一種引信鑒別延時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

曾 毅

(西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621010)

鉆地彈引信的傳統(tǒng)作用方式之一就是觸發(fā)延時(shí)模式。這在目標(biāo)介質(zhì)厚度比較明確的情況下行之有效。但在目標(biāo)介質(zhì)厚度比較模糊的情況下，精確設(shè)置延時(shí)時(shí)間，使引信具有“過(guò)靶炸”的功能，存在較大困難。在這種情況下，提出一種自動(dòng)識(shí)別侵徹完畢后再啟動(dòng)固定延時(shí)的思路，以達(dá)到成功做到過(guò)靶炸的目的。主要研究?jī)?nèi)容是研制觸發(fā)侵徹引信炸點(diǎn)控制電路［1］。

1 電路原理

通過(guò)兩種輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)且僅當(dāng)兩種輸入信號(hào)滿足設(shè)定值且達(dá)到可靠設(shè)定時(shí)間時(shí)，即完成圖1的功能后，才能使觸發(fā)電壓達(dá)到預(yù)定值，并輸出觸發(fā)信號(hào)。圍繞這一類電路的需求，提出了以下引信鑒別延時(shí)系統(tǒng)。出于對(duì)輸入信號(hào)一般性的考慮，取一路為模擬信號(hào)，另一路為數(shù)字信號(hào)［2］。

圖1 邏輯鑒別電路邏輯框圖

圖1中，a為模擬輸入，b是開(kāi)關(guān)輸入。模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)處理以及整形后，成為方波信號(hào)c;當(dāng)c信號(hào)出現(xiàn)上升沿時(shí)，通過(guò)觸發(fā)記憶使信號(hào)d出現(xiàn)跳變，并且始終保持記憶狀態(tài);也正是這種記憶狀態(tài)保證了以下邏輯判斷功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)且僅當(dāng)c、b都為“0”并且達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，e才出現(xiàn)“1”狀態(tài)，f作為c、b的與判斷結(jié)果變?yōu)椤?”，經(jīng)過(guò)延時(shí)g由“0”變成“1”。b，c，d，e，f，g的時(shí)序波形如圖2所示。

圖2 邏輯鑒別電路時(shí)序波形圖

c出現(xiàn)上升沿時(shí)，觸發(fā)記憶產(chǎn)生信號(hào)d;b和c或非判斷出e;然后e和d與判斷得到信號(hào)f;f延時(shí)得到信號(hào)g。

為探索思路的可行性，在電路設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兩種輸入量，一路為A信號(hào)(a模擬輸入);另一路為B信號(hào)(b開(kāi)關(guān)輸入)。為明確這兩路信號(hào)邏輯判斷過(guò)程的狀態(tài)，作如下約定:信號(hào)A輸入大于門限值時(shí)為“1”狀態(tài)，小于門限值時(shí)為“0”狀態(tài);信號(hào)B為“1”狀態(tài)和“0”狀態(tài)。

表1 系統(tǒng)功能真值表

通過(guò)上述邏輯關(guān)系可以看出，邏輯判斷初始時(shí)刻信號(hào)A、B處于零狀態(tài);邏輯判斷時(shí)刻信號(hào)A處于“1”狀態(tài);保持過(guò)程信號(hào)A、B處于“0”、“1”狀態(tài)的并存;但延時(shí)動(dòng)作時(shí)，信號(hào)A、B都處于穩(wěn)定的“0”狀態(tài)。設(shè)計(jì)的電路需要在邏輯判斷初始時(shí)刻，電路處于等待狀態(tài);信號(hào)A動(dòng)作時(shí)，電路開(kāi)始啟動(dòng)。在保持過(guò)程中，為了識(shí)別信號(hào)A、B何時(shí)處于零狀態(tài)，電路始終進(jìn)行邏輯判斷;當(dāng)保持完成后，A與B信號(hào)均處于“0”狀態(tài)并且達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始延時(shí)充電并輸出觸發(fā)信號(hào);延時(shí)功能用RC延時(shí)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)電路的原理框圖如圖3所示［3］。

