(57)【要約】【課題】本発明は、小型で軽量の無人ビークル内の点火回路114 から付勢回路84を安全に隔離し、故障の確率の低い点火隔離遮断制御回路を提供することを目的としている。【解決手段】第１の付勢回路84を点火回 114路から隔離する主転移回路90と電源モニタ遮断回路112 とを備え、主転移回路90は第１の付勢回路84に結合されて第１の電源電力を受取る電源端子93と、第２の付勢回路に結合されてそれから付勢信号を受取る入力端子と、点火回路114 に結合されて第１の電源電力を受取っり、それを付勢信号に応答して点火回路114 に供給する出力端子とを有し、電源モニタ遮断回路112 は、第１の付勢回路84と点火回路114 とに結合されて電源電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも小さくなったとき点火回路114 をディスエーブルにする比較装置を備えている。【選択図】    図３
2004177111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火隔離遮断制御回路において、
第１の付勢回路を点火回路から隔離する主転移回路と電源モニタ遮断回路とを具備し、
前記主転移回路は、
前記第１の付勢回路に電気的に結合されてそれから第１の電源電力を受取る１以上の電源端子と、
第２の付勢回路に電気的に結合されてそれから付勢信号を受取る入力端子と、
前記点火回路に電気的に結合されて第１の電源電力を受取ってそれを前記付勢信号に応答して前記点火回路に供給する出力端子とを具備し、
前記電源モニタ遮断付勢回路は、前記第１の付勢回路と前記点火回路とに電気的に結合されて電源電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも小さくなったとき前記点火回路をディスエーブルにする比較装置を備えている点火隔離遮断制御回路。
【請求項２】
前記点火隔離遮断制御回路は少なくとも部分的にソリッドステート電子装置で形成されている請求項１記載の付勢回路。
【請求項３】
前記主転移回路は、前記付勢信号に応答して前記点火回路をエネーブルにする少なくとも１つのスイッチを有している請求項１記載の付勢回路。
【請求項４】
前記主転移回路は、
前記誘導回路接地電位を主転移回路接地電位から隔離して前記付勢信号を反転させる中間回路と、
前記中間回路に電気的に結合されて前記反転された付勢信号に応答して増加された反転された信号を発生させるインバータ付勢回路と、
前記インバータ付勢回路に電気的に結合されて前記高められた反転された信号に応答して出力スイッチバイアス信号を発生させる出力スイッチ駆動装置と、
前記出力スイッチ駆動装置に電気的に結合されて出力スイッチバイアス信号に応答して前記点火回路を動作可能にする出力スイッチとを具備している請求項１記載の回路。
【請求項５】
前記中間回路はバッファを備えている請求項４記載の回路。
【請求項６】
さらに、状態信号を発生する状態付勢回路を備えている請求項１記載の回路。
【請求項７】
前記状態付勢回路は前記転移回路内に含まれている請求項６記載の回路。
【請求項８】
前記状態付勢回路は誘導回路接地電位から主転移回路接地電位を隔離している請求項６記載の回路。
【請求項９】
前記第１の付勢回路は、予め定められた加速度値が超過されたとき電源をエネーブルする加速度感知装置を備えている請求項１記載の回路。
【請求項１０】
前記第２の付勢回路は、
前記入力端子および接地端子に電気的に結合されている分離装置と、
前記入力端子および前記分離装置に電気的に結合されている第２の電源とを備え、
前記第２の付勢回路は前記分離装置が分離されるとき前記第２の電源からの電力により前記主転移回路をエネーブルにする請求項１記載の回路。
【請求項１１】
点火隔離遮断制御回路を有するビークルにおいて、
第１の付勢回路と、
付勢信号を発生する第２の付勢回路と、
兵器バルブ駆動装置とを具備し、
兵器バルブ駆動装置は、
点火回路と、前記第１の付勢回路を前記点火回路から隔離する主転移回路と電源モニタ遮断回路とを具備し、
前記主転移回路は、
前記第１の付勢回路に電気的に結合されてそれから第１の電源電力を受取る１以上の電源端子と、
第２の付勢回路に電気的に結合されてそれから付勢信号を受取る入力端子と、
前記点火回路に電気的に結合されて第１の電源電力を受取ってそれを前記付勢信号に応答して前記点火回路に供給する出力端子とを具備し、
前記電源モニタ遮断付勢回路は、前記第１の付勢回路と前記点火回路とに電気的に結合されて電源電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも小さくなったとき前記点火回路をディスエーブルにする比較装置を備えているビークル。
