一种火工品点火电路和模块的制作方法

1.本发明涉及火工品点火技术领域，尤其是涉及一种火工品点火电路和模块。


背景技术：

2.目前，随着航空、航天技术的发展，飞行器上的大量装备和设施采用分步展开和释放的方式进入运行状态。设备展开或释放前通过压紧点收拢在飞行器内部或固定在外挂点。进入轨道后，控制系统需解锁压紧点，设备展开后实现预定功能。压紧点的解锁普遍采用桥丝式电起爆火工品实现。
3.火工品点火控制一般采用继电器实现。
4.但是，常规继电器控制的火工品点火电路，如图1所示，磁隔离电路的输入侧要求有比较高的输入电压，其输出侧与点火电源共用一部分电路，点火电源的相对高电压会对检测电源的相对低电压产生影响，并对其余检测设备产生影响；且普遍存在电磁干扰、电弧、控制信号抖动等现象。对于要求比较高的控制系统，经常需要设计复杂的保护电路和冗余，以提高点火电路的可靠性，而这相应地增加了整个系统的体积、重量以及系统复杂度。
5.因此，设计一种能够降低电磁干扰、具有状态检测功能的火工品专用点火电路及装置，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种火工品点火电路和模块，通过设置延时电路，降低控制指令的电压，从而降低磁隔离电路的电压需求，检测火工品供电两端的电压状态，实现对火工品施加电压状态的检测。
7.第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：一种火工品点火电路，包括相互连接的点火控制电路和火工品状态检测电路，点火控制电路采用点火电源、控制电源，用于根据控制指令，控制施加在火工品上的点火电源接通或断开；火工品状态检测电路，采用检测电源，其二个输入端并联连接在火工品的两端，用于检测施加在火工品上的点火电源是否接通；点火电源电压值与控制电源电压值相等。
8.本发明进一步设置为：点火控制电路包括相互连接的延时电路、控制开关电路，延时电路的输入端用于接收控制指令，其输出端连接控制开关电路的控制端，延时电路与控制开关电路的控制端采用控制电源；控制开关电路的输出端用于控制火工品上的点火电源接通或断开。
9.本发明进一步设置为：延时电路包括串联连接的rc电路，rc电路中的第一电阻一端作为延时电路的输入端，另一端与第一电容c连接，第一电容c的两端与控制开关电路的二个输入端并联连接。
10.本发明进一步设置为：第一电容为并联电容组合，包括三个并联连接的电容，用于对输入端的高频干扰、中频干扰、低频干扰进行滤波。
11.本发明进一步设置为：控制开关电路包括磁隔离电路，磁隔离电路输入侧的二个输入控制端分别连接延时电路的二个输出端，其输出端串联连接在点火电源的正端，用于控制点火电源正端与火工品的电源正输入端连通或断开，火工品的电源负输入端连接点火电源地端。
12.本发明进一步设置为：控制开关电路包括二个磁隔离电路，二个磁隔离电路的输入侧并联连接，并与延时电路的输出端并联，第一磁隔离电路输出侧的二个输出端串联在点火电源的正输出端，用于连接火工品的电源正输入端；第二磁隔离电路输出侧的二个输出端串联在点火电源的负输出端，用于连接火工品的电源负输入端。
13.本发明进一步设置为：磁隔离电路包括磁隔离电路固体继电器。
14.本发明进一步设置为：火工品状态检测电路包括分压电路、光电隔离电路，分压电路的两个输入端分别用于连接火工品的两端，分压电路的输出端连接光电隔离电路的输入端，光电隔离电路的输出端用于输出火工品电压状态信息。
15.本发明进一步设置为：分压电路包括串联连接的第二电阻、第三电阻，第二电阻的一端用于连接火工品的一端，第三电阻的两端与光电隔离电路输入侧的二个输入端并联连接。
16.本发明进一步设置为：光电隔离电路包括光耦，其输出侧的第一输出端输出火工品电源状态信息，并通过上拉电子连接检测电源的正端，第二输出端连接检测电源的地端。
17.第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：一种火工品点火电路模块，包括至少一路火工品点火电路。
