EP0412523A2 - Method and device for the detection of the launching of a projectile - Google Patents

Method and device for the detection of the launching of a projectile Download PDF

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EP0412523A2
EP0412523A2 EP90115204A EP90115204A EP0412523A2 EP 0412523 A2 EP0412523 A2 EP 0412523A2 EP 90115204 A EP90115204 A EP 90115204A EP 90115204 A EP90115204 A EP 90115204A EP 0412523 A2 EP0412523 A2 EP 0412523A2
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time
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Honeywell Regelsysteme GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/06—Electric fuzes with time delay by electric circuitry
    • F42C11/065—Programmable electronic delay initiators in projectiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C15/00—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges
    • F42C15/40—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges wherein the safety or arming action is effected electrically

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting the firing of a projectile according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for performing this method.
  • microprocessor D2 which generates the corresponding actuation signals for a charging circuit and an ignition circuit by querying a launch switch S2 and a rotation switch S3. It is of additional importance that the launch switch S2 also forms the impact switch. Such a switch, which can detect both positive and negative accelerations, is commercially available.
  • the input / output terminal 24 is connected to an ignition circuit which has a thyristor V2 which can be controlled via a diode V9 and a filter element R7, C7.
  • the input / output connection 25 drives a VMOS transistor V12 rhythmically via a resistor R14 and the input / output connection 26 switches a transistor V1 via a resistor R13 and a VMOS transistor V11 and resistors R2, R6 the connection A and ground connected operating voltage source U Bat to a Locking oscillator circuit creates.
  • This blocking oscillator circuit comprises, connected in series, a coil L1 and a diode V5 and the rhythmically operated transistor V12 connected between these two elements, in order to charge an ignition capacitor C4 to a highly transformed DC voltage.
  • the voltage of the ignition capacitor C4 is limited by a Zener diode V8 and the charge of the ignition capacitor C4 can discharge when the blocking oscillator is switched off via a parallel-connected high-resistance resistor R10. In the event of an ignition, the ignition capacitor C4 is discharged via the thyristor V2 onto a detonator in order to ignite the projectile when the projectile hits or an elapsed delay time.
  • the input / output connection 29 is set to a corresponding potential in order to trigger the ignition by actuating the thyristor V2 when the open switch S2 is actuated.
  • the input / output connection 32 is only signaled the actuation of the rotation switch S3.
  • the function of the circuit arrangement described above is as follows: When the supply voltage + V is applied to the microprocessor D2, it is initialized. After an initialization time of approximately 5 ms, the connections 32 and 29 of the microprocessor are set to input (high-resistance), and the connection 24 is set to output with the logic level "0".
  • the contact of this switch is closed, and the logic level at input 29 is set to logic "0" by output 24, which is sensed by the microprocessor.
  • the flight time of the projectile fuse is started in the microprocessor.
  • the rotary switch S3 now switches within 10 ms, which is sensed at the connection 32 of the microprocessor.
  • the short-circuit of the ignition means is thereby eliminated.
  • the rotary switch S3 is polled several times by the microprocessor. Only if the rotary switch S3 is still closed after this time is this evaluated as a launch. After that, contact is no longer necessary. In this way, short impulses are disregarded.
  • the ignition capacitor C4 is charged by appropriate control via the connections 25 and 26, and the connection 24 of the microprocessor becomes input (high-resistance) and the connection 29 set to output with logic level "1".
  • thyristor V2 is not ignited by this logic level "1" since the open switch S2 is open.
  • the switch S2 is closed during the launch and remains closed until the projectile leaves the launch tube. Then switch S2 opens so that it can act as an impact switch.
  • the switch S2 When the projectile hits a target, the switch S2 is closed by the negative acceleration acting on it and the "1" signal present at the connection 29 is switched through to the trigger input of the thyristor V2.
  • the ignition capacitor C4 is discharged into the detonator by the ignition of the thyristor V2 and the ignition is initiated. In both cases it must be ensured that the detonator is not short-circuited by the rotary switch S3.
  • terminal 24 After firing up to the point in time "end of runtime minus 3.4 s", terminal 24 remains at logic level "0". Ignition of the detonator is thus prevented even if the switch S2 is actuated by this time.
  • the ignition capacitor C4 At the point in time “end of running time minus 3.4 s", the ignition capacitor C4 is charged, which in turn takes place via the control through the connections 25 and 26, and the surcharge function becomes by switching the connection 24 to input (high-resistance) and the connection 29 released on output with logic level "1".
  • the terminal 24 After the set time, the terminal 24 is set to output with logic level "1", which triggers the trigger input of the thyristor V2 and the detonator is ignited.
  • ignition of the projectile detonator can also be initiated by impact switch S2.

