NL8902038A - Werkwijze en inrichting voor inductieve looptijdprogrammering. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor inductieve looptijdprogrammering.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze volgens de kop van conclusie 1 alsmede op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

De inductieve looptijdprogrammering van een ontsteker kan principieel plaatsvinden doordat men een hoogfrequent signaal volgens een bitpatroon moduleert en met dit bitpatroon een teller in de ontsteker dienovereenkomstig vooraf instelt, welke teller dan voor het bepalen van de looptijd via een interne oscillator omhoog of omlaag gaat tellen. Ook kan door het hoogfrequente signaal het starten en stoppen van teller, waarmee de looptijd wordt gevormd, worden bepaald.

De onderhavige uitvinding heeft nu ten doel de laatstgenoemde werkwijze zodanig uit te voeren dat een zekere instelling van de looptijd wordt gewaarborgd, waarbij bovendien de energie voor het bedrijven van de looptijdontsteker extern ter beschikking wordt gesteld. Aan deze doelstelling wordt voldaan door de in het kenmerk van conclusie 1 aangegeven maatregelen. Verdere voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding alsmede van een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze zijn weergegeven in de volgconclusies.

Aan de hand van een in de figuren van bijliggende tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zal in het volgende de werkwijze volgens de uitvinding alsmede een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze nader worden beschreven.

Figuur 1 toont de principiële opstelling van een zend- en ontvangstspoel.

Figuur 2 toont eenzelfde opstelling in een vlakke uitslag.

Figuur 3 toont een gedetailleerde schakelinrichting voor looptijdprogrammering aan de zijde van de ontsteker.

Figuur 4 toont de tempiersequentie volgens de uitvinding.

De figuren 5a - 5c tonen een impulsdiagram voor het verduidelijken van de ontstekerprogrammering; en

Figuren 6a, 6b tonen een impulsdiagram ter verduidelijking van een overprogrammering.

Volgens figuur 1 zijn in een halfcirkelboogvormig gebogen spoeldrager 10 een aantal zendspoelen 12 ingebed, welke concentrisch ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt. Een projectiel 14 draagt om zijn uiteinden een ontvangstspoel 16, waarbij het projectiel 14 bijvoorbeeld in een niet weergegeven toevoerster over een cirkelboogvormige baan wordt geleid en de ontvangstspoel 16 in het projectiel ik daarbij eenzelfde afstand tot aan de zendspoel 12 behoudt. Omdat de munitie niet van een gordel is voorzien, kan door de terugstoot van het wapen een aanzienlijke verschuiving van het projectiel lk in de toevoerster plaatsvinden. Meerdere, in het weergegeven voorbeeld twee zendspoelen 12 garanderen hierbij een goede energie-overdracht onafhankelijk van de axiale positie van het projectiel lk tijdens z'n beweging langs de spoeldrager 10.

Volgens figuur 2 zijn de zendspoelen 12 parallel aangesloten op een programmeerapparaat 18, waarbij het programmeerapparaat 18 wordt gevoed o met signalen van een vuurleidingsinstallatie FLA. Men herkent, dat toleranties met betrekking tot de positie van de ontvangstspoel 16 toelaatbaar zijn zonder dat het niveau van de energie-overdracht maatgevend wordt beïnvloed. De zendspoel 12 genereert een elektromagnetisch wisselveld met een frequentie van 100 kHz, door welk veld de te programmeren ontsteker tijdens de toevoer van de munitie naar de loop van het wapen wordt gevoerd. In overeenstemming daarmee wordt door het elektromagnetische wisselveld energie in de ontvangstspoel 16 geïnduceerd. Ter verhoging van de veldlijnendichtheid is in de ontvangstspoel 16 nog een ferrietstaaf aangebracht.

Tegelijkertijd kunnen door modulatie van het wisselveld met een bepaalde sequentie informaties worden overgedragen naar de ontstekerelektronika. Nadat de ontsteker in het elektromagnetische wisselveld is binnengekomen wordt allereerst alleen energie overgedragen om vervolgens een informatieverwerking te kunnen uitvoeren. Herkent het programmeerapparaat bijvoorbeeld door een schakelaar of door een optische inrichting dat een projectiel zich bevindt in het werkingsveld van de zendspoel 12, dan kan de tempiersequentie worden uitgevoerd welke in figuur 4 is weergegeven.