【請求項１２】
前記点火隔離遮断制御付勢回路は少なくとも部分的にソリッドステート電子装置を含んでいる請求項１１記載のビークル。
【請求項１３】
前記点火隔離遮断制御回路はさらに状態信号を送信する通信回路を備えている請求項１１記載のビークル。
【請求項１４】
前記第１の付勢回路は、予め定められた加速度値が超過されたとき電源をエネーブルする加速度感知装置を備えている請求項１１記載のビークル。
【請求項１５】
前記第２の付勢回路は、
前記入力端子および接地端子に電気的に結合されている分離装置と、
前記入力端子および前記分離装置に電気的に結合されている第２の電源とを備え、
前記第２の付勢回路は前記分離装置が分離されるとき前記第２の電源からの電力により前記主転移回路をエネーブルにする請求項１１記載のビークル。
【請求項１６】
前記点火回路は、
前記主転移回路および前記モニタ遮断回路に電気的に結合されている直流−直流変換器と、
誘導プロセッサおよび前記直流−直流変換器に電気的に結合されてプレ点火信号に応答して点火信号を発生する点火制御装置と、
前記主転移回路および前記点火制御装置に電気的に結合されて前記点火信号に応答して少なくとも１つの電気的爆発装置をエネーブルにする少なくとも１つのスイッチング装置とを具備している請求項１１記載のビークル。
【請求項１７】
前記主転移回路は前記付勢信号に応答して前記付勢回路をエネーブルにする少なくとも１つのスイッチを備えている請求項１１記載のビークル。
【請求項１８】
前記主転移回路は１以上のスイッチを具備し、
前記誘導回路接地電位を主転移回路接地電位から隔離して前記付勢信号を反転させる中間回路と、
前記中間回路に電気的に結合されて前記反転された付勢信号に応答して高められた反転された信号を発生させるインバータ回路と、
前記インバータ回路に電気的に結合されて前記高められた反転された信号に応答して出力スイッチバイアス信号を発生させる出力スイッチ駆動装置と、
前記出力スイッチ駆動装置に電気的に結合されて前記出力スイッチバイアス信号に応答して前記点火回路を動作可能にする出力スイッチとを具備している請求項１１記載のビークル。
【請求項１９】
第１の付勢回路から点火回路を隔離する方法において、
第１の付勢回路から電源電力を受取り、
第２の付勢回路から付勢信号を受取り、
前記電源電力を受取ってそれを前記付勢信号に応答して点火回路に供給し、
前記電源電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも小さくなったとき前記点火回路をディスエーブルにする隔離方法。
【請求項２０】
さらに、誘導回路接地電位を主転移回路接地電位から隔離して前記付勢信号を反転させ、
前記反転された付勢信号に応答して高められた反転された信号を発生させ、
前記高められた反転された信号に応答して出力スイッチバイアス信号を発生させ、
前記出力スイッチバイアス電圧に応答して前記点火回路を動作可能にする請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の安全解除および安全解除取消しを行う回路に関し、特に、点火回路から付勢回路を隔離する方法および付勢回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミサイルのような無人ビークル或いは兵器システムの飛行その他の動作特性は他の電子装置と共に誘導プロセッサを介して制御される。誘導プロセッサは推進のために燃焼室内の推進燃料を点火するために点火栓または火砲を付勢して、推進のために燃焼室から推進燃料を得る弁を選択的に付勢して兵器システムをターゲットに向けて推進し誘導する。
【０００３】
処理および移動の安全を確保し、兵器システムの適切な爆発を確実にするために、種々の安全のための要求が兵器システムに与えられている。兵器システムは、例えば特許文献１，２等に記載されているように典型的に単一のシステムの故障の許容可能な要求を満足させ、システムの故障の確率を低くするように設計されている。
【０００４】
すなわち、多くの既知の兵器システムにおける１つの安全尺度として、点火回路から付勢回路を隔離するために種々の装置が使用されている。付勢回路は推進燃料が点火された時点を決定し、点火回路は付勢回路からのエネーブル信号に応答して実際に推進燃料に点火する。たとえば、典型的な大きな兵器システムにおいては機械的リレーが使用されて、付勢回路を完全に点火回路から隔離し、それは時には点火列遮断と呼ばれている。機械的リレーは大型であり、重量も重い。
【０００５】