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Abstract

To detect the firing of a projectile rotating about its longitudinal axis, both the longitudinal acceleration and the rotation of the projectile are sensed and a firing is only recognised when, after a longitudinal acceleration has occurred, a rotation is still present within a predetermined time. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion des Abschusses eines Geschosses nach dem Gattungs­begriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for detecting the firing of a projectile according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for performing this method.

Bei elektrischen Geschoßzündern ist es bekannt, den Abschuß und auch den Aufschlag des Geschosses durch mechanische bzw. elektrische Sensoren zu erfassen und dementsprechend bestimmte Vorgänge wie eine Laufzeitzählung bzw. -zündung einzuleiten.In electrical projectile detonators, it is known to detect the launch and also the impact of the projectile by mechanical or electrical sensors and accordingly to initiate certain processes such as a runtime counting or ignition.

Elektrische Sensoren, wie z.B. Piezogeneratoren, besitzen eine schlecht definierte Empfindlichkeit, so daß eine zusätzliche elektrische Aufbereitung des Piezosignales erforderlich ist. Aus diesem Grund und weil es in den meisten Anwendungsfällen erforderlich ist, aus Gründen der Verzögerungszeit den Zündkreis des Geschosses direkt durch den Aufschlagsensor anzusteuern, eignen sich mechanische als Feder/Masse-System ausgelegte Aufschlagschalter am besten für die Erfassung des Aufschlages. In gleicher Weise ist ein solcher mechanischer Schalter auch geeignet, den Abschuß des Geschosses zu detektieren. Normalerweise wird mit dem detektierten Abschuß auch bei programmierter Zeitfunktion die Laufzeit des Zünders gestartet.Electrical sensors, such as piezo generators, have a poorly defined sensitivity, so that additional electrical processing of the piezo signal is required. For this reason and because in most applications it is necessary to control the projectile's ignition circuit directly through the impact sensor due to the delay time, mechanical impact switches designed as spring / mass systems are best suited for the detection of the impact. In the same way, such a mechanical switch is also suitable for detecting the firing of the projectile. Normally, the firing time of the detonator is determined with the detected launch, even with a programmed time function started.

Es liegt auf der Hand, daß selbst dann, wenn noch andere Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen sind, kurze durch Stoß oder Schock hervorgerufene Beschleunigungen, welche unter Umständen den Abschußschalter betätigen, aus Sicherheitsgründen nicht als Abschuß gewertet werden dürfen.It is obvious that even if other safety measures are provided, short accelerations caused by shock or shock, which may operate the launch switch, may not be considered a launch for safety reasons.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das einwandfrei zwischen einer durch Abschuß hervorgerufenen und einer anderweitigen Betätigung des Abschußsensors zu unterscheiden vermag.It is therefore the object of the present invention to provide a method which is able to differentiate correctly between a firing caused by a firing and another actuation of the firing sensor.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des patentanspruches 1. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved in accordance with the characterizing features of patent claim 1. A device for carrying out the method according to the invention can be found in the subclaims.

