DE19814589A1

DE19814589A1 - Method for testing ignition capability of pyrotechnic igniter

Info

Publication number: DE19814589A1
Application number: DE1998114589
Authority: DE
Inventors: Heinz Schaefer; Ulrich Steiner; Andreas Zemla
Original assignee: Dynamit Nobel AG; Dynamit Nobel GmbH Explosivstoff und Systemtechnik
Current assignee: Dynamit Nobel AG; Dynamit Nobel GmbH Explosivstoff und Systemtechnik
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-10-07

Abstract

A twin-wire input (11) for an electrically triggered pyrotechnic igniter (10) connects to a tester (29) sending a test signal to match a triggering signal with such low amplitude not to produce enough voltage in the igniter to ignite. An igniter response signal sent to a priming cap (17) feeds back from a controller output (14) to the input via a feedback device (20) if a preset time has passed after sending the test signal. This lets the tester tell if the igniter is capable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Zündfähigkeit eines elektrisch auslösbaren pyrotechni schen Anzünders.The invention relates to a method for testing the Ignitability of an electrically triggered pyrotechni lighter.

Pyrotechnische Anzünder werden u. a. in Sicherheitssy stemen des Automotivbereichs, z. B. in Gurtstraffern und Airbags, sowie im Bergbau und im Ölfeldbereich als Sprengzeitzünder eingesetzt. Pyrotechnische Anzünder enthalten ein elektrisch zündbares Anzündelement in Form einer Zündpille und ggf. eine elektronische Steu ereinheit. Der Anzünder hat zwei Anschlußdrähte, über die ihm u. a. das elektrische Auslösesignal und auch die zum Zünden erforderliche elektrische Energie zugeführt wird.Pyrotechnic igniters are u. a. in security sy stemen of the automotive sector, e.g. B. in belt tensioners and Airbags, as well as in mining and in the oil field Detonator used. Pyrotechnic lighters contain an electrically ignitable ignition element in Form of a squib and possibly an electronic tax unity. The lighter has two leads, over the him u. a. the electrical trigger signal and also the electrical energy required for ignition is supplied becomes.

Insbesondere bei sicherheitstechnischen Anwendungen muß der aus Anzünder und Verkabelung bestehende Zündkreis regelmäßig auf Unterbrechung und Kurzschluß geprüft werden, um sicher zu sein, daß die Anlage im Notfall funktionsbereit ist. Im sprengtechnischen Einsatz wird zusätzlich die Anzahl der an einer Zünderkette hängen den Anzünder mittels einer ohmschen Messung der Ein gangswiderstände ermittelt. Hierzu werden Meßgeräte und Prüfeinrichtungen verwendet, die mit einer Leistung messen, die unterhalb der Nofire-Schwelle der Anzünder liegt.Especially in safety-related applications the ignition circuit consisting of igniter and wiring regularly checked for interruptions and short circuits to be sure that the facility in an emergency is operational. In blasting operations additionally the number of hang on a fuse chain the lighter by means of an ohmic measurement of the on gearing resistances determined. For this purpose, measuring devices and Test equipment used with a performance measure that below the Nofire threshold of the lighter lies.

Mit den bekannten Prüfmethoden ist lediglich eine Mes sung des Zündkreises auf Unterbrechung und Kurzschluß möglich. Es kann jedoch keine Aussage über die Zündfä higkeit des einzelnen Anzünders erhalten werden. Ferner ist es nicht möglich, den komplett verschalteten Ver bund aus Zündgerät, Verkabelung und Anzünder als Ganzes auf Funktionsfähigkeit zu prüfen.With the known test methods, only one measurement is possible Solution of the ignition circuit for interruption and short circuit possible. However, no statement can be made about the ignition ability of the individual lighter can be obtained. Further it is not possible to use the completely interconnected Ver Bundle of ignitor, wiring and lighter as a whole check for functionality.

