CN112179202B - 一种弹药引信的电点火电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的弹药引信电点火电路包括：第一电源V1，点火限流电阻R1，保险控制电路开关S1，点火储能电容C1，检测输出电路，点火电路开关S2和弹药填装电路；第一电源V1输入点火限流电阻R1，点火限流电阻R1输出端串联点火储能电容C1后输入接地端，保险控制电路开关S1的一端连接在点火储能电容C1与点火限流电阻R1间，保险控制电路开关S1的另一端连接检测输出电路，检测输出电路连接点火电路开关S2的一端，点火电路开关S2的另一端串联弹药填装电路后输入接地端；弹药填装电路为弹药与电阻R9并联；检测输出电路由第二电源V2输入电阻R3后与电阻R8串联最后输入接地端；采用通用分立电子元件，实现安全可靠的点火功能以及完备的检测功能。

Description

一种弹药引信的电点火电路
技术领域
本发明涉及弹药引信技术领域，具体涉及一种弹药引信的电点火电路。
背景技术
弹药电点火依靠适当大小的电流通过膜电阻，使其产生焦耳热引燃点火药头。产生点火电流的点火电路在点火动作发出后，必须尽快输出足够大的电流并持续一定时间。过大的电流将损坏点火装置，过小的电流可能无法引燃药头；点火失败的时候留膛弹药十分危险，如果不能正确识别弹药是否正常击发，将对后续处置带来安全隐患。此外，点火电路自身的安全性、可靠性也需要有必要的保障，如果因元件失效而处于点火上电状态，弹药一旦装填就会误触发。在点火击发弹药的时候，通常会产生剧烈的震动，采用继电器或其它机械开关作为点火开关，可能会因震动而误动作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有点火电路不能检测弹药装填、击发状态，同时在点火电路自身的安全保障自检性能存在很多不足；本发明提供的一种弹药引信的电点火电路，采用三极管、场效应管、电阻、电容等通用电子元件，实现安全可靠的点火功能和相对完备的检测功能。
本发明通过下述技术方案实现：
一种弹药引信的电点火电路，包括：第一电源V1，点火限流电阻R1，保险控制电路开关S1，点火储能电容C1，检测输出电路，点火电路开关S2和弹药填装电路；
第一电源V1输入点火限流电阻R1，点火限流电阻R1输出端串联点火储能电容C1后输入公共接地端，保险控制电路开关S1的一端连接在点火储能电容C1与点火限流电阻R1之间，保险控制电路开关S1的另一端连接检测输出电路，检测输出电路连接点火电路开关S2的一端，点火电路开关S2的另一端串联弹药填装电路后输入公共接地端；
所述弹药填装电路为弹药与电阻R9并联；
所述检测输出电路由第二电源V2输入电阻R3，电阻R3的输出端与电阻R8串联后输入公共接地端。
本方案工作原理：本方案提供的一种弹药引信的电点火电路，只有保险控制电路开关S1与点火电路开关S2同时满足要求时，第一电源V1点火电压才能加到弹药引信上，引燃点火药头，通过控制改变保险控制电路开关S1和点火电路开关S2的导通情况，观察对应情况检测输出电路的电压值来判断点火装置内是否装填弹药、保险控制电路开关的开关状态、点火电路开关S2是否可以正常开关；实现点火电路的自检，确认保险控制电路开关S1和点火电路开关S2的通断状态可以正常切换，同时点火电压也可以被检测确认，也可以确认弹药是否处于正常装填状态；在点火过程中，根据检测输出点的电压断点火过程是否正在进行、点火是否成功。针对现有点火电路不能检测弹药装填、击发状态，同时还需要对点火电路自身的安全保障进行自检的不足，本发明提供的弹药引信点火电路，采用三极管、场效应管、电阻、电容等通用电子元件，实现安全可靠的点火功能和相对完备的检测功能。
进一步优化方案为，所述保险控制电路开关S1包括：保险控制信号输入端、电阻R5、NPN三极管Q2、P MOS管Q1和电阻R2；
保险控制信号输入端与电阻R5串联后输入NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2的发射极输入公共接地端，电阻R2一端连接点火限流电阻R1的输入端、另一端连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的栅极连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的漏极连接点火限流电阻R1的输出端，PMOS管Q1的源极连接电阻R3的输出端。
