一种火工品安全机构转换测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种火工品安全机构转换测试装置，适用于火工品安全机构的集成化测试。


背景技术：

2.各类导弹武器中为防止火工品意外工作而导致事故，在点火器与传爆系统间通常会设置安全机构，在点火器意外发火情况下，可有效阻断能量传递，终止后续火工系统工作。火工品安全机构是点火系统与传爆系统的安全阀，在火工系统中起到保护系统安全的关键作用。安全机构由驱动机构和隔离执行机构构成，工作状态一般分为隔离状态和贯通状态，主要工作性能为状态切换时间及切换稳定性。切换时间短可节约火工品工作准备时间，提升武器响应速度，切换稳定则产品安全性越好。
3.目前无专用集成测试方法，通常采用全程记录，结果判断的方式进行测试，无可实时测试的手段。采用示波器采样供电回路、反馈回路电压变化并进行拟合计算，人工判读获得转换时间，这种测试方式可以全过程记录各信号变化情况，精确定位转换时间点，但每次硬件准备后仅能完成一次测量，生产及使用过程需要多次测量，造成测试耗时过长；同时通过波形曲线拟合判读的读取方式准确性低、无法直接记录且不可进行连续测试；安全机构需要在不同电压情况下进行转换时间测量以证明其能力适应范围，这就需要对供电电源频繁进行电压调整，导致测试效率低。
4.随着航天产品精密程度等级变高、生产批量变大，现有生产方式和质量控制能力已无法满足新一代航天装备生产需求。


技术实现要素：

5.本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术不足，提供一种火工品安全机构转换测试装置，数字化集成度高、体积小、准确性好。
6.本实用新型的技术解决方案是：
7.一种火工品安全机构转换测试装置，包括：机箱、lcd触摸屏、信息接口组、测试接口、开关按钮、电源接口组、ndr导轨式开关电源、dc
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dc直流调压模块、直流程控调压电源、光耦驱动板、中央控制板以及姿态传感器；
8.lcd触摸屏安装在机箱上表面矩形沉槽内，lcd触摸屏表面与机箱上表面外壳平齐；ndr导轨式开关电源、直流程控调压电源、dc
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dc直流调压模块、光耦驱动板、中央控制板以及姿态传感器均通过螺钉固定在机箱内部底板上；开关按钮、信息接口组、电源接口组、测试接口通过螺纹安装在机箱侧面板设置的对应孔位中。
9.进一步的，用于显示及数据输入的lcd触摸屏背面通过usb连接线及hdmi连接线与中央控制板连接，由中央控制板供电并进行人机交互数据传输；
10.ndr导轨式开关电源、电源接口组和开关按钮串联方式连接，接入220v交流电源并转换为48v直流向直流程控调压电源供电，同时向dc
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dc直流调压模块供电；dc
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dc直流调压
模块将48v直流调整为5v直流分别向中央控制板和姿态传感器供电。
11.进一步的，直流程控调压电源输出端接入光耦驱动板输入端，光耦驱动板输出端连接测试接口，通过测试接口与测试产品对接，进行产品驱动及状态信号检测；信息接口组通过usb延长连接线、以太网延长连接线与中央控制板连接，用于外设接入及数据对外输出。
12.进一步的，中央控制板通过485总线与直流程控调压电源通讯端连接，调整直流程控调压电源输出参数；中央控制板通过四个数字io口与光耦驱动板通讯端连接，控制驱动电压输出并读取反馈信号；中央控制板通过spi总线与姿态传感器通讯端连接，读取装置姿态信息。
13.进一步的，火工品安全机构转换测试装置工作时，开关按钮处于闭合状态，220v电源通过电源接口组接入ndr导轨式开关电源。
14.进一步的，测试完成后，中央控制板将测试数据通过信息接口组向外部服务器发送。
15.进一步的，运行过程中，中央控制板向姿态传感器获取火工品安全机构转换测试装置姿态数据，若发现异常，中央控制板终止光耦驱动板输出。
16.进一步的，光耦驱动板包括测试信号反馈电路和驱动电路；
17.测试信号反馈电路包括电阻r1、r2、r3、r4、压敏电阻r5、r6产品信号开关k1以及k2；