現在の要求では運動している弾頭内のようなもっと小さい兵器システム内の回路の同様の隔離を行い、点火回路または一連の点火素子から付勢回路を隔離することが求められている。残念ながら、機械的リレー等の使用は運動している弾頭およびその他の無人ビークルの限定された利用可能なスペース内に適応できない。
【０００６】
また、無人ビークルはビークル性能を妨害しない最大の許容重量に厳しい制限があり、それ故適切な飛行動作性能を得るために隔離回路は比較的軽量であることが好ましい。
【０００７】
さらに、比較的小さい無人ビークルの現在の制御回路はブリードダウンとなる可能性があり、その状態ではそこに含まれているデジタル電子装置は不確定の状態となり、不適切な時点で点火栓を不適切に点火させる可能性がある。例えば、供給電圧が不適切に付勢され、オン状態に維持されるとき、時間の経過と共に供給電圧が消耗して予め定められた電圧レベルよりも低下し、無人ビークルの誘導プロセッサを不適切に動作させる。
【特許文献１】米国特許第４，３７８，７３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２６７，３２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それ故、比較的小型で軽量の無人ビークル内における点火回路から付勢回路を安全に隔離するための隔離の要求を満足させ、システムの故障の確率の低い回路を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、点火回路から付勢回路を安全に隔離するための方法および回路を提供する。その点火隔離遮断制御回路は、点火回路から付勢回路を隔離するための主転移回路を備えている。主転移回路は第１の付勢回路に電気的に結合され、第１の付勢回路から第１の電源電力を受取る電源端子を備えている。入力端子は第２の付勢回路に電気的に結合されてそれから付勢信号を受取る。出力端子は点火回路に電気的に結合されて第１の電源電力を受取ってそれを付勢信号に応答して点火回路に供給する。比較装置を含む電源モニタ遮断回路は第１の付勢回路と点火回路とに電気的に結合されて電源電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも小さくなったとき点火回路を動作不能にする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果の１つは、比較的小型で軽量の無人ビークル内の点火回路から付勢回路を安全に隔離し、ブリードダウン状態を考慮に入れることができることである。  
本発明の別の効果は、比較的小型で軽量で、廉価で、しかも耐性のある点火隔離遮断制御回路を提供できることである。  
本発明のさらに別の効果は、典型的にそのようなビークルで生じた故障よりも低い故障の確率が得られるである。  
本発明のさらに別の効果は、故障許容誤差の増加された点火隔離遮断制御回路を提供できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明自体および本発明のその他の目的、効果は、添付図面を参照にした以下の詳細な説明から明らかにされるであろう。  
図１を参照にすると，ミサイルの運動弾頭に対する従来の伝統的な制御回路10の概略図が示されている。運動弾頭を有するミサイルは弾頭が目標に命中する前に典型的に４つの動作段階を転移する。制御回路10は第３段と第４段との間で転移して誘導装置回路12を使用して種々の機能を行う。付勢回路18は兵器バルブ駆動装置16に結合されて電力を供給する。
【００１２】
誘導装置回路12は誘導プロセッサ20を備え、それは弾頭の飛行方向および動作性能を決定する。誘導装置回路12はさらに暗号化／送信装置24に電力を供給する第３段電源22と、ブロック26で示された他の電子装置に結合される電力制御装置（ＰＣＵ）14とを備えている。
【００１３】
付勢回路18は第４段電源、例えばバッテリ28と加速度スイッチ30を備えており、この加速度スイッチ30はＧスイッチとも呼ばれている。弾頭が予め定められた加速度を越えたとき、電源28は付勢され、兵器駆動装置16に電力を供給する。
【００１４】
