CN212109763U - 一种弹道修正引信驱动模块 - Google Patents
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Abstract
一种弹道修正引信驱动模块包括电源模块、稳压模块、MCU模块、驱动外围电路、MOS电路、角度传感器模块、霍尔模块、通讯电路、模式配置模块、时钟模块、复位模块、指示模块和电流采样模块，所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，涉及精确制导领域，尤其涉及银弹弹道修正引信的驱动设计领域，提高了驱动控制的效应速度和控制精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及精确制导领域，尤其涉及弹道修正引信的驱动设计领域。
背景技术
除全新开发精确制导炮弹外，多个国家还开发了可将常规炮弹转变为近精确炮弹的弹道修正引信，借此大幅度提高炮弹的精度。Orbital ATK公司指出，在效果相同的前提下，与使用普通常规榴弹相比，使用其M1156PGK可将HE的需要数量降低75%；由此，摧毁一个即定目标，需要总共301个155毫米弹丸、301个引信和959个模块化火炮发射装药（MACS），总重量18.2吨；而在使用PGK的情况下，数量分别降低到77个155毫米弹丸、77个引信和208个模块化火炮发射装药（MACS），总重仅4.5吨。
PGK将具备防诱骗能力的GPS接收机与十字形布置的4个鸭式舵翼结合起来。PGK不需要电池，所需电能通过4个可通过气流旋转、但彼此位置相对固定的舵翼来产生。PGK的使用非常简单，将引信安装到弹丸上，使用EPIAFS（增强型便携感应式引信装定器）的目标数据进行编程，而后装填和发射炮弹。在开始阶段，即飞行的非制导阶段，舵翼在气流中旋转产生电力，电力被存储起来供以后使用；在飞行的制导阶段，GPS接收机接收GPS信号，2D制导启动，舵翼停止旋转，仅在两个方向上进行有限转动，以在纵摇和横摆方向上产生控制力，从而实现射程和射向修正。制导将一直持续到引信解除保险之前不久。引信引入有失效保险能力，在弹丸落在预定目标范围之外时，不引爆弹丸。
低旋炮弹PGK与高旋PGK实现起来有所区别，低旋炮弹PGK舵翼在气流中旋转产生电力远远不足以支撑制导阶段所需电量。
“银弹”的研制始于1997年，其使用非常简单，直接安装到155毫米弹丸上，即可将常规炮弹转变为精确制导弹药。“银弹”通过射频链接进行编程，而后通过2对舵翼将弹丸导向目标。大致技术方案参见附图1，采用弹体位置采集模块A获得炮弹实时位置信息，将弹体位置信息反馈到弹上信息处理模块B，弹上信息处理模块B将处理的结果通过信号传递给驱动模块E，驱动模块E控制电机D转动角度带动舵翼转动一定角度，2对活动舵翼，一对尺寸相对大，另一对尺寸相对小，尺寸大的用来产生纵摇力，尺寸小的用来产生横摆力，从而实现2D弹道修正能力，可实现射程和射向修正，电机D的转动角度信息通过电机位置信息采集模块C采集反馈给弹上信息处理模块B，系统通过电源模块F供电从而形成一个完整的闭环控制系统。
目前国内相关研究开始较晚，种种原因致使理论论证充足却缺少实践没有研发出产品。
实用新型内容
本实用新型主要为了解决现有技术中弹道修正引信驱动响应速度慢控制精度达不到要求，开关损耗大电机易损坏的技术问题，在现有弹道修正技术方案上做出了改进，解决了现有控制精度不高开关损耗太大和电机易损坏的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种弹道修正引信驱动模块，具体采用如下技术方案：
该驱动模块包括电源模块、稳压模块、MCU模块、驱动外围电路、MOS电路、角度传感器模块、霍尔模块、通讯模块、模式配置模块、时钟模块、复位模块、指示模块和电流采样模块，所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，所述MCU模块分别电连接所述第二稳压电路、所述通讯模块、所述时钟模块、所述复位模块、所述指示模块、所述驱动外围电路以及所述角度传感器模块和所述霍尔模块，所述驱动外围电路通过所述MOS电路电连接所述电流采样模块，所述驱动外围电路电连接所述模式配置模块，所述第二稳压模块通过第一稳压模块电连接所述电源模块。
所述MOS电路通过模式配置模块PWM及限流电信号改变MOS管通断，从而改变通过电机中的电流以控制电机转动，所述电流采样模块将电路中电信号大小反馈给MCU模块，所述霍尔模块感知电机转子位置，并将电机转子位置信息反馈给MCU模块，所述角度传感器感知电机转动电角度并反馈给MCU模块，所述电源模块通过所述稳压模块将电压转化为所述MCU模块适用的大小。