18.与现有技术相比，本技术的有益技术效果为：1.本技术通过在点火控制电路中设置延时电路，不仅减少了电磁干扰，同时对点火指令的电压进行了降低，从而降低了电磁隔离电路的电压需求，扩大了电磁隔离器的应用范围；2.进一步地，本技术通过检测火工品两端的电压状态，实现对火工品施加电压状态的检测；3.进一步地，本技术通过设置光电隔离电路进行检测电源与点火电源的隔离，消除了点火电磁干扰对检测电路的影响；4.进一步地，本技术将点火电路模块化，使用方便，降低成本。
附图说明
19.图1是现有技术的火工品点火电路结构示意图；图2是本技术的一个具体实施例的火工品点火电路结构框图示意图；图3是本技术的一个具体实施例的火工品点火电路结构示意图；图4是本技术的又一个具体实施例的火工品点火电路结构示意图；图5是本技术的再一个具体实施例的火工品点火电路结构示意图。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
21.具体实施例一
本技术的一种火工品点火电路，如图2所示，包括点火控制电路和火工品状态检测电路，点火控制电路的输出连接火工品状态检测电路输入，点火控制电路采用两个电源，一个是用于输入点火指令的电源v1，另一个是用于施加给火工品的电源v2，火工品状态检测电路采用一个电源，用于检测火工品上施加电压的状态信号。
22.点火控制电路包括相互连接的延时电路与控制开关电路，延时电路用于对点火指令信号进行延时分压，降低点火指令信号的电磁干扰；控制开关电路用于根据延时分压后的点火指令信号控制开关接通或断开，使火工品的两端连接到电源v2的两端，或断开与电源v2的连接。
23.火工品状态检测电路包括分压电路和与其连接的光电隔离电路，分压电路的两个输入端分别连接火工品的电源输入端，用于对施加在火工品两端的电压out1+、vout1
‑
进行分压，其输出连接光电隔离电路的输入，光电隔离电路根据火工品上分压电压的有无，输出检测信号vout2，光电隔离电路采用检测电源v3进行供电。
24.在本技术的一个具体实施例中，电源v1的电压值与电源v2的电压值相等，电源v3的电压值小于电源v1的电压值。
25.具体实施例二本技术的一种火工品点火电路，如图3所示，包括由第一电阻r1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3组成的rc延时电路，其中，第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3并联连接，组成电容并联组合，第一电阻r1与电容并联组合串联连接，组成rc延时电路。
26.采用三个电容并联，每个电容对应对不同频率段的磁干扰信号进行滤波，减小对干扰信号对控制开关电路的影响。
27.电容并联组合的两端，并联连接控制开关电路二个输入端。控制开关电路包括磁隔离固体继电器k1，磁隔离固体继电器k1输入侧的二个输入端分别连接电容并联组合的二端，磁隔离固体继电器k1输出侧的二个输出端串联在点火电源的正端与火工品的第一端之间，其第一输出端连接点火电源v2的正端，其第二输出端连接点火工品的第一端，输出电压vout1+。
28.火工品的第二端连接点火电源v2的负端，输出电压vout1
‑
。
29.采用磁隔离固体继电器作为火工品切换开关，具有反应时间短、电磁辐射低和瞬时过载能力强的特点。
30.磁隔离固体继电器内部还具有施密特特性，在控制电压达到接通条件前输入阻抗高，输入电流较小，通常在1ma以下，较难产生输出驱动信号，维持断开状态；控制电压达到接通条件需要的控制能量（电压和电流）大；控制电压或电流达到接通条件后，继电器输入阻抗瞬间降低，输入电流突变到5ma以上，产生输出驱动信号，达到接通的状态，火工品点火，此后即便控制电压（电流）有所波动，继电器输入阻抗低，更趋于导通，不容易受到干扰信号而误关断。