兵器バルブ駆動装置16は点火回路32を含み、この点火回路32は点火制御装置34を有し、それは光アイソレータ36を介して誘導プロセッサ20からエネーブル信号を受信する。直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）変換器38は電源28の電力レベルを点火制御装置34に供給する電力である共通論理装置の５Ｖに変換する。エネーブル信号に応答して点火制御装置34は１対のスイッチ40をオン状態に切替え、電気爆発装置42を点火し、推進燃料に点火して３つの別々の段を始動させ、３つの冗長チヤンネルを有している。兵器バルブ駆動装置16は、典型的に１２の独立したスイッチ（１１のチヤンネルは図示されていない）を含み、そのそれぞれは点火制御装置34により制御される。スイッチの５個はバルブの付勢に使用され、６個のスイッチは電気爆発装置42を点火するために使用され、残りのスイッチは予備チヤンネルとして使用される。
【００１５】
示されているように、回路10は第４段がエネーブルされる前に不注意で点火回路32を動作可能にする可能性がある。回路10は付勢回路18を点火回路32から安全に隔離するための現在の隔離要求を満足しない。さらに、以下説明するように、ブリードダウン状態の発生を阻止するために適切な警戒装置を備えていない。本発明は、以下説明するようにそれらの両欠点を克服することができる。
【００１６】
以下の各図面において、同じ記号は同じコンポーネントを示すために使用されている。本発明は、無人ビークル内の点火回路から付勢回路を隔離する方法および回路について記載されているが、本発明は、種々の有人または無人の、兵器または非兵器の応用に適用でき、それには自動車、水中、空中その他の技術的に知られている種々の応用が含まれている。
【００１７】
以下の説明において、種々の動作パラメータおよびコンポーネントは１つの構成の実施形態について記載されている。これらの特定のパラメータおよびコンポーネントは単なる例示として示されているだけで、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１８】
図２を参照すると、本発明の１実施形態にしたがった点火隔離遮断制御回路52を使用する無人ビークル50の斜視図が示されている。遮断制御回路52はバッテリから点火体を隔離するための海軍安全レビューボードにより承認された最初の電子制御された回路である。それ以前の回路は機械的リレーの使用を必要としていた。遮断制御回路52は故障に対する高い許容性と低い漏洩電流を与える。遮断制御回路52は、ソリッドステート素子が軽量で廉価で耐性を有する利点があるためにソリッドステートを使用することが好ましいが、既知の技術的に知られた類似の他の電子装置で部分的または全体的に形成されることもできる。
【００１９】
無人ビークル50はミサイルまたは兵器システム54の形態であり、本発明を例示し、説明するために１例として示されている。ビークル50はまた運動弾頭として知られており、誘導装置58、固体転換および姿勢制御システム（ＳＤＡＣＳ）装置60およびエジェクタ装置62を備えている。誘導装置58は兵器システム54の飛行方向および動作性能を決定する。誘導装置58は飛行方向決定を指令する放射線センサ装置66による探索装置64と推進動作のための誘導装置86とを含んでいる。ＳＤＡＣＳ装置60は対応するバルブ（図示せず）および固体形態で貯蔵された推進剤を有するガス発生装置70を含んでいる。エジェクタ装置62は第４段の開始時にビークル50の下部部分72から弾頭56を分離する。スラスタ74とアクチュエータ76は下部部分72から弾頭56を分離し排出するために付勢される。
【００２０】
誘導装置86は誘導プロセッサ78と、ＰＣＵ80と、兵器バルブ駆動装置82とを含んでいる。放射線装置66から受信された信号に応答して、誘導プロセッサ78はビークル50の付勢状態を決定する。誘導プロセッサ78は第４段中にＰＣＵ80から電力を受取り、兵器バルブ駆動装置をエネーブルにし、ＳＤＡＣＳ装置60内に含まれた推進燃料に点火する。推進燃料が点火すると誘導プロセッサ78はスラスタ68を付勢して推進燃料の点火により発生されるガス燃料を排出して弾頭の方向および姿勢を修正する。
【００２１】
図３を参照すると、本発明の１実施形態による遮断回路52の概略ブロック図が示されている。遮断回路52は第１の付勢回路84と、誘導回路86と、第２の付勢回路88と、主転移回路90を有する兵器バルブ駆動装置82とを有している。
【００２２】
第１の付勢回路84は第４段電源またはバッテリまたは第１の電源92と、加速度スイッチ94とを有している。弾頭56が予め定められた加速度を越えると、電源92はスイッチ94によって付勢されて電力を第１の電源端子93を介して兵器バルブ駆動装置82に供給する。本発明の１実施形態では、第１の電源92は２８Ｖの電圧の電力を電源端子93に供給する。電源92はまた１対のブロッキンギダイオード95を通って電力を暗号化／送信装置98およびＰＣＵ80に供給する。
【００２３】