所述点火电路开关S2包括：点火信号输入端，电阻R7，NPN三极管Q4，电阻R4，电阻R6，第三电源V3和NMOS管Q3；
点火信号输入端与电阻R7串联后输入NPN三极管Q4的基极，NPN三极管Q4的发射极输入公共接地端，第三电源V3输入电阻R4，电阻R4的输出端与NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的集电极与NMOS管Q3的栅极连接，NPN三极管Q4的集电极连接电阻R6后输入公共接地端，NMOS管Q3的源极连接弹药填装电路，NMOS管Q3的漏极连接电阻R3的输出端。
进一步优化方案为，检测输出电路还包括电容C2，所述电容C2与电阻R8并联。
进一步优化方案为，点火限流电阻R1阻值小于2Ω。
点火限流电阻R1通常小于2Ω，其作用是限制通过弹药的点火膜电阻的电流，避免电流过大损坏点火电源和点火装置。
进一步优化方案为，第一电源V1为5V，第二电源V2为12V，第三电源V3为12V，电阻R6为10KΩ，电阻R3为47KΩ，电阻R9为47KΩ，电阻R8为24KΩ。
点火储能电容C1在点火动作前通过点火限流电阻R1充电，在点火动作时迅速放电，为引信提供足够的电流。
PMOS管Q1为点火保险开关，在NPN三极管Q2的基极输入高电平的保险控制信号，NPN三极管Q2导通，电流通过电阻R2和NPN三极管Q2后，在PMOS管Q1的栅极和源极之间产生电压差，使得PMOS管Q1导通。
NMOS管Q3为点火开关，当点火信号输入高电平时，NPN三极管Q4导通，NMOS管Q3的栅极电压低于导通电压，NMOS管Q3关断；点火信号输入低电平时，NPN三极管Q4关断使得NMOS管Q3导通。
可见只有同时满足保险控制信号为高电平、点火信号为低电平，点火电压V1才能通过PMOS管Q1和NMOS管Q3加到弹药引信上，引燃点火药头。
步骤一：假定初始状态未装填弹药，先保持保险控制信号输入端为低电平，点火信号输入端为高电平，此时PMOS管Q1、NMOS管Q3截止，第二电源V2的电压通过电阻R3、电阻R8分压后在检测输出位置的电压V1。
步骤二：将点火信号输入端信号变成高电平，保险控制信号输入端继续保持低电平，此时PMOS管Q1关断、NMOS管Q3导通，由于NMOS管Q3的导通电阻很小忽略不计，电阻R8、电阻R9并联后与电阻R3串联，检测输出位置的电压变成V2。
根据电压V1到V2变化可以判断出：
1、点火装置内未装填弹药；
2、点火保险开关(PMOS管Q1)处于关断状态；
3、点火开关(NMOS管Q3)可以正常开关。
步骤三：在步骤二的基础上将保险控制信号变成高电平，此时PMOS管Q1导通，由于点火限流电阻R1远小于电阻R3、电阻R8、电阻R9，检测输出位置的电压变为V3。
根据输出检测位置电压V2到V3的变化可以判断出点火保险开关(PMOS管Q1)是否可以控制正常导通。
通过上述3个步骤的动作，就能实现点火电路的自检，确认保险开关和点火开关的通断状态可以正常切换，同时点火电压也可以被检测确认。
步骤四：进行复位操作后将弹药装填到点火装置，通常弹药的点火膜电阻阻值为1Ω左右。将点火信号输入端信号为低电平，NPN三极管Q4截止，NMOS管Q3导通，第二电源V2的电压通过电阻R3、NMOS管Q3加到弹药引信上，由于电阻R3阻值远远大于引信点火膜电阻，流经点火膜电阻的电流小于安全监测电流，远不足以产生发火所需的焦耳热。此时检测输出位置的电压接近0V。据此可以认为弹药处于正常装填状态。
步骤五：是正常点火过程，首先保持点火信号高电平、保险控制信号低电平，再使保险控制信号变成高电平，点火信号变成低电平。此时第一电源V1的点火电压通过点火限流电阻R1、PMOS管Q1、NMOS管Q3加到引信点火膜电阻上，点火电流2A左右。在点火过程中，从检测输出位置的电压来判断点火过程是否正在进行。当弹药点火成功后，弹药出膛，点火膜电阻消失，检测输出位置电压变化，又可以根据这一电压变化认定点火是否成功；本发明的电点火电路适用于各种灼热桥丝式火工装置，可根据桥电阻阻值及发火能量调整电路参数，以期达到最佳点火效果，在保证安全检测电流的前提下，可以采用不同的元件参数实现本方案功能。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的一种弹药引信的电点火电路，采用通用分立电子元件，没有采用耐冲击、耐震动效果较差的继电器或其它机械开关或采用集成电路，易于生产加工；保险控制电路开关S1和点火电路开关S2两级点火开关元件采用不同的启动电平，进一步可扩展为多级开关元件，采用特殊的启动电平组合作为有效点火条件，使得点火不易发生误动作在弹药引信装填位置并联电阻，不仅可以泄放弹体积累的静电，还能够在无弹状态下进行电路功能自检。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是弹药引信的电点火电路结构图；
