CN212300129U - 一种用于灭火弹的起爆控制系统 - Google Patents

一种用于灭火弹的起爆控制系统 Download PDF

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张立明
于进勇
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Abstract

本实用新型涉及灭火弹技术领域,公开了一种用于灭火弹的起爆控制系统,物理地址识别电路、MCU控制电路、电源检测供电电路和升压引爆控制电路,所述物理地址识别电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述物理地址识别电路用于设置每段灭火弹的物理地址,所述电源检测供电电路、升压引爆控制电路均与所述MCU控制电路电信号连接,所述电源检测供电电路用于对MCU控制电路持续供电和电源检测,所述升压引爆控制电路用于实现对电容的充电放电控制以引爆爆炸物。整个系统电路控制方式简单,灭火弹起爆安全性能高。

Description

一种用于灭火弹的起爆控制系统
技术领域
本实用新型涉及灭火弹技术领域,具体涉及一种用于灭火弹的起爆控制系统。
背景技术
如果火灾发生在高层建筑内,由于楼层高度太高,云梯、举高车等灭火设备受到高度的限制,很难达到发生火灾楼层的高度。无人机载型灭火系统机动性强,而且不受灭火高度和周围环境的影响,能够解决高层建筑无法快速有效灭火的世界难题。对于无人机载灭火弹系统,灭火弹的起爆工作通常是利用电子雷管实现的,电子雷管包括脚线、带延时芯片的控制电路板、点火药头与起爆药。使用的时候,将用于输出起爆信号的母线与所述脚线连接,然后输出起爆串行信号,所述延时芯片进行预设时间的延时,然后所述控制电路板将起爆信号通过桥丝传递给点火药头,实现起爆控制。而现有的起爆控制系统中,存在充放电控制电路充放电不稳定,电子雷管的使用的安全性能低等缺点。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种用于灭火弹的起爆控制系统。
为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种用于灭火弹的起爆控制系统,包括物理地址识别电路、MCU控制电路、电源检测供电电路和升压引爆控制电路,所述物理地址识别电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述物理地址识别电路用于设置每段灭火弹的物理地址,所述电源检测供电电路、升压引爆控制电路均与所述MCU控制电路电信号连接,所述电源检测供电电路用于对MCU控制电路持续供电和电源检测,所述升压引爆控制电路用于实现对电容的充电放电控制以引爆爆炸物。
进一步的,还包运行指示电路和RS485通讯电路,所述运行指示电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述运行指示电路用于对电路运行状态进行指示,所述RS485通讯电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述MCU控制电路通过所述RS485通讯电路实现与无人机主板与的信息传输。
所述MCU控制电路包括芯片U1,所述芯片U1的PB0端口、PA1端口、PA7端口与所述升压引爆控制电路连接,用于实现芯片U1与所述升压引爆控制电路的指令传输,所述芯片U1的PB3至PB5端口与所述物理地址识别电路连接,用于实现芯片U1接收物理地址识别电路的地址信息,所述芯片U1的PB6端口、PA0-WKUP端口与所述电源检测供电电路连接,用于实现芯片U1与电源检测供电电路信号传输,所述芯片U1的PA8至PA10端口与所述RS485通讯电路连接,用于实现芯片U1与RS485通讯电路的信息传输。
所述物理地址识别电路包括接口P2,所述接口P2的2至5号引脚经过RC滤波电路与所述芯片U1的30至33引脚对应连接,所述RC滤波电路用于消除拨开关过程中产生的干扰信号。
