DE2259378B2

DE2259378B2 - Schutzschaltung für elektrische Zünder

Info

Publication number: DE2259378B2
Application number: DE19722259378
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr. 8891 Kuehbach Held
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2259378A1; FR2209090A1; DE2259378C3; FR2209090B1

Description

Bei elektrischen Zündern der hier in Frage stehenden Art, die als Energiequelle einen piezoelektrischen Körper verwenden, kann die Kapazität der piezoelektrischen Energiequelle gleich als Schutzkapazität ausgelegt werden.

Nach einem weiteren Merkmal de.· Erfindung ist daher bei Verwendung eines piezoelektrischen Körpers mit zwei auf seinen Oberflächen angebrachten Elektroden als Energiequelle deren Eigenkapazität so gewählt, daß die durch statische Elektrizität oder vagabundierende Ströme aufgebrachte Ladungsenergie der einen Kondensator bildenden Energiequelle beim Erreichen der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters nicht zur Zündung des Zündelementes ausreicht.

Die Kapazität dieses aus piezoelektrischem Körper und Elektroden gebildeten Kondensators kann durch entsprechende Formgebung des piezoelektrischen Körpers und der Elektroden so gewählt werden, daß auch hier bei auftretenden pyroelektrischen Spannungen oder anderen obenerwähnten Fremdspannungen, die ein Durchschlagen des !spannungsabhängigen Schalters bewirken, die anstehende Energie zur Zündung des Zündelementes nicht ausreicht.

Erst wenn der piezoelektrische Körper beim Aufprall auf das Ziel einen genügend hohen Spannungsstoß abgibt, wird das Zündelement gezündet.

Selbstverständlich ist es möglich, parallel zu dem piezoelektrischen Körper einen weiteren Kondensator zu schalten, um eine Kapazitätsanpassung in dem gewünschten Sinn zu erhalten. Ein weiterer Kondensntor hat zudem den Vorteil, eine Zündung des Zündelementes durch elektrostatische Funkenentladungen auf die Leitungsdrähte zu verhindern, die nicht schnell genug über den Parallelwiderstand abgeführt werden können. Der Kondensator setzt nämlich die Spannung dieser Funkenentladung und damit die kapazitiv gespeicherte Energie entsprechend dem Kapazitätsverhältnis der beiden Kondensatoren herab, so daß damit entweder überhaupt eine Entladung über das Zündelement unterbleibt bzw. diese Energie nicht mehr ausreicht, um das Zündelement auch bei ein- oder mehrmaligem Durchschlagen des spannungsabhängigen Schalters zu zünden.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellen im einzelnen dar

F i g. 1 ein Schaltbild eines elektrischen Zünders gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 eine Schaltung eines elektrischen Zünders gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Eine Schaltungsanordnung für einen elektrischen Zünder besteht aus einer Energiequelle, in diesem Falle einer Batterie 1 und einer mit der Batterie 1 in Serie geschalteten Anordnung aus einem Zündschalter 2, einer Diode 3, einem spannungsabhängigen Schalter 4, beispielsweise einer Vierschichtdiode oder einem Überspannungsableiter, sowie einem Zündelement 5.

Parallel zu dem spannungsabhängigen Schalter 4 und dem Zündelement 5 ist ein Kondensator 6 geschaltet, dessen Kapazität kleiner ist als der doppelte Betrag der zum Zünden für das Zündelement 5 notwendigen Zündenergie geteilt durch das Quadrat der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters 4. Ferner liegt parallel zu dem Kondensator 6 noch ein Widerstand 7, dessen Widerstandswert größer ist als die Summe aus Innenwidwstand der Batterie 1 und dem Widerstand von der Batterie 1 zu c'em Zündelement 5 führenden Leitungen 8. Diode 3, spannungsabhängiger Schalter 4, Zündelement 5, Kondensator 6 sowie der Widerstand 7 sind zweckmäßig in einem strichpunktiert angedeuteten Gehäuse 9 untergebracnt, das auf

tu Nullpotential gelegt ist.

Hochfrequente Störspannungen werden durch den Kondensator 6 kurzgeschlossen; eingeprägte Ströme, die beispielsweise von anderen Systemen eines hier nicht dargestellten Flugkörpers stammen können, laden zwar den Kondensator 6 ebenfalls auf, v/erden aber durch den Widerstand 7 nach entsprechender Zeit wieder ausgeglichen.