所述电机为直流无刷电机，选用三相六步换相法驱动。普通有刷电机静电ESD通常可达2kv-30kv，而通常防护仅能达到2kv-5kv，极易损坏电路元器件，并且开关损益过大，在银弹弹道修正引信环境下电机极易损坏，另外控制精度在40~50ms响应时间过长。选用直流无刷电机则完美解决了上述问题。
本实用新型的有益效果是选用直流无刷电机以及对应设计的驱动模块使控制响应速度快精度提高，并且减小了开关损耗。
附图说明
图1为背景技术示意图。
图2为本实用新型结构示意框图。
图3为MCU模块Q原理图。
图4为复位模块N原理图。
图5为电源模块I原理图。
图6为第一稳压模块J原理图。
图7为第二稳压模块K原理图。
图8为指示模块O原理图。
图9为时钟模块M原理图。
图10为霍尔模块V原理图。
图11为角度传感器模块U和通讯模块L原理图。
图12为驱动外围电路R原理图。
图13为模式配置模块P原理图。
图14为电流采样模块T原理图。
图15为MOS电路S原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-15，一种弹道修正引信驱动模块包括电源模块I、稳压模块、MCU模块Q、驱动外围电路R、MOS电路S、角度传感器模块U、霍尔模块V、通讯模块L、模式配置模块P、时钟模块M、复位模块N、指示模块O和电流采样模块T，所述稳压模块包括第一稳压模块J和第二稳压模块K，所述MCU模块Q分别电连接所述第二稳压电路K、所述通讯模块L、所述时钟模块M、所述复位模块N、所述指示模块O、所述驱动外围电路R以及所述角度传感器模块U和所述霍尔模块V，所述驱动外围电路R通过所述MOS电路S电连接所述电流采样模块T，所述驱动外围电路R电连接所述模式配置模块P，所述第二稳压模块K通过第一稳压模块J电连接所述电源模块I。
所述MCU模块Q选用STM32F3芯片，所述时钟模块M电连接所述MCU模块Q的OSC_IN端口，时钟模块M晶振频率10MHz，所述MCU模块Q的RST端口电连接所述复位模块N。
MCU模块Q通过DWQ_AD1端口和DWQ_AD2端口电连接所述角度传感器模块U，角度传感器自身将0~3V电压分别对应0~330°的电角度，从而标定单位电压对应的电角度值，即通过电机电路中电压值即可监测到电机的转动电角度值。
所述霍尔模块V电连接所述MCU模块Q的M1_HALL_H1端口M1_HALL_H2端口以及M1_HALL_H3端口，所述霍尔模块V包括两组霍尔分别对应电连接两个电机连接电路原理图相同，霍尔模块V的M1_HALL_H1端口M1_HALL_H2端口以及M1_HALL_H3端口和M2_HALL_H1端口M2_HALL_H2端口以及M2_HALL_H3端口电连接所述电机，所述电机为直流无刷电机，两个电机轴分别通过齿轮连接银弹两组舵翼的轴，通过齿轮传动带动舵翼轴的转动，从而带动舵翼的转动。所述指示模块O电连接所述MCU模块Q的PB13端口。
所述电源模块I提供24V直流电源，电源模块I电连接第一稳压电路J，所述第一稳压电路J将24V直流电源转化为5V稳定直流电，所述第一稳压电路J电连接第二稳压电路K，所述第二稳压电路K将5V电压转化为3.3V为整个驱动模块供电。
所述通讯模块L预留为通讯口，包括弹上信息处理模块B的通讯口以及ST-LINK下载口。
所述驱动外围电路R电连接所述MCU模块Q的M1_PWM_WH端口、M1_PWM_VH端口以及M1_PWM_UH端口。驱动外围电路R的MODE端口、VDS端口以及IDRIVE端口电连接所述模式配置模块P。
所述MOS电路S为3路双通道MOS管，分别通过所述驱动外围电路R的GHA端口、GLA端口、SHA端口、GHB端口、GLB端口、SHB端口、GHC端口、GLC端口以及SHC端口与所述驱动外围电路R电连接。
所述电流采样模块T的输入端口I+电连接所述MOS电路S的I+端口，电流采样模块T的输出端口M1_CURR_AMPL电连接所述MCU模块Q。
以上为本发明的优选方式，结构简单不需使用任何软件编程即可实现。
Claims (8)
1.一种弹道修正引信驱动模块，包括电源模块、MCU模块、MOS电路、时钟模块和复位模块，
其特征在于，还包括驱动外围电路、稳压模块、角度传感器模块、霍尔模块、通讯模块、模式配置模块、指示模块和电流采样模块，
所述MCU模块分别电连接所述通讯模块、所述时钟模块、所述复位模块、所述指示模块、所述驱动外围电路以及所述角度传感器模块和所述霍尔模块，所述驱动外围电路通过所述MOS电路电连接所述电流采样模块，所述驱动外围电路电连接所述模式配置模块，所述电源模块电连接所述稳压模块，所述稳压模块电连接所述MCU模块。