Bei elektronischen Sprengzeitzündern, die im Bergbau Verwendung finden, ist jeder Anzünder mit einer Steuer einheit versehen, die u. a. einen informativen Entsiche rungsmechanismus enthält. Die einzelnen Anzünder haben jeweils eine eigene Adresse und können zeitverzögert gezündet werden. Darüber hinaus ist es bekannt, die Adressen der Anzünder erst beim Anschließen des Zünders in den Zündkreis zu vergeben. In allen Fällen kann le diglich festgestellt werden, ob ein Anzünder im Zünd kreis vorhanden ist. Es gibt auch hier keine Aussage über die Zündfähigkeit des einzelnen Anzünders.For electronic detonators in mining Any lighter with a tax is used provided unit that u. a. an informative release mechanism contains. The individual lighters have each have their own address and can be delayed be ignited. In addition, it is known to Addresses of the igniters only when connecting the igniter to be allocated in the ignition circuit. In all cases, le diglich be determined whether an igniter in the ignition circle is present. There is no statement here either about the ignitability of the individual lighter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung der Zündfähigkeit eines elektrisch auslös baren pyrotechnischen Anzünders zu schaffen, das es ermöglicht, die Zündfähigkeit des Anzünders zu testen, um eine Aussage mit hoher Wahrheitswahrscheinlichkeit über die Zündfähigkeit zu erhalten.The invention has for its object a method to test the ignitability of an electrical trigger baren pyrotechnic lighter that it makes it possible to test the ignitability of the lighter a statement with a high probability of truth to get about the ignitability.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahren.This object is achieved with the invention the method specified in claim 1.

Um eine exakte Aussage über die Zündfähigkeit eines Anzünders zu geben, müßte die Zündpille gezündet wer den, wobei sie zerstört würde. Bei Verzögerungszündern muß außerdem festgestellt werden, ob die Verzögerungs zeit eingehalten wird. Die Erfindung ermöglicht dies durch Anlegen eines Prüfsignals, das dem Auslösesignal entspricht, jedoch von so geringer Amplitude ist, daß sich eine zum Zünden ausreichende Spannung nicht auf bauen kann. Das Antwortsignal, das auf das Prüfsignal hin an der Zündpille erzeugt wird, wird auf den Eingang rückgekoppelt und ausgewertet. Dieses rückgekoppelte Signal enthält Angaben über das elektrische Verhalten des Anzünders unterhalb der Zündschwelle. Aus diesem Verhalten wird dann auf das tatsächliche Zündverhalten geschlossen.To make an exact statement about the ignitability of a To give the lighter, the squib would have to be ignited the one that would destroy it. With delay fuses it must also be determined whether the delay time is respected. The invention makes this possible by applying a test signal that corresponds to the trigger signal corresponds, but is of such a small amplitude that there is insufficient voltage to ignite can build. The response signal to the test signal generated at the squib is on the input fed back and evaluated. This feedback Signal contains information about the electrical behavior of the lighter below the ignition threshold. For this Behavior is then based on the actual ignition behavior closed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Prüfung der Zündfähigkeit bei einem zweiadrigen Anzünder, wobei die die Eingangsleitungen des Anzünders bildenden Adern einerseits für die Eingabe des Prüfsignals und anderer seits für die Ausgabe des Antwortsignals benutzt wer den. Dies setzt voraus, daß das Antwortsignal gegenüber dem Prüfsignal verzögert ist. Eine solche Verzögerung ergibt sich bei Sprengzeitzündern durch die darin ent haltene Steuereinheit. Bei anderen Anzündern, die un verzögert ansprechen sollen und die zwischen Eingang und Zündpille kein Verzögerungselement enthalten, kann die Verzögerung durch eine im Rückkopplungskreis lie gende Verzögerungseinrichtung bewirkt werden.The method according to the invention enables testing the ignitability of a two-wire lighter, whereby the wires forming the lighter's input lines on the one hand for the input of the test signal and others on the one hand used for the output of the response signal the. This assumes that the response signal is opposite the test signal is delayed. Such a delay arises in the case of detonators by the ent holding control unit. For other lighters that are un should respond with a delay and between the input and squib may not contain a delay element the delay by a lie in the feedback loop ing delay device can be effected.

