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CN114233525B - 一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置 - Google Patents

一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置 Download PDF

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CN114233525B CN202111429989.4A CN202111429989A CN114233525B CN 114233525 B CN114233525 B CN 114233525B CN 202111429989 A CN202111429989 A CN 202111429989A CN 114233525 B CN114233525 B CN 114233525B
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Abstract

本发明提出一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，系统电源为整套装置提供稳定可靠的供电条件；恒流电路提供点火系统安保状态长期监测所需的恒定电流；模拟信号调理及测量电路实现点火系统安保状态回路电阻测量；逻辑切换电路用实现单元测试仪和长期考核装置两种装置与点火系统的连接选择；微处理器采集汇总多套点火系统的安保状态回路电阻测量值，并通过串口通讯将测试数据上传给上位机；通讯电路实现上位机对待测点火系统安保状态实现在线监测；外部接口电路实现多套点火系统接入功能。本发明实现不断电长期工作，检测点火系统是否处于安保状态，并可以连接点火系统单元测试仪进行点火系统性能测试。

Description

一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置
技术领域
本发明涉及固体发动机点火系统安保状态考核技术领域，具体为一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置。
背景技术
固体发动机点火系统安保状态考核试验是固体发动机安全性测试的一个重要试验，目前主要采用单元测试仪作为固体发动机点火系统的标准化测试设备，可以进行一系列技术参数的测量，完成一次自动测试仅需2分钟。
传统单元测试仪，安保状态仅由LED是否点亮表征，简洁明了。体现固体发动机点火系统安保状态的安保回路电阻与点火系统机械触点开关的接触情况有关，绝大多数情况下接触良好，回路导通。但是在某些极端情况下，触点接触电阻过大，虽然点火系统处于安保状态，但单元测试仪安保状态指示灯不亮，安保状态表征出现偏差。此时在实际安保状态下，安保回路不通。为此，我们提出了要对点火系统机械触点的接触电阻进行长期监测，以弥补采用传统单元测试仪进行测试的短板。
但现有单元测试仪的测试模式中做不到对点火系统的安保状态进行长期监测此外一台单元测试仪只能连接一台点火系统进行测试，在进行多套点火系统并行测试时，不能满足要求。由此可见，目前单元测试仪单台单次的测试能力不能覆盖点火系统安保状态长期考核试验需求。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，弥补单元测试仪测试功能短处，实现对点火系统机械触点接触电阻进行长期监测考核，，提高点火系统科研生产效率的目的，本发明提出一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，用于固体发动机点火系统安保状态考核试验。
本发明的技术方案为：
一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，其特征在于：由系统电源、恒流电路、模拟信号调理及测量电路、逻辑切换电路、微处理器、通讯电路和外部接口电路组成；