18.电阻r1、r3与产品信号开关k1串联连接，电阻r2、r4与产品信号开关k2串联连接，r5与r4并联，r6与r3并联，r1、r2、r3、r4、r5、r6构成光耦驱动板的测试信号反馈电路。
19.进一步的，驱动电路包括光耦g1、g2、g3、g4；光耦g1、g2、g3、g4按桥式电路布局连接，构成光耦驱动板驱动电路。
20.进一步的，中央控制板包括：存储器、第一cpu、第二cpu、ram、hdmi接口、usb接口、ethernet接口以及gpio接口；
21.存储器通过pci总线与第一cpu连接，第二cpu通过com通讯串口与第一cpu连接通讯，ram与第一cpu直接连接，hdmi接口与第一cpu内置gpu接口连接、usb接口通过usb控制器与第一cpu连接，ethernet接口通过ethernet控制器与第一cpu连接，gpio接口将第二cpu数字io口直接接出。
22.本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
23.(1)本发明采用光耦驱动方式，驱动响应由8ms提升至0.1ms，减少了驱动延时带来的测量误差。
24.(2)本发明采用中央控制板通过程序控制程控直流调压电源的方式，实现软件程控测试电压，无需进行机械调整，测试灵活性增强。
25.(3)本发明采用电平信号检测方式，与原有波形采样判读方式，反馈更灵活，判读更准确。
26.(4)本发明采用程控自动判断和数据自动读取存储技术，测试数据自动记录存储，提升了测试效率。
附图说明
27.图1为本发明外形简图；
28.图2为本发明内部分布示意图；
29.图3为本发明光耦驱动板测试信号反馈电路原理图；
30.图4为本发明光耦驱动板驱动电路原理图；
31.图5为本发明中央控制板电路原理图。
具体实施方式
32.如图1、2所示，本发明一种火工品安全机构转换测试装置，包括：机箱1、lcd触摸屏2、信息接口组3、测试接口4、开关按钮5、电源接口组6、ndr导轨式开关电源7、dc
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dc直流调压模块8、直流程控调压电源9、光耦驱动板10、中央控制板11、姿态传感器12；
33.lcd触摸屏2安装在机箱1上表面矩形沉槽内，表面与机箱1上表面外壳平行；ndr导轨式开关电源7、直流程控调压电源9、dc
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dc直流调压模块8、光耦驱动板10、中央控制板11、姿态传感器12通过螺钉固定在机箱1内部底板上；开关按钮5、信息接口组3、电源接口组6、测试接口4通过螺纹安装在机箱1侧面板设置的对应孔位中；
34.lcd触摸屏2用于软件界面显示及数据输入，背面通过usb连接线及hdmi连接线与中央控制板11连接，由中央控制板11供电并进行人机交互数据传输；ndr导轨式开关电源7通过螺钉固定在机箱内部底板上，通过电源接口组6和开关按钮5串联方式接入220v交流电源并转换为48v直流向直流程控调压电源9供电，同时向dc
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dc直流调压模块8供电；dc
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dc直流调压模块8将48v直流调整为5v直流分别向中央控制板11、姿态传感器12供电。
35.直流程控调压电源9输出端接入光耦驱动板10输入端，光耦驱动板10输出端连接测试接口4，通过测试接口4与测试产品对接，进行产品驱动及状态信号检测；信息接口组3通过usb延长连接线、以太网延长连接线与中央控制板连接，用于外设接入及数据对外输出；
36.中央控制板11通过485总线与直流程控调压电源9通讯端连接，用于实施编程调整直流程控调压电源9输出参数；中央控制板11通过4个数字io口与光耦驱动板10通讯端连接，控制驱动电压输出并读取反馈信号；中央控制板11通过spi总线与姿态传感器12通讯端连接，读取装置姿态信息；
37.火工品安全机构转换测试装置工作时，闭合开关按钮5，220v电源通过电源接口组6和开关按钮5接入ndr导轨式开关电源7，ndr导轨式开关电源7将输入220v电源调整为48v直流电源，dc