Die Erfindung betrifft ferner einen elektrisch auslös baren pyrotechnischen Anzünder, der für das Prüfverfah ren geeignet ist. Dieser Anzünder enthält einerseits im Zündweg zwischen Eingang und Zündpille eine Steuerein heit und andererseits eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln der Ausgangssignale der Steuereinheit auf den Eingang.The invention further relates to an electrical trigger baren pyrotechnic lighter, which is used for the test procedure ren is suitable. On the one hand, this lighter contains Ignition distance between entrance and squib a control unit and on the other hand a feedback device for Feedback of the output signals of the control unit the entrance.

Die Rückkopplungseinrichtung reagiert auf den die Zünd pille durchfließenden Strom. Sie kann mit dem Ausgangs kreis der Steuereinheit durch einen elektromagnetischen Übertrager induktiv gekoppelt sein. Andererseits ent steht bei induktiver Kopplung die Gefahr, daß durch Fremdeinwirkung Störsignale eingefangen werden, die zu einer unbeabsichtigten Auslösung der Zündpille führen.The feedback device responds to the ignition pill flowing current. You can with the output circuit of the control unit by an electromagnetic Transducer can be inductively coupled. On the other hand, ent with inductive coupling there is a risk that External interference signals are captured, too lead to an unintended triggering of the squib.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rückkopplungseinrichtung durch einen Optokopp ler mit dem Ausgang gekoppelt. Der Optokoppler wirkt rückwirkungsfrei nur in Richtung vom Ausgang der Steu ereinheit zu dem Rückkopplungszweig, so daß jede Beein flussung der Zündpille durch Spannungen, die im Rück kopplungszweig entstehen, ausgeschlossen ist.According to a preferred embodiment of the invention is the feedback device through an opto-coupling coupled to the output. The optocoupler works without reaction only in the direction from the exit of the tax unit to the feedback branch so that each leg Flux of the squib by voltages in the back coupling branch arise, is excluded.

Die Erfindung eignet sich für alle Fälle, in denen die Zündfähigkeit eines elektrisch auslösbaren pyrotechni schen Anzünders getestet werden muß, insbesondere für Anzünder in Sicherheitssystemen (Gurtstraffer und Air bags) sowie für Sprengzeitzünder für Bergbau und Ölge winnung. Es wird nicht nur die bloße Zündfähigkeit des Anzünders getestet, sondern das gesamte Ansprechverhal ten, einschließlich der Verzögerungszeit.The invention is suitable for all cases in which the Ignitability of an electrically triggered pyrotechni lighter must be tested, especially for Lighters in safety systems (belt tensioners and Air bags) as well as for detonators for mining and oil win. It is not only the mere ignitability of the Igniter tested, but the entire response including the delay time.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following with reference to the drawing gene embodiments of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schaltung eines an ein Prüfgerät angeschlossenen Anzün ders, Fig. 1 is a schematic representation of the circuit of a Anzün connected to a tester idem,

Fig. 2 den Signalverlauf bei einem Sprengzeitzünder und Fig. 2 shows the waveform in a detonator and

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines an ein Zündgerät anschließbaren Anzünders. Fig. 3 shows another embodiment of an igniter connectable to an ignitor.

Der in Fig. 1 dargestellte Anzünder 10 weist einen elektrischen Eingang 11 auf, der aus den beiden Adern 12 und 13 besteht. Diese Adern sind an eine elektroni sche Steuereinheit 14 angeschlossen. Die Ausgangslei tungen 15, 16 der Steuereinheit 14 sind mit einem pyro technischen Element 17 verbunden, bei dem es sich um eine Zündpille handelt, die einen Zünderdraht 18 und eine pyrotechnische Anzündladung 19 enthält.The igniter 10 shown in FIG. 1 has an electrical input 11 , which consists of the two wires 12 and 13 . These wires are connected to an electronic control unit 14 . The lines 15 , 16 of the control unit 14 are connected to a pyro-technical element 17 , which is a squib that contains an igniter wire 18 and a pyrotechnic charge 19 .

