CN108776449A - 一种通用火工品模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用火工品模拟系统，包括：至少一个电流输入端和电流输出端；依次连接在所述至少一个电流输入端和电流输出端间的电阻网络单元、电流传感单元以及继电器单元；以及与所述电流传感单元和继电器单元电连接的微控制单元，用于接收电流传感单元检测的电压值，并根据所述电压值控制所述继电器单元的通断状态，本发明实现了一种具备多路火工品的模拟和点爆数据采集功能的通用火工品模拟器。

Description

一种通用火工品模拟系统

技术领域

本发明涉及火工模拟装置技术领域。更具体地，涉及一种通用火工品模拟系统。

背景技术

在航空、航天领域，火工品模拟器是一种具有火工品模拟功能的装置，其主要功能是模拟飞行器上的各火工品特性，在飞行器进行正式发射前验证发射系统的点火功能，是保证飞行器可靠发射的重要验证设备。现有技术中使用的飞行器火工品模拟装置中，一般根据特定的要求量身定制，在各通道采用固定阻值的模拟电阻和指示灯，火工模拟阻值不可设置，不具备模拟真实火工品特性的功能，不具备对点爆过程的电流采集功能，因此，现有技术的产品功能单一，验证的充分性有限，还需要进行飞行器的真实的火工品点爆试验进行进一步的验证。且量身定制的产品，只能满足某种飞行器的使用，通用性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用火工品模拟系统，实现火工品模拟系统的多路火工品模拟功能，火工品阻值可调，提高火工品模拟系统的通用性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种通用火工品模拟系统，包括：

至少一个电流输入端和电流输出端；

依次连接在所述至少一个电流输入端和电流输出端间的电阻网络单元、电流传感单元以及继电器单元；以及

与所述电流传感单元和继电器单元电连接的微控制单元，用于接收电流传感单元检测的电压值，并根据所述电压值控制所述继电器单元的通断状态。

优选地，所述微控制单元包括微处理器和设置在所述电流传感单元和所述微处理器间的AD采集器；

所述AD采集器用于接收电流传感单元检测的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换为数字电压值；

所述微处理器用于根据所述数字电压值控制所述继电器单元的通断状态。

优选地，所述电阻网络单元包括与所述至少一个电流输入端一一对应连接的至少一路电阻器，每路电阻器包括至少一个电阻器；

其中，每个电阻器两端电连接有一个控制开关。

优选地，所述每路电阻器包括多个电阻器，多个电阻器的电阻互不相同。

优选地，所述多个电阻器的电阻值按照8421码规则选择。

优选地，所述每路电阻器包括6个电阻器，6个电阻器的电阻值分别为0.1Ω、0.2Ω、0.4Ω、0.8Ω、1.6Ω、3.2Ω。

优选地，所述电阻网络单元包括20路电阻器。

优选地，所述电流传感单元包括与所述至少一路电阻器一一对应电连接的至少一个电压采集通路；

所述继电器单元包括设置在每个电压采集通路与对应的电流输出端的固态继电器；

所述微控制单元用于确定所述至少一个电压采集通路中的点爆通路，并控制所述点爆通路对应的固态继电器断开。

优选地，所述微控制单元中进一步设有计时器；

所述微控制单元用于当接收的一个电压采集通路的电压值大于预设电压阈值时，启动所述计时器开始计时，当计时器的计时时长达到预设时间阈值时，确定所述一个电压采集通路为点爆通路。

优选地，所述系统进一步包括与所述微控制单元电连接的显示单元；

所述微控制单元进一步用于接收并处理所述电压值得到输出信息，并将所述输出信息传输至所述显示单元；

所述显示单元用于向用户显示所述输出信息。

本发明的有益效果如下：

本发明的火工品模拟器可实现多路火工品的模拟，通过电阻网络单元可模拟各路火工品的初始电阻，并能够实现电流采集功能。模拟系统还可以实现火工品激活后自动断开的特性，火工品能够承受较大激活电流。因此模拟器能够适应多数飞行器的使用要求，具备了良好的通用性和经济性。能够完全模拟火工品阻值和特性，通过采集点火电流和点火时序，实现了对发射控制系统的全面的和重复验证。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明一种通用火工品模拟系统一个具体实施例的示意图。

图2示出本发明一种通用火工品模拟系统一个具体实施例中电阻网络单元的示意图。

图3示出本发明一种通用火工品模拟系统一个具体实施例中继电器单元的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，公开了一种通用火工品模拟系统，所述系统包括至少一个电流输入端1和电流输出端5、依次连接在所述至少一个电流输入端1和电流输出端5间的电阻网络单元2、电流传感单元3以及继电器单元4以及与所述电流传感单元3和继电器单元4电连接的微控制单元。其中，所述微控制单元用于接收电流传感单元3检测的电压值，并根据所述电压值控制所述继电器单元4的通断状态。本发明可实现火工品点爆脉冲和电流的数据采集以及电流采集激活后的自动断开和短路功能。