Anhand der einzigen Zeichnung der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die in dieser Zeichnung dargestellte Schaltung stimmt weitgehend mit der in der DE-PS 36 07 372 dargestellten und beschriebenen Schaltung überein und soll daher nur insoweit beschrieben werden, als dies für die vorliegende Erfindung von Interesse ist.An exemplary embodiment of the invention will be explained below with reference to the single drawing of the accompanying drawing. The circuit shown in this drawing largely corresponds to the circuit shown and described in DE-PS 36 07 372 and should therefore only be described to the extent that this is of interest to the present invention.

Von besonderer Bedeutung ist ein Mikroprozessor D2, der durch Abfrage eines Abschuß- bzw. Aufschlagschalters S2 und eines Rotationsschalters S3 die entsprechenden Betätigungssignale für einen Ladeschaltkreis und einen Zündschaltkreis erzeugt. Von zusätzlicher Bedeutung ist, daß der Abschußschalter S2 zugleich den Aufschlagschalter bildet. Ein solcher Schalter, der sowohl positive als auch negative Beschleunigungen zu erfassen vermag, ist im Handel erhältlich.Of particular importance is a microprocessor D2, which generates the corresponding actuation signals for a charging circuit and an ignition circuit by querying a launch switch S2 and a rotation switch S3. It is of additional importance that the launch switch S2 also forms the impact switch. Such a switch, which can detect both positive and negative accelerations, is commercially available.

Für die vorliegende Erfindung sind lediglich die Ein/Ausgabe-Anschlüsse 24, 25, 26, 29 und 32 des Mikroprozessors D2 und die daran angeschlossenen Schaltkreis­komponenten von Belang. Diese sollen daher nachfolgend beschrieben werden.For the present invention, only the input / output connections 24, 25, 26, 29 and 32 of the microprocessor D2 and the circuit components connected to them are relevant. These are therefore described below.

Der Ein/Ausgabeanschluß 24 ist an einen Zündschaltkreis angeschlossen, der einen Thyristor V2 aufweist, welcher über eine Diode V9 und ein Siebglied R7, C7 angesteuert werden kann.The input / output terminal 24 is connected to an ignition circuit which has a thyristor V2 which can be controlled via a diode V9 and a filter element R7, C7.

Der Ein/Ausgabe-Anschluß 25 steuert über einen Widerstand R14 rhythmisch einen VMOS-Transistor V12 an und der Ein/Ausgabe-Anschluß 26 schaltet über einen Widerstand R13 und einen VMOS-Transistor V11 sowie Widerstände R2, R6 einen Transistor V1, der eine zwischen den Anschluß A und Masse gelegte Betriebsspannungsquelle UBat an eine Sperrschwingerschaltung anlegt. Diese Sperrschwingerschaltung umfaßt in Reihe geschaltet, eine Spule L1 und eine Diode V5 sowie den zwischen diese beiden Elemente angeschlossenen rhythmisch betätigten Transistor V12, um einen Zündkondensator C4 auf eine hochtransformierte Gleichspannung aufzuladen. Die Spannung des Zündkondensators C4 wird durch eine Zenerdiode V8 begrenzt und die Ladung des Zündkondensators C4 kann sich bei abgeschaltetem Sperrschwinger über einen parallelgeschalteten hochohmigen Widerstand R10 entladen. Bei einer Zündung wird der Zündkondensator C4 über den Thyristor V2 auf einen Detonator entladen, um bei einem Aufschlag des Geschosses oder einer abgelaufenen Verzögerungszeit das Geschoß zu zünden.The input / output connection 25 drives a VMOS transistor V12 rhythmically via a resistor R14 and the input / output connection 26 switches a transistor V1 via a resistor R13 and a VMOS transistor V11 and resistors R2, R6 the connection A and ground connected operating voltage source U Bat to a Locking oscillator circuit creates. This blocking oscillator circuit comprises, connected in series, a coil L1 and a diode V5 and the rhythmically operated transistor V12 connected between these two elements, in order to charge an ignition capacitor C4 to a highly transformed DC voltage. The voltage of the ignition capacitor C4 is limited by a Zener diode V8 and the charge of the ignition capacitor C4 can discharge when the blocking oscillator is switched off via a parallel-connected high-resistance resistor R10. In the event of an ignition, the ignition capacitor C4 is discharged via the thyristor V2 onto a detonator in order to ignite the projectile when the projectile hits or an elapsed delay time.

