DE3336534A1

DE3336534A1 - Elektronische zuendsteuerschaltung

Info

Publication number: DE3336534A1
Application number: DE19833336534
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Müller
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1985-04-25
Also published as: HK689A; SE8404348L; FR2575011B1; GB2167841A; GB2167841B; SE456275B; GB8430576D0; US4632032A; FR2575011A1; SE8404348D0; DE3336534C2

Description

DIEHL GMBH & CO., 8500 Nürnberg

Elektronische Zündsteuerschaltung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündsteuerschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Zündsteuerschaltung, mittels derer aus einer Anzahl von Zündsensor-Signalen über deren logische Verknüpfung ein Zündfreigabesignal für den Stromkreis über ein elektrisches Zündmittel gewonnen wird, ist bspw. bekannt aus der DE-AS 26 08 067.

Im Zuge von Erprobungen hat sich gezeigt, daß bei besonders ungünsti- ^Q gen Randbedingungen insbesondere,hinsichtlich des Betriebsbeginns der bspw. in ein Geschoß eingebauten und erst mit dem Abschuß aktivier baren Leistungsquelle zur Speisung der Logikschaltung,vorzeitig - also ohne Vorliegen der vorgegebenen Verknüpfungs-Kriterien - von der Logikschaltung vorübergehend Zustände eingenommen werden, die zu Aus- ^5 gangssignalen führen, welche auf das Schaltglied als Zündfreigabesignale wirken. Diese nicht-reproduzierbaren Ausgangszustände der Logikschaltung können auftreten, solange diese nicht mit einer Mindestbetriebsspannung für ordnungsgemäße Arbeitsweise ihrer Verknüpfungsbauelemente gespeist wird.

In Erkenntnis dieser Gegebenheit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine auf logischer Verknüpfung von Eingangssignalen basierende Zündsteuerschaltung gattungsgemäßer Art mit einer einfachen und

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funktionssicheren, leicht prüfbaren und den jeweiligen Betriebsspannungsgegebenheiten der Logikschaltung optimal anpassbaren Sicherungsmaßnahme auszustatten, die derartige scheinbare Zündfreigabesignale und damit eine vorzeitige Freigabe des elektrischen Kreises über das Zündmittel zuverlässig unterbindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Zündsteuerschaltung auch die Kennzeichnungsmerkmale des Hauptanspruches aufweist.

Indem somit dem Schaltglied im Stromkreis des Zündmittels eine elektronisch ansteuerbare Sperrstrecke für (tatsächliche und insbesondere vorzeitige, scheinbare) Zündfreigabesignale aus der Logikschaltung vorgeschaltet ist, die nur über eine Schwellwertschaltung wirkungslos schaltbar ist, ist ohneu/eiteres sicherstellbar, daß jegliche Ansteuerung des Schaltgliedes aus der Logikschaltung unterbunden ist, solange die mittels der Schwellwertschaltung überwachte Ausgangsspannung der Leistungsquelle noch unter dem Spannungspegel liegt, der für die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Logikschaltung als deren Mindestbetriebsspannung unbedingt sichergestellt sein muß.

Da das Schaltglied in Regel als in Serie zum Zündmittel liegender Transistor ausgebildet ist, bedarf es für die erfindungsgemäße Sicherungsmaßnahme lediglich zweier nicht-linearer Teilerschaltungen aus einem komplementären Transistor mit Längswiderstand vor der Basis des Schaltgliedes und einem spannungsabhängig durchschaltenden Schwellglied mit Querwiderstand vor der Basis dieses Ableittransistors.

Durch zusätzliche Verzögerungsbeschaltung am Eingang dieses Schwellgliedes ergibt sich eine verzögerte Freigabe des Schaltgliedes für 3fl das Zündmittel und damit eine schaltungstechnisch einfache Erweiterungsmöglichkeit der beschriebenen Schutzmaßnahme dahingehend, daß zusätzliche Zeitsicherungen bezüglich des frühestmöglichen Auslösezeitpunktes des Zündmittels, wie zur Rohr- und Vorrohrsicherheit

bei einem Geschoß, realisierbar und in weiten Grenzen dimensionierbar sind.

