使用超級電容模組的火工品發火裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及火工品技術領域，尤其是一種使用超級電容模組的火工品發火裝置，利用超級電容模組充放電實現引爆功能。
【背景技術】
[0002]火工品(initiating explosive devices)，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。火工品是重要的動作裝置，在民用和軍事領域，特別是在航天領域有著廣泛的應用。
[0003]現有技術中，火工品的發火裝置普遍采用電起爆器，電起爆器的激活由點火電流和點火功率決定，g卩:電能通過具有一定阻值的橋絲轉化為熱能，從而加熱橋絲周圍的點火藥并起爆主裝藥。由此可見，利用電起爆器需要較大的點火電流和瞬間的大功率才能實現正常起爆，為了實現正常起爆電起爆器只能使用大容量的電池直接放電來實現對電起爆器的激活，但是采用大容量的電池直接放電會使火工品的體積和質量增大，在一些對質量和體積都有嚴格要求的環境中難于滿足。另外，大容量電池需要經常更換，從而產生較高的維修費用，同時污染環境。
【發明內容】
[0004]
為了解決上述問題，本發明的任務是提供了一種新的利用超級電容模組的新型火工品發火裝置，它利用大容量超級電容作為動力源，能快速大電流充電和放電，以達到節能環保便攜的目的。
[0005]本發明的技術方案為:
使用超級電容模組的火工品發火裝置，包括依次連接的輸入模塊、電源模塊、充電起爆模塊和主控模塊；
所述的輸入模塊包括輸入端口、保險絲和電源開關;所述的輸入端口接220V交流電源； 所述的電源模塊包括開關電源，開關電源分設5V電源模塊和12V電源模塊；
所述的充電起爆模塊包括依次連接的充電電磁開關、限流電阻、超級電容模組和急停開關;超級電容模組支路上設置有起爆電磁開關；
所述的主控模塊包括微型處理器和與微型處理器連接的充電電磁開關控制模塊、起爆電磁開關控制模塊、保護模塊和充電反饋模塊;充電電磁開關控制模塊連接并控制充電電磁開關;起爆電磁開關控制模塊連接并控制起爆電磁開關;充電反饋模塊連接超級電容模組和起爆電磁開關控制模塊，保護模塊分別連接充電電磁開關控制模塊和起爆電磁開關控制模塊；
所述的微型處理器還連接有顯示裝置、通信裝置和多個控制按鈕。
[0006]所述的充電電磁開關控制模塊包括電磁驅動模塊和充電電磁繼電器，充電電磁繼電器與充電電磁開關連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。
[0007]所述的起爆電磁開關控制模塊包括點火保護模塊、電磁驅動模塊和起爆電磁繼電器，起爆電磁繼電器與起爆電磁開關連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。
[0008]所述的保護模塊包括保護繼電器、電磁驅動模塊和輸出開關，保護繼電器分別與充電電磁繼電器與起爆電磁繼電器連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。
[0009]所述的充電反饋模塊包括依次連接的隔離放大器和ADC模塊，隔離放大器與超級電容模組和點火保護模塊連接，ADC模塊與微型處理器連接。
[0010]所述的多個控制按鈕包括自檢按鈕、準備按鈕、復位按鈕和起爆按鈕。
[0011]本發明的有益效果:
1.本發明的超級電容模組的火工品發火裝置可以應對在需要較大電流放電環境的火工品起爆要求，其適用電壓范圍寬，適用溫度范圍寬，解決了傳統火工品起爆器在低溫情況下容易失效的缺點。
[0012]2.本發明的超級電容模組的火工品發火裝置的電路和結構大大減小了傳統火工品的體積和質量，便于攜帶，安全性好，不產生電池污染，使用壽命長、維護保養方便，極大的降低了維護和保養的成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明進行進一步的說明，如圖1所示的使用超級電容模組的火工品發火裝置，包括依次連接的輸入模塊、電源模塊、充電起爆模塊和主控模塊；
輸入模塊包括輸入端口、保險絲和電源開關;所述的輸入端口接220V交流電源；
電源模塊包括開關電源，開關電源采用防水、穩定電流1A的開關電源，開關電源分設5V電源模塊和12V電源模塊;5V電源模塊接主控模塊的微型處理器；12V電源模塊接充電起爆模塊和主控模塊的保護繼電器。充電起爆模塊的輸入端設置有二極管，目的是利用二極管的單向導電性防止逆流，防止充電起爆模塊的干擾。
[0015]充電起爆模塊包括依次連接的充電電磁開關、限流電阻、超級電容模組和急停開關;超級電容模組支路上設置有起爆電磁開關;限流電阻是為了避免過大的電流燒毀用電器而串聯的保護性電阻;超級電容模組由耐壓2.7V，單體容量30F的40個超級電容組成；急停開關采用防水的施耐德XB2BS542C，其額定電流為45A;急停開關可以在意外情況下給火工品斷電。
[0016]主控模塊包括微型處理器和與微型處理器連接的充電電磁開關控制模塊、起爆電磁開關控制模塊、保護模塊和充電反饋模塊;微型處理器規格為I個串口、4個定時器、工作頻率大于20M的工業級微型處理器，微型處理器根據指令的功能，產生相應的操作控制信號，發給相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。
[0017]充電電磁開關控制模塊包括電磁驅動模塊和充電電磁繼電器，充電電磁繼電器與充電電磁開關連接控制充電電磁開關的開合，電磁驅動模塊與微型處理器連接并控制充電電磁繼電器。起爆電磁開關控制模塊包括點火保護模塊、電磁驅動模塊和起爆電磁繼電器，起爆電磁繼電器與起爆電磁開關連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接；點火保護模塊由與門構成，當微型處理器給出起爆指令和隔離放大器采集到超級電容模組充電完成這兩個條件同時滿足時才能使電磁驅動模塊工作，進而驅動起爆電磁繼電器。