Der Ein/Ausgabe-Anschluß 29 wird auf ein entsprechendes Potential gesetzt, um bei betätigtem Aufschlagschalter S2 durch Ansteuerung des Thyristors V2 die Zündung auszulösen. Dem Ein/Ausgabe-Anschluß 32 wird lediglich die Betätigung des Rotationsschalters S3 signalisiert. Die Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgendermaßen:
Mit dem Anlegen der Versorgungsspannung +V an den Mikroprozessor D2 wird dieser initialisiert. Nach einer Initialisierungszeit von ca. 5ms werden die Anschlüsse 32 und 29 des Mikroprozessors auf Eingang (hochohmig) gesetzt, und der Anschluß 24 wird auf Ausgang mit dem Logikpegel "0" gesetzt.The input / output connection 29 is set to a corresponding potential in order to trigger the ignition by actuating the thyristor V2 when the open switch S2 is actuated. The input / output connection 32 is only signaled the actuation of the rotation switch S3. The function of the circuit arrangement described above is as follows:
When the supply voltage + V is applied to the microprocessor D2, it is initialized. After an initialization time of approximately 5 ms, the connections 32 and 29 of the microprocessor are set to input (high-resistance), and the connection 24 is set to output with the logic level "0".

Wenn nun die Abschlußbeschleunigung auf den Schalter S2 einwirkt, so wird der Kontakt dieses Schalters geschlossen, und der Logikpegel am Eingang 29 wird von dem Ausgang 24 auf den Logikpegel "0" gesetzt, was von dem Mikroprozessor sensiert wird. In diesem Zeitpunkt wird die Flugzeit des Geschoßzünders im Mikroprozessor gestartet. Innerhalb von 10 ms schaltet nun der Rotationsschalter S3 um, was am Anschluß 32 des Mikroprozessors sensiert wird. Gleichzeitig wird hierdurch der Kurzschluß des Zündmittels aufgehoben. Nach weiteren 50 ms wird der Rotationsschalter S3 mehrmals durch den Mikroprozessor abgefragt. Nur wenn nach dieser Zeit der Rotationsschalter S3 noch geschlossen ist, wird dies als Abschuß ausgewertet. Danach ist eine Kontaktgabe nicht mehr erforderlich. Auf diese Weise bleiben kurze Impulse unberücksichtigt.If the final acceleration acts on the switch S2, the contact of this switch is closed, and the logic level at input 29 is set to logic "0" by output 24, which is sensed by the microprocessor. At this point, the flight time of the projectile fuse is started in the microprocessor. The rotary switch S3 now switches within 10 ms, which is sensed at the connection 32 of the microprocessor. At the same time, the short-circuit of the ignition means is thereby eliminated. After another 50 ms, the rotary switch S3 is polled several times by the microprocessor. Only if the rotary switch S3 is still closed after this time is this evaluated as a launch. After that, contact is no longer necessary. In this way, short impulses are disregarded.

