[發明專利]火箭時序控制器及控制方法

有效

• 申請號: 201410474276.3
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104390528A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張拓;刑廣義;彭勤素;趙俊榮
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第四研究院第四十一研究所
• 主分類號: F42B15/01
• 分類號: F42B15/01
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安

1.火箭時序控制器，它包括：供配電電路、時序控制電路以及點火電路；其特征在于：

所述供配電電路包括：分時為所述火箭時序控制器供電的地面供電電路以及箭載電池(1)；將所述地面供電電路以及所述箭載電池(1)輸出的12V電壓轉換為5V電壓和3.3V電壓的兩級穩壓電源LD0；將所述箭載電池(1)電壓轉換為數字量并提供給所述時序控制電路的電壓檢測電路AD，所述電壓檢測電路AD接收來自所述兩級穩壓電源LD0輸出的5V電壓；接收和放大所述時序控制電路給出的“轉電”信號的第一場效應管(2)；受所述第一場效應管(2)輸出“轉電”信號或由地面發控系統人為給出“緊急斷電”信號驅動的第一雙路觸點磁保持繼電器J1，所述第一雙路觸點磁保持繼電器J1收到所述“轉電”信號后，接通其常開點K1，使得所述箭載電池(1)通過兩級穩壓電源LD0向所述時序控制電路供電，所述第一雙路觸點磁保持繼電器J1收到所述“緊急斷電”信號后，斷開其常開點K1切斷所述箭載電池(1)的供電；

所述時序控制電路包括：基于Flash架構的FPGA控制芯片(3)，其內部采用累加過程僅有一位寄存器的門電路邏輯發生翻轉的格雷碼計數器；所述FPGA控制芯片(3)與上位機之間的串行通訊接口(5)；接收分離插頭脫落信號的TO調理電路(10)，所述TO調理電路(10)接入所述FPGA控制芯片(3)；存放裝定時序參數的高可靠性EEPROM(4)，所述裝定時序參數由所述上位機給出，經由所述串行通訊接口(5)和所述FPGA控制芯片(3)存入所述EEPROM(4)，由所述EEPROM(4)加載至所述FPGA控制芯片(3)內部的定時器；當所述FPGA控制芯片(3)接收到“時序測試”指令或“發射準備指令”后，若判斷分離插頭脫落信號有效，將啟動所述格雷碼計數器從0開始計時，當計數值與加載的所述裝定時序參數相等時，所述時序控制電路向所述點火電路發出“時序”信號；

所述點火電路包括：接收和放大所述時序控制電路給出“保險”信號的第二場效應管(6)；接收和放大所述時序控制電路給出“解保”信號的第三場效應管(7)；受所述第二場效應管(6)輸出“保險”信號或所述第三場效應管(7)輸出“解保”信號驅動的第二雙路觸點磁保持繼電器J2，所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2收到所述“保險”信號后，接通其常閉接點K2-1使火工品(8)兩端接地線，斷開其常開接點K2-2使所述點火電路與所述火工品(8)之間的通路斷開，使所述火工品(8)處于安全狀態；所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2收到所述“解保”信號后，斷開其常閉接點K2-1，接通其常開接點K2-2，使所述火工品(8)處于待發狀態；接收和放大所述時序控制電路給出“時序”信號的第四場效應管(9)；受所述第四場效應管(9)輸出“時序”信號驅動的第一觸點電磁繼電器J3，所述第一觸點電磁繼電器J3收到所述“時序”信號后，接通其常開接點K3和限流電阻R向所述火工品(8)施加起爆電壓；所述點火電路的連接關系為：所述第三場效應管(7)的柵極接入所述FPGA控制芯片(3)，漏極接入所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2的一路，所述第二場效應管(6)的柵極接入所述FPGA控制芯片(3)，漏極接入所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2的另一路，所述第四場效應管(9)的柵極接入所述FPGA控制芯片(3)，漏極接入所述第一觸點電磁繼電器J3；所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2與所述第一觸點電磁繼電器J3的另一端連接后通過所述限流電阻R、所述第一觸點電磁繼電器J3的常開接點K3以及所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2的常開接點K2-2接入所述火工品(8)的一端，所述火工品(8)的另一端接地；所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2的常閉接點K2-1一端接地，另一端接入所述常開接點K2-2與所述火工品(8)之間；在所述常開接點K3以及所述常開接點K2-2間引出有時序/阻值測試端。

2.一種火箭時序控制方法，它使用如權利要求1所述火箭時序控制器，并包括以下步驟：

A.火箭時序控制器上電后，向所述FPGA控制芯片(3)內部的定時器加載所述EEPROM(4)存放的所述裝定時序參數；所述FPGA控制芯片(3)向所述上位機反饋包括火箭時序控制器設備型號、編號、批次、狀態信息及當前加載的所述裝定時序參數的自檢信息；

B.所述FPGA控制芯片(3)等待和檢測所述串行通訊接口(5)傳來的地面發控指令；所述地面發控指令包括“轉電”、“電池電壓檢測”、“時序參數裝定”、“保險”、“解保”、“時序測試”及“發射準備”，指令的接收采用應答機制；

C.所述FPGA控制芯片(3)接收到“轉電”指令后，通過所述第一場效應管(2)，所述第一雙路觸點磁保持繼電器J1及其常開接點K1，將由地面供電切換為由所述箭載電池(1)向所述時序控制電路及所述點火電路供電；

D.所述FPGA控制芯片(3)接收到“電池電壓檢測”指令后，將所述電壓檢測電路AD的輸出值通過所述串行通訊接口(5)傳送給所述上位機；

E.所述FPGA控制芯片(3)接收到“時序參數裝定”指令后，通過所述串行通訊接口(5)接收所述上位機給出的所述裝定時序參數，寫入所述EEPROM(4)，重新向所述FPGA控制芯片(3)內部的定時器加載所述EEPROM(4)存放的所述裝定時序參數；所述FPGA控制芯片(3)向所述上位機反饋當前加載的所述裝定時序參數；

F.在“時序/阻值測試”流程中，所述FPGA控制芯片(3)接收到“解保”指令后，向所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2發送“解保”信號，所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2的常開接點K2-2閉合，常閉接點K2-1斷開，通過時序/阻值測試接口及GND接口將所述火工品(8)接入地面發控設備進行阻值測試；所述FPGA控制芯片(3)接收到“時序測試”指令后，向所述第二雙路觸點磁保持繼電器J2發送“保險”信號，保持所述火工品(8)處于安全狀態，啟動所述格雷碼計數器從0開始計時，當計數值與當前加載的所述裝定時序參數相等時，通過所述第四場效應管(9)，所述第一觸點電磁繼電器J3及其常開接點K3和限流電阻R，通過時序/阻值測試接口及GND接口向地面發控設備輸出時序信號；

G.在“發射”流程中，所述FPGA控制芯片(3)接收到“發射準備”指令后，判斷火工品是否解保處于待發狀態；

H.火箭起飛其分離插頭脫落時刻，所述FPGA控制芯片(3)通過所述T0調理電路(10)接收到分離插頭脫落信號，啟動所述格雷碼計數器從0開始計時，當計數值與當前加載的所述裝定時序參數相等時，通過所述第四場效應管(9)，所述第一觸點電磁繼電器J3及其常開接點K3，向所述火工品(8)施加起爆電壓；

火箭起飛前，若所述火箭時序控制器接收到地面發控系統人為給出“緊急斷電”信號，則通過所述第一雙路觸點磁保持繼電器J1斷開其常開接點K1，切斷所述電池(1)的供電。