2 電路設(shè)計(jì)方案

2.1 延時(shí)電路

由于延時(shí)是采用的RC充放電原理實(shí)現(xiàn)的，電路充電時(shí)間常數(shù)t1取決于電阻電容值的匹配情況。其計(jì)算公式為

其中，R1，C1為延時(shí)電路的電阻電容;E為輸出觸發(fā)信號(hào)的工作電壓;Vc為t1時(shí)刻的充電電壓，在這里取Vc等于E/2。而在邏輯判斷時(shí)和保持過(guò)程中，A、B信號(hào)狀態(tài)為“1”，電容的充電功能均無(wú)法實(shí)現(xiàn);即使在保持過(guò)程中由于一些特殊原因偶爾出現(xiàn)有A、B信號(hào)狀態(tài)均為“0”的情況，但都只可能是瞬間行為，不會(huì)超過(guò)設(shè)定的可靠時(shí)間常數(shù)t1，而且放電時(shí)間常數(shù)t2?t1，C1建立的電荷會(huì)很快釋放，以保證系統(tǒng)工作的可靠性。

2.2 輸入控制電路設(shè)計(jì)

輸入控制電路原理框圖如圖3所示。

圖3 邏輯鑒別電路原理框圖

模擬信號(hào)A輸入模擬信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)必須要進(jìn)行濾波處理。使用截止頻率為2 kHz的低通濾波電路對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行濾波。為使電路啟動(dòng)以及邏輯判斷功能正確無(wú)誤，使用比較調(diào)整電路。這里設(shè)置了一個(gè)門限，超過(guò)門限表明信號(hào)A為“1”，于是啟動(dòng)電路開(kāi)始動(dòng)作，系統(tǒng)進(jìn)入邏輯判斷階段。這時(shí)由A信號(hào)與B信號(hào)共同判斷系統(tǒng)所處狀態(tài);一旦保持狀態(tài)完成，延時(shí)電路開(kāi)始工作，系統(tǒng)輸出觸發(fā)信號(hào)。

圖4為設(shè)計(jì)的一種引信鑒別延時(shí)電路，直徑30 mm。

圖4 引信鑒別延時(shí)電路

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

圖5是當(dāng)調(diào)節(jié)R、C值后，設(shè)定可靠延時(shí)時(shí)間為5 ms，在輸入信號(hào)滿足設(shè)定的可靠動(dòng)作時(shí)間時(shí)，比較延時(shí)電路開(kāi)始觸發(fā)輸出電路的動(dòng)作波形。圖中通道1為比較延時(shí)電路輸出端的輸出信號(hào)g;通道2為邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)f。

圖5 觸發(fā)信號(hào)與充電導(dǎo)通之間的時(shí)間間隔

圖6是在輸入信號(hào)不滿足設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時(shí)電容的充放電情況。圖中方波信號(hào)為邏輯判斷電路輸出端的波形，鋸齒波為測(cè)試電容充放電的波形。

圖6 晶體開(kāi)關(guān)斷開(kāi)2 ms時(shí)電容充放電情況

圖7是在輸入信號(hào)不滿足設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間的情況下，邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖? ms時(shí)，電容的充放電情況。圖中方波信號(hào)為邏輯判斷電路輸出端波形，鋸齒波為測(cè)試電容充放電的波形。

圖7 晶體開(kāi)關(guān)斷開(kāi)4 ms時(shí)電容的充放電情況

如圖6和圖7所示，延時(shí)電路電容充電電壓受邏輯判斷電路輸出端的信號(hào)的控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

該原理性試驗(yàn)證明本設(shè)計(jì)思路可行，利用對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，然后用RC延時(shí)電路設(shè)定可靠動(dòng)作時(shí)間，使系統(tǒng)工作可靠性和穩(wěn)定性較好。

［1］ 王鐵錚.核武器引爆與增強(qiáng)引爆安全技術(shù)［M］.北京:中國(guó)工程物理研究院，1999.

［2］ 劉浩斌.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2003.

［3］ 唐介.電工學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2004.