专利名称：一种冷热兼容的飞行器点火电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞行器点火电路，特别是涉及一种通过CPU进行逻辑控制的、兼容冷 热点火方式的飞行器点火电路。
背景技术：
飞行器的点火电路设计，直接影响到发射可靠性，因此除要完成基本的点火功能 外，可靠性和安全性的设计同样尤为重要。在传统的设计中，一般通过采用大量的继电器的 线包以及触点串并联的方式完成。不同的飞行器点火电路中有不同的点火逻辑，因此当需 要更改发射时序或改变发射方式时，则需要重新设计点火电路。例如在一般的冷发射电路设计中，点火通路设计了一系列点火条件串联电路，即 只有所有条件都满足时，才能接通点火控制通路，通过限流电阻(一般放在地面)引爆火工 品，实现点火。热发射中点火电路的设计与冷发射点火电路基本相同，但是限流电阻一般放 置在飞行器上。通常在飞行器的研制过程中，对于飞行器点火电路采用对冷发射还是热发射方式 始终存在争论，因此如果建立电路的设计方式与发射方式相冲突，势必对系统硬件产生较 大的技术状态变化。综上所述，现有点火电路的设计存在以下3点不足1、点火电路需要大量的逻辑控制继电器，考虑到实际需求和冗余因素，总数量还 会翻倍。2、如果系统要求稍微变化，硬件设计的变化不可避免，如增加或减少某个逻辑条 件，因此大大降低了点火电路的兼容性。3、由于限流电阻一般在冷发射时安装在地面点火电路上，热发射时安装在在飞行 器上，所以冷热发射不能兼容。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种通过CPU进行逻辑控 制的判断，具有防止输出静电，高可靠性的特点并可以兼容冷热点火方式的飞行器点火电 路。本发明的技术解决方案是一种冷热兼容的飞行器点火电路，其特征在于包括CPU、输入控制单元、输出控制 单元和冷热控制继电器，其中所述的CPU用于对飞行器点火逻辑条件进行判断，并对输出控制单元进行控制， CPU的每路输入与一个输入控制单元的输出相联，并始终处于等待输入信号的状态，当获取 有效输入信号时，进行点火逻辑判断，如果通过点火逻辑判断，则在两路输出端同时输出有 效信号，否则继续等待输入信号；所述的输入控制单元包括1个输入光偶，其中输入光偶的输入为输入控制单元的输入与点火逻辑开关相联，输入光偶的输出为输入控制单元的输出与CPU的输入相联，1个 输入控制单元对应于1个点火逻辑开关；所述的输出控制单元由2个控制继电器、2个输出光耦、1个二极管和1个串联电 阻R3组成，每个控制继电器均包括线圈和4对触点，其中2个输出光耦的一个输入端与CPU 的两路输出相联，2个输出光耦一个输出端均与负供电端相联，2个输出光耦的另一输出端 通过串联电阻R3与二极管V2相串联，然后并联控制继电器的线圈Kdhi和控制继电器的线圈 Kdh2，触点P9DH1与触点P2DH1所构成的开关并联于触点P9DH2与触点P2DH2所构成的开关，触点 P12DH1与触点P5DH1所构成的开关并联于触点P12DH2与触点P5DH2所构成的开关，触点P5DH1与 触点P7DH1所构成的开关与于触点P6DH2与触点P8DH2所构成的开关通过触点P7DH1和触点P6DH2 相串联，触点PIdhi与触点PSdhi所构成的开关并联于触点PIdh2与触点PSdh2所构成的开关， 触点P14DH1与触点P13DH1所构成的开关并联于触点P14DH2与触点P13DH2所构成的开关，触点 P9DH1与触点P9DH2接飞行器正供电端，触点P2DH1、触点P2DH2、触点P12DH1和触点P12DH2相互连 接，触点P14DH1与触点P14DH2接飞行器负供电端，触点P13DH1、触点P13DH2、触点PIdhi和触点 PIdh2相互连接，触点P12DH1和触点P7DH1在任意时刻只有一个可与触点P5DH1相通，第一个继 电器线圈不带电时，触点P7DH1与触点P5DH1相通，第一个继电器线圈带电时，触点P12DH1与触 点P5DH1相通；触点PIdh2和触点P6DH2在任意时刻只有一个可与触点P8DH2相通，第二个继电 