Wird die Spannung an dem Kondensator 6 so hoch, daß die Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters 4 erreicht wird, fließt zwar ein Strom über das Zündelement 5, der jedoch bei dieser Spannung nicht ausreicht, um das Zündelement 5 zu zünden. Durch die Dimensionierung der Kapazität des Kondensators 6 und der Zündenergie des Zündelementes 5 kann auch bei

.'5 einem mehrmaligen Durchschalten des spannungsabhängigen Schalters 4 ein Zünden des Zündelementes 5 verhindert werden.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel kann die Energiequelle 1 und der Zündschalter 2, wie an sich bekannt, durch einen einzigen piezoelektrischen Körper ersetzt werden. Dann kann die in der F i g. 1 angegebene Schaltung vereinfacht werden. Der piezoelektrische Körper 11, vgl. die Fig. 2, trägt an zwei seiner Oberflächen zwei Elektroden 12, die gemeinsam mit dem piezoelektrischen Körper 11 einen Kondensator bilden. Mit der so gestalteten Energiequelle ist wiederum ein spannungsabhängiger Schalter 13 sowie ein Zündelement 14 in Serie geschaltet, wobei dem spannungsabhängigen Schalter 13 und dem Zündelement 14 noch ein Widerstand 15 parallel geschaltet ist.

Die Kapazität des aus dem piezoelektrischen Körper 11 und den Elektroden 12 bestehenden Kondensators wird dabei, wie obenerwähnt wiederum so bemessen, daß die bei der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters 13 gespeicherte Energie nicht ausreicht, um eine Zündung des Zündelementes 14 zu ermöglichen.

Selbstverständlich kann, wie bereits zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, besonders bei langen Leitungsverbindungen zwischen dem piezoelektrischen Körper U und dem Zündelement 14 parallel zu dem Widerstand 15 ein Kondensator 16 geschaltet werden. In diesem Fall muß die Summe der Kapazitäten dieses und des aus dem piezoelektrischen Körper 11 mit seinen Elektroden 12 bestehenden Kondensators wiederum geringer sein als der zweifache Betrag der Zündenergie des Zündelementes 14 geteilt durch das Quadrat der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters 13.

Mit einem elektrischen Zünder gemäß der Erfindung können bei einer einfachen Auslegung der Zündschaltung unerwünschte Auslösungen des Zündelementes durch Störspannungen zuverlässig verhindert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung gegen vorzeitige Zündung eines mindestens einen spannungsabhängigen Schalter und ein Zündelement mit parallelgeschaltetem Kondensator und Entladewiderstand aufweisenden elektrischen Zünders durch statische Elektrizität oder vagabundierende Ströme, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6,12,16) derart bemessen ist, daß dessen Ladungsenergie

(E - 1 CW)

beim Erreichen der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters (4, 13) über das Zündelement (5, 14) entladen wird, jedoch niciit zu einer Zündung des Zündelementes ausreicht, und daß der Widerstandswert des Entladewiderstandes (7, 15) größer als der Innen widerstand der den Zündstrom liefernden Energiequelle (1,11) ist.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines piezoelektrischen Körpers (11) mit zwei auf seinen Oberflächen angebrachten Elektroden (12) als Energiequelle deren Eigenkapazität so gewählt ist, daß die durch statische Elektrizität oder vagabundierende Ströme aufgebrachte Ladungsenergie der einen Kondensator bildenden Energiequelle beim Erreichen der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters (13) nicht zur Zündung des Zündelementes (14) ausreicht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung gegen vorzeitige Zündung eines mindestens einen spannungsabhängigen Schalter und ein Zündelement mit parallelgeschaltetem Kondensator und Entladewiderstand aufweisenden elektrischen Zünders durch statische Elektrizität oder vagabundierende Ströme.

Werden derartige elektrische Zünder in hochentwikkelten Waffensystemen, beispielsweise in weitreichenden ferngelenkten raketengetriebenen Flugkörpern eingesetzt, so läßt es sich nicht vermeiden, daß zwischen der den Zündstrom liefernden Energiequelle und dem Zündelement eine relativ große Distanz durch elektrisch leitende Drähte überbrückt werden muß. Durch hochfrequente Störströme, die von anderen Systemen des Flugkörpers oder von äußeren Strahlungsquellen stammen oder durch elektrostatische Aufladungen des Flugkörpers, treten in den elektrischen Leitungen derart hohe Spannungen auf, daß die Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters erreicht und das Zündelement gezündet wird.