Der Anzünder, soweit er bisher beschrieben wurde, ist bekannt. Seine Komponenten sind in einem langgestreck ten dünnen Röhrchen enthalten.The lighter, as far as it has been described so far, is known. Its components are elongated contain thin tubes.

Erfindungsgemäß ist eine Rückkopplungseinrichtung 20 vorgesehen, um Signale vom Ausgang 15, 16 der Steuerein heit 14 auf den Eingang 11 rückzukoppeln. Diese Rück kopplungseinrichtung 20 enthält einen induktiven Über trager 21, dessen Primärspule 22 im Ausgangskreis der Steuereinheit enthalten ist und dessen Sekundärspule 23 an Leitungen 24, 25 angeschlossen ist. Die Rückkopp lungseinrichtung enthält ferner einen induktiven Über trager 26, dessen Primärspule 27 an die Leitungen 24, 25 angeschlossen ist und dessen Sekundärspule 28 im Ein gangskreis der Steuereinheit 14 (hier: in der Leitung 13) enthalten ist.According to the invention, a feedback device 20 is provided in order to feed back signals from the output 15 , 16 of the control unit 14 to the input 11 . This feedback device 20 contains an inductive transformer 21 , the primary coil 22 is contained in the output circuit of the control unit and the secondary coil 23 is connected to lines 24 , 25 . The feedback device also includes an inductive transmitter 26 , whose primary coil 27 is connected to lines 24 , 25 and whose secondary coil 28 is included in the input circuit of control unit 14 (here: in line 13 ).

Anhand von Fig. 2 wird nun zunächst die übliche Auslö sung des Zünders ohne Rückkopplungseinrichtung 20 er läutert. Es handelt sich um einen Sprengzeitzünder, dessen Verzögerungszeit entsprechend einer elektronisch hinterlegten Zeitnummer programmiert wird.With reference to FIG. 2, the usual triggering of the igniter without a feedback device 20 will now be explained. It is a detonator, the delay time of which is programmed according to an electronically stored time number.

Der Eingang 11 wird an eine (nicht dargestellte) Zünd maschine angeschlossen, die dem Eingang das in Fig. 2a) dargestellte Eingangssignal zuführt. Dieses Eingangs signal besteht aus einem Ladebereich 30, in dem die in Fig. 2b) dargestellte Kondensatorspannung eines in der Steuereinheit enthaltenen Kondensators auf ein Niveau L1 gebracht wird, das zur Versorgung der in der Steuer einheit enthaltenen Elektroden ausreicht. Dieses Niveau L1 liegt unterhalb des Nofire-Level LN des pyrotechni schen Elements 17. Im Anschluß an den Ladebereich 30 erfolgt eine Entsicherung des Anzünders durch einen Im pulsbereich 31, in dem die Zündmaschine eine kodierte Impulsfolge aussendet, die von der Steuereinheit des Zünders identifiziert wird. Es folgt der Aufladebereich 32, in dem die Kondensatorspannung über den Allfire- Level LA hinaus bis auf ein Niveau L2 erhöht wird. Nach Erreichen dieses Niveaus L2 erzeugt die Zündmaschine einen Impulsbereich 33 aus einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen (hier: 64 Impulse). Diese Impulse werden von einem in der Steuereinheit enthaltenen Zähler ge zählt. Der Zähler hört jedoch bei einem unterhalb von 64 liegenden Zählwert auf, der als individuelle Zeit nummer in der Steuereinheit gespeichert ist. Nach dem letzten Impuls des Impulsbereichs 33 folgt ein Verzöge rungsbereich 34, in dem der Zählerstand des in der Steuereinheit enthaltenen Zählers rückgezählt wird. Erreicht der Zählerstand den Wert 0, so erfolgt die Zündung 35. Die Dauer des Verzögerungsbereichs 34 hängt also von der Größe der gespeicherten Zeitnummer und der Länge der Programmierimpulse ab.The input 11 is connected to an ignition machine (not shown) which supplies the input with the input signal shown in FIG. 2a). This input signal consists of a charging area 30 , in which the capacitor voltage shown in Fig. 2b) of a capacitor contained in the control unit is brought to a level L1, which is sufficient to supply the electrodes contained in the control unit. This level L1 is below the Nofire level LN of the pyrotechnic element 17th Following the charging area 30 , the igniter is unlocked by a pulse region 31 in which the igniter sends out a coded pulse sequence which is identified by the control unit of the igniter. The charging region 32 follows, in which the capacitor voltage is increased beyond the allfire level LA to a level L2. After reaching this level L2, the ignition machine generates a pulse region 33 from a predetermined number of pulses (here: 64 pulses). These pulses are counted by a counter contained in the control unit. However, the counter stops at a count value below 64, which is stored as an individual time number in the control unit. After the last pulse of the pulse range 33 follows a delay range 34 in which the count of the counter contained in the control unit is counted down. If the counter reaches the value 0, the ignition 35 takes place. The duration of the delay area 34 thus depends on the size of the stored time number and the length of the programming pulses.