De tijdsduur TD van de programmeersequentie wordt bepaald door de tijd waarin de ontsteker zich bevindt in het elektromagnetische wisselveld van de zendspoel 12. De programmeerfase is ten opzichte van de later in de ontsteker aflopende originele looptijd met een faktor 100 verkleind.

Om gelijke voorwaarden bij de inductieve signaaloverdracht te realiseren en een hoge nauwkeurigheid bij de tijdoverdracht te bereiken wordt de programmeerfase gestart en gestopt met een positieve flank. Voor dat doel wordt de overdrachtfrequentie van de zendspoel in de startfase gedurende 1 ms en in de stopfase gedurende 0,4 ms onderbroken zoals blijkt uit figuur 4.

Bij gelijke doorloopsnelheid van de ontsteker door het wisselveld aan de zendzijde blijft de tijd Tq gelijk. Afhankelijk van de overgedragen tijdinformatie verschuift alleen de tweede positieve flank in de programmeersequentie. Dienovereenkomstig verandert ook de duur van de programmeer- en nalaadfase. Belangrijk voor de onderhavige uitvinding is een vooraf plaatsvindende energie-overdracht in een oplaadfase, een aansluitende gelijktijdige informatie- en energie-overdracht in de programmeerfase en tenslotte nog een verdere energie-overdracht ±n de nalaadfase. Omdat de programmeer- en nalaadfase in een bepaalde verhouding tot elkaar staan gaat er aan totale tijd voor de energie-overdracht niets verloren. De programmeerfase beweegt zich bij voorkeur in de grootte-orde van 0,5 tot 50 ms.

De verschillende fasen en funkties zullen nu aan de hand van de ontstekerelektronika volgens figuur 3 nader worden verklaard.

Nadat de ontstekerelektronika in het wisselveld aan de zendzijde is binnengekomen begint de oplaadfase. De in de ontvangstspoel 16 {LI) geïnduceerde wisselspanning wordt door een bruggelijkrichter BI gelijkgericht en de pulserende gelijkgerichte wisselspanning laadt parallel en ontkoppelt via de dioden Dl en D2 een ontstekingscondensator Cl en een voedingsspanningscondensator C2. De spanningswaarde over de voedings-spanningscondensator C2 ligt boven de te regelen voedingsspanning en een langsregelaar II geeft een geregelde voedingsspanning af, waarmee de resterende ontstekerelektronika wordt gevoed. De initialisering van de ontstekerelektronika vindt plaats via een in de regelaar II geïnte- · greerde reset bij voedingsspanningsinschakeling (power-on-reset) C: uit deze inschakelreset C wordt via een inverter en een NIET-OF-poort IC4 de eigenlijke reset R verkregen die gebruikt wordt voor het terugstellen van de ontstekerelektronika.

De ontstekerelektronika omvat als belangrijke bouwstenen de tellers Z1 t/m Z4, de flip-flops FF1 t/m FF4, een interne oscillator Ql, een deler TE1, een vluchtschakelaar FS en een ontstekingsinrichting ZE, alsmede verschillende logische poorten ter verbinding van deze elementen, die geschakeld zijn als inverter, NIET-OF- of NIET-EN-poort. De verknopende funktie ligt voor de vakman voor de hand.

De pulserende gelijkspanning aan de uitgang van de gelijkrichtbrug BI wordt naast de beide condensatoren Cl, C2 via een verdere ontkoppelings-diode D3 toegevoerd aan een RC-combinatie R4,C4, waardoor een afvlakking in de zin van een piekwaarde gelijkrichting plaatsvindt. Het gelijkgerichte signaal schakelt dan een transistortrap Tl, die dienst doet voor niveau-aanpassing aan de daaropvolgende HCMOS-logica en deze beschermt tegen te hoge ingangsspanningen. Om een hoge nauwkeurigheid te bereiken bij de tijdoverdracht tussen de zender en de ontvanger wordt de programmering vanwege de grote flankstijlheid gestart en gestopt met een positieve flank, zoals blijkt uit figuur 4.