在本实用新型中,优选的,所述电源检测供电电路包括接口P1和电池BT1,所述接口P1的6号引脚经过稳压二极管D4连接有芯片U2,所述芯片U2用于将12V外部电源转为3.3V,所述3.3V电源经过电容C5、电解电容C6、稳压二极管D3连接有VDD电源,所述VDD电源用于给单片机供电,所述电池BT1的经过稳压二极管D1连接有MOS管Q1,所述稳压二极管D1经过电阻R4连接有三极管Q2,所述三极管Q2经过电阻R3、电阻R1与所述芯片U1的34引脚连接。
在本实用新型中,优选的,所述升压引爆控制电路包括电池BT2、芯片U3以及接口P3,所述电池BT2与所述芯片U3的5号引脚连接,所述芯片U3的4号引脚经过电阻R11与所述芯片U1的8号引脚连接,所述芯片U3的1号引脚经过电容C8、稳压二极管D7连接有电阻R12和电阻R13接地,所述稳压二极管D7依次并联有两个电解电容C9接地、电容C10接地,所述电容C10与所述接口P3的2号引脚连接,所述接口P3的1号引脚经过电阻R16连接有MOS管Q3,所述MOS管Q3经过电阻R14与所述芯片U1的15号引脚连接。
所述RS485通讯电路包括芯片U4,所述芯片U4的6、7号引脚与所述接口P1的3、4号引脚对用连接,所述芯片U4的1、3、4号引脚与所述芯片U1的22、20、21引脚对应连接,所述芯片U4的2号引脚经过电阻R35接地。
在本实用新型中,优选的,所述接口P1的1、2号引脚对应连接有连接开关KEY-A和连接开关KEY-B,所述连接开关KEY-A经过电阻R31与芯片U1的13号引脚连接,所述连接开关KEY-B与所述VDD电源连接。
所述芯片U1的2号引脚连接有无源晶振Y1,所述无源晶振Y1用于给芯片U1提供稳定的时钟信号。
所述运行指示电路包括指示灯LED1,所述指示灯LED1与所述芯片U1的PB2端口连接,所述指示灯LED1用于电路运行故障进行指示。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
(1)本实用新型的通过设置电源检测供电电路来检测MCU控制电路的供电电源是否正常,并采用外部电源和电池BT1两种切换方式给MCU控制电路持续性供电,保证MCU控制电路工作的稳定性。同时,通过设置升压引爆控制电路来实现电子雷管的引爆,并采用外部电源和电池BT2两种切换方式给电解电容C9进行持续充电储能,使储能过程稳定可控。通过MOS管Q3与MCU控制电路的配合实现对电解电容的放电控制,使电路响应快,提高了灭火弹起爆过程的可靠性与安全性。整个系统电路控制方式简单,灭火弹起爆安全性能高。
(2)通过设置RS485通讯电路,实现无人机主板与MCU控制电路的通讯,并在MCU控制电路中增加CRC校验数据,以使RS485通讯电路与MCU控制电路数据传输的稳定性。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
图1是本实用新型的整体结构框图;
图2是本实用新型的整体电路图;
图3是本实用新型的MCU控制电路和物理地址识别电路的电路图;
图4是本实用新型的电源检测供电电路的电路图;
图5是本实用新型的升压引爆控制电路的电路图;
图6是本实用新型的RS485通讯电路的电路图。
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。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1至图6,本实用新型一较佳实施方式提供一种用于灭火弹的起爆控制系统,包括物理地址识别电路、MCU控制电路、电源检测供电电路和升压引爆控制电路,所述物理地址识别电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述物理地址识别电路用于设置每段灭火弹的物理地址,所述电源检测供电电路、升压引爆控制电路均与所述MCU控制电路电信号连接,所述电源检测供电电路用于对MCU控制电路持续供电和电源检测,所述升压引爆控制电路用于实现对电容的充电放电控制以引爆爆炸物。
具体的,本实用新型的物理地址识别电路是通过拨码开关来设置MCU控制电路的物理地址,MCU控制电路的内部程序识别每个管脚是否接地从而来检测每段灭火弹的状态是否正常。通过设置电源检测供电电路来检测MCU控制电路的供电电源是否正常,并采用外部电源和电池BT1两种切换方式给MCU控制电路持续性供电,保证MCU控制电路工作的稳定性。同时,通过设置升压引爆控制电路来实现电子雷管的引爆,并采用外部电源和电池BT2两种切换方式给电解电容C9进行持续充电储能,使储能过程稳定可控。通过MOS管Q3与MCU控制电路的配合实现对电解电容的放电控制,使电路响应快,提高了灭火弹起爆过程的可靠性与安全性。