Je nach der in den Mikroprozessor einprogrammierten Funktion ist der weitere Ablauf wie folgt:Depending on the function programmed into the microprocessor, the further procedure is as follows:

1. Aufschlagfunktion1. serve function

Sofort nach Abschußerkennung, d.h. mehr als 50 ms nach dem Einsetzen der Beschleunigung und bei fehlender weiterer Beschleunigung, wird der Zündkondensator C4 durch entsprechende Ansteuerung über die Anschlüsse 25 und 26 aufgeladen, und der Anschluß 24 des Mikroprozessors wird auf Eingang (hochohmig) sowie der Anschluß 29 auf Ausgang mit dem Logikpegel "1" gesetzt. Durch diesen Logikpegel "1" wird jedoch nicht der Thyristor V2 gezündet, da der Aufschlag­schalter S2 geöffnet ist. Der Schalter S2 wird beim Abschuß geschlossen und er bleibt solange geschlossen, bis das Geschoß das Abschußrohr verläßt. Danach öffnet der Schalter S2, so daß er als Aufschlagschalter fungieren kann.Immediately after firing detection, ie more than 50 ms after the onset of acceleration and in the absence of further acceleration, the ignition capacitor C4 is charged by appropriate control via the connections 25 and 26, and the connection 24 of the microprocessor becomes input (high-resistance) and the connection 29 set to output with logic level "1". However, thyristor V2 is not ignited by this logic level "1" since the open switch S2 is open. The switch S2 is closed during the launch and remains closed until the projectile leaves the launch tube. Then switch S2 opens so that it can act as an impact switch.

Beim Auftreffen des Geschosses auf ein Ziel wird durch die einwirkende negative Beschleunigung der Schalter S2 geschlossen und das an dem Anschluß 29 anstehende "1"-Signal auf den Triggereingang des Thyristors V2 durchgeschaltet. Durch die Zündung des Thyristors V2 wird der Zündkondensator C4 in den Detonator entladen und die Zündung eingeleitet. In beiden Fällen muß gewährleistet sein, daß der Detonator durch den Rotationsschalter S3 nicht kurzgeschlossen ist.When the projectile hits a target, the switch S2 is closed by the negative acceleration acting on it and the "1" signal present at the connection 29 is switched through to the trigger input of the thyristor V2. The ignition capacitor C4 is discharged into the detonator by the ignition of the thyristor V2 and the ignition is initiated. In both cases it must be ensured that the detonator is not short-circuited by the rotary switch S3.

2. Zeitfunktion2. Time function

Nach dem Abschuß bis zu dem Zeitpunkt "Ende Laufzeit minus 3,4 s" bleibt der Anschluß 24 auf dem Logikpegel "0". Somit wird selbst bei einer Betätigung des Schalters S2 bis zu dieser Zeit eine Zündung des Detonators verhindert. Zum Zeitpunkt "Ende Laufzeit minus 3,4 s" wird der Zündkondensator C4 geladen, wobei dies wiederum über die Ansteuerung durch die Anschlüsse 25 und 26 geschieht, und es wird die Aufschlagfunktion durch Umschaltung des Anschlusses 24 auf Eingang (hochohmig) und des Anschlusses 29 auf Ausgang mit dem Logikpegel "1" freigegeben. Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird der Anschluß 24 auf Ausgang mit dem Logikpegel "1" gesetzt, wodurch der Triggereingang des Thyristors V2 angesteuert wird und der Detonator gezündet wird.After firing up to the point in time "end of runtime minus 3.4 s", terminal 24 remains at logic level "0". Ignition of the detonator is thus prevented even if the switch S2 is actuated by this time. At the point in time "end of running time minus 3.4 s", the ignition capacitor C4 is charged, which in turn takes place via the control through the connections 25 and 26, and the surcharge function becomes by switching the connection 24 to input (high-resistance) and the connection 29 released on output with logic level "1". After the set time, the terminal 24 is set to output with logic level "1", which triggers the trigger input of the thyristor V2 and the detonator is ignited.

Nach Ablauf der Zeit "Ende Laufzeit minus 3,2 s" kann ebenfalls eine Zündung des Geschoßzünders bei Aufschlag durch den Aufschlagschalter S2 eingeleitet werden.After the time "end of running time minus 3.2 s" has elapsed, ignition of the projectile detonator can also be initiated by impact switch S2.