誘導回路86は誘導プロセッサ78を備え、そのプロセッサは前述のように飛行方向および弾頭56の動作を決定する。誘導回路86はさらに、暗号化／送信装置98およびＰＣＵ80を備えている。暗号化／送信装置98およびＰＣＵ80は第１のダイオード100 を介して第３段電源96から電力を受取る。ＰＣＵ80はブロック102 で示されているような探索装置64のような他の電子コンポーネントに結合されることもできる。ＰＣＵ80は第２の電源端子103 に５Ｖを供給し、それは誘導プロセッサ78に結合されている。
【００２４】
第２の付勢回路88は、転移回路90の入力端子106 および第１の接地端子108 に電気的に結合されている分離装置104 を備えている。分離装置104 はプルアップ抵抗110 を介して第２の電源103 に結合されている。第２の付勢回路88は、分離装置104 が第３段から第４段への転移中に分離するとき、主転移回路90を動作可能にする。
【００２５】
兵器バルブ駆動装置82は転移回路90と、電源モニタ遮断回路112 と、点火回路114 とを有する。転移回路90は第１の付勢回路84を点火回路114 から隔離する。遮断回路112 は第１の電源92の電圧レベルを監視し、電圧レベルが予め定められた電圧レベルより低下したとき点火回路114 を動作できないようにし、したがってブリードダウン状態を考慮に入れる。例えば、第１の電源92の電圧レベルが約２０Ｖより低下したとき、遮断回路112 は点火回路114 を動作できないようにして不注意による点火を阻止する。第１の電源92の電圧レベルが約２０Ｖより大きいとき、遮断回路112 は点火回路114 を動作可能にする。その後、点火回路114 は第１の電源92から電力を受取ったとき誘導プロセッサ78によってエネーブルにされ、遮断回路112 によってディスエーブルにされるのではなく、発生器70内の推進燃料に点火するように電気爆発装置または点火体116 を付勢する。電気爆発装置70は正の端子118 と負の端子120 を有している。
【００２６】
点火回路114 は直流−直流変換器122 と、点火制御装置124 と、第１のスイッチ125 および第２のスイッチ126 とを有している。直流−直流変換器122 は主転移回路90と電源モニタ遮断回路112 に電気的に結合されている。直流−直流変換器122 は第１の電源92から受取った電圧を適当な電圧レベルに変換して点火制御装置124 とインバータ128 と光アイソレータ130 とに電力を供給する。インバータ128 は光アイソレータ130 と点火制御装置124 との間に結合されている。インバータ128 の反転側131 はまた第２のスイッチ126 に結合されてそれをエネーブルする。光アイソレータ130 は点火回路接地134 から誘導回路接地132 を隔離する隔離バッファとして動作する。点火回路接地134 は第１の電源92および転移回路90によって利用される共通の接地点である。誘導プロセッサ78は光アイソレータ130 を通って点火制御装置124 に電気的に結合され、対のスイッチ126 を付勢する。第１のスイッチ125 は転移回路90の出力端子138 と結合され、また電流制限抵抗140 を通って電気爆発装置116 に結合されている。放電抵抗142 は正端子118 と点火回路接地134 との間に結合されている。第２の放電抵抗144 は負端子120 と点火回路接地134 との間に結合されている。
【００２７】
誘導プロセッサ78と点火制御装置124 は中央処理装置と、メモリ（ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）と、関連している入力出力バスとを有するコンピュータに基づいたマイクロプロセッサでもよく、或いは一連のソリッドステート論理装置でもよい。誘導プロセッサ78と点火制御装置124 はまた中央主制御装置、フライト制御装置、の一部であってもよく、または図示されたような独立した制御装置であってもよい。
【００２８】
図４を参照すると、本発明の１実施形態による転移回路90の概略図が示されている。転移回路90は中間回路150 と、インバータ回路152 と、出力スイッチ駆動装置154 と、出力スイッチ156 とを有している。
【００２９】