Voor dit doel wordt het signaal van de programmeereenheid voor de start van de programmering gedurende 1 ms uitgeschakeld. Het opnieuw inschakelen van het signaal wordt in de ontstekerelektronika via de R4,C4-combinatie als positieve flank waargenomen en als starttijdstip voor de programmering gewaardeerd. Dit signaal wordt geïnverteerd en trekkert een daaropvolgende flip-flop FF1. Door de niveauverandering aan de uitgang van de flip-flop FF1 wordt een eerste teller Z1 aan z’n vrijgeef ingang vrijgegeven. Daarin worden nu impulsen van de interne oscillator Ql geteld. De flip-flop FF1 is zelfblokkerend geschakeld en reageert derhalve niet op de navolgende positieve flank. Een verdere flip-flop FF2 is als toggle-flip-flop geschakeld, dat wil zeggen ze verandert van toestand bij elke negatieve ingangsflank. Deze tweede flip-flop FF2 bereikt een derde flip-flop FF3 voor op de vrijgave van een tweede teller Z2. Als het signaal van de zender nu gedurende 0,4 ms wordt uitgeschakeld en vervolgens door het opnieuw inschakelen van het 100 kHz-signaal de tweede positieve flank binnen de tempiersequentie wordt opgewekt, dan gaat de tweede flip-flop FF2 naar z'n andere stand en veroorzaakt daardoor het omklappen van de derde flip-flop FF3. Omdat het uitgangssignaal van de derde flip-flop FF3 wordt toegevoerd naar de vrijgeefingang van de tweede teller Z2, wordt deze tweede teller vrijgegeven. De eerste en de derde flip-flop FF1 en FF3 zijn beide vergrendeld en kunnen alleen door een reset weer worden vrijgegeven. Er worden nu tegelijkertijd impulsen geteld in de eerste en in de tweede teller Z1 en Z2. Met de overloopimpuls van de eerste teller Z1 wordt het telproces in de beide tellers Z1 en Z2 geblokkeerd. Het complement van de overgedragen tijdinformatie staat nu in de tweede teller Z2. Deze processen zijn in de figuren 5a t/m 5c verduidelijkt.

Tijdens deze informatie-overdracht wordt de ontstekingselektronika verder gevoed met energie, d.w.z. de ontstekings- en voedingscondensator Cl en C2 worden ook tijdens de programmeerfase opgeladen.

In de nalaadfase is weliswaar de informatie-overdracht beëindigd, maar het projectiel bevindt zich nog in het werkingsgebied van het wisselveld aan de zendzijde, zodat de ontstekingselektronika nog steeds met energie wordt gevoed. Ook als het nog niet gebeurd zou zijn dan worden nu de ontstekings- en voedingscondensatoren Cl en C2 volledig opgeladen.

Bij het afschieten van het projectiel of de kogel wordt de in de ontstekingselektronika aanwezige vluchtschakelaar FS bediend, en daardoor wordt de tijdfunktie van de looptijdontsteker gestart. Het door het bedienen van de vluchtschakelaar FS gevormde signaal wordt via een vierde flip-flop FF4 ontdaan van schakelverschijnselen om een beïnvloeding van de tijdfunktie via de vluchtschakelaar te vermijden. Met de ' bediening van de vluchtschakelaar FS wordt de signaalingang van de eerste teller Z1 vergrendeld en wordt de blokkering van de tweede teller Z2 opgeheven. De impulsen van de interne oscillator Q1 worden nu omgeleid en door de teller TE1 wordt de frequentie met een fafctor 100 verlaagd, zodat de bij de programmering ingevoerde faktor weer vereffend wordt. Met de omlaaggedeelde oscillatorfrequentie wordt de tweede teller Z2 opgeteld tot er overloop optreedt. Met de overloopimpuls van de tweede teller Z2 wordt de ontstekingsinrichting ZE bediend, waarbij door aansturing van een thyristor Th aan z'n gate een ontlading van de ontstekingscondensator Cl via een ontstekingsmiddel ZM plaatsvindt.

Voor het geval dat geen tijdfunktie gewenst wordt of de ingeprogram-meerde -ontstekingslooptijd niet in werking moet treden is de ontste- ; kingselektronika voorzien van een ontbindingsfunktie die er na een vastgestelde tijd voor zorgt dat de ontstekingsinrichting ZE wordt bediend. Deze ontbindingsfunktie wordt eveneens door bediening van de vluchtschakelaar FS vrijgegeven. Na bediening van de vluchtschakelaar FS wordt via de flip-flop FF4 een derde teller Z3 vrijgegeven en deze teller Z3 wordt eveneens aangestüurd door de omlaaggedeelde oscillator-frequentie. De teller Z3 is aan z'n uitgang zodanig geschakeld dat deze afhankelijk van de oscillatorfrequentie na een vastgestelde tijdsduur een impuls opwekt waarmee de ontstekingsinrichting ZE wordt bediend.