Zusätzliche Weiterbildungen und Alternativen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht skizzierten typischen Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Prinzipschaltbild eine elek- IQ tronische Zündsteuerschaltung unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Schutzmaßnahmen bei Realisierung mittels bipolarer Transistoren.

Die elektronische Zündsteuerschaltung 1 weist eine Logikschaltung 2 auf, in der bspw. mittels verschiedener Aufnehmer aufgrund unterschiedlicher physikalischer Effekte gewonnene Zündsensorsignale 3 miteinander verknüpft werden; um nach.Maßgabe bestimmter Zielkriterien bei entsprechender Annäherung an ein Zielobjekt ein Zündfreigabesignal 4 zur Zielbekämpfung zu gewinnen, indem ein elektronisch umsteuerbares

2p Schaltglied 5 ein elektrisches Zündmittel 6 für das Anzünden einer Wirkladung scharf-stellt.

Das Zündmittel 6 kann aus einer angepaßten Strom- oder Spannungsquelle gespeist werden, bspw. aus einem infolge Zielaufschlags angeregten Piezogenerator 7 oder aus einer stationär wirkenden Leistungsquelle 8.

Jedenfalls zur Betriebsversorgung der Logikschaltung 2 ist eine solche Leistungsquelle 8 vorgesehen, bei der es sich bspw. um eine abschußaktivierbare Batterie, um einen infolge der Abschußbeschleunigung eines Projektils angeregten Piezogenerator, um einen durch Geschoßflugreibungswärme angeregten Thermogenerator oder um einen Windradgene-

3Q rator handeln kann.

Bei Einsatz aller praktisch in Betracht kommenden Leistungsquellen 8 ist stets festzustellen, daß die stationäre Spannung nicht schlagartig

und zu reproduzierbar feststellbarem Zeitpunkt ab Inbetriebnahme zur Verfügung steht, sondern sich mehr oder weniger langsam aufbaut. Das liegt einmal an der physikalischen Wirkungsweise einer solchen Leistungsquelle 8 und außerdem daran, daß ausgangsseitig stets Streukapazitäten 9 wirksam sind, die zusammen mit einem Innen- oder Verdrahtungswiderstand 10 die Wirkung eines Spannungsanstiegs-Verzögerungsgliedes 11 haben.

Jedenfalls steht somit an der Logikschaltung 2 nicht schlagartig aus IQ der Leistungsquelle 8 eine Versorgungsspannung zur Verfügung, die oberhalb der Mindestbetriebsspannung liegt, für welche die logische Funktion der miteinander verkoppelten Gatter der Logikschaltung 2 definiert (reproduzierbar vorgebbar) ist. Das bedeutet in der Praxis des Einsatzes derartiger Logikschaltungen 2, daß aus irregulärem Verhalten aufgrund vorläufigen Betriebes mit Unterspannung Undefinierte Ausgangszustände der Logikschaltung 2 eintreten und damit durch die Zündsensor-Eingangssignale 3 gar nicht bedingte,unzutreffende Zündfreigabesignale 4 auslösen können. Das stellt aber ein Sicherheitsrisiko beim Umgang mit Munitionsartikeln, die mit derartiger Zündsteuerschaltung 1 ausgestattet sind, dar, weil das Durchschalten des Zündmittels 6 somit vorübergehend vorzeitig gegeben ist.