在优选地实施方式中，所述微控制单元可包括微处理器8和设置在所述电流传感单元3和所述微处理器8间的AD采集器7。

其中，所述AD采集器7可接收电流传感单元3检测的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换为数字电压值。所述微处理器8用于根据所述数字电压值控制所述继电器单元4的的通断状态。本发明通过电流传感单元3、AD采集器7和微处理器8等的电路设计，实现了各火工品激活脉冲采集和电流采集，并可通过微处理器8和开关单元实现了火工品激活后自动断开的特性。

在优选地实施方式中，所述电阻网络单元2可包括与所述至少一个电流输入端1一一对应连接的至少一路电阻器，每路电阻器包括至少一个电阻器，每个电阻器两端电连接有一个控制开关6。当控制开关6关闭时，与控制开关6并联的电阻器的两端短路，当控制开关6断开时，与控制开关6并联的电阻器接入对应的一路电阻器，通过控制开关6的关闭和断开状态，即可控制每路电阻器的有效电阻值，从而控制接入火工器模拟器的电阻值。当所述电阻网络单元2包括多路电阻器时，可提供多路火工品的模拟。

其中，所述控制开关6可以是手动控制的，也可以是电控自动工作的，本发明对此并不作限定。

更优选地，所述每路电阻器可包括多个电阻器，多个电阻器的电阻互不相同。如图2所示，本实施例中，包括20路电阻器，记为RNM，其中，N为该路电阻器的路数，M为该路电阻器包括的电阻器的序号，例如，第1路电阻器的第1个电阻器记为R11，RNM对应的控制开关的符号记为KNM。所述多个电阻器的电阻值按照8421码规则选择。所述每路电阻器包括6个电阻器，6个电阻器的电阻值分别为0.1Ω、0.2Ω、0.4Ω、0.8Ω、1.6Ω、3.2Ω，通过组合能够满足20路火工品模拟通路的0.1Ω～6Ω的阻值范围和0.1Ω步进要求。所述电阻网络单元2包括20路电阻器。本发明通过大功率电阻网络的8421码形式设计，可实现20路火工品的模拟，实现了火工品电阻步长最小为0.1Ω的无级设置。本实施例设置20路火工品模拟，且火工品电阻可调，使得该模拟器能够适应多数飞行器的使用要求，具备了良好的通用性和经济性。本发明的火工品模拟器能够完全模拟火工品的阻值和特性，并且能够采集点火电流和点火时序，实现了对发射控制系统的全面的和重复验证。

在优选地实施方式中，所述电流传感单元3包括与所述至少一路电阻器一一对应电连接的至少一个电压采集通路。所述继电器单元4包括设置在每个电压采集通路与对应的电流输出端5的固态继电器，如图3所示，本实施例包括分别位于不同回路上的20个固态继电器M1～M20。所述微控制单元用于确定所述至少一个电压采集通路中的点爆通路，并控制所述点爆通路对应的固态继电器断开。

所述电流传感单元3用于将流经的模拟电流值转换为模拟电压值。电流传感单元3主要是通过霍耳元件将流过的电流信号转换为电压信号，再将此电压信号送到微处理单元进行AD数据采集，从而通过换算获得流过回路的电流大小。而固态继电器主要是用来控制回路的通断，它主要是接收来自微处理单元的IO电平信号来实现对回路通断的控制，如图3所示。

具体的，所述微控制单元中进一步可设有计时器。当接收的一个电压采集通路的电压值大于预设电压阈值时，所述微控制单元可启动所述计时器开始计时，当计时器的计时时长达到预设时间阈值时，确定所述一个电压采集通路为点爆通路。本发明通过设置预设时间阈值可实现火工品激活后自动断开的特性，火工品能够承受最大30A的激活电流。

在可选地实施方式中，微处理器8首先控制各个回路上的固态继电器，使得各个回路均导通，然后通过AD采集器7开始循环采集各个回路的电流，当发现某个回路中的电流变大时，开始控制计时器计时并继续循环采集各个回路的电流，当计时达到预设时间阈值时通过控制相应回路上的固态继电器，切断相应的回路，保护回路的安全。当完成全部回路的数据采集后，对采集结果进行运算处理，再送到显示单元9及前面板进行数据的显示和状态指示的显示，并对结果进行保存,同时在软件中设有查询接口，可以对以前的测试结果进行查询。

