一种高精度高可靠性的火工品阻值测量方法

    蒋梦涛

    摘 要：火工品有很多属于电流触发型器件，阻值一般小于10 Ω，其阻值大小都有一个标准值，在标准值的误差范围以外，表明火工品出现故障不可使用。在火工品安装和使用前须对其阻值进行测量，测量电流不可超过安全电流，否则会引起误触发。文章设计的阻值测量方法可以将测量电流控制在安全电流范围以内，通过恒流源电路、放大电路和电流监控电路的设计，可以高精度、高可靠性地测量出火工品的阻值。

    关键词：阻值测量；火工品；恒流源；放大电路

    1 模拟训练器阻值测量概述

    火工品是装有火药或炸药，受外界刺激后产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称[1]。无人靶机回收系统中需要用到的切割索和气囊，汽车碰撞设计中的安全气囊，模擬训练器材中经常用到的爆炸螺栓，这些都属于火工品。一般火工品属于电流触发型元器件[2]，安全电流一般在100～500 mA范围内，触发电流一般在800 mA～3 A范围内，所以在其阻值的测量过程中一定要控制测量电流不能超过火工品的安全电流。

    2 阻值测量方法

    2.1 概述

    本文设计的火工品测量方法中，采用了一种简单可靠的50 mA恒流源电路设计，其输出电流远小于一般火工品的安全电流，另外测量电路中还采用了仪用放大器电路，其放大精密度好，控制简单。测量过程中对测量电流进行实时监控，一旦出现检测电流过大，则通过控制芯片切断电路电源，以防止火工品误触发。

    2.2 硬件设计

    测量方法的硬件原理如图1所示。

    2.2.1 主控电路的设计

    主控电路采用Microchip公司的dsPIC30F6011A型主控芯片，该芯片是16 位MCU，高达30 MIPS 的工作速度。内嵌12位模数转换器，具有200 Ksps的转换速率，具有多达16个输入通道。使用外部A/D模块基准电源和基准地可以提高A/D模块的测试精度。输出接口提供并行接口，可以外接液晶显示器进行测量数据显示。供电控制接口通过数字光耦控制继电器，一旦电流检测值超过60 mA门限值，则处理器控制继电器切断恒流源、放大电路的供电，从而避免火工品误触发，流程如图3所示。

    2.2.2 恒流源电路的设计

    恒流源电路如图4所示，采用集成运算放大器，在放大电路中引入电流串联负反馈，可以实现电压-电流的转换[3]。考虑到集成运放的功率耗散，本设计中采用两个25 mA的恒流源电路进行并联，从而达到50 mA的恒流源输出。每个恒流源电路里将R4改为电位器，通过调节电位器的阻值，可以精确调节输出电流。

    2.2.3 信号调理电路的设计

    信号调理电路的设计如图5所示，包括放大电路和线性光耦隔离电路。放大电路采用AD620仪用放大器芯片，通过一个电位器的调节，将放大增益精准的设置为10。将输出电压输入到图中所示的线性光耦隔离电路（线性增益为1）中，最后将电压输入到单片机的A/D模块输入端口，供单片机检测。

    3 设计验证

    在测量输出接口接入液晶屏观测测试数据，取1～9Ω的精密电阻分别进行测试，测量结果和误差如表1所示。

    4 结语

    本文设计的火工品阻值测量方法，测试误差能控制在±1%内，成本低、精度高、可靠性好、电路设计简单，在有效避免火工品误触发的前提下可精准测试火工品的阻值。