De onderhavige ontstekingselektronika is uitgerust met de mogelijkheid van een overprogrammering, hetgeen op twee manieren mogelijk is. In de eerste plaats kan dit gebeuren via een hernieuwde inschakelreset van de regelaar II en anderzijds via een extra vierde teller Z4. Daarbij telt de teller Z4 de in de programmeer frequentie volgens figuur b optredende negatieve flanken. De teller is zodanig uitgevoerd dat hij bij elke derde negatieve flank een reset-impuls opwekt waardoor de ontstekingselektronika opnieuw wordt geïnitialiseerd. Deze processen zijn in de figuren 6a en 6b duidelijk gemaakt.

Claims (14)

1. Werkwijze voor inductieve looptijdprogrammering van een ontsteker met behulp van een door een zendspoel uitgestraald en door een ontvangst-spoel in de ontsteker ontvangen elektromagnetisch wisselveld, waarbij door geschikte modulatie van het wisselveld de looptijdinformatie wordt ingevoerd in de ontsteker, met het kenmerk, dat de programmeersequentie bestaat uit een oplaadfase, waarin de ontsteker wordt gevoed met energie uit het elektromagnetische wisselveld, en een programmeerfase waarvan de duur de looptijd bepaalt, en uit een nalaadfase, die slechts dient voor verdere energie-overdracht, waarbij de programmeerfase gescheiden is van de oplaad- en nalaadfase telkens door een stopfase waarin de overdracht van het elektromagnetische wisselveld is onderbroken.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stopfasea een verschillende lengte bezitten.

3· Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de programmering wordt gestart en gestopt door de positieve, door de stopfasen voorafbepaalde impulsflanken.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat uit de zich tijdens de oplaadfase opbouwende voedingsspanning een resetsignaal voor een ontstekerelektronika wordt gewonnen.

5. Werkwijze volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat een eerste teller wordt gestart met de eerste positieve impulsflank en een tweede teller wordt gestart met de tweede positieve impulsflank en de tweede teller bij overloop van de eerste teller wordt gestopt, waarbij beide tellers dezelfde telcapaciteit bezitten en de in de tweede teller overblijvende telcapaciteit overeenstemt met de geprogrammeerde looptijd.

6. Werkwijze volgen èonlïlusie 5. met het kenmerk, dat beide tellers worden geschakeld door het ritme van een interne oscillator.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de frequentie van de interne oscillator bij het uittellen van de in de tweed^fl^lee '-tV aanwezige looptijd omlaag wordt gedeeld. „ !

8. Werkwijze volgens conclusie 7* gekenmerkt door de aanwezigheid van een ontbindingsfunktie door middel van een derde teller, die door de interne oscillator bij overloop ervan omhoog wordt geteld.

9- Werkwijze volgens conclusie 8, gekenmerkt door een vierde teller, die de negatieve impuls flanken binnen de tempiersequentie telt en bij de derde negatieve impulsflank een reset voor de ontstekerelektronika opwekt.

10. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijzen volgens êên der conclusies 1 tot en met 9, gekenmerkt door een op de ontvangstspoel (12) aangesloten gelijkrichtbrug (BI) waarvan de uitgang telkens ontkoppeld via dioden (Dl, D2, D3) is aangesloten op een ontstekingscondensator (Cl), een voedingsspanningscondensator (C2) en een filterelement (C4, R4) met parallel geschakeld elektronisch schakelelement (Tl).

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat op de voedingsspanningscondensator (C2) een spanningsregelaar (II) is aangesloten waarvan de uitgangsspanning (V^D) de elektronische schakelaar (Tl) en de daarmee verbonden programmeerschakeling voedt.

12. Inrichting volgens conclusie 11, gekenmerkt door de opstelling van een vluchtschakelaar (FS) die bij bediening ervan een frequentiedeler (TE1) tussen de uitgang van de interne oscillator (Ql) en de ingang van de tweede teller (Z2) schakelt en de tweede teller (Z2) vrijgeeft om te tellen.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de uitgang van de tweede teller (Z2) verbonden is met een ontstekingsinrichting (ZE) die voorzien is van een thyristor (Th) welke een ontstekingscondensator (Cl) via een ontstekingsmiddel (ZM) ontlaadt.

14. Inrichting volgens conclusie 13* met het kenmerk, dat de uitgangssignalen van de derde teller (Z3) via logische poorten worden gecombineerd en eveneens worden toegevoerd aan de ontstekingsinrichting (ZE).