模块1与外部35V电源的连接断开，产生断电信号，并发送给MCU微处理器2。

MCU微处理器2优选STM32F051，接收装订模块3装订的目标信息参数，MCU微处理器2通过PA11端口连接到惯性保险机构5，通过惯性保险机构5敏感民用拦截弹发射过载信号，通过充电模块1敏感民用拦截弹发射断电信号，通过点火模块4进行点火输出。

所述装订模块3用于将光电瞄准装置发送的目标信息参数装订到MCU微处理器2。所述装订模块3如图3所示，包括电连接器X2、瞬态抑制二极管V5～V7、限流电阻R4、限流电阻R5、上拉电阻R6、下拉电阻R3和电平转换芯片D1。

电连接器X2用于接收外部光电瞄准装置的拦截目标信息，电连接器X2的1芯与2芯之间接瞬态抑制二极管V6，电连接器X2的1芯与信号地之间接瞬态抑制二极管V5，电连接器X2的2芯与信号地之间接瞬态抑制二极管V7，瞬态抑制二极管V5～V7用于防止高电压干扰导致电平转换芯片D1烧毁，导致电起爆控制器不能正常工作。同时电连接器X2的1芯通过限流电阻R4连接到电平转换芯片D1的7芯上，电连接器X2的2芯通过限流电阻R5连接到电平转换芯片D1的6芯上。电平转换芯片D1的7芯通过下拉电阻R3接到信号地上，电平转换芯片D1的6芯通过上拉电阻R6接到3.3V电源上，电平转换芯片D1的8芯直接连接到3.3V电源上，电平转换芯片D1的5芯直接连接到信号地上。电平转换芯片D1的1芯与MCU微处理器2的RXD1管脚连接，用于将光电瞄准装置的拦截目标信息发送给MCU处理器2，电平转换芯片D1的4芯与MCU微处理器2的TXD1管脚连接，用于MCU微处理器2向光电瞄准装置反馈自检结果及装订信息，电平转换芯片D1的2芯、3芯与MCU微处理器2的CK1管脚连接，用于MCU微处理器2控制装订模块3是接收状态还是发送状态。

所述点火模块4，如图4所示，包括稳压管V9、电阻R7～R10、三极管V10、MOS管V8和电连接器X3。其功能是接收MCU微处理器2的放电起爆控制指令，对电起爆器进行放电起爆；其中，

MOS管V8的S管脚连接到充电模块1中的点火电容C3正端，获得35V电源，MOS管的S管脚和G管脚之间接稳压管V9和电阻R7，其中稳压管V9用于确保MOS管的S管脚和G管脚之间的电压不超过15V，防止意外烧坏MOS管。MOS管的D管脚与信号地直间接电连接器X3，X3用于接电起爆器的电点火器。MOS管的G管脚与三极管V10的C管脚之间接电阻R8，其中电阻R8与电阻R7进行分压，保证MOS管的S管脚和G管脚之间的电压处于12V。三极管V10的B管脚通过电阻R9连接到MCU微处理器2，接受MCU微处理器2提供的控制信号，三极管V10的E管脚连接到信号地上。MOS管作为起爆控制器件，具有开关迅速(微秒量级)、可通过大电流冲击等瞬态工作性能。

其中MOS管V8选用AuIRF4905S，稳压管V9选用MM3Z15V，电阻R7选用RRJ1608K302FT，电阻R8选用RRJ1608K392GT，三极管V10选用BC847A，电阻R9选用RRJ1608K102GT。

当MCU微处理器2计时到点火时刻，MCU微处理器2的PB6输出高电平，此时图4中三极管V10的B管脚与E管脚导通，从而使三极管V10C管脚与E管脚导通，此时MOS管V8的S管脚与G管脚之间的电压为电阻R7与R8的分压12V，而使MOS管V8导通，最终控制充电模块1中的点火电容C3的35V电压输出点火信号到电连接器X3。

上述电起爆器的工作流程分为民用拦截弹发射前工作流程和民用拦截弹发射后工作流程，具体如下：

民用拦截弹发射前，电起爆控制器由外部光电瞄准装置供电，所述充电模块1为装订模块3、MCU微处理器2和点火模块4供电；

电起爆控制器上电后进行自检，电起爆控制器通过装订模块3将自检结果传输给光电瞄准装置；自检正常后，电起爆控制器就通过装订模块3接收光电瞄准装置提供的目标信息，装订模块3用于将光电瞄准装置发送的目标信息参数装订到MCU微处理器2，解析正常后再反馈装订信息；

