《電子技術(shù)應(yīng)用》
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点火器电路设计原理
摘要: 某些不可撤消的操作(比如释放降落伞、切断绳子或启动固体易燃导弹发动机)可以由烟火点火器执行。这种装置通常由一个电控点火器、一些用于点火后产生高压气体的化学物质以及执行所需操作的机械装配构成。
關(guān)鍵詞: 电荷泵 点火器电路 电控
Abstract:
Key words :

  某些不可撤消的操作(比如釋放降落傘、切斷繩子或啟動(dòng)固體易燃導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī))可以由煙火點(diǎn)火器執(zhí)行。這種裝置通常由一個(gè)電控點(diǎn)火器、一些用于點(diǎn)火后產(chǎn)生高壓氣體的化學(xué)物質(zhì)以及執(zhí)行所需操作的機(jī)械裝配構(gòu)成。

  點(diǎn)火器的易燃混合物內(nèi)含有一個(gè)燈絲。當(dāng)電流通過燈絲時(shí),溫度降低直至達(dá)到可燃化學(xué)物質(zhì)的燃燒溫度,從而點(diǎn)燃裝置。

  點(diǎn)火器的特性通常用燈絲電阻(比如1OΩ)和在一個(gè)最大時(shí)間內(nèi)(也就是毫秒)提供給啟動(dòng)裝置的能量來描述。另一個(gè)經(jīng)常被指定的參量是在沒有點(diǎn)燃的情況下可安全供給裝置作測(cè)量的最大電流。操作這樣一個(gè)帶MCU的裝置需要重點(diǎn)考慮的事項(xiàng)如下:

  避免不必要操作(也就是一些在啟動(dòng)時(shí)可能觸發(fā)裝置的不可預(yù)知的端口情況);

  應(yīng)能使用相同端口檢查裝置情況;

  在不打亂電子學(xué)的情況下完成電流(高)、能量以及裝置定時(shí)的要求。

  圖1為啟火器接口的原理框圖。通過燈絲的電流由功率MOSFET(Q1)控制。通過C1連接到MCU端口的電荷泵操控Q1的門,這樣便可避免:不必要的端口級(jí)操作Q1(直流部分被C1隔離);單尖峰電壓操作Q1(基于電荷泵的特性,需要幾個(gè)轉(zhuǎn)換去提高門級(jí));通過燈絲的強(qiáng)大電流影響電源(C2被選擇用于提供給燈絲適量的能量,并通過R2緩慢充電)。

  

啟火器接口的原理框圖 www.elecfans.com


 

  圖2是通過以下方式完成要求的工作電路原理圖。電荷泵驅(qū)動(dòng)功率MOSFET (M1),在MCU端口需要幾個(gè)轉(zhuǎn)變使M1飽和。這樣,系統(tǒng)對(duì)尖峰和不必要強(qiáng)弱變化的反應(yīng)就會(huì)遲鈍。

  

工作電路原理圖 www.elecfans.com

 

  通過觀察燈絲電阻,可以了解點(diǎn)火器的情況。R4 和 R5通過完整無損的燈絲使MCU端口(用做一個(gè)輸入)接近+5 V,而通過一個(gè)燒壞的燈絲使MCU端口接近0 V。

  M1通過燈絲釋放電容C6的電荷以提供所需能量。所用的點(diǎn)火器(Daveyfire N28BR) 點(diǎn)燃的最低值為2 ms /1 A(或1.1 mJ/O)。微處理器端口在不輸送振動(dòng)時(shí)被看成一個(gè)輸入。較強(qiáng)的信號(hào)在脈沖(點(diǎn)火器是新的)前返回,較弱的信號(hào)在點(diǎn)火器燒壞以后返回。這個(gè)電路遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了點(diǎn)燃Daveyfire點(diǎn)火器所需電流和能量/電阻的最低要求。

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