器线圈不带电时，触点PSdh2和触点P6DH2相通；第二个继电器线圈带电时，触点PSdh2和触点 PIdh2相通；所述的冷热控制继电器包括线圈和1对触点，其中冷热控制继电器的1对触点构 成的开关结构Pk并联于地上点火电路的限流电阻Rpkmb的两端，冷热控制继电器的线圈Kk 串联于飞行器正负供电之间，当飞行器点火电路与地上点火电路连接时，冷热控制继电器 的线圈Kk带电，冷热控制继电器的1对触点断开；当飞行器点火电路与地上点火电路断开 时，冷热控制继电器的线圈不带电，冷热控制继电器的1对触点导通，其中所述的与冷热控 制继电器的线圈相串联的正负供电为任意一个与点火逻辑开关相联的供电。所述的输入控制单元还包括1个输入串联电阻R1U个输入并联电阻R2U个电容 C1和1个二极管V1组成，输入光耦的一路输入具有两个输入端口，两个输入端口与电容Cp 输入并联电阻R2、二极管V1相并联，与点火逻辑开关相联的输入端首先串联与输入串联电 阻R1相联，输入光耦的另一个输入端与负供电端相联。输入光耦的一路输出具有两个输出 端口，与CPU的输入相联的输出端口同时通过电阻R3与5V相联，输入光耦的另一个输出端 与GND相联。本发明与现有技术相比有益效果为(1)本发明利用输入控制单元和CPU实现了对飞行器发射电路的控制和逻辑判 断，相对于现有技术，大量减少了控制继电器的使用；且当发射条件改变时，只需要增加相 应个数的输入控制单元，并修改逻辑判断软件，就可满足，提高了电路的可扩展性；(2)本发明利用2个输出控制单元对火工品进行双端控制，相对于现有技术提高 了点火电路的可靠性，并且在继电器线圈不带电时，通过串联触点的闭和，防止了由于输出 电路静电造成的误点火操作；(3)本发明利用冷热控制继电器实现了冷热兼容的点火方式，提高了电路的兼容 性。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的输入控制单元示意图；图3为本发明的输出控制单元含控制继电器线圈部分示意图；图4为本发明冷热兼容点火电路及控制继电器触点连接图；图5为本发明CPU工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步的详细描述。1、输入控制单元设计输入控制单元用于连接于点火电路的点火逻辑开关，并将点火逻辑开关输入的电 信号转化为适合CPU读取的电平信号。输入控制单元与点火逻辑开关一对一配置，按照不 同的控制开关的数量，可使用相应数量的输入控制单元进行扩展。如图2所示，以用于连接飞行器上点火逻辑开关Kzd的输入控制单元为例说明本实 施例输入控制单元的设计，电路连接关系如图。输入控制单元中的输入光耦的输入端同时 并联1个二极管V1,1个并联电阻R2和1个电容C1，其中二极管V1可以防止电流反向；并联 电阻R2用于抬升电压；电容C1具有滤波的作用，用于滤除输入信号中的毛刺，串联电阻R1 的一端与光耦输入的一端相串联，串联电阻R1的另一端用于同飞行器上点火逻辑开关Kzd 相联。其中，输入光耦采用HCPL0630 ；二极管V1采用2CK200，其承受耐压值为100V ；并 联电阻 R2 = 470 Ω = IOOOpF ；串联电阻 R1 = 3. 3ΚΩ。当Kzd闭合时，输入控制单元上电，在满足HCPL0630输入条件下，可以通过光耦将 电信号进行转化，在典型情况下V2 的输入电流=(28-1. 5)/3. 3Κ-1. 4/0. 470Κ = 5. 1mA，满足 HCPL0630 输入电流
要求；考虑拉偏试验，分别考虑高压为31V和低压为26V的情况，V2 输入电流(31V) = (31-1. 5) /3. 3K-1. 4/0. 470K = 6mA,满足 HCPL0630 输入电 流要求；V2 输入电流(26V) = (26-1. 5) /3. 3K-1. 4/0. 470K = 4. 5Ma,满足 HCPL0630 输入
