遠(yuǎn)距離解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)電路設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)非旋轉(zhuǎn)或低速旋轉(zhuǎn)彈引信由于很難同時(shí)選擇到兩個(gè)可用的環(huán)境力所造成的不能滿足冗余保險(xiǎn)的問(wèn)題，根據(jù)引信安全性、可靠性的要求，文章設(shè)計(jì)并通過(guò)軟硬件實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電子計(jì)時(shí)引信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離解除保險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：解除保險(xiǎn)；計(jì)時(shí)；電路

1 計(jì)時(shí)電路軟件設(shè)計(jì)

本文采用AT89C52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)功能。由某水下火箭彈彈道計(jì)算結(jié)果，經(jīng)分析可知，取計(jì)時(shí)時(shí)間為2s，2s后輸出解除保險(xiǎn)信號(hào)。

1.1 計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

單片機(jī)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)的基本實(shí)現(xiàn)方式是：將單片機(jī)的實(shí)時(shí)定時(shí)和軟件計(jì)數(shù)結(jié)合起來(lái)，用實(shí)時(shí)定時(shí)給軟件計(jì)數(shù)器提供基本的時(shí)鐘計(jì)數(shù)節(jié)拍，作為標(biāo)準(zhǔn)的軟件計(jì)數(shù)單位。設(shè)計(jì)中，外接晶體振蕩器的主頻為12MHz，此時(shí)，單片機(jī)的機(jī)器周期為1s，單片機(jī)的實(shí)時(shí)定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間是毫秒級(jí)的，在主頻為12MHz時(shí)，定時(shí)器1模式的量程大約為65ms，所以以50ms作為1s定時(shí)器的基本時(shí)鐘節(jié)拍，用軟件計(jì)數(shù)器進(jìn)行時(shí)鐘節(jié)拍計(jì)數(shù)，累計(jì)20次，則為1s。

對(duì)單片機(jī)資源進(jìn)行分配：（1）定時(shí)器T0產(chǎn)生50ms定時(shí)中斷，作為計(jì)時(shí)節(jié)拍，量程為65536，初值為65536-（50×1000）？滋s/1？滋s=15536=3CB0H。（2）寄存器R3作為節(jié)拍計(jì)數(shù)器，進(jìn)行50ms定時(shí)中斷的軟件計(jì)數(shù)，20個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍為1s。（3）寄存器R2作為秒計(jì)數(shù)器，即軟件計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)單位為秒。

1.2 計(jì)時(shí)流程圖

軟件流程圖如圖1所示。

2 計(jì)時(shí)電路硬件設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)時(shí)執(zhí)行電路工作原理

計(jì)時(shí)執(zhí)行電路的工作原理圖如圖2所示，上電后，電源通過(guò)電阻R1向發(fā)火電容C1充電，當(dāng)C1被充滿電時(shí)，它兩端的電壓是高于電拔銷器的工作電壓的；但此時(shí)，晶閘管的控制極未接到解保信號(hào)，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)火電容C1不能向電拔銷器兩端放電，保險(xiǎn)不會(huì)被解除。當(dāng)晶閘管的控制極接到解保信號(hào)時(shí)，晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電容立即C1開(kāi)始放電，當(dāng)電拔銷器兩端的電壓達(dá)到工作電壓時(shí)，電拔銷器動(dòng)作，保險(xiǎn)解除[1]。

2.2 計(jì)時(shí)執(zhí)行電路的安全性與可靠性計(jì)算

執(zhí)行電路的安全性是指沒(méi)有解除保險(xiǎn)指令，晶閘管應(yīng)處于完全的截止?fàn)顟B(tài)，電拔銷器不作用；可靠性是指收到解保信號(hào)，晶閘管立即導(dǎo)通，電拔銷器動(dòng)作。

2.2.1 晶閘管的靜態(tài)電壓

晶閘管控制極的觸發(fā)電壓為0.8V。未上電時(shí)，晶閘管控制極的電壓保持在低電平狀態(tài)。上電后，發(fā)火電容C1充電，經(jīng)過(guò)約3R1C1時(shí)間之后，充電結(jié)束，但此時(shí)由于控制極未接到解保信號(hào)，其電壓仍為零，因此晶閘管仍處?kù)督刂範(fàn)顟B(tài)。

2.2.2 電拔銷器獲得的能量

晶閘管控制級(jí)接到解保信號(hào)后0.8V，電路立即導(dǎo)通，電容開(kāi)始向電拔銷器放電。電拔銷器獲得的能量為：

（1）

式中：W3為電拔銷器獲得的能量（J）；UDD是電路的供電電壓（V）；UH是晶閘管的陽(yáng)極電壓（V）；RB是電拔銷器的內(nèi)阻；C1是晶閘管的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻；RT為發(fā)火電容（F）；tB是電拔銷器的作用時(shí)間（s）。

查取資料得到各項(xiàng)數(shù)據(jù)并帶入計(jì)算，得到結(jié)果為：

而電拔銷器作用所需的最小能量為：

（2）

由以上計(jì)算可知，在作用時(shí)間內(nèi)電拔銷器獲得的能量遠(yuǎn)大于其作用所需的最小能量，所以當(dāng)發(fā)火電容向電拔銷器放電完成時(shí)，電拔銷器獲得了足夠的能量，并將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，保險(xiǎn)解除。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)時(shí)功能，并設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)距離解除保險(xiǎn)執(zhí)行電路以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離解除保險(xiǎn)功能。對(duì)執(zhí)行電路安全性與可靠性進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，在作用時(shí)間內(nèi)電拔銷器獲得的能量遠(yuǎn)大于其作用所需的最小能量，所以當(dāng)發(fā)火電容向電拔銷器放電完成時(shí)，電拔銷器獲得了足夠的能量，并將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，保險(xiǎn)解除。

參考文獻(xiàn)

[1]侯超.水下火箭彈引信系統(tǒng)分析及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008.

[2]張合，李豪杰.引信機(jī)構(gòu)學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.

[3]張培仁，孫力.基于C語(yǔ)言C8051系列微控制器原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.