图2是弹药引信的电点火电路详细结构图；
图3是弹药引信的电点火电路各种工况表征状态表。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种弹药引信的电点火电路，包括：第一电源V1，点火限流电阻R1，保险控制电路开关S1，点火储能电容C1，检测输出电路，点火电路开关S2和弹药填装电路；
第一电源V1输入点火限流电阻R1，点火限流电阻R1输出端串联点火储能电容C1后输入公共接地端，保险控制电路开关S1的一端连接在点火储能电容C1与点火限流电阻R1之间，保险控制电路开关S1的另一端连接检测输出电路，检测输出电路连接点火电路开关S2的一端，点火电路开关S2的另一端串联弹药填装电路后输入公共接地端；
所述弹药填装电路为弹药与电阻R9并联；
所述检测输出电路由第二电源V2输入电阻R3，电阻R3的输出端与电阻R8串联后输入公共接地端。
所述保险控制电路开关S1包括：保险控制信号输入端、电阻R5、NPN三极管Q2、PMOS管Q1和电阻R2；
如图2所示，保险控制信号输入端与电阻R5串联后输入NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2的发射极输入公共接地端，电阻R2一端连接点火限流电阻R1的输入端、另一端连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的栅极连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的漏极连接点火限流电阻R1的输出端，PMOS管Q1的源极连接电阻R3的输出端。
所述点火电路开关S2包括：点火信号输入端，电阻R7，NPN三极管Q4，电阻R4，电阻R6，第三电源V3和NMOS管Q3；
点火信号输入端与电阻R7串联后输入NPN三极管Q4的基极，NPN三极管Q4的发射极输入公共接地端，第三电源V3输入电阻R4，电阻R4的输出端与NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的集电极与NMOS管Q3的栅极连接，NPN三极管Q4的集电极连接电阻R6后输入公共接地端，NMOS管Q3的源极连接弹药填装电路，NMOS管Q3的漏极连接电阻R3的输出端。
检测输出电路还包括电容C2，所述电容C2与电阻R8并联。
点火限流电阻R1阻值小于2Ω。
第一电源V1为5V，第二电源V2为12V，第三电源V3为12V，电阻R6为10KΩ,电阻R3为47KΩ，电阻R9为47KΩ，电阻R8为24KΩ。
点火保险开关为PMOS管Q1是P沟道MOS管，在NPN三极管Q2的基极输入高电平的保险控制信号，NPN三极管Q2导通，电流通过电阻R2和NPN三极管Q2后，在PMOS管Q1的栅极和源极之间产生电压差，使得PMOS管Q1导通。
点火开关为NMOS管Q3，当点火信号输入高电平时，NPN三极管Q4导通，NMOS管Q3的栅极电压低于导通电压，NMOS管Q3关断；点火信号输入低电平时，NPN三极管Q4关断使得NMOS管Q3导通。
可见只有同时满足保险控制信号为高电平、点火信号为低电平，5V点火电压(第一电源V1)才能通过Q1和Q3加到弹药引信上，引燃点火药头。
假定初始状态未装填弹药，第1步先保持保险控制信号为低电平，点火信号为高电平，此时PMOS管Q1、NMOS管Q3截止，12V电压(第二电源V2)通过R3、R8分压后在检测输出位置的电压是4.0V。
第2步将点火信号变成高电平，保险控制信号继续保持低电平，此时PMOS管Q1关断、NMOS管Q3导通，由于NMOS管Q3导通电阻很小忽略不计，电阻R8、电阻R9并联后与电阻R3串联，检测输出位置的电压变成3.0V。
根据第1步到第2步检测输出电压的变化可以判断：
1、点火装置内未装填弹药；
2、点火保险开关(PMOS管Q1)处于关断状态；
3、点火开关(NMOS管Q3)可以正常开关。
