引信電子安全系統片上可編程測試儀通用性技術

何莽莽

摘 要：通用電子安全系統測試儀研發的目的是對電子安全系統工作的可靠性加以檢驗，同時為了保證檢驗引信的可靠性和安全性，電子安全系統測試儀的設計應滿足一定的技術要求。據此，本案筆者討論一種以AVR單片機為基礎的電子安全系統測試儀通用設計方法。

關鍵詞：AVR；電子安全系統；通用電子安全系統測試儀

從引信檢驗的可靠性與安全性角度來講，電子安全系統測試儀的設計應滿足如下技術與功能要求：模擬控制信號、監測工作狀態、監測引信解保狀態、電壓實時監測與存儲、信息交換、RS485通信、安全提示、自檢及檢定等。另外，從引信測控任務的實現來看，工控機內設功能板卡+外設穩壓電源的測控模式具有操作繁瑣、無法自動判別引信合格與否、無法在惡劣環境下有效檢測引信及無法同時用同一臺安全系統測試儀測試不同型號的引信。鑒于此，下文介紹一種以AVR單片機為基礎的引信電子安全系統片上可編程測試儀。

一、測試類型自動識別技術

電子安全系統測試儀分為檢定、自檢和引信檢測三種測試類型，同時利用測試電纜上的識別點，便可區分16（或24）種電纜，當前設計完成的電纜包括自檢或檢定電纜、引信測試電纜，即：僅需將電纜接入引信檢測接口，測試儀通電以后便可先識別電纜，繼而啟動自檢、檢定和引信檢測程序。

二、引信檢測合格自動判別技術

在工控機測控模式下，一般先利用人眼觀察CDU電壓波形與數據等引信關鍵數據，再依據如下理論判斷引信合格與否：CDU電壓在起爆信號前的均值為（3-5）±0.3V，而在起爆信號后的均值降至2V以下，且下降缺口的寬度應在40-200ms以下。與此相比，在引信電子安全系統片上可編程測試儀中，通過對引信的型號及其測控時序、性能參數等進行分析，便可獲得測試儀的測控數學模型，用以判斷不同型號引信合格與否，同時通過解除引信保險及存儲和實時判讀性能參數，便可獲得引信的動作數據，用以判斷引信檢測模塊合格與否，從而實現對引信合格與否進行自動測試。另外，對CDU電壓采用數字濾波技術及FIFO數據采用滑動時間窗進行處理，即：先對起爆信號前后特定時間窗中的CDU電壓數據進行實時采樣，然后再利用軟件對引信合格與否進行自動判讀。

三、高可靠性、低成本和高環境適應性設計

電子安全系統測試儀使用ATMega單片機，可完成從A/D采集到下載全過程的一體化設計，即：以MOS管和光繼電器取代機械繼電器來對主電源輸出進行控制及對控制信號進行解保等，同時選用具有抗電磁干擾能力強、可靠性高、功耗低、體積小和成本低等優點的鐵電存儲器。另外，在電子安全系統測試儀中采用可靠、簡潔的整機裝配技術，在這一技術下，僅需插接鋪設面板、測控印制板等組件即可，因此具有較強的可維修性，同時將一切對外接口隱設在測試儀的外表面下，以實現防潮、防塵和防撞等目的。電子安全系統測試儀的體積為264*178*119mm，而其質量為4±0.4kg。引信測控儀采用了檢測盒模式，其環境適應性指標如下：工控機的最高、最低工作溫度及抗沖擊力分別為為0℃、40℃和20（5-7ms）；檢測盒的分別為-40℃、65℃和60（6-12ms）。據此，與工控機模式相比，檢測盒模式的環境適應性更強。

四、通用化設計

電子安全系統測試儀的通用化設計是從可擴展性與通用性的角度建立標準化的軟硬件平臺，以滿足未來常規引信測試的要求。

（1）首先找出不同常規型號引信檢測在A/D數據實時采集與存儲、解保控制等上的共性，即其單片機的核心芯片、時鐘、A/D采樣、存儲和通信功能芯片均具有通用性，其中信號線可重復使用。另外，在測試儀中設計的控制與測量回路具有充足的冗余量，以解決解保信號電壓體制、控制通路數量和引信返回測量信號的電壓幅值不一的問題。

（2）針對多電壓體制兼容的問題，要求兼容5V/28V的解保信號和40V/28V的引信供電信號。為此，設計了通用的引信檢測接口，并將不同引信類型的電源、測試信號、控制信號及測試電纜識別點等集合于此。

（3）在電子安全系統測試儀中，電壓體制相同時的引信解保信號、引信返回測量信號端口及引信檢測接口與檢定結構允許重復使用。

（4）當采用模塊化設計軟件時，將A/D采樣模塊、檢定、自檢、數據存儲、引信解保狀態檢測及上位機通信模塊設計為公用模塊，同時共設計了6種引信自動識別功能，即：在引信檢測中，直接進入自動檢測程序，而在不同型號引信的檢測中，僅需更換檢測電纜。

（5）在與上位機間設計了通用調控與通信協議，具體將設備代碼集及命令表示為一個字節，并分別擴展至256種設備和相應的控制命令中，其中可將命令參數擴展為250個，以滿足未來引信檢測對擴展性和通用性的要求，詳見圖1。

綜上，據使用結果顯示，從上述方面設計的電子安全系統測試儀完全滿足設計要求，且在保證供電質量上具有重要作用。

參考文獻：

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（作者單位：西華大學）