以下の説明では、特定の数値が単なる例示として与えられている。当業者は、これらの値が異なった所望の動作状態の観点から変更されることができ、また周囲の回路において変更が可能であることを認識するであろう。中間回路150 は第１のバッファ270 と第１の光結合器158 とを含んでいる。第１のバッファ270 は信号駆動および雑音不感のために使用され、ナショナルセミコンダクタ社から市販されている製品番号54ACTQ541FMQB を使用することができる。第６のキャパシタ274 と第７のキャパシタ276 は電源端子93と回路接地点132 との間に並列に接続され、それぞれ約０．１μＦおよび０．０１μＦのキャパシタンスを有している。キャパシタ274 と276 は技術的に知られている等価な単一のキャパシタと置換されてもよい。第６のプルアップ抵抗278 は電源端子93と入力端子106 との間に接続され、約３．０１ＫΩの抵抗値を有する。残りのバッファ入力端子280 は回路接地点132 に結合されている。バッファ出力端子272 は第１の抵抗160 に結合されている。バッファは約８０６Ωの抵抗値を有する第１の抵抗160 を介して光結合器に結合されて駆動する。第１の抵抗160 は光結合器158 に流れる電流を制限する。
【００３０】
光結合器158 は点火回路接地電位点134 から誘導回路接地電位点132 を隔離する。第１のローパスフィルタ回路162 は第１の電源92と第１の電源端子164 との間に位置し、一連の並列抵抗166 を含んでいる。並列抵抗166 はそれぞれ約８．０６ＫΩの抵抗値を有するが、技術的に知られているように等価な単一の大きな電力容量の抵抗で置換されることができ、電源端子93と第１の電源端子164 との間に結合されている。第１のキャパシタ168 および転移回路90内に含まれた他の全てのキャパシタおよび遮断回路112 は雑音を最小にするのを助ける。第１のキャパシタ168 は第１の電源端子164 と点火回路接地電位点134 との間に結合され、約０．１μＦのキャパシタンスを有している。第１のプルアップ抵抗170 は第１の電源端子164 と第１の光結合器出力端子172 との間に結合され、第１の光結合器158 を通る電流を制限している。第１のプルアップ抵抗170 は約２ＫΩの抵抗値を有する。電圧調整用のツェナーダイオード174 は第１の電源端子164 と点火回路接地電位点134 との間に第１のカソード174cと第１のアノード174aを介してそれぞれと結合され、第１の電源端子164 で約５．１Ｖの一定電圧を維持している。残りの光結合器入力端子176 は利用されず、点火回路接地電位点132 に結合されている。ツェナーダイオード174 はマイクロセミコーポレーションの形式番号jantxvln4625ur-1でよい。
【００３１】
インバータ回路152 は共通エミッタ形態であり、第２の抵抗178 を介して出力端子172 に結合された第１のトランジスタ176 を含んでいる。第１のトランジスタ176 はベース端子182 、エミッタ端子184 およびコレクタ端子188 を有している。第３の抵抗180 は第１のベース端子182 とは第１のエミッタ端子184 との間に結合され、この第１のエミッタ端子184 は点火回路接地電位点134 に結合されている。第２の抵抗178 と第３の抵抗180 はそれぞれ約６．８１ＫΩと４．９９ＫΩの抵抗値を有している。第２の抵抗178 と第３の抵抗180 は分圧器を構成している。第２のプルアップ抵抗186 は電源端子93とコレクタ端子188 との間に結合され約１０ＫΩの抵抗値を有している。トランジスタ176 はSEMICOA セミコンダクタ社から市販されている形式番号2N2222UBでよい。
【００３２】
出力スイッチ駆動装置154 は第２のトランジスタ190 を有しており、それは第４の抵抗192 を介してコレクタ188 に結合され、出力スイッチ156 に対して適切な分割ダウンバイアス電圧を与えている。トランジスタ190 は第１のゲート端子196 と、第１のソース端子198 と、第１のドレイン端子202 とを有している。第５の抵抗194 はゲート端子196 とソース端子198 との間に結合され、そのソース端子198 は点火回路接地電位点134 に結合されている。第４の抵抗192 と第５の抵抗194 は分圧器として機能し、それぞれ約１０Ωと７．５ＫΩの抵抗値を有している。第２のトランジスタ190 はインターナショナルレクチファイア社から市販されている形式番号IRF130でよい。
【００３３】