Aus der US-PS 36 40 224 ist ein elektrischer Zünder mit einem spannungsabhängigen Schalter bekannt, dessen Zündelement über einen Zündkondensator gezündet wird, dem ein Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Sobald der Zündkondensator auf die Durchbruchspannung des Schalters aufgeladen ist, erfolgt die Zündung des Zündelementes. Um nun eine unerwünschte Aufladung des Zündkondensators zu vermeiden, sind die von der Energiequelle zu dem Zündelement führenden Leitungsdrähte mit einer hohen ImDedanz versehen. Hierdurch wird zwar bei auf die Leitungsdrähte wirkenden hochfrequenten Einstrahlungen die zu dem Zündkondensator transportierte Ladung klein gehalten; jedoch können bei derartigen hochfrequenten Einstrahlungen auf den Kondensator direkt so hohe Spannungsamplituden einwirken, daß der spannungsabhängige Schalter durchschlägt und das Zündelement zündet. Die am Kondensator auftretenden Ladungen können in diesem Falle auch nicht schnell genug über den Entladewiderstand ausgeglichen werden. Ferner werden bei einem Bruch einer Lötstelle des Entladewiderstandes statische Aufladungen des Zündkondensators nicht mehr ausgeglichen, so daß auch hierdurch eine vorzeitige Zündung des Zündelementes erfolgen kann.

Bei elektrischen Zündern dieser Art, die als Energiequelle einen Piezokristall verwenden, vgl. DE-OS 15 78 488, kann außerdem eine pyroelektrische Aufladung des Zündkondensators eintreten, die ebenfalls zur Zündung des Zündelementes führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schutzschaltung für einen elektrischen Zünder der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die eine vorzeitige Zündung des Zündelementes infolge hochfrequenter Streustrahlungen und statischer Aufladungen sowie bei Verwendung von piezoelektrischen Bauteilen auch infolge pyroelektrischer Aufladungen zuverlässig verhindert wird.

Ausgehend von einem elektrischen Zünder der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kondensator derart bemessen ist, daß dessen Ladungsenergie beim Erreichen der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters über das Zündelement entladen wird, jedoch nicht zu einer Zündung des Zündelementes ausreicht, und daß der Widerstandswert des Entlade-Widerstandes größer als der Innenwiderstand der den Zündstrom liefernden Energiequelle ist.

Eine solche Schutzschaltung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Treten beispielsweise bei einem elektrischen Zünder der hier in Frage stehenden Art hochfrequente Einstrahlungen auf die Leitungen zwischen der Energiequelle und dem Zündelement auf, so werden diese normalerweise über den zum spannungsabhängigen Schalter und Zündelement parallelgeschalteten Kondensator kurzgeschlossen. Sollte trotzdem der Kondensator durch diese Streustrahlung oder durch eingeprägte Ströme aufgeladen werden, so kann zwar diese Aufladung so groß werden, daß die Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters erreicht wird; der jetzt vom Kondensator über das Zündelement fließende Strom ist jedoch bei der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters nicht ausreichend, um eine Zündung des Zündelementes zu ermöglichen. Auch eine mehrmalige Aufschaltung des Zündelementes an den Kondensator kann bei entsprechender Dimensionierung der Kapazität dieses Kondensators unter Berücksichtigung der Zündenergie des Zündelementes nicht zu dessen Zündung führen.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung bietet also einen Energieschutz für das Zündelement. Aufladungen des Kondensators, die nicht zu einem Durchschlagen des spannungsabhängigen Schalters führen, werden über den an sich bekannten parallelgeschalteten Entladewiderstand abgeleitet. Selbst beim Aufbrechen einer Lötstelle dieses Entladewiderstandes bleibt die Schutzwirkung der erfindungsgemäßen Schutzschaltung erhalten, da beim Erreichen der Durchbruchspannung am Kondensator die Kondensatorladung nicht zum Zünden des Zündelementes ausreicht.