第3步在第2步基础上将保险控制信号变成高电平，此时PMOS管Q1导通，由于点火限流电阻R1远小于电阻R3、电阻R8、电阻R9，检测输出位置的电压变为5.0V。
根据第2步到第3步输出检测点电压的变化可以判断出：点火保险开关(PMOS管Q1)可以控制正常导通。
通过上述3个步骤的动作，就能实现点火电路的自检，确认保险开关和点火开关的通断状态可以正常切换，同时点火电压也可以被检测确认。
第4步先恢复到第1步状态，将弹药装填到点火装置，通常弹药的点火膜电阻阻值为1Ω左右。再控制点火信号为低电平，NPN三极管Q4截止，NMOS管Q3导通，第二电源V2的12V电压通过电阻R3、NMOS管Q3加到弹药引信上，由于电阻R3阻值远远大于引信点火膜电阻，流经点火膜电阻的电流小于安全监测电流，远不足以产生发火所需的焦耳热。此时检测输出位置的电压接近0V。据此可以认为弹药处于正常装填状态。
第5步是正常点火击发过程，具体操作是先保持点火信号高电平、保险控制信号低电平，然后保险控制信号变成高电平，点火信号变成低电平。此时5V点火电压(第一电源V1)通过点火限流电阻R1、PMOS管Q1、NMOS管Q3加到引信点火膜电阻上，点火电流为2A左右。在点火过程中，检测输出点的电压在0.5V～1.5V之间，由此可以判断点火过程正在进行。当弹药点火成功后，弹药出膛，点火膜电阻消失，检测输出点电压上升到5V，又可以根据这一电压变化认定点火成功。
如图3所示，根据图2元件参数条件下的各项检测判据，根据检测电压可用明确区分各种工况表征状态。本实施例采用少量通用电子元件，既为弹药引信点火提供相对充分的多重安全保障，又能可靠地检测点火开关的通断效能和点火后弹药的击发效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种弹药引信的电点火电路，其特征在于，包括：第一电源V1，点火限流电阻R1，保险控制电路开关S1，点火储能电容C1，检测输出电路，点火电路开关S2和弹药填装电路；
第一电源V1输入点火限流电阻R1，点火限流电阻R1输出端串联点火储能电容C1后输入公共接地端，保险控制电路开关S1的一端连接在点火储能电容C1与点火限流电阻R1之间，保险控制电路开关S1的另一端连接检测输出电路，检测输出电路连接点火电路开关S2的一端，点火电路开关S2的另一端串联弹药填装电路后输入公共接地端；
所述弹药填装电路为弹药与电阻R9并联，所述检测输出电路由第二电源V2输入电阻R3，电阻R3的输出端与电阻R8串联后输入公共接地端；
所述保险控制电路开关S1包括：保险控制信号输入端、电阻R5、NPN三极管Q2、P沟道MOS管Q1和电阻R2；
保险控制信号输入端与电阻R5串联后输入NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2的发射极输入公共接地端，电阻R2一端连接点火限流电阻R1的输入端、另一端连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的栅极连接NPN三极管Q2的集电极，PMOS管Q1的漏极连接点火限流电阻R1的输出端，PMOS管Q1的源极连接电阻R3的输出端；
所述点火电路开关S2包括：点火信号输入端，电阻R7，NPN三极管Q4，电阻R4，电阻R6，第三电源V3和NMOS管Q3；
点火信号输入端与电阻R7串联后输入NPN三极管Q4的基极，NPN三极管Q4的发射极输入公共接地端，第三电源V3输入电阻R4，电阻R4的输出端与NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的集电极与NMOS管Q3的栅极连接，NPN三极管Q4的集电极连接电阻R6后输入公共接地端，NMOS管Q3的源极连接弹药填装电路，NMOS管Q3的漏极连接电阻R3的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种弹药引信的电点火电路，其特征在于，检测输出电路还包括电容C2，所述电容C2与电阻R8并联。
3.根据权利要求1所述的一种弹药引信的电点火电路，其特征在于，点火限流电阻R1阻值小于2Ω。
4.根据权利要求1所述的一种弹药引信的电点火电路，其特征在于，第一电源V1为5V，第二电源V2为12V，第三电源V3为12V，电阻R6为10 KΩ, 电阻R3为47KΩ，电阻R9为47KΩ，电阻R8为24KΩ。
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