Um ein Durchschalten des Zündmittels 6 durch Umsteuern des Schaltgliedes 5 sicher zu blockieren, solange die Betriebsspannung für reproduzierbare Funktionsweise der Logikschaltung 2 noch nicht mindestens erreicht ist, ist dem Steuereingang 12 des Schaltgliedes 5 eine elektronisch ansteuerbare Sperrstrecke 13 vorgeschaltet; die die Ansteuerungsmöglichkeit des Schaltgliedes 5 aus der Logikschaltüng 2 nur und erst freigibt, wenn sie auf Erreichen der Betriebs-

3Q spannung für die Logikschaltung 2 aus der Leistungsquelle 8 anspricht.

Dadurch ist die Freigabe des elektrischen Zündkreises über das Zündmittel 6 solange blockiert - und jegliche Frühzündung aufgrund eines vorzeitig von der noch nicht regulär arbeitenden Logikschaltung 2 abgegebenen, scheinbaren Freigabesignales 4 sicher unterbunden - bis die Logikschaltung 2 reproduzierbar arbeitet, weil sie aus der Leistungsquelle 8 mit hinreichender Betriebsspannung versorgt wird.

Aus Gründen der Betriebssicherheit dieser Schutzmaßnahme ist die Sperrstrecke 13 vorzugsweise nicht als Unterbrecher sondern als nicht-line- IQ are Spannungsteilerschaltung mit einem Ableitelement 14 parallel zum Steuereingang 12 des Schaltgliedes 5 ausgebildet , das im Ruhezustand selbstleitend ist.

Dieses elektronische Ableitelement 14 wird aus der Leistungsquelle 8 (die die Logikschaltung 2 speist) über eine Nennspannungs-Schu/ellwertschaltung 15 umgesteuert, die erst bei Erreichen bzw. Überschreiten der Nennbetriebsspannung für die ordnungsgemäße Funktion der Logikschaltung 2 durchschaltet. Als solche Schwellwertschaltung 15 kann wiederum einfach ein nicht-linearer Spannungsteiler vorgesehen sein, der ein Bauelement mit Schwellencharakteristik - bspw. eine Zener-

2Q diode 16 - im Längszweig,und im Querzweig, also parallel zur Ansteuerung der nachgeschalteten Sperrstrecke 13, einen Widerstand 17, aufweist. Erst wenn aufgrund entsprechenden Spannungsanstiegs aus der Leistungsquelle 8 - und damit für die Versorgung der Logikschaltung 2 die Zenerdiode 16 durchschaltet, wird die a priori ableitende Wirkung der Sperrstrecke 13 aufgehoben und damit der Schaltglied-Steuereingang 12 aus der Logikschaltung 2 ansteuerbar.

Um eine weitere Sicherheit gegen zu frühes Ansteuern des Zündmittels zu realisieren, bspvi/. eine Vorrohr-Sicherheit bei einem Geschoß, braucht 3Q der Schwellwertschaltung 15 lediglich ein Verzögerungsglied 18 vorgeschaltet zu werden. Dieses ist in der Zeichnung als Tiefpaßglied aus einem Querkondensator 19 mit Vorwiderstand 20 realisiert.

Mit besonders wenig schaltungstechnischem Mehraufwand bei hoher Betriebssicherheit läßt sich die erfindungsgemäße Schutzmaßnahme in einer Zündsteuerschaltung 1 verwirklichen, wenn das Schaltglied 5 mit dem Zündmittel 6 in Serie liegt und sowohl das Schaltglied 5 wie auch das Ableitelerent 14 als komplementäre Transistoren (in der Schaltung für positive Betriebsspannung aus der Leistungsquelle 8 mit bipolaren Transistoren dargestellt) aufgebaut wird. Denn dann ist stets (vor ausreichender Spannung für das Durchschalten der,auf Mindestensbetriebsspannung für die Logikschaltung 2 ausgelegten,Schwellwertschaltung 15) die Basis des Ableitelementes 14 über den Widerstand 17 auf Kollektorpotentisl gelegt, das Ableitelement 14 also zuverlässig leitend. Deshalb ist der Steuereingang 12 kurzgeschlossen, das Schaltglied 5 also zuverlässig gesperrt und auch nicht über etwaige parasitäre Ausgangssignale aus der Logikschaltung 2 über den Schutzwiderstand 21 ansteuerbar. Erst bei hochohmiger Kollektor-Emitter-Strecke des Ableitelementes 14 - wegen durchschaltender Zenerdiode 16 bei hinreichend angestiegener Betriebsspannung aus der Leistungsquelle 8 -· ist der AbleitkurzschluO am Steuereingang 12 aufgehoben, und das Schaltglied 5 kann von einem nun aus der Logikschaltung 2 abgegebenen Zündfreigabesignal i auf Zündbereitschaft (Stromkreis durch das Zündmittel 6) umgesteuert werden.

