АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЕЙ

Необходимость снижения трудоемкости проведения испытаний приводит к необходимости их автоматизации, в первую очередь это касается приемо-сдаточных испытаний, которые производятся чаще всего, для каждой партии выпускаемых изделий. Автоматизация испытаний предполагает взаимосвязанную автоматизацию управления испытательной установкой, сбора, обработки, анализа и регистрации получаемых данных.

Объект испытаний

Электровоспламенители (ЭВ) используются как средство инициирования в фейерверках, газогенераторах огнетушительных систем, для создания спецэффектов при съемках фильмов, в стрелковом и артиллерийском вооружении и т.д.

Для запуска ЭВ достаточно подать электрический импульс на его контакты. Ток, проходя по нити накаливания, нагревает нить до нужной температуры и воспламеняет пиротехнический состав, который, в свою очередь, формирует огневой импульс для запуска того или иного устройства.

К основным характеристикам ЭВ относятся:

• электрическое сопротивление;
• гарантированный ток срабатывания;
• безопасный ток.

В связи с большим разнообразием областей применения ЭВ, существует еще около полутора десятков требований, которые могут предъявляться к их характеристикам в зависимости от назначения. Перечень и методики проведения их испытаний наиболее полно представлены в [2, с. 93-104]. Приведенные же выше основные характеристики обязательны для всех типов ЭВ без исключения, поэтому в настоящей статье будут рассмотрены именно они.

Существующая методика проведения испытаний

Приведенная ниже методика проведения испытаний используется в настоящее время на следующих предприятиях: АО «НПП «Краснознамёнец», АО «Энергия», ООО НПП «Глиф-Инжприбор» и описана в [1].

Структурная схема установки проведения испытаний на безотказность срабатывания при токе воспламенения I_в и длительности импульса Т_в представлена на рис.1.

Рисунок 1. Структурная схема стенда проведения испытаний

где:

Е - источник напряжения;

R1 - регулятор тока в нагрузке;

R2 - эквивалент ЭВ;

К1 - переключатель "ЭВ" - "Эквивалент";

К2 - ключ, управляемый генератором одиночного импульса;

ГОИ - генератор одиночного импульса;

А - амперметр;

Ω - измерительный мост;

ЭВ - электровоспламенитель.

Последовательность проведения испытаний:

1. С помощью измерительного моста Ω измеряется сопротивление испытываемого ЭВ.
2. Тот же мост подключается к регулируемому резистору-эквиваленту R2. На резисторе-эквиваленте выставляется сопротивление, равное измеренному сопротивлению ЭВ.
3. Переключатель К1 устанавливается в положение «1», и регулятором тока R1 выставляется ток в цепи эквивалента, равный току воспламенения I_в.
4. Переключатель К1 устанавливается в положение «2». На генераторе одиночных импульсов ГОИ выставляется длительность импульса Т_в. Запуском ГОИ в испытываемом ЭВ формируется импульс тока величиной I_в длительностью Т_в, при котором ЭВ должен сработать.

Автоматизация

Изложенная методика проведения испытаний довольно трудоемка и малопригодна при крупносерийном выпуске изделий. Предлагаемый в настоящей статье автоматизированный испытательный стенд обеспечивает автоматическое измерение сопротивления, испытываемого ЭВ, вычисление необходимого напряжения, подаваемого на ЭВ и выдачу импульса заданной длительности на испытываемое изделие.

В общем виде структура испытательного стенда заимствована из описанной в [3, с. 67] измерительной испытательной станции, которая представлена на рис.2.

Рисунок 2. Структурная схема автоматизированной испытательной станции

где:

1 – измерительная информация;

2 – классификационная информация;

3 – управляющая информация.

Функционирование испытательного стенда обеспечивается как техническими средствами, так и программным обеспечением, реализующим последовательность операций и порядок взаимодействия технических средств.

Техническое обеспечение автоматизированной испытательной станции представляет собой в первую очередь комплекс серийно выпускаемых технических средств, используемых в системе. К этим средствам относятся: устройства для испытаний, Микроконтроллеры, АЦП и ЦАП, датчики, устройства оперативного взаимодействия, коммутирующие устройства, интерфейсы.

Функциональная схема автоматизированного стенда представлена на рис.3

Рисунок 3. Функциональная схема автоматизированного стенда испытаний

где:

БИ – блок индикации;

БУ – блок управления;

ГУН – генератор тока, управляемый напряжением;

К – ключ;

ЭВ –испытываемый электровоспламенитель;

МК – микроконтроллер (МК);

ШД – шина данных МК;

В – вычислитель МК;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь, встроенный в МК.

Представленная функциональная схема может выполнять все функции аналогового прототипа, представленного на рис.1. При этом последовательность проведения испытаний будет следующей:

1. Под управлением МК ГУН переводится в режим генерации тока со значением I_б=20 мА (стандартное значение безопасного тока при проверке сопротивлений ЭВ). К выходу ГУН посредством замыкания ключа К подключается испытываемый ЭВ.
2. Значение падения напряжения U_б на ЭВ при протекании через него тока I_б усиливается и подается на АЦП микроконтроллера. По измеренному значению U_б вычислителем МК рассчитывается реальное сопротивление ЭВ и отображается на индикаторе стенда.
3. Ключ К размыкается и ГУН перестраивается на генерацию тока воспламенения I_в, соответствующему испытываемому типу ЭВ. Величина I_в устанавливается перед началом испытаний в соответствии с действующей документацией на данный тип ЭВ.
4. Переключатель К подключает ЭВ к генератору ГУН на время T_в, при котором в ЭВ формируется импульс тока величиной I_в длительностью Т_в, при котором ЭВ должен сработать.

Анализ схемы, представленной на рис.3 показывает, что автоматизированный стенд для испытаний ЭВ достаточно легко можно реализовать на базе микроконтролллера, например, семейства AVR, используя при этом минимум аппаратных средств.

Список литературы:

1. ГЛИЖ.771931.287 ПМ1 «Воспламенитель ЭВ-Ц. Программа и методики проведения испытаний».
2. Власенко М.Е. Средства воспламенения боеприпасной техники.- СПб.: Компьютербург, 2016.
3. Парахуда Р.Н., Шевцов В.И. Автоматизация измерений и контроля: Письменные лекции. – СПб., СЗТУ, 2002.