当民用拦截弹发射后，所述充电模块1与外部35V电源的连接断开，产生断电信号，并发送给MCU微处理器2；

此时MCU微处理器2由充电模块中的系统供电电容C5提供电源，MCU微处理器2通过惯性保险机构5敏感到发射过载信号，同时MCU微处理器2通过充电模块1敏感发射断电信号，判断为拦截弹发射，同时根据装订的目标信息计算得到拦截弹需要飞行时间，并开始进行计时；

拦截弹到达目标点时，MCU微处理器2通过点火模块4进行点火输出，激活电起爆器，进而引爆拦截弹。

综上所述，本发明实施例提供了一种民用拦截弹电起爆器，具有以下技术效果：

1)使用充电电容作为能源，可重复使用，保证存储使用寿命在8年以上；充电电容作为能源，在低温情况下，输出点火能力不会减弱，保证了点火成功率；

2)使用MOS管来控制火工品发火，抗震动性强，能够适应民用拦截弹发射飞行时的震动冲击；MOS管输出电流能力强，最大输出电流可达40A。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，包括：MCU微处理器、充电模块、装订模块、点火模块和惯性保险机构；

所述充电模块与装订模块、MCU微处理器和点火模块电连接，用于为装订模块、MCU微处理器和点火模块供电，使得电起爆器处于待激发状态；

所述装订模块用于将光电瞄准装置发送的目标信息参数装订到MCU微处理器；

所述MCU微处理器用于接收装订模块装订的目标信息参数，通过惯性保险机构敏感民用拦截弹发射过载信号，通过充电模块敏感民用拦截弹发射断电信号，当敏感到发射过载信号，同时敏感到发射断电信号，判断为拦截弹发射，根据装订的目标信息计算得到拦截弹需要飞行时间，并开始进行计时，在拦截弹到达目标点时通过点火模块进行点火输出；所述发射断电信号为民用拦截弹发射后，充电模块与外部35V电源的连接断开，产生的断电信号。

2.根据权利要求1所述的民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，所述充电模块包括：

电连接器X1,限流电阻R1，二极管V1～V3,点火电容C3，系统供电电容C4，滤波电容C1、滤波电容C2、电感L1和电源转换芯片GS1；

电连接器X1用于连接外部35V电源，35V电源通过限流电阻R1和二极管V1给点火电容C3充电；35V电源通过二极管V2给系统供电电容C4充电。

3.根据权利要求1所述的民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，所述装订模块包括：

电连接器X2、瞬态抑制二极管V5～V7、限流电阻R4、限流电阻R5、上拉电阻R6、下拉电阻R3和电平转换芯片D1；

电连接器X2用于接收外部光电瞄准装置的拦截目标信息，通过电平转换芯片D1将光电瞄准装置的拦截目标信息发送给MCU处理器；MCU微处理器通过电平转换芯片和电连接器X2向光电瞄准装置反馈自检结果及装订信息。

4.根据权利要求1所述的民用拦截弹电起爆控制器，其特征在于，所述点火模块包括：

稳压管V9、电阻R7～R10、三极管V10、MOS管V8和电连接器X3，

当MCU微处理器2计时到点火时刻，MCU微处理器2的PB6输出高电平，三极管V10的B管脚与E管脚导通，C管脚与E管脚导通，MOS管V8导通，最终控制充电模块1中的点火电容C3的35V电压输出点火信号到电连接器X3。

5.根据权利要求1-4任一所述的民用拦截弹电起爆控制器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

民用拦截弹发射前，电起爆控制器由外部光电瞄准装置供电，充电模块为装订模块、MCU微处理器和点火模块供电；

MCU微处理器上电后自检，通过装订模块将自检结果传输给光电瞄准装置；

自检正常后，MCU微处理器通过装订模块接收光电瞄准装置提供的目标信息，解析正常后向光电瞄准装置反馈装订信息；

民用拦截弹发射后，充电模块与外部35V电源的连接断开，产生断电信号并发送给MCU微处理器；

MCU微处理器由充电模块中的系统供电电容C4 提供电源，MCU微处理器通过惯性保险机构敏感到发射过载信号，同时通过充电模块敏感发射断电信号，判断为拦截弹发射，根据装订的目标信息计算得到拦截弹需要飞行时间，并开始进行计时；

拦截弹到达目标点时，MCU微处理器通过点火模块进行点火输出，激活电起爆器，进而引爆拦截弹。