进一步的,在本实施例中还包括运行指示电路和RS485通讯电路,所述运行指示电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述运行指示电路用于对电路运行状态进行指示,所述RS485通讯电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述MCU控制电路通过所述RS485通讯电路实现与无人机主板与的信息传输。具体的,当电路发生故障时,运行指示电路中的指示灯亮并发出报警信号。通过RS458通讯电路,实现无人机主控板与MCU控制电路的通讯,并在MCU控制电路中的内部程序中增加CRC校验数据,以使RS485通讯电路与MCU控制电路数据传输的稳定性。
在本实施中,如图3所示,所述MCU控制电路包括芯片U1,芯片U1的型号为STM32F103T8U6,所述芯片U1的PB0端口、PA1端口、PA7端口与所述升压引爆控制电路连接,用于实现芯片U1与所述升压引爆控制电路的指令传输,所述芯片U1的PB3至PB5端口与所述物理地址识别电路连接,用于实现芯片U1接收物理地址识别电路的地址信息,所述芯片U1的PB6端口、PA0-WKUP端口与所述电源检测供电电路连接,用于实现芯片U1与电源检测供电电路信号传输,所述芯片U1的PA8至PA10端口与所述RS485通讯电路连接,用于实现芯片U1与RS485通讯电路的信息传输。
进一步的,所述芯片U1的PB2端口连接所述运行指示电路,所述运行指示电路包括指示灯LED1,所述指示灯LED1用于电路运行故障进行指示。所述芯片U1的2号引脚连接有无源晶振Y1,所述无源晶振Y1用于给芯片U1提供稳定的时钟信号,以实现准确计时。芯片U1的4号引脚经过电阻R27连接VDD电源,芯片U1的4号引脚为复位引脚,当芯片U1检测到故障时或起爆工作完成后,芯片U1控制VDD电源断开,以使各个单片机恢复初始状态。芯片U1的25、28号引脚连接有接口P5,接口P5用于连接计算机的数据传输接口,用于下载程序以满足整个控制系统的软件控制。
所述物理地址识别电路包括接口P2,接口P2用于连接拨码开关,所述接口P2的1号引脚连接VDD电源,接口P2的2号经过电阻R22、电容C16与芯片U1的30引脚连接,接口P2的3号经过电阻R21、电容C15与芯片U1的31号引脚连接,接口P2的4号经过电阻R20、电容C14与芯片U1的32号引脚连接,接口P2的5号经过电阻R19、电容C13与芯片U1的33号引脚连接,电阻R22、电容C16、电阻R21、电容C15、电阻R20、电容C14、电阻R19、电容C13构成RC滤波电路,所述RC滤波电路用于消除拨开关过程中产生的干扰信号。
如图4所示,所述电源检测供电电路包括接口P1和电池BT1,所述接口P1用于连接外部设备,接口P1的1、2号引脚对应连接有连接开关KEY-A和连接开关KEY-B,所述连接开关KEY-A经过电阻R31与芯片U1的13号引脚连接,所述连接开关KEY-B与所述VDD电源连接,连接开关KEY-A和连接开关KEY-B用于提供计时信号,所述接口P1的3、4号引脚与所述RS485通讯电路连接。所述接口P1的6号引脚经过稳压二极管D4连接有芯片U2,所述芯片U2用于将12V的外部电源转为3.3V,所述3.3V电源经过电容C5、电解电容C6、稳压二极管D3连接有VDD电源,所述VDD电源用于给单片机供电,所述电池BT1的经过稳压二极管D1连接有MOS管Q1,所述稳压二极管D1经过电阻R4连接有三极管Q2,所述三极管Q2经过电阻R3、电阻R1与所述芯片U1的34引脚连接。具体的,当外部提供的12V电源供电后,电压经过芯片U2稳压后形成3.3V直流电压,给芯片U1供电,12V电压经过电阻R6、R7分压后得到POWER-12V的电压信号传输给芯片U1的7号引脚以检测12V电源。芯片U1启动后,芯片U1的34号引脚的C_BAT信号输出3.3V高电平,此时三极管Q2工作在饱和区,MOS管Q1导通,电池BT1输出3V电压,此时电池BT1输出的电压小于芯片U2输出的电压3.3V,芯片U1的电源由芯片U2提供。灭火弹脱离后,12V外部电源断开,连接开关KEY-A、KEY-B均断开,芯片U1的电源由电池BT1提供,保证芯片U1工作的稳定性。