电流要求。2、输出控制单元设计在本实施例中，输出控制单元用于在CPU的控制下使点火电路导通实现飞行器的 点火。其中双控制继电器的设计可以防止在单个控制继电器发生故障的情况下，保证飞行 器的正常点火，提高电路的可靠性。如图3、4所示，为本实施例输出控制单元电路连接图。CPU的输出与输出控制单 元的输入相联，输出控制单元的输出与两个控制继电器的线圈Kdhi和Kdh2相并联，然后与二 极管V2和串联电阻R3所构成的串联部分相并联。图4所示为本实施例中2个控制继电器 的触点连接图，其中除触点P5DH1和触点P7DH1及触点P6DH2和触点PSdh2在控制继电器线圈不带电时闭和处于导通状态，带电时相断开外，其他配对的触电均在控制继电器线圈不带电 时断开，带电时闭和。此种连接可以在点火电路无输出时通过触点P5DH1和触点P7DH1及触点 P6DH2和触点PSdh2的闭和构成短路回路，避免了由于静电等原因造成的误点火，而在点火电 路满足输出条件时，成对触点先并联后串联的连接方式又防止了由于单个控制继电器故障 造成的点火失败，因此提高了点火输出电路的可靠性。当满足发射条件时，CPU的输出通过 输出控制单元中的输出光耦使两个控制继电器的线圈带电，进而使控制继电器的中的相应 触点导通，引爆火工品。而假设在控制继电器故障导致线圈Kdhi无法上电时，由于触点P9m2 和触点P2DH2、触点P12DH2和触点P5DH2、触点P14DH2和触点P13DH2、触点PIdh2和触点P8DH2仍然 导通，因此点火电路仍然可以正常工作。在本实施例中，光耦采用松下公司的AQW212，其输出电流350mA ；二极管V2采用 2CZ103D，耐压值300V ；串联电阻R3 = 10 Ω ；控制继电器的线圈KDHl、KDH2采用JQX-136M 型继电器，线包电阻为270 Ω，并联后等效电阻为135 Ω。输出电流=28/135 = 207mA，满足电路要求。3、冷热兼容点火电路设计如图4所示，为冷热兼容点火电路的连接图。继电器的触APk打开时，地上限流电 阻有效，电路适合于冷点火方式；继电器的触点Pk的触点闭合时，地上限流电阻被短接，电 路适合于热点火方式。继电器Kk的触点的导通状态由继电器Kk的线圈控制，继电器Kk的 线圈带电，则继电器Kk的触点闭和，反之打开。根据冷热点火电路不同的连接方式，通过将 冷热兼容继电器的线圈Kk串联于任意点火逻辑的正负供电之间使其自动带电。其中本实施例中，Kk选用JQX-136M继电器，其可以通过20A电流。4、CPU 设计CPU的设计可以采用一片FPGA或CPLD实现，通过软件实现对点火电路的逻辑判断 的功能，并且当逻辑关系改变时只需要改变片上的软件就可以实现对新逻辑条件的判断， 省去了大量硬件的设计与改动。本实施例中，采用了一片Epm7192SQC-10。如图5所示为本发明CPU工作流程图，CPU的各个输入端用于获取相应输入控制 单元的输出信号。CPU工作后始终处于输入信号的等待状态，当与输入控制单元相联的点火 逻辑开关导通时，输入控制单元输出有效的低电平信号，CPU进行点火逻辑判断，如果不满 足点火逻辑判断中所规定的条件，则重新等待输入信号，当满足点火逻辑判断中的全部条 件时，CPU在两个输出端同时输出有效低电平信号，两路有效低电平信号同时作用在输出控 制单元的2个输出光耦的输入端。结合图1，进一步说明本实施例中的CPU工作原理。将飞行器上的点火逻辑开关 Kzd、Kzb、Sl和S2分别按图2所示原理与输入控制单元相联。点火逻辑为Kzd、Kzb和Si、S2 均导通时，飞行器点火。CPU始终处于等待Kzd、Kzb、Sl和S2相联的输入控制单元的输出电平 的状态，当获取有效的低电平信号时，CPU在两个输出端输出低电平信号，通过输出控制单 元使控制继电器线圈Kdhi和Kdh2带电，从而使得控制继电器中的触点导通，点火电路导通， 引爆火工品。其中，当采用热点火方式时，冷热控制继电器的线圈不带电，并使得冷热控制 继电器的触点始终闭合，短接地上限流电阻；当采用冷点火方式时，冷热控制继电器的线圈 带电，并使得冷热控制继电器的触点始终打开，地上限流电阻串联于点火电路。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的 保护范围。 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求
