利用微處理器端口驅(qū)動(dòng)煙火點(diǎn)火器

某些不可撤消的操作(比如釋放降落傘、切斷繩子或啟動(dòng)固體易燃導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī))可以由煙火點(diǎn)火器執(zhí)行。這種裝置通常由一個(gè)電控點(diǎn)火器、一些用于點(diǎn)火后產(chǎn)生高壓氣體的化學(xué)物質(zhì)以及執(zhí)行所需操作的機(jī)械裝配構(gòu)成。

點(diǎn)火器的易燃混合物內(nèi)含有一個(gè)燈絲。當(dāng)電流通過(guò)燈絲時(shí)，溫度降低直至達(dá)到可燃化學(xué)物質(zhì)的燃燒溫度，從而點(diǎn)燃裝置。

點(diǎn)火器的特性通常用燈絲電阻(比如1OΩ)和在一個(gè)最大時(shí)間內(nèi)(也就是毫秒)提供給啟動(dòng)裝置的能量來(lái)描述。另一個(gè)經(jīng)常被指定的參量是在沒(méi)有點(diǎn)燃的情況下可安全供給裝置作測(cè)量的最大電流。操作這樣一個(gè)帶MCU的裝置需要重點(diǎn)考慮的事項(xiàng)如下：

避免不必要操作(也就是一些在啟動(dòng)時(shí)可能觸發(fā)裝置的不可預(yù)知的端口情況);

應(yīng)能使用相同端口檢查裝置情況;

在不打亂電子學(xué)的情況下完成電流(高)、能量以及裝置定時(shí)的要求。

圖1為啟火器接口的原理框圖。通過(guò)燈絲的電流由功率MOSFET(Q1)控制。通過(guò)C1連接到MCU端口的電荷泵操控Q1的門(mén)，這樣便可避免：不必要的端口級(jí)操作Q1(直流部分被C1隔離);單尖峰電壓操作Q1(基于電荷泵的特性，需要幾個(gè)轉(zhuǎn)換去提高門(mén)級(jí));通過(guò)燈絲的強(qiáng)大電流影響電源(C2被選擇用于提供給燈絲適量的能量，并通過(guò)R2緩慢充電)。

圖2是通過(guò)以下方式完成要求的工作電路原理圖。電荷泵驅(qū)動(dòng)功率MOSFET (M1)，在MCU端口需要幾個(gè)轉(zhuǎn)變使M1飽和。這樣，系統(tǒng)對(duì)尖峰和不必要強(qiáng)弱變化的反應(yīng)就會(huì)遲鈍。

通過(guò)觀察燈絲電阻，可以了解點(diǎn)火器的情況。R4 和 R5通過(guò)完整無(wú)損的燈絲使MCU端口(用做一個(gè)輸入)接近+5 V，而通過(guò)一個(gè)燒壞的燈絲使MCU端口接近0 V。

M1通過(guò)燈絲釋放電容C6的電荷以提供所需能量。所用的點(diǎn)火器(Daveyfire N28BR) 點(diǎn)燃的最低值為2 ms /1 A(或1.1 mJ/O)。微處理器端口在不輸送振動(dòng)時(shí)被看成一個(gè)輸入。較強(qiáng)的信號(hào)在脈沖(點(diǎn)火器是新的)前返回，較弱的信號(hào)在點(diǎn)火器燒壞以后返回。這個(gè)電路遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了點(diǎn)燃Daveyfire點(diǎn)火器所需電流和能量/電阻的最低要求。