Bei dem Prüfverfahren wird gemäß Fig. 1 an den Eingang 11 nicht eine Zündmaschine angeschlossen, sondern ein Prüfgerät 29. Dieses erzeugt ebenfalls die in Fig. 2a) dargestellte Signalfolge, jedoch mit einem Pegel, der den Nofire-Pegel LN nicht übersteigt. Somit entsteht in dem Kondensator die in Fig. 2b) durchgezogen darge stellte Kurve L3, welche den Nofire-Level LN nicht übersteigt.In the test procedure Fig. 1, according to a blasting machine not connected to the input 11, but a tester 29th This also generates the signal sequence shown in FIG. 2a), but at a level which does not exceed the no-fire level LN. Thus, in the capacitor, the curve L3 shown in solid line in FIG. 2b) does not exceed the nofire level LN.

In Fig. 2a) ist der zeitliche Verlauf des Auslösesig nals der Zündmaschine dargestellt. Das Prüfsignal, das von dem Prüfgerät 29 erzeugt wird, hat einen entspre chenden Verlauf, jedoch mit geringerer Amplitude. Die ses Prüfsignal ist mit Beendigung des Impulsbereichs 33 beendet. Der Zündimpuls 35, der im Anschluß an den Ver zögerungsbereich 34 am Ausgang der Steuereinheit 14 erzeugt wird, bildet das Antwortsignal. In Fig. 2a) the time course of the Auslösesig nals the igniter is shown. The test signal that is generated by the test device 29 has a corresponding course, but with a lower amplitude. This test signal ends when the pulse region 33 ends. The ignition pulse 35 , which is generated following the delay area 34 at the output of the control unit 14 , forms the response signal.

Dieses Antwortsignal wird von der Rückkopplungseinrich tung 20 auf den Eingang 11 rückgekoppelt und von dem Prüfgerät 29 empfangen. Das Prüfgerät prüft Dauer und Impulsform des Antwortsignals und mißt die Verzöge rungszeit, die nach Beendigung des Impulsbereichs 33 bis zum Auftreten des Antwortsignals verstrichen ist. Wenn diese Werte den im Prüfgerät gespeicherten Soll werten des Anzünders entsprechen, wird der Anzünder für intakt befunden.This response signal is fed back from the feedback device 20 to the input 11 and received by the tester 29 . The tester checks the duration and pulse shape of the response signal and measures the delay time that has elapsed after the end of the pulse region 33 until the response signal occurs. If these values correspond to the setpoint values of the igniter stored in the test device, the igniter is found to be intact.