在本实施例中,如图5所示,所述升压引爆控制电路包括电池BT2、芯片U3以及接口P3,所述电池BT2与所述芯片U3的5号引脚连接,所述芯片U3的4号引脚经过电阻R11与所述芯片U1的8号引脚连接,芯片U3为型号为SDB628的升压芯片,所述芯片U3的1号引脚经过电容C8、稳压二极管D7连接有电阻R12和电阻R13接地,所述稳压二极管D7依次并联有两个电解电容C9接地、电容C10接地,所述电容C10与所述接口P3的2号引脚连接,接口P3用于连接发热桥丝以实现爆炸物的引爆,所述接口P3的一号引脚经过电阻R16连接有MOS管Q3,所述MOS管Q3经过电阻R14与所述芯片U1的15号引脚连接。12V的电源经过稳压二极管D5与电解电容C9连接。具体的,当12V开始供电时,12V电源开始给C9电解电容充电,芯片U1开始工作后,U1的8号引脚输出的16V_EN信号为高电平,后电池BT2的电压经过芯片U3升压芯片升压后输出12V左右的电压。当12V电源断电后,电解电容C9由电池BT2持续供电。当延时结束后,芯片U1的15号引脚输出的U1-PIN34信号为高电平,使MOS管Q3导通,电解电容C9放电,电能转换为热能,使发热桥丝达到引爆点从而引爆爆炸物。
如图6所示,所述RS485通讯电路包括芯片U4,所述芯片U4的6、7号引脚与所述接口P1的3、4号引脚对应连接,P1的3、4号引脚用于连接无人机的主板,以实现RS485通讯电路与无人机的主控板的通讯,所述芯片U4的1、3、4号引脚与所述芯片U1的22、20、21引脚对应连接,以实现RS485通讯电路与芯片U1的通讯,所述芯片U4的2号引脚经过电阻R35接地。
在本实施方式中,用于灭火弹的起爆方法如下:
第一步,系统上电即接入12V外部电源,升压引爆控制电路中电解电容C9开始充电,利用物理地址识别电路中拨码开关识别电路获取每段灭火弹的物理地址,并将数据传输给所述MCU控制电路,MCU控制电路的内部程序识别每个管脚是否接地从而来判断灭火弹内部电路是否接线正常,若异常,指示灯LED1亮并发出报警信号。
第二步,检测灭火弹内部电路接线正常后,MCU控制电路发送延时指令,灭火弹开始装订,即进入开始倒计时准备阶段,并且通过所述电源检测供电电路检测灭火弹的状态并传输给MCU控制电路,MCU控制电路根据灭火弹的状态信息与预设值对比判断灭火弹是否正常,若正常,则进行第三步,若异常,则进行第六步;
第三步,装订完成后,MCU控制电路得到的检测数据均正常,则下发起爆指令,灭火弹脱离,12V外部电源、连接开关KEY-A、连接开关KEY-B一起断开,MCU控制电路检测到断开信号后,开始起爆倒计时;
第四步,起爆倒计结束后,所述MCU控制电路控制升压引爆控制电路中的电解电容C9开始进行放电,将电能转换为热能,使发热桥丝引爆爆炸物以实现灭火弹起爆;
第五步,若起爆完成后或所述MCU控制电路的检测数据出现异常时,MCU控制电路控制单片机复位,使VDD电源断开,各个电路恢复初始状态,停止起爆。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围,凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,包括物理地址识别电路、MCU控制电路、电源检测供电电路和升压引爆控制电路,所述物理地址识别电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述物理地址识别电路用于设置每段灭火弹的物理地址,所述电源检测供电电路、升压引爆控制电路均与所述MCU控制电路电信号连接,所述电源检测供电电路用于对MCU控制电路持续供电和电源检测,所述升压引爆控制电路用于实现对电容的充电放电控制以引爆爆炸物。
2.根据权利要求1所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,还包括运行指示电路和RS485通讯电路,所述运行指示电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述运行指示电路用于对电路运行状态进行指示,所述RS485通讯电路与所述MCU控制电路电信号连接,所述MCU控制电路通过所述RS485通讯电路实现与无人机主板与的信息传输。