出力スイッチ156 は第３のトランジスタ200 を含み、それは第６の抵抗204 を介してトランジスタ190 のドレイン端子202 に結合されている。第３のトランジスタ200 は第２のゲート端子208 と、第２のソース端子214 と、第２のドレイン端子218 とを有している。１対のキャパシタ206 は電源端子93と第２のゲート端子208 との間に並列に結合され、それぞれ約０．４７μＦのキャパシタンスを有している。キャパシタ206 は技術的に知られているように等価な単一のキャパシタと置換されてもよい。第７の抵抗210 は電源端子93と第２のゲート端子208 との間に結合され、ゲート端子208 に電源電力を与えている。第６の抵抗204 と第７の抵抗210 は分圧器として機能し、それぞれ約１．５ＫΩと１ＫΩの抵抗値を有している。一連のキャパシタ212 は電源端子93と点火回路接地電位点134 との間に並列に結合され、それぞれ約８２．１１μＦのキャパシタンスを有している。電源端子93は第２のソース端子214 に結合されている。整流器216 は第２のドレイン端子218 と点火回路接地電位点134 との間に第２のカソード216cと第２のアノード216aにより接続されている。第２のドレイン端子218 は出力端子138 に結合されている。整流器216 は負荷インダクタンスの保護を行う。整流器216 の適切な例は、マイクロセミコーポレーション社から市販されている形式番号JANTXVIN5811USでよい。
【００３４】
転移回路90はまた状態回路220 を含んでいてもよく、それは第２の光結合器222 を有している。第２の光結合器222 は主転移回路接地134 を誘導回路接地電位点132 から隔離する。第２の光結合器222 は第２の光結合器入力端子224 を有し、それは第８の抵抗226 を介して出力端子138 に結合され、この第８の抵抗226 は光結合器222 へ流れる電流を制限する。第８の抵抗226 は約５．６２ＫΩの抵抗値を有している。第２のキャパシタ228 は第２の電源端子230 と点火回路接地電位点134 との間に結合され、約０．１μＦのキャパシタンスを有している。５Ｖの第２の電源端子230 はまた第２のソース103 に結合されている。第３のプルアップ抵抗232 は第２の電源103 と第２の光結合器出力端子234 との間に結合され、出力端子234 へ流れる電流を制限している。プルアップ抵抗232 は約２ＫΩの抵抗値を有する。第１の光結合器と同様に残りの第２の光結合器入力端子236 は点火回路接地電位点134 に接続されている。出力端子234 は状態のために誘導プロセッサ78に結合されており、それは後に送信機98に送られる。この実施例では光結合器158 と222 にはマイクロパックコーポレーションから市販されている形式番号8302401Eが使用される。
【００３５】
図５を参照すると、本発明の１実施形態による遮断回路112 の概略図が示されている。遮断回路112 は、非反転入力端子240 と反転入力端子242 とを有する比較器238 を備えている。１対の抵抗244 は第１の電源92の電圧分圧回路を構成している。第９の抵抗246 が電源端子93と非反転入力端子240 との間に接続され、約８．６６ＫΩの抵抗値を有している。第１０の抵抗248 は非反転入力端子240 と点火回路接地電位点134 の間に結合され、約３．０１ＫΩの抵抗値を有している。第４のプルアップ抵抗250 は電源端子93と反転入力端子242 との間に接続され、約１０ＫΩの抵抗値を有している。第２のツェナーダイオード252 は反転入力端子242 と点火回路接地電位点134 との間にそれぞれ第３のカソード252cと第３のアノード252aが接続されている。第２のツェナーダイオード252 は抵抗250 と共同して約５．１Ｖの反転入力端子242 における一定の基準電圧レベルを維持する。
【００３６】
比較器238 は電源状態信号が発生するとき、非反転入力端子240 における電圧レベルを反転入力端子242 における電圧レベルと比較する。第３のキャパシタ254 は反転入力端子242 と点火回路接地電位点134 との間に結合されている。キャパシタ254 と256 はそれぞれ約０．０１μＦのキャパシタンスを有している。第４のキャパシタ256 は非反転入力端子240 と点火回路接地電位点134 との間に結合されている。第５のプルアップ抵抗258 は電源端子93と比較器電源端子260 との間に接続され、約１ＫΩの抵抗値を有している。第５のキャパシタ262 は電源端子260 と点火回路接地電位点134 との間に結合され、約０．１μＦのキャパシタンスを有している。第３のツェナーダイオード264 は電源端子93と点火回路接地電位点134 との間にそれぞれ第４のカソード264cと第４のアノード264aが接続されている。第３のツェナーダイオード264 は、約３０Ｖに電源端子260 における電圧レベルを制限する。フィードバック抵抗266 は非反転入力端子240 と変換器出力端子268 との間に結合され、この変換器出力端子268 は直流−直流変換器122 に結合されている。フィードバック抵抗266 は約１００ＫΩの抵抗値を有している。
【００３７】