ρ 721
Fg/Hr.

Bezugszeichenliste

1 Elektronische Zündsteuerschaltung

2 Logikschaltung

3 Zündsensor-Signale

4 Zündfreigabe-Signal

5 Schaltglied

6 Elektrisches Zündmittel

7 Piezogenerator

8 Leistungsquelle

9 Streukapazitäten 1Ö Widerstand

11 Verzögerungsglied

12 Steuereingang

13 Sperrstrecke

14 Ableitelement

15 Schwellwertschaltung

16 Zenerdiode

17 Widerstand

18 Sicherungs-Verzögerungs glied

19 Querkondensator

20 Vorwiderstand

21 Schutzwiderstand

(zur Freigabe von 6 nach Maßgabe von 3) (zur Verknüpfung von 3 für 4) (bezügl. des Zielobjekts) (aus 2 für 12/5) (zur Freigabe von 6)

(zum Speisen von 6) (zum Speisen von 2) (zwischen 8 u. 2-15) (in od. hinter 8) (aus 10 und 9) (für 5 aus 2) (zwischen 2 und 12/5 für 4) (in 13)

(parallel zu 2 hinter 8, vor 13) (in 15 hinter 8) (in 15 quer zu 16) (zwischen 8 und 15) (in 18)

(in 18)

(in 13 vor 12/14)

AO

Leerseite -

Claims

Fg/Hr.

Patentansprüche

Elektronische Zündsteuerschaltung (1) mit aus einer Leistungs- ^ quelle (8) gespeister Logikschaltung (2), zum Gewinnen eines Zündfreigabesagnales '4) aus einer Verknüpfung von Zündsensorsignalen (3), und mit einem elektrischen Zündmittel (6), das mittels eines vom Zündfreigabesignal (4) elektronisch umsteuerbaren Schaltglied (5) freigebbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß dem Steuereingang (12) für das Schaltglied .5) eine elektronisch ansteuerbare Sperrstrecke (13) vorgeschaltet ist, die über eine Nennspannungs-Schwellwertschaltung (15), welche der Logikschaltung (2) parallel geschaltet ist, aus der Leistungsquelle (8) sperrbar ist.
2. Elektronsiche Zündsteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Sperrstrecke (13) ein parallel zum Steuereingang (12) des Schaltgliedes (5) liegendes, selbstleitendes Ableitelement ; 14'aufweis
3. Elektronische Zündsteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Ableit-Sperrstrecke (13) parallel zum Steuereingang v.12; des mit dem Zündmittel (6) in Serie liegenden Schaltgliedes l5, vorgesehen ist.
4. Elektronische Zündsteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die der Leistungsquelle (8) nachgeschaltete Schwellwertschaltung (15) für die Sperrstrecke (13) einen Spannungsteiler mit einem Längswiderstand in Form einer Zenerdiode (18) aufweist.
5. Elektronische Zündsteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Schaltglied (5) und die Sperrstrecke (13) zueinander komplementäre Transistoren aufweisen.
6. Elektronische Zündsteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen der Schwellwertschaltung (15) und der Logikschaltung (2), hinter der Leistungsquelle (8), ein zusätzliches Sicherheits-Verzögerungsglied (18) eingeschaltet ist.