在可选地实施方式中，所述系统进一步还可包括与所述微控制单元电连接的显示单元9。所述微控制单元进一步用于接收并处理所述电压值得到输出信息，并将所述输出信息传输至所述显示单元9。所述显示单元9用于向用户显示所述输出信息。所述显示单元9可包括显示屏，通过显示屏向用户显示输出信息，

优选地，所述显示屏可为触控显示屏，可通过检测用户的触控操作向微处理器8发送操作指令，以使微处理器8实现对应的功能。当然，用户也可选用通过键盘等实现操作指令向系统的输入。在其他实施方式中，显示单元9可为VGA显示器，通过接收来自微处理器8的显示信号来实时显示测试结果的，考虑到测试的方便性，将测试结果在同一屏幕上显示，无需翻页操作。

本发明具有各火工品激活脉冲采集和电流采集功能，微处理器8能将各路火工品的点火脉冲电流信号在同一坐标系内，以电流和时间为变量进行显示，能设置激活脉冲、激活电流采集时间和采集间隔时间，能够在1ms内采集并存贮激活电流值，采集精度优于10％

所述系统还可包括指示灯单元，指示灯单元可包括与每个电流输入端1和电流输出端5所在回路对应的至少一个指示灯，所述微处理器8用于根据每个回路固态继电器的闭合和断开状态控制指示灯的亮度。

本实施例的火工品模拟器的工作原理是：电流经过电流输入端1输入系统，通过电流传感单元3后，电流传感单元3将电流值转换为电压值，由AD采集器7将模拟电压值转换为数字电压值送到微处理器8，经过微处理器8的运算和处理后送到显示单元9进行数据显示。通过控制开关6对电阻进行短路来模拟不同类型的电爆管，根据设置的参数，微处理器8通过控制继电器单元4的关断状态，以实现相应火工品点爆的自动断开。

在实际应用中，一种通用火工品模拟系统可包括壳体，壳体上可设置所述电流输入端1和电流输出端5以及电阻网络单元2的控制开关6，便于用户手机改变每路电阻器的总阻值。壳体上还可设置显示单元9的显示屏及键盘等部件，用于实现与用户的交互。壳体上还可设置所述指示灯单元。在壳体内可设置系统的其他部件。壳体上还可设置电源10开关和电气接口等结构。

本发明的火工品模拟器能够完全模拟火工品的阻值和特性，并且能够采集点火电流和点火时序，功能全面，实现了对发射控制系统的全面的和可重复验证。该模拟器能够满足多数飞行器的使用需求，具备了良好的通用性、经济性和实用性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种通用火工品模拟系统，其特征在于，包括：

至少一个电流输入端和电流输出端；

依次连接在所述至少一个电流输入端和电流输出端间的电阻网络单元、电流传感单元以及继电器单元；以及

与所述电流传感单元和继电器单元电连接的微控制单元，用于接收电流传感单元检测的电压值，并根据所述电压值控制所述继电器单元的通断状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微控制单元包括微处理器和设置在所述电流传感单元和所述微处理器间的AD采集器；

所述AD采集器用于接收电流传感单元检测的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换为数字电压值；

所述微处理器用于根据所述数字电压值控制所述继电器单元的通断状态。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电阻网络单元包括与所述至少一个电流输入端一一对应连接的至少一路电阻器，每路电阻器包括至少一个电阻器；

其中，每个电阻器两端电连接有一个控制开关。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述每路电阻器包括多个电阻器，多个电阻器的电阻互不相同。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多个电阻器的电阻值按照8421码规则选择。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述每路电阻器包括6个电阻器，6个电阻器的电阻值分别为0.1Ω、0.2Ω、0.4Ω、0.8Ω、1.6Ω、3.2Ω。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电阻网络单元包括20路电阻器。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感单元包括与所述至少一路电阻器一一对应电连接的至少一个电压采集通路；

所述继电器单元包括设置在每个电压采集通路与对应的电流输出端的固态继电器；

所述微控制单元用于确定所述至少一个电压采集通路中的点爆通路，并控制所述点爆通路对应的固态继电器断开。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述微控制单元中进一步设有计时器；

所述微控制单元用于当接收的一个电压采集通路的电压值大于预设电压阈值时，启动所述计时器开始计时，当计时器的计时时长达到预设时间阈值时，确定所述一个电压采集通路为点爆通路。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括与所述微控制单元电连接的显示单元；

所述微控制单元进一步用于接收并处理所述电压值得到输出信息，并将所述输出信息传输至所述显示单元；

所述显示单元用于向用户显示所述输出信息。