Claims (5)

1. Verfahren zur Detektion des Abschusses eines sich um die Längsachse drehenden Geschosses, dadurch ge­kennzeichnet, daß zusätzlich zur Längsbeschleunigung die Rotation sensiert wird und daß nur auf Abschuß erkannt wird, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach erfolgter Längsbeschleunigung noch eine Rotation vorliegt.1. A method for detecting the launch of a projectile rotating about the longitudinal axis, characterized in that, in addition to the longitudinal acceleration, the rotation is sensed and that only the launch is recognized if there is still a rotation within a predetermined time after the longitudinal acceleration has taken place. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines bidirektionalen beschleunigungsabhängigen Schalters (S2), der sowohl als Abschußsensor als auch als Aufschlagsensor fungiert und eines Rotationsschalters (S3), der in der nicht betätigten Stellung ein Zündmittel (DETO) kurzschließt.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by the arrangement of a bidirectional acceleration-dependent switch (S2), which functions both as a launch sensor and as an impact sensor, and a rotary switch (S3), which in the non-actuated position, an ignition means (DETO) shorts. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem die Schalter­stellungen sensierenden programmierbaren Mikroprozessor, dadurch gekennzeichnet, daß bei programmierter Aufschlagfunktion nach erfolgter Abschußerkennung ein Ladekreis (V1, L1, V5) für einen Zündkondensator (C4) unmittelbar über einen Anschluß (26) des Mikroprozessors (D2) aktiviert wird und bei Aufschlag des Geschosses auf ein Ziel durch den bidirektionalen Schalter (S2) ein Zündkreis (V2, R7, C7) für das Zündmittel (DETO) von einem Anschluß (29) des Mikroprozessors (D2) geschaltet wird, um den Zündkondensator über das Zündmittel zu entladen.3. Apparatus according to claim 2 with a programmable microprocessor which senses the switch positions, characterized in that when the impact function is programmed, a charge circuit (V1, L1, V5) for an ignition capacitor (C4) directly via a connection (26) of the microprocessor (D2 ) is activated and when the projectile strikes a target, the bidirectional switch (S2) switches an ignition circuit (V2, R7, C7) for the ignition means (DETO) from a connection (29) of the microprocessor (D2) to the ignition capacitor to discharge through the primer. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem die Schalterstellungen sensierenden programmierbaren Mikroprozessor, dadurch gekennzeich­net, daß bei einer programmierten Zeitfunktion bis zu einem Zeitpunkt entsprechend dem Ende der programmierten Laufzeit minus einer vorbestimmten Zeit die Aufladung eines Zündkondensators (C4) durch einen Ladekreis (V1, L1, V5) über einen Anschluß (26) des Mikroprozessors (D2) gesperrt und erst anschließend freigegeben wird und daß ein weiterer Anschluß (24) des Mikroprozessors (D2) bis zu diesem Zeitpunkt einen Zündkreis (V2, R7, C7) für das Zündmittel (DETO) sperrt und anschließend aktiviert.4. The device according to claim 2 with a programmable microprocessor sensing the switch positions, characterized in that with a programmed time function up to a point in time corresponding to the end of the programmed running time minus a predetermined time, the charging of an ignition capacitor (C4) by a charging circuit (V1, L1 , V5) via a connection (26) of the microprocessor (D2) and only then released and that another connection (24) of the microprocessor (D2) up to this point in time an ignition circuit (V2, R7, C7) for the ignition means ( DETO) blocks and then activated. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß der bidirektionale Schalter (S2) einen weiteren gesetzten Anschluß (29) des Mikroprozessors (D2) an den Zündkreis (V2, R7, C7) anlegt.5. The device according to claim 4, characterized in that the bidirectional switch (S2) applies a further set connection (29) of the microprocessor (D2) to the ignition circuit (V2, R7, C7).
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