31.分压电路包括串联连接的第二电阻r2、第三电阻r3，第二电阻r2的一端用于连接火工品的第一端，第三电阻r3的一端用于连接火工品的第二端、光电隔离电路输入侧的第二输入端，第二电阻r2、第三电阻r3的连接点连接光电隔离电路输入侧的第一输入端。
32.光电隔离电路输出侧的第一输出端作为状态检测信号的输出端、并通过上拉电阻r4连接检测电路v3的正端，其输出侧的第二输出端连接检测电路v3的负端。
33.光电隔离电路包括光耦k2。
34.控制指令通过延时电路，进行降压与抗干扰后，控制磁隔离固体继电路k1的导通或断开，从而控制点火电源v2是否与火工品连接或断开，分压电路对火工品两端的电压进行分压后，控制光电隔离电路k2输出相应的状态检测信号。
35.火工品状态检测电路，采用光隔离固体继电器实现火工品开关的无源状态检测，避免了有源检测带来的潜在通路风险，降低了火工品瞬时切换对状态采样电路的电磁干扰。
36.具体地，当控制指令传输过来后，通过rc电路延时降压，控制磁隔离固体继电器k1导通，点火电源v2的正端与火工品的第一端接通，因火工品的第二端连接点火电源v2的负端，点火电源v2施加到火工品上，分压电路对火工品上施加的电压进行分压后，控制光电隔离电路导通，状态检测信号变为低电平。
37.当控制指令消失后，磁隔离固体继电器断开，火工品上施加的电压消失，光电隔离电路截止，状态检测信号变为高电平。
38.经过rc延时电路的降压，控制指令的电压被降低，磁隔离固体继电器的电压需求也相应降低，扩大的磁隔离固体继电器的范围，降低了成本。
39.具体地，点火电源v1的电压值为28.5v，控制指令的电源电压值也为28.5v，检测电源v3的电压值为5v。
40.为了保证火工品与点火电源正端可靠连接，控制开关电路包括并联连接的至少二个磁隔离固体继电器，如图4所示，各磁隔离固体继电器输入侧的二个输入端并联连接在延时电路的输出端，各输出侧的第一个输出端连接点火电源正端，第二输出端连接火工品的第一端。
41.具体实施例三本技术的一种火工品点火电路，如图5所示，与具体实施例2的区别在于：在火工品的第二端也串联连接第二个控制开关电路。在此电路中，火工品的二端同时连接控制开关电路，保证了火工品施加电源的可靠性。
42.第二控制开关电路包括磁隔离电路，磁隔离电路输入侧的二个输入端与延时电路的输出端并联，其输出侧的第一输出端连接火工品的第二端，其输出侧的第二输出端连接点火电源地v2
‑
。
43.具体地，磁隔离电路包括磁隔离固体继电器k4，磁隔离固体继电器k4输入侧的二个输入端分别与rc延时电路的二个输出端连接，其输入侧与并联电容组合并联连接。
44.当控制指令传输过来后，通过rc电路延时降压，控制磁隔离固体继电器k1/k4导通，火工品二端与点火电源v2的二端连通，点火电源v2施加到火工品上，分压电路对火工品上施加的电压进行分压后，控制光电隔离电路导通，状态检测信号变为低电平。
45.当控制指令消失后，磁隔离固体继电器k1/k4截止，火工品二端与点火电源v2的二端断开，火工品上施加的电压消失，光电隔离电路截止，状态检测信号变为高电平。
46.为了保证火工品与点火电源负端的可靠连接，控制开关电路包括并联连接的至少二个磁隔离固体继电器，各磁隔离固体继电器输入侧的二个输入端并联连接在延时电路的输出端，各输出侧的第一个输出端连接火工品的第二端，第二输出端连接点火电源负端。
47.具体实施例四
应用本技术的一种火工品点火电路制成电路模块，得到本技术的一种火工品点火模块，点火模块采用即插即用结构，将各电源输入端、用于连接火工品的二个输出端、状态检测信号输出端采用针式结构，方便使用，同时简化系统整体电路结构。
48.在本技术的一个具体实施例中，本技术的一种火工品点火模块包括至少一组火工品点火电路。
49.火工品点火模块前端与控制器对接，后端与火工品对接，实现火工品点火执行机构的灵活性和可靠性。
50.本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。