[0018]保護模塊包括保護繼電器、電磁驅動模塊和輸出開關，保護繼電器分別與充電電磁繼電器與起爆電磁繼電器連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。保護繼電器通過控制輸出開關給充電繼電器或起爆繼電器供電，在緊急情況下，保護繼電器可以切除充電繼電器和起爆繼電器的電源。
[0019]充電反饋模塊包括依次連接的AD202隔離放大器和ADC模塊，隔離放大器與超級電容模組和點火保護模塊連接，可以給點火保護模塊反饋超級電容模組的電壓狀態，ADC模塊與微型處理器連接，ADC模塊用于數據的采集，通過ADC模塊將超級電容模組的電壓模擬信號轉換為數字信號傳送給微型處理器并通過顯示模塊顯示出來。
[0020]所述的微型處理器還連接有顯示裝置、通信裝置、自檢按鈕、準備按鈕、復位按鈕和起爆按鈕。顯示裝置采用LCD240128，用于顯示火工品電源工作過程中的狀態和每一路的電源電壓等信息;通信裝置采用便攜式計算機控制火工品。自檢按鈕為不帶鎖按鍵開關，用于系統的自檢，當按下自檢開關時，超級電容模組開始充電，當超級電容模組的電壓從OV升到電源電壓時，系統為正常工作。準備按鈕為不帶鎖按鍵開關，當按下準備開關時，系統給超級電容充電。復位按鈕為不帶鎖按鍵開關，用于系統的復位，當復位開關有效時，充電電磁繼電器和起爆繼電器的線圈斷電。起爆按鈕為帶燈、不帶鎖按鍵開關，用于火工品的起爆。
[0021]下面介紹本發明的工作過程:
在未接到點火準備指令前，超級電容模組處于斷電狀態；當主控系統收到點火準備執行命令時，充電電磁繼電器控制充電電磁開關導通，超級電容模組充電，超級電容模組的電壓會通過顯示模塊顯示出來，當超級電容兩端的端電壓滿足起爆要求時，發送點火指令，起爆電磁繼電器控制起爆電磁開關，系統提供起爆脈沖和起爆電流從輸出端輸出，保證火工品正常起爆;當系統出現意外情況時，按下急停開關火工品斷電，確保安全。
【主權項】
1.使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:包括依次連接的輸入模塊、電源模塊、充電起爆模塊和主控模塊； 所述的輸入模塊包括輸入端口、保險絲和電源開關;所述的輸入端口接220V交流電源； 所述的電源模塊包括開關電源，開關電源分設5V電源模塊和12V電源模塊； 所述的充電起爆模塊包括依次連接的充電電磁開關、限流電阻、超級電容模組和急停開關;超級電容模組支路上設置有起爆電磁開關； 所述的主控模塊包括微型處理器和與微型處理器連接的充電電磁開關控制模塊、起爆電磁開關控制模塊、保護模塊和充電反饋模塊;充電電磁開關控制模塊連接并控制充電電磁開關;起爆電磁開關控制模塊連接并控制起爆電磁開關;充電反饋模塊連接超級電容模組和起爆電磁開關控制模塊，保護模塊分別連接充電電磁開關控制模塊和起爆電磁開關控制模塊； 所述的微型處理器還連接有顯示裝置、通信裝置和多個控制按鈕。2.根據權利要求1所述的使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:所述的充電電磁開關控制模塊包括電磁驅動模塊和充電電磁繼電器，充電電磁繼電器與充電電磁開關連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。3.根據權利要求1所述的使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:所述的起爆電磁開關控制模塊包括點火保護模塊、電磁驅動模塊和起爆電磁繼電器，起爆電磁繼電器與起爆電磁開關連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。4.根據權利要求1所述的使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:所述的保護模塊包括保護繼電器、電磁驅動模塊和輸出開關，保護繼電器分別與充電電磁繼電器與起爆電磁繼電器連接，電磁驅動模塊與微型處理器連接。5.根據權利要求1所述的使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:所述的充電反饋模塊包括依次連接的隔離放大器和ADC模塊，隔離放大器與超級電容模組和點火保護模塊連接，ADC模塊與微型處理器連接。6.根據權利要求1所述的使用超級電容模組的火工品發火裝置，其特征在于:所述的多個控制按鈕包括自檢按鈕、準備按鈕、復位按鈕和起爆按鈕。
【專利摘要】本發明涉及一種使用超級電容模組的火工品發火裝置，包括依次連接的輸入模塊、電源模塊、充電起爆模塊和主控模塊；為了可靠地實現火工品的點火，系統采用了一種高可靠點火執行級電路的設計方案。本發明的超級電容模組的火工品發火裝置可以應對在需要較大電流放電環境的火工品起爆要求，其適用電壓范圍寬，適用溫度范圍寬，解決了傳統火工品起爆器在低溫情況下容易失效的缺點；本發明的超級電容模組的火工品發火裝置的電路和結構大大減小了傳統火工品的體積和質量，便于攜帶，安全性好，不產生電池污染，使用壽命長、維護保養方便，極大的降低了維護和保養的成本。
【IPC分類】H02J7/02, H02J7/00, F42C11/00
【公開號】CN105605992
【申請號】CN201610137919
【發明人】陳超波, 玄立偉, 張彬彬, 高嵩, 邢迪, 宋鶴, 李繼超, 曹凱
【申請人】西安工業大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月11日