系统电源为整套装置提供稳定可靠的供电条件；恒流电路提供点火系统安保状态长期监测所需的恒定电流；模拟信号调理及测量电路实现点火系统安保状态回路电阻测量；逻辑切换电路用实现单元测试仪和长期考核装置两种装置与点火系统的连接选择；微处理器采集汇总多套点火系统的安保状态回路电阻测量值，并通过串口通讯将测试数据上传给上位机；通讯电路实现上位机对待测点火系统安保状态实现在线监测；外部接口电路实现多套点火系统接入功能。
进一步的，所述系统电源实现整个考核装置中各部分电路供电功能，分为两类供电：模拟信号调理需要的模拟电源和数字电路部分需要的数字电源。
进一步的，所述恒流电路产生直流恒定电流，用于点火系统安保状态长期持续检测，测量安保状态回路电阻。
进一步的，所述逻辑切换电路完成单元测试仪信号与考核装置测试信号的复用选通功能，且两边设备同时在线时互不干扰；当考核装置测试信号接通时，考核装置的恒流电流从二极管，进入点火系统的安保状态回路，从安保状态回路出来后流过反馈电阻，回到电源地；每个点火系统有两个安保状态回路，一套恒流电路匹配一个安保状态回路。
进一步的，所述模拟信号调理及测量电路实现安保状态回路电阻测量，将恒流流经安保状态回路产生的压降接入模拟信号调理及测量电路，放大后输出给ADC采集芯片，ADC采集芯片在微处理器的控制下完成电压信号的采集。
进一步的，所述通讯电路采用串口通讯方式，通讯核心采用PL2303SA，其芯片内部集成USB-UART通讯协议栈，实现串口到USB通讯的协议转换，实现考核系统与台式计算机USB接口通讯。
进一步的，所述外部接口电路实现多个点火系统与考核装置的连接，将恒流测试电流引入点火系统，同时配合逻辑切换电路实现单元测试仪与点火系统的连接，在上位机的指令下实现单元测试仪与考核机构测试的无缝切换。
有益效果
本发明可实现不断电长期工作，检测点火系统是否处于安保状态，并可以连接点火系统单元测试仪进行点火系统性能测试。该装置具有结构紧凑，检测路数多，可靠性高等特点，已成为检验固体发动机点火系统可靠性的不可缺少的关键设备。
本发明作为专用的工艺设备补充到固体发动机点火系统科研生产当中去，完美实现了固体发动机点火系统安保状态长期在线考核试验，按要求覆盖了点火系统长期安保状态监测的试验要求，获取了武器装备长期存储过程中安保状态回路阻抗在外界环境影响下的变化规律，为后续型号研制提供了一手的宝贵数据，有力支持了装备科研生产工作。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1安保状态考核装置构成示意图；
图2数字电路模拟电路电源原理图；
图3直流恒流电路及切换电路示意图；
图4信号调理及ADC采集电路；
图5微处理器电路原理图；
图6通讯电路原理图；
图7外部接口电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例提出的用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置具备如下功能：
·实时不间断使用50mA电流测试安保状态回路阻抗；
·可以与上位机通讯，实时将测试数据上传；
·能够同时对10台点火系统安保状态进行检测；
·可以随时接入单元测试仪，对点火系统进行其他项目测试。
根据功能要求，整个装置包含七个部分，如图1所示，由系统电源、恒流电路、模拟信号调理及测量电路、逻辑切换电路、微处理器、通讯电路和外部接口电路组成。电源为整套系统提供稳定可靠的供电条件。恒流电路实现点火系统安保状态的长期监测所需的50mA恒定电流。模拟信号调理及测量电路实现安保状态回路电阻测量。逻辑切换电路用于实现单元测试仪和长期考核装置两种装置与点火系统连接选择。微处理器实现采集汇总多套点火系统的安保状态回路电阻测量值，并通过串口通讯将测试数据上传给上位机。通讯电路实现上位机对待测点火系统安保状态实现在线监测。外部接口电路则实现点火系统接入功能。
电源电路实现整个考核装置中各部分电路供电功能，分为两类供电，模拟信号调理需要的模拟电源和数字电路部分需要的数字电源。数字电源部分输入为直流5V，输出为3.3V，选用LDO芯片SPX5205，其驱动能力不小于500mA，完全满足整个考核装置数字电路部分的功耗要求。其原理图如图2所示。模拟电路部分主要实现模拟信号调理，耗电量不大，同样选用SPX5205作为供电芯片。其原理图如图2所示。
恒流电路产生直流恒定电流，用于点火系统安保状态长期持续检测，测量安保状态回路电阻。按技术要求设定为50mA。其原理图见图3。
