引信電子安全系統(tǒng)片上可編程測(cè)試儀通用性技術(shù)

何莽莽

摘 要：通用電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀研發(fā)的目的是對(duì)電子安全系統(tǒng)工作的可靠性加以檢驗(yàn)，同時(shí)為了保證檢驗(yàn)引信的可靠性和安全性，電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一定的技術(shù)要求。據(jù)此，本案筆者討論一種以AVR單片機(jī)為基礎(chǔ)的電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀通用設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：AVR；電子安全系統(tǒng)；通用電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀

從引信檢驗(yàn)的可靠性與安全性角度來(lái)講，電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下技術(shù)與功能要求：模擬控制信號(hào)、監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)、監(jiān)測(cè)引信解保狀態(tài)、電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)、信息交換、RS485通信、安全提示、自檢及檢定等。另外，從引信測(cè)控任務(wù)的實(shí)現(xiàn)來(lái)看，工控機(jī)內(nèi)設(shè)功能板卡+外設(shè)穩(wěn)壓電源的測(cè)控模式具有操作繁瑣、無(wú)法自動(dòng)判別引信合格與否、無(wú)法在惡劣環(huán)境下有效檢測(cè)引信及無(wú)法同時(shí)用同一臺(tái)安全系統(tǒng)測(cè)試儀測(cè)試不同型號(hào)的引信。鑒于此，下文介紹一種以AVR單片機(jī)為基礎(chǔ)的引信電子安全系統(tǒng)片上可編程測(cè)試儀。

一、測(cè)試類型自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀分為檢定、自檢和引信檢測(cè)三種測(cè)試類型，同時(shí)利用測(cè)試電纜上的識(shí)別點(diǎn)，便可區(qū)分16（或24）種電纜，當(dāng)前設(shè)計(jì)完成的電纜包括自檢或檢定電纜、引信測(cè)試電纜，即：僅需將電纜接入引信檢測(cè)接口，測(cè)試儀通電以后便可先識(shí)別電纜，繼而啟動(dòng)自檢、檢定和引信檢測(cè)程序。

二、引信檢測(cè)合格自動(dòng)判別技術(shù)

在工控機(jī)測(cè)控模式下，一般先利用人眼觀察CDU電壓波形與數(shù)據(jù)等引信關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再依據(jù)如下理論判斷引信合格與否：CDU電壓在起爆信號(hào)前的均值為（3-5）±0.3V，而在起爆信號(hào)后的均值降至2V以下，且下降缺口的寬度應(yīng)在40-200ms以下。與此相比，在引信電子安全系統(tǒng)片上可編程測(cè)試儀中，通過(guò)對(duì)引信的型號(hào)及其測(cè)控時(shí)序、性能參數(shù)等進(jìn)行分析，便可獲得測(cè)試儀的測(cè)控?cái)?shù)學(xué)模型，用以判斷不同型號(hào)引信合格與否，同時(shí)通過(guò)解除引信保險(xiǎn)及存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)判讀性能參數(shù)，便可獲得引信的動(dòng)作數(shù)據(jù)，用以判斷引信檢測(cè)模塊合格與否，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)引信合格與否進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。另外，對(duì)CDU電壓采用數(shù)字濾波技術(shù)及FIFO數(shù)據(jù)采用滑動(dòng)時(shí)間窗進(jìn)行處理，即：先對(duì)起爆信號(hào)前后特定時(shí)間窗中的CDU電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，然后再利用軟件對(duì)引信合格與否進(jìn)行自動(dòng)判讀。

三、高可靠性、低成本和高環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀使用ATMega單片機(jī)，可完成從A/D采集到下載全過(guò)程的一體化設(shè)計(jì)，即：以MOS管和光繼電器取代機(jī)械繼電器來(lái)對(duì)主電源輸出進(jìn)行控制及對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行解保等，同時(shí)選用具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功耗低、體積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)的鐵電存儲(chǔ)器。另外，在電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀中采用可靠、簡(jiǎn)潔的整機(jī)裝配技術(shù)，在這一技術(shù)下，僅需插接鋪設(shè)面板、測(cè)控印制板等組件即可，因此具有較強(qiáng)的可維修性，同時(shí)將一切對(duì)外接口隱設(shè)在測(cè)試儀的外表面下，以實(shí)現(xiàn)防潮、防塵和防撞等目的。電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀的體積為264*178*119mm，而其質(zhì)量為4±0.4kg。引信測(cè)控儀采用了檢測(cè)盒模式，其環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)如下：工控機(jī)的最高、最低工作溫度及抗沖擊力分別為為0℃、40℃和20（5-7ms）；檢測(cè)盒的分別為-40℃、65℃和60（6-12ms）。據(jù)此，與工控機(jī)模式相比，檢測(cè)盒模式的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。

四、通用化設(shè)計(jì)

電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀的通用化設(shè)計(jì)是從可擴(kuò)展性與通用性的角度建立標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件平臺(tái)，以滿足未來(lái)常規(guī)引信測(cè)試的要求。

（1）首先找出不同常規(guī)型號(hào)引信檢測(cè)在A/D數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)、解保控制等上的共性，即其單片機(jī)的核心芯片、時(shí)鐘、A/D采樣、存儲(chǔ)和通信功能芯片均具有通用性，其中信號(hào)線可重復(fù)使用。另外，在測(cè)試儀中設(shè)計(jì)的控制與測(cè)量回路具有充足的冗余量，以解決解保信號(hào)電壓體制、控制通路數(shù)量和引信返回測(cè)量信號(hào)的電壓幅值不一的問(wèn)題。

（2）針對(duì)多電壓體制兼容的問(wèn)題，要求兼容5V/28V的解保信號(hào)和40V/28V的引信供電信號(hào)。為此，設(shè)計(jì)了通用的引信檢測(cè)接口，并將不同引信類型的電源、測(cè)試信號(hào)、控制信號(hào)及測(cè)試電纜識(shí)別點(diǎn)等集合于此。

（3）在電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀中，電壓體制相同時(shí)的引信解保信號(hào)、引信返回測(cè)量信號(hào)端口及引信檢測(cè)接口與檢定結(jié)構(gòu)允許重復(fù)使用。

（4）當(dāng)采用模塊化設(shè)計(jì)軟件時(shí)，將A/D采樣模塊、檢定、自檢、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、引信解保狀態(tài)檢測(cè)及上位機(jī)通信模塊設(shè)計(jì)為公用模塊，同時(shí)共設(shè)計(jì)了6種引信自動(dòng)識(shí)別功能，即：在引信檢測(cè)中，直接進(jìn)入自動(dòng)檢測(cè)程序，而在不同型號(hào)引信的檢測(cè)中，僅需更換檢測(cè)電纜。

（5）在與上位機(jī)間設(shè)計(jì)了通用調(diào)控與通信協(xié)議，具體將設(shè)備代碼集及命令表示為一個(gè)字節(jié)，并分別擴(kuò)展至256種設(shè)備和相應(yīng)的控制命令中，其中可將命令參數(shù)擴(kuò)展為250個(gè)，以滿足未來(lái)引信檢測(cè)對(duì)擴(kuò)展性和通用性的要求，詳見(jiàn)圖1。

綜上，據(jù)使用結(jié)果顯示，從上述方面設(shè)計(jì)的電子安全系統(tǒng)測(cè)試儀完全滿足設(shè)計(jì)要求，且在保證供電質(zhì)量上具有重要作用。

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（作者單位：西華大學(xué)）