一種高精度高可靠性的火工品阻值測量方法

蔣夢濤

摘 要：火工品有很多屬于電流觸發型器件，阻值一般小于10 Ω，其阻值大小都有一個標準值，在標準值的誤差范圍以外，表明火工品出現故障不可使用。在火工品安裝和使用前須對其阻值進行測量，測量電流不可超過安全電流，否則會引起誤觸發。文章設計的阻值測量方法可以將測量電流控制在安全電流范圍以內，通過恒流源電路、放大電路和電流監控電路的設計，可以高精度、高可靠性地測量出火工品的阻值。

關鍵詞：阻值測量；火工品；恒流源；放大電路

1 模擬訓練器阻值測量概述

火工品是裝有火藥或炸藥，受外界刺激后產生燃燒或爆炸，以引燃火藥、引爆炸藥或做機械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱[1]。無人靶機回收系統中需要用到的切割索和氣囊，汽車碰撞設計中的安全氣囊，模擬訓練器材中經常用到的爆炸螺栓，這些都屬于火工品。一般火工品屬于電流觸發型元器件[2]，安全電流一般在100～500 mA范圍內，觸發電流一般在800 mA～3 A范圍內，所以在其阻值的測量過程中一定要控制測量電流不能超過火工品的安全電流。

2 阻值測量方法

2.1 概述

本文設計的火工品測量方法中，采用了一種簡單可靠的50 mA恒流源電路設計，其輸出電流遠小于一般火工品的安全電流，另外測量電路中還采用了儀用放大器電路，其放大精密度好，控制簡單。測量過程中對測量電流進行實時監控，一旦出現檢測電流過大，則通過控制芯片切斷電路電源，以防止火工品誤觸發。

2.2 硬件設計

測量方法的硬件原理如圖1所示。

2.2.1 主控電路的設計

主控電路采用Microchip公司的dsPIC30F6011A型主控芯片，該芯片是16 位MCU，高達30 MIPS 的工作速度。內嵌12位模數轉換器，具有200 Ksps的轉換速率，具有多達16個輸入通道。使用外部A/D模塊基準電源和基準地可以提高A/D模塊的測試精度。輸出接口提供并行接口，可以外接液晶顯示器進行測量數據顯示。供電控制接口通過數字光耦控制繼電器，一旦電流檢測值超過60 mA門限值，則處理器控制繼電器切斷恒流源、放大電路的供電，從而避免火工品誤觸發，流程如圖3所示。

2.2.2 恒流源電路的設計

恒流源電路如圖4所示，采用集成運算放大器，在放大電路中引入電流串聯負反饋，可以實現電壓-電流的轉換[3]。考慮到集成運放的功率耗散，本設計中采用兩個25 mA的恒流源電路進行并聯，從而達到50 mA的恒流源輸出。每個恒流源電路里將R4改為電位器，通過調節電位器的阻值，可以精確調節輸出電流。

2.2.3 信號調理電路的設計

信號調理電路的設計如圖5所示，包括放大電路和線性光耦隔離電路。放大電路采用AD620儀用放大器芯片，通過一個電位器的調節，將放大增益精準的設置為10。將輸出電壓輸入到圖中所示的線性光耦隔離電路（線性增益為1）中，最后將電壓輸入到單片機的A/D模塊輸入端口，供單片機檢測。

3 設計驗證

在測量輸出接口接入液晶屏觀測測試數據，取1～9Ω的精密電阻分別進行測試，測量結果和誤差如表1所示。

4 結語

本文設計的火工品阻值測量方法，測試誤差能控制在±1%內，成本低、精度高、可靠性好、電路設計簡單，在有效避免火工品誤觸發的前提下可精準測試火工品的阻值。