逻辑切换电路主要完成单元测试仪信号与考核装置测试信号的复用选通功能，要考虑两边设备同时在线时互不干扰。图3中的单刀双掷开关在接通1、2时，考核装置的恒流电流从二极管1N4148流过，进入点火系统的安保状态回路，从安保状态回路出来后流过TL431的反馈电阻，回到电源地。每个点火系统有两个安保状态回路，一套恒流源电路匹配一个安保状态回路，同时监测10套点火系统则需要20路恒流源电路。
模拟信号调理及测量电路实现安保状态回路电阻测量。将50mA恒流流经安保状态回路产生的压降通过P4端口接入模拟信号调理及测量电路，经精密运放AD8551放大10倍后，输出给ADC芯片ADS8325。ADS8325在微处理器的控制下完成电压信号的采集。示意原理图详见图4。
整套考核系统的中心部件为微处理器，不断采集汇总10套点火系统的安保回路阻抗值，并通过串口通讯将测试数据上传给上位机。微处理器选用TI公司的MSP430F247，该处理器为具有运行速度快(16MIPS)，动态存储器大(4KRAM)，外部接口丰富等特点，十分适合工控应用场合。其原理图如图5所示。
通讯电路实现了考核设备与上位控制计算机通讯的功能。由于考核设备必须全年不停歇工作，可以通过串口通讯在线监测点火系统安保状态，大大方便测试人员的工作。通讯核心采用PL2303SA，其芯片内部集成USB-UART通讯协议栈，可以实现串口到USB通讯的协议转换，十分方便的实现考核系统与台式计算机USB接口通讯。电路原理图如图6所示。
外部接口电路实现多个点火系统与考核装置的连接，将恒流测试电流引入点火系统，同时配合逻辑切换电路实现单元测试仪与点火系统的连接，在上位机的指令下实现单元测试仪与考核机构测试的无缝切换。外部接口电路原理图如图7所示。另外单元测试仪还有一些其他测试线路，与安保状态监测无关，考核装置将其直接旁通，这里对这部分内容不做描述。
本装置在目前的固体发动机点火系统生产使用中，效果良好，达到设计预期，有效弥补了点火系统单元测试仪的短板。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，其特征在于：由系统电源、恒流电路、模拟信号调理及测量电路、逻辑切换电路、微处理器、通讯电路和外部接口电路组成；
系统电源为整套装置提供稳定可靠的供电条件；恒流电路提供点火系统安保状态长期监测所需的恒定电流；模拟信号调理及测量电路实现点火系统安保状态回路电阻测量；逻辑切换电路用实现单元测试仪和长期考核装置两种装置与点火系统的连接选择；微处理器采集汇总多套点火系统的安保状态回路电阻测量值，并通过串口通讯将测试数据上传给上位机；通讯电路实现上位机对待测点火系统安保状态实现在线监测；外部接口电路实现多套点火系统接入功能；
所述恒流电路产生直流恒定电流，用于点火系统安保状态长期持续检测，测量安保状态回路电阻；
所述逻辑切换电路完成单元测试仪信号与考核装置测试信号的复用选通功能，且两边设备同时在线时互不干扰；当考核装置测试信号接通时，考核装置的恒流电流从二极管，进入点火系统的安保状态回路，从安保状态回路出来后流过反馈电阻，回到电源地；每个点火系统有两个安保状态回路，一套恒流电路匹配一个安保状态回路；
所述模拟信号调理及测量电路实现安保状态回路电阻测量，将恒流流经安保状态回路产生的压降接入模拟信号调理及测量电路，放大后输出给ADC采集芯片，ADC采集芯片在微处理器的控制下完成电压信号的采集；
所述外部接口电路实现多个点火系统与考核装置的连接，将恒流测试电流引入点火系统，同时配合逻辑切换电路实现单元测试仪与点火系统的连接，在上位机的指令下实现单元测试仪与考核机构测试的无缝切换。
2.根据权利要求1所述一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，其特征在于：所述系统电源实现整个考核装置中各部分电路供电功能，分为两类供电：模拟信号调理需要的模拟电源和数字电路部分需要的数字电源。
3.根据权利要求1所述一种用于固体发动机点火系统安保状态长期考核的装置，其特征在于：所述通讯电路采用串口通讯方式，通讯核心采用PL2303SA，其芯片内部集成USB-UART通讯协议栈，实现串口到USB通讯的协议转换，实现考核系统与台式计算机USB接口通讯。
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