弹载存储装置内触发电路的设计与实现_申晓敏.pdf
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1、 26 兵工自动化 Ordnance Industry Automation2023-07 42(7)doi:10.7690/bgzdh.2023.07.006 弹载存储装置内触发电路的设计与实现 申晓敏,钱礼华,党 峰,杜剑英,陈亚奇(中国兵器工业试验测试研究院技术中心,陕西 华阴 714200)摘要:针对弹载存储测试装置特殊的应用环境特点和内部触发的需求,提出一种以含零频的加速度计 ADXL78和高速电压比较器 LM311 为核心的内触发电路设计方法。设计实现了触发电路模块,经过实验室静态检测和动态检测等相关验证及试验应用。结果表明:该触发电路设计各项指标符合要求,触发阈值灵活可调,能稳定
2、、可靠地触发弹载存储测试装置,可为弹载存储测试装置的工程化应用提供必要的触发保证。关键词:内触发;ADXL78;LM311 中图分类号:TJ06 文献标志码:A Design and Implementation of Trigger Circuit in Missile Borne Storage Device Shen Xiaomin,Qian Lihua,Dang Feng,Du Jianying,Chen Yaqi(Technology Center,China Ordnance Industry Test and Inspection Institute,Huayin 714200,
3、China)Abstract:According to the special application environment characteristics of missile borne storage test device and the requirements of internal trigger,a design method of internal trigger circuit is proposed,which takes the accelerometer ADXL78 with zero frequency and the high-speed voltage co
4、mparator LM311 as the core.The trigger circuit module is designed and implemented,which has been verified and applied by static detection and dynamic detection in the laboratory.The results show that the trigger circuit meets the requirements,the trigger threshold is flexible and adjustable,it can t
5、rigger the missile borne storage test device stably and reliably,and it can provide the necessary trigger guarantee for the engineering application of the missile borne storage test device.Keywords:internal trigger;ADXL78;LM311 0 引言 弹载存储测试是获取弹丸在发射、飞行或撞击硬物过程中工作状态及工况信息的重要手段。弹载存储装置是获取发射、碰撞过程中动态参数的重要工具。
6、根据高过载环境下测试的特点,安装空间狭小、过载大、一次性使用1-7,其触发的可靠性是关系数据能否有效获取,影响试验成败的关键因素,进一步关系到测试数据的准确性以及后期的设计研发8。其触发电路的设计准确性、冗余性、可靠性、环境适应性尤为重要,要求具有体积小、功耗低、抗干扰性强等特点9。触发电路触发方式主要有内触发和外触发 2 种,根据触发对象和用途的不同可进一步细分为:断(通)靶触发、TTL 电平触发、负延时触发等。负延时触发方式因其主要为软件触 发,在高过载的动态情况下存在稳定性不高、所测数据单一、测试电路集成度不高和数据易丢失等问题10。断(通)靶触发方式易受外界复杂电磁信号的干扰11-13
7、,容易产生误触发信号,导致提前、推后触发或连续多次触发,造成测试数据不完整、缺失 或产生无效数据。弹载存储测试装置安装于试验弹内部,无法通过外部接口提供 TTL 触发电平触发,也不能通过连接断靶线的方式实现触发,只能通过其内部电路进行触发。针对以上问题,笔者提出一种 基 于 加 速 度 计 ADXL78 和 高 速 电 压 比 较 器LM311 为核心的触发电路设计方法,设计弹载存储测试装置的内触发电路,根据试验相关技术要求,通过预置触发电平的方式设计实现,触发阈值灵活可选,保证稳定、可靠的触发弹载存储测试装置。1 电路设计 1.1 设计原理 弹载存储测试装置安装在试验弹内部,其触发须采用内触
8、发方式且应具有较高的触发可靠性。针对其特殊的应用要求,结合实际炮弹发射的条件,设计以加速度计和高速电压比较器为核心的可预置触发电平的内触发电路。该内触发电路设计的核心是通过预置触发电平,在炮弹发射、撞击或加速运动时加速度计感应 1 收稿日期:2023-03-18;修回日期:2023-04-20 作者简介:申晓敏(1983),女,陕西人,副研究员,从事武器系统靶场试验与测试技术研究。E-mail:。27申晓敏等:弹载存储装置内触发电路的设计与实现第 7 期到发射、撞击或运动过载,其输出的电压量与预置触发电平相比较,经比较器比较判断、整形输出触发所需信号14-16。当加速度计未受扰动,输出电平低于
9、预置触发电平时,比较器输出低电平;当炮弹发射、撞击或运动时,加速度计受振动输出的电压量高于预置触发电平,经比较器判断、整形,滤除杂波信号,实现输出高电平信号。最后,根据触发所需的电平要求,还可选择反相器,以满足触发条件。触发电路输出的触发电平信号将启动弹载存储测试装置工作。1.2 器件选型 根据触发电路应具有体积小、功耗低、抗干扰性强等特点,本触发电路以含零频的加速度计ADXL78 和比较器 LM311 为核心进行设计。1.2.1 加速度计的选型 根据加速度计在电路中的作用,选择电压型加速度计更方便于电路的设计,无需信号调理电路设计,外围电路少,体积小,功耗低;因此,选择单片集成加速度计 AD
10、XL78。1)ADXL78 介绍。单片集成加速度计 ADXL78 主要特点是体积小、方向性好、精度高、时漂与温漂小;在+5 V 单电源下工作,使用方便,所需外围元器件少;可靠性很高,在通电时可以承受 250 g 的加速度冲击,不加电时可以承受 4 000 g 的加速度冲击而不致损坏。因此,它特别适于在恶劣的工业环境和测试系统中工作。ADXL78 是一个完整的加速度测量系 统,它将一个传感器部件和完成加速度测量有关的电路,包括振荡器、解调器、前置放大器、缓冲放大器、参考电源及温度补偿电路等,全部集成在一片硅晶片上,无需外部调理电路,芯片体积小,功耗低。2)ADXL78 主要技术指标。非线性测试误
11、差:0.2;安装谐振频率:24 KHz;测试带宽:400 Hz;灵敏度:8 mv/g;抗冲击能力:可达到 4 000 g;温度适用范围:-65150;封装形式:E8(微型 LCC8)。1.2.2 比较器 根据触发电路应具有体积小、功耗低、抗干扰性强、响应快等特点,内触发电路中的比较器选用 高速电压比较器 LM311。1)LM311 介绍。LM311 能工作于 5 V 到 30 V 单个电源或者15 V 分离电源,如通常的运算放大器运用一样;因而,LM311 是一种真正通用的比较器。该设备的输入可与系统地隔离,输出则可驱动以地为参考或以VCC为参考,或以 VEE电源为参考的负载。其单电源典型的设
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