一种冷热兼容的飞行器点火电路，其特征在于包括CPU、输入控制单元、输出控制单元和冷热控制继电器，其中所述的CPU用于对飞行器点火逻辑条件进行判断，并对输出控制单元进行控制，CPU的每路输入与一个输入控制单元的输出相联，并始终处于等待输入信号的状态，当获取有效输入信号时，进行点火逻辑判断，如果通过点火逻辑判断，则在两路输出端同时输出有效信号，否则继续等待输入信号；所述的输入控制单元包括1个输入光偶，其中输入光偶的输入为输入控制单元的输入与点火逻辑开关相联，输入光偶的输出为输入控制单元的输出与CPU的输入相联，1个输入控制单元对应于1个点火逻辑开关；所述的输出控制单元由2个控制继电器、2个输出光耦、1个二极管和1个串联电阻R3组成，每个控制继电器均包括线圈和4对触点，其中2个输出光耦的一个输入端与CPU的两路输出相联，2个输出光耦一个输出端均与负供电端相联，2个输出光耦的另一输出端通过串联电阻R3与二极管V2相串联，然后并联控制继电器的线圈KDH1和控制继电器的线圈KDH2，触点P9DH1与触点P2DH1所构成的开关并联于触点P9DH2与触点P2DH2所构成的开关，触点P12DH1与触点P5DH1所构成的开关并联于触点P12DH2与触点P5DH2所构成的开关，触点P5DH1与触点P7DH1所构成的开关与于触点P6DH2与触点P8DH2所构成的开关通过触点P7DH1和触点P6DH2相串联，触点P1DH1与触点P8DH1所构成的开关并联于触点P1DH2与触点P8DH2所构成的开关，触点P14DH1与触点P13DH1所构成的开关并联于触点P14DH2与触点P13DH2所构成的开关，触点P9DH1与触点P9DH2接飞行器正供电端，触点P2DH1、触点P2DH2、触点P12DH1和触点P12DH2相互连接，触点P14DH1与触点P14DH2接飞行器负供电端，触点P13DH1、触点P13DH2、触点P1DH1和触点P1DH2相互连接，触点P12DH1和触点P7DH1在任意时刻只有一个可与触点P5DH1相通，第一个继电器线圈不带电时，触点P7DH1与触点P5DH1相通，第一个继电器线圈带电时，触点P12DH1与触点P5DH1相通；触点P1DH2和触点P6DH2在任意时刻只有一个可与触点P8DH2相通，第二个继电器线圈不带电时，触点P8DH2和触点P6DH2相通；第二个继电器线圈带电时，触点P8DH2和触点P1DH2相通；所述的冷热控制继电器包括线圈和1对触点，其中冷热控制继电器的1对触点构成的开关结构PK并联于地上点火电路的限流电阻R限流电阻的两端，冷热控制继电器的线圈Kk串联于飞行器正负供电之间，当飞行器点火电路与地上点火电路连接时，冷热控制继电器的线圈Kk带电，冷热控制继电器的1对触点断开；当飞行器点火电路与地上点火电路断开时，冷热控制继电器的线圈不带电，冷热控制继电器的1对触点导通，其中所述的与冷热控制继电器的线圈相串联的正负供电为任意一个与点火逻辑开关相联的供电。
2.根据权利要求1所述的一种冷热兼容的飞行器点火电路，其特征在于所述的输入 控制单元还包括1个输入串联电阻R1U个输入并联电阻R2U个电容C1和1个二极管V1组 成，输入光耦的一路输入具有两个输入端口，两个输入端口与电容C1、输入并联电阻R2、二 极管V1相并联，与点火逻辑开关相联的输入端首先串联与输入串联电阻R1相联，输入光耦 的另一个输入端与负供电端相联。输入光耦的一路输出具有两个输出端口，与CPU的输入 相联的输出端口同时通过电阻R3与5V相联，输入光耦的另一个输出端与GND相联。
全文摘要
一种冷热兼容的飞行器点火电路，其特征在于包括CPU、输入控制单元、输出控制单元和冷热控制继电器。其中，利用CPU对点火逻辑条件进行判断，大量减少了控制继电器的使用，提高了电路的可扩展性；输出控制单元中双继电器的设计提高了点火电路的可靠性；采用冷热控制继电器则实现了对飞行器冷热点火方式的同时兼容。
文档编号F02C7/266GK101892910SQ20101023622
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者吴 灿, 尹刚, 曹帮林, 赵雅丽, 韦闽峰 申请人:北京航天自动控制研究所