抵抗160, 166, 170, 178, 180, 186, 192, 194, 226, 232, 244, 250, 258, 266, 278 は約０．２５ワットの電力定格を有している。抵抗204 および210 は約０．７４ワットの電力定格を有している。上述の全ての抵抗およびキャパシタ値および電力定格は技術的に知られているように応用に応じて変化されることができる。
【００３８】
次に図６を参照すると、本発明の１実施形態による第１の付勢回路84から点火回路114 を隔離する方法を示す論理フロー図が示されている。
【００３９】
ステップ300 において、転移回路90は第１の電源92から電力を受取る。ステップ302 において、分離回路104 は分離し、中間回路150 は入力端子106 を介して第２の付勢回路88から付勢信号を受取る。
【００４０】
ステップ304 において、転移回路90は付勢信号に応答して点火回路114 を動作可能にする。ステップ304Aにおいて、第１の光結合器158 は付勢信号を反転する。例えば付勢信号が高レベル状態であるとき、第１の出力端子172 における光結合器158 からの出力は低レベル状態である。ステップ304Bにおいて、インバータ回路152 は付勢信号を反転し、第２の電源103 の電圧から第１の電源93の電圧へ転移させて増大された反転信号を生成する。例えばインバータ回路152 が５Ｖから２８Ｖへ転移されることができる。ステップ304Cにおいて、出力スイッチ駆動装置154 は増大された反転信号を反転して出力スイッチバイアス信号を発生する。ステップ304Dにおいて、出力スイッチ156 は出力スイッチバイアス信号に応答して点火回路114 をエネーブルにする。出力端子138 は第１の電源92から電力を受取り、直流−直流変換器122 および第１のスイッチ125 へその電力を供給する。
【００４１】
ステップ306 において、遮断回路112 は、第１の電源92の電圧出力電位が予め定められたレベルよりも上であるとき、直流−直流変換器122 を動作可能にする。端子240 における電圧レベルが端子242 における電圧レベル以上であるとき、比較器238 は直流−直流変換器122 を動作可能にする。直流−直流変換器122 は第１の電源92から受取った電圧を適当な電力レベルに返還して点火制御装置124 、インバータ128 、および光アイソレータ130 に電力を与える。
【００４２】
ステップ308 において、遮断回路112 は、電源92の電圧レベルが予め定められた電圧レベルよりも低いとき、直流−直流変換器122 をディスエーブルにし、したがって電気爆発装置116 を動作可能にする電力を点火制御装置124 が受取ることを阻止する。例えば、第１の電源の電圧電位出力が２８Ｖから約２０Ｖよりも低いレベルに減少したとき、直流−直流変換器122 をディスエーブルにされる。
【００４３】
ステップ310 において、点火制御装置124 は光アイソレータ130 を通って第４段の開始において誘導プロセッサ78から予備点火信号を受取り、点火信号を発生する。点火信号に応答して第１のスイッチ125 と第２のスイッチ126 は“オン”状態に切換えられ、電気爆発装置116 を点火する。
【００４４】
上述のステップは例示であり、そのステップは応用に応じて、順次、同期的、連続的、或いはその他の異なった順序で行われることができる。
【００４５】
本発明は、小型の無人ビークルに対して満足すべき、或いは現在の安全のための要求を超える隔離遮断制御回路を提供する。本発明は、従来の伝統的な遮断回路に比較して比較的小型で軽量であり、電源のブリードダウンを考慮にいれている。
【００４６】
当業者に対する上述の方法および装置は、種々の技術的に知られている応用およびシステムに適応させることができる。上述した発明は、本発明の真の技術的範囲を逸脱することなく変更されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】運動弾頭に対する従来の伝統的な制御回路の概略図。
【図２】本発明の１実施形態による点火隔離遮断制御回路を使用する無人ビークルの斜視図。
【図３】本発明の１実施形態による点火隔離遮断制御回路の概略ブロック図。
【図４】本発明の１実施形態による主転移回路の概略図。
【図５】本発明の１実施形態による電源モニタ遮断回路の概略図。
【図６】本発明の１実施形態による第１の付勢回路から点火回路を隔離する方法を示すフロー図。
【図１】
2004177111.tif 000003
【図２】
2004177111.tif 000004
【図３】
2004177111.tif 000005
【図４】
2004177111.tif 000006
【図５】
2004177111.tif 000007
【図６】
2004177111.tif 000008