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dc直流调压模块8将48v电源调整为5v电源向中央控制板11、姿态传感器12供电；
38.测试时，在lcd触摸屏2中输入运行参数，中央控制板11内部程序通过485总线向直流程控调压电源9发送电压及电流设置参数，直流程控调压电源9根据参数调整至指定输出电压，向光耦驱动板10输入端供电，中央控制板11的io口通讯控制光耦驱动板10向测试接口4正向供电，同时中央控制板11io口通过光耦驱动板10监听测试接口4反馈信号，判断安全机构是否转动完成，若安全机构转换完成，中央控制板11中断控制信号，光耦驱动板10停止向测试接口4供电，中央控制板11通过计算发送供电指令至监测到测试接口4反馈信号的时间差，获得火工品安全机构转换时间，并通过反馈信号获得产品状态信息。
39.测试完成后，中央控制板11将测试数据通过信息接口组3向外部服务器发送；运行过程中，中央控制板11同步向姿态传感器12获取火工品安全机构转换测试装置姿态数据，若发现异常，中央控制板11控制终止光耦驱动板输出，保护安全机构。
40.本发明光耦驱动板包括测试信号反馈电路和驱动电路，分别如图3和图4所示。
41.测试信号反馈电路包括电阻r1、r2、r3、r4、压敏电阻r5、r6产品信号开关k1以及k2。
42.r1、r2、r3、r4为1kω碳膜电阻，r5、r6为5.6v压敏电阻，r1、r3通过测试接口4与产品信号开关k1串联连接，r2、r4通过测试接口4与产品信号开关k2串联连接，r5与r4并联，r6与r3并联，r1、r2、r3、r4、r5、r6构成光耦驱动板的测试信号反馈电路。
43.当产品信号开关k1闭合时，io1为高电平，当产品信号开关k2闭合时，io2为高电平，测试信号电平通过io1、io2接入atmega 2560cpu gpio接口，由atmega 2560cpu采样处理。
44.驱动电路包括光耦g1、g2、g3、g4；光耦g1、g2、g3、g4按桥式电路布局连接，构成光耦驱动板驱动电路。g1、g2、g3、g4为欧姆龙g3vm
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61cr光耦，atmega 2560cpu通过gpio接口输出高低电平，io3、io4、io5、io6高电平组合控制驱动电流流向，驱动测试产品工作。
45.如图5所示，为本发明中央控制板结构原理图，中央控制板包括emmcv50存储器、intel 8th n4100 cpu、atmega 2560cpu、lpddr3 8g ram、hdmi、usb、ethernet、gpio接口；
46.emmcv50存储器通过pci总线与intel 8th n4100 cpu连接，atmega2560cpu通过com通讯串口与intel 8th n4100 cpu连接，lpddr3 8g ram与intel 8th n4100 cpu直接连接，hdmi与intel 8th n4100 cpu内置gpu接口连接、usb接口通过usb控制器与intel 8th n4100 cpu连接，网络接口通过ethernet控制器与intel 8th n4100 cpu pci总线连接，gpio接口将atmega 2560cpu数字io口直接接出。
47.工作时，操作系统控制程序运行，intel 8th n4100 cpu通过串口与atmega2560cpu通讯，下发指令，atmega 2560cpu接受指令进行运算，按指定频率通过gpio接口输出控制脉冲，同时反馈信号通过gpio接口接入atmega2560cpu，信号经atmega 2560cpu运算判断后向intel 8th n4100 cpu发送结果数据，操作系统对测试结果进行数据处理。
48.本实用新型所述火工品安全机构转换测试装置尺寸为24cm
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16cm
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10cm，体积小巧，重量轻，便于携带，特别是在野外武器系统维护中优势明显；使用触摸屏进行交互操作代替按钮操作并使用集成软件进行测试控制，集成度高，操作性好；测试驱动响应延迟由8ms提升至0.1ms，测量精度提升80倍；单次测试时间由1min减至1.2s，测试效率提升50倍；本实用新型已在多种型号武器火工品安全机构转换测试中应用，测试效率及测试准确度提升明显。