Wenn der Anzünder derart ausgebildet ist, daß seine Steuereinheit das Zündsignal unmittelbar nach Beendi gung des Eingangssignals liefert, also ohne wesentliche Verzögerung, kann eine Verzögerungseinrichtung in die Rückkopplungseinrichtung 20 integriert werden. Auf die se Weise wird sichergestellt, daß im Prüfgerät 29 das Antwortsignal des Anzünders von dem Eingangssignal zeitlich getrennt wird.If the igniter is designed such that its control unit supplies the ignition signal immediately after the end of the input signal, that is to say without a substantial delay, a delay device can be integrated into the feedback device 20 . In this way, it is ensured that the test signal 29 of the igniter's response signal is separated in time from the input signal.

Fig. 3 zeigt einen Zünder 10, bei dem anstelle des in duktiven Übertragers 21 am Ausgang der Steuereinheit ein Optokoppler 41 vorgesehen ist, dessen LED 42 im Ausgangskreis der Steuereinheit liegt, während der Emp fangstransistor 43 im Stromkreis der Rückkopplungsein richtung 20 liegt. Die Verwendung eines Optokopplers 41 hat den Vorteil, daß keine Störspannungen von der Rück kopplungseinrichtung 20 auf den Ausgangskreis der Steu ereinheit 14 einwirken können. Fig. 3 shows an igniter 10 , in which instead of the inductive transformer 21 at the output of the control unit, an optocoupler 41 is provided, the LED 42 is in the output circuit of the control unit, while the receiving transistor 43 Emp is in the circuit of the Rückkopplungsein device 20 . The use of an optocoupler 41 has the advantage that no interference voltages from the feedback device 20 can act on the output circuit of the control unit 14 .

Die Versorgungsspannung für den Optokoppler 41 wird von einer Versorgungsschaltung 44 erzeugt. Diese besteht aus einer Gleichrichterschaltung 45, die mit den Ein gangsleitungen 12, 13 verbunden ist und einen Kondensa tor 46 speist, welcher mit den Leitungen der Rückkopp lungseinrichtung 20 verbunden ist. Auf diese Weise wird während der Erzeugung des Prüfsignals der Kondensator 46 aufgeladen, so daß die Versorgungsspannung für den Optokoppler 41 am Ende des Prüfsignals zur Verfügung steht.The supply voltage for the optocoupler 41 is generated by a supply circuit 44 . This consists of a rectifier circuit 45 , which is connected to the input lines 12 , 13 and feeds a capacitor 46 , which is connected to the lines of the feedback device 20 . In this way, the capacitor 46 is charged during the generation of the test signal, so that the supply voltage for the optocoupler 41 is available at the end of the test signal.

Claims

1. A method for testing the ignitability of an electrically triggerable pyrotechnic igniter ( 10 ), in which the input ( 11 ) of the igniter ( 10 ) is supplied with an electrical test signal which corresponds to the trigger signal, but is of such a small amplitude that a Ignition cannot build up sufficient ignition voltage, and in which the response signal that is generated in response to the test signal is delayed compared to the test signal and fed back to the input ( 11 ) and evaluated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the response signal is generated with a delay.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the response signal in the feedback branch is delayed.

4. Electrically triggered pyrotechnic igniter with a control unit ( 14 ), at the output of which a pyrotechnic element ( 17 ) is connected, characterized in that a feedback device ( 20 ) is provided from the output to the input ( 11 ).

5. Igniter according to claim 4, characterized in that the control unit ( 24 ) is designed such that it generates the response signal with a time delay after receipt of a test signal when the test signal has ended.

6. igniter according to claim 4 or 5, characterized in that the feedback device ( 20 ) contains a delay device which only directs the response signal to the input ( 11 ) when the test signal has ended.

7. Igniter according to one of claims 4-6, characterized in that the feedback device ( 20 ) is inductively coupled to the input ( 11 ) and / or the output.

8. Igniter according to one of claims 4-7, characterized in that the feedback device ( 20 ) is coupled to the output by an optocoupler ( 41 ).

9. Igniter according to claim 8, characterized in that the feedback device ( 20 ) is connected to a supply circuit ( 44 ) connected to the input ( 11 ) for the optocoupler ( 41 ).