3.根据权利要求2所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述MCU控制电路包括芯片U1,所述芯片U1的PB0端口、PA1端口、PA7端口与所述升压引爆控制电路连接,用于实现芯片U1与所述升压引爆控制电路的指令传输,所述芯片U1的PB3至PB5端口与所述物理地址识别电路连接,用于实现芯片U1接收物理地址识别电路的地址信息,所述芯片U1的PB6端口、PA0-WKUP端口与所述电源检测供电电路连接,用于实现芯片U1与电源检测供电电路信号传输,所述芯片U1的PA8至PA10端口与所述RS485通讯电路连接,用于实现芯片U1与RS485通讯电路的信息传输。
4.根据权利要求3所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述物理地址识别电路包括接口P2,所述接口P2的2至5号引脚经过RC滤波电路与所述芯片U1的30至33引脚对应连接,所述RC滤波电路用于消除拨开关过程中产生的干扰信号。
5.根据权利要求4所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述电源检测供电电路包括接口P1和电池BT1,所述接口P1的6号引脚经过稳压二极管D4连接有芯片U2,所述芯片U2用于将12V外部电源转为3.3V,所述3.3V电源经过电容C5、电解电容C6、稳压二极管D3连接有VDD电源,所述VDD电源用于给单片机供电,所述电池BT1的经过稳压二极管D1连接有MOS管Q1,所述稳压二极管D1经过电阻R4连接有三极管Q2,所述三极管Q2经过电阻R3、电阻R1与所述芯片U1的34引脚连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述升压引爆控制电路包括电池BT2、芯片U3以及接口P3,所述电池BT2与所述芯片U3的5号引脚连接,所述芯片U3的4号引脚经过电阻R11与所述芯片U1的8号引脚连接,所述芯片U3的1号引脚经过电容C8、稳压二极管D7连接有电阻R12和电阻R13接地,所述稳压二极管D7依次并联有两个电解电容C9接地、电容C10接地,所述电容C10与所述接口P3的2号引脚连接,所述接口P3的1号引脚经过电阻R16连接有MOS管Q3,所述MOS管Q3经过电阻R14与所述芯片U1的15号引脚连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述RS485通讯电路包括芯片U4,所述芯片U4的6、7号引脚与所述接口P1的3、4号引脚对应连接,所述芯片U4的1、3、4号引脚与所述芯片U1的22、20、21引脚对应连接,所述芯片U4的2号引脚经过电阻R35接地。
8.根据权利要求5所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述接口P1的1、2号引脚对应连接有开关KEY-A和连接开关KEY-B,所述连接开关KEY-A经过电阻R31与芯片U1的13号引脚连接,所述连接开关KEY-B与所述VDD电源连接。
9.根据权利要求5所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述芯片U1的2号引脚连接有无源晶振Y1,所述无源晶振Y1用于给芯片U1提供稳定的时钟信号。
10.根据权利要求3所述的一种用于灭火弹的起爆控制系统,其特征在于,所述运行指示电路包括指示灯LED1,所述指示灯LED1与所述芯片U1的PB2端口连接,所述指示灯LED1用于电路运行故障进行指示。
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WO2022028205A1 (zh) * 2020-08-06 2022-02-10 苏州一路连科科技有限公司 一种用于灭火弹的起爆控制系统及起爆方法

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