2.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，所述稳压模块包括第一稳压模块和第二稳压模块，
所述第一稳压模块电连接所述电源模块，所述第二稳压模块输入端电连接所述第一稳压模块，输出端电连接所述MCU模块。
3.根据权利要求2所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，所述电源模块输出24V直流电源；
所述第一稳压模块为24V转5V稳压电路，输出5V直流电；
所述第二稳压模块为5V转3.3V稳压电路，输出3.3V直流电。
4.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，驱动的电机为无刷直流电机，选用三相六步换相法驱动，所述电机有两个，两个电机的驱动电路原理图相同。
5.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，所述MOS电路通过模式配置模块PWM及限流电信号改变MOS管通断，从而改变通过电机中的电流以控制电机转动，所述电流采样模块将电路中电信号大小反馈给MCU模块，所述霍尔模块感知电机转子位置，并将电机转子位置信息反馈给MCU模块，所述角度传感器感知电机转动电角度并反馈给MCU模块，所述电源模块通过所述稳压模块将电压转化为所述MCU模块适用的大小。
6.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，所述MCU模块选用STM32F3芯片。
7.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，所述霍尔模块通过电机电路中电压值监测到电机的转动电角度值。
8.根据权利要求1所述一种弹道修正引信驱动模块，其特征在于，用于驱动的两个电机的电机轴分别通过齿轮连接两组舵翼的轴，通过齿轮传动带动舵翼轴的转动，从而带动舵翼的转动。
Priority Applications (1)
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| CN202020674449.7U CN212109763U (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 一种弹道修正引信驱动模块 |
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| CN202020674449.7U CN212109763U (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 一种弹道修正引信驱动模块 |
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| CN212109763U true CN212109763U (zh) | 2020-12-08 |
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| CN (1) | CN212109763U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117782504A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种适用于风洞试验的导弹高速自旋试验装置及试验方法 |
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2020
- 2020-04-28 CN CN202020674449.7U patent/CN212109763U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117782504A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种适用于风洞试验的导弹高速自旋试验装置及试验方法 |
| CN117782504B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-05-14 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种适用于风洞试验的导弹高速自旋试验装置及试验方法 |
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