高速旋转弹丸计转数电路

摘要

本发明提供了一种高速旋转弹丸计转数电路，该计转数电路设置在弹丸中，该电路包括磁电子芯片、放大模块、窗口比较器、脉冲捕获模块和计转数模块，其中脉冲捕获模块包括反相器A、反相器B、跨导放大器、二极管D3、保持电容C和保持电阻R；放大模块用于接收设置于弹丸内的磁电子芯片传输过来的正弦信号，并将该正弦信号进行放大后传输给窗口比较器；窗口比较器将放大模块放大后的正弦波变换为方波；脉冲捕获模块用于将窗口比较器输出的方波捕获并展宽；计转数模块用于统计脉冲捕获模块输出的方波个数，从而得到弹丸旋转的周数。本发明可以在功耗较低的情况下将窄脉冲捕获并展宽，从而使得后端的采集电路能够以较低的采样率工作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速旋转弹丸计转数电路，属于空炸引信、近炸引信等非接触引信技术领域。

背景技术

炮弹弹丸或者枪榴弹丸弹发射后，可根据其转数确定其射程。理论上旋转弹丸出炮口或者枪管以后，弹丸飞行行程与弹丸转数相关，转数与射程呈线性关系，而与初速无关。所以可以通过设定弹丸的转数来确定弹丸的炸点——即通过计转数的方法实现定距起爆。

利用窗口比较器对正弦波进行波形变换可以在弹丸每旋转一周的情况下输出两个方波脉冲——但是在弹丸高速旋转（转速超过30000rpm）或者磁场较大的情形下输出脉冲的宽度非常窄，大约只有10微秒左右。如此窄的方波脉冲，对后端的采集电路提出了非常高的要求：采集电路的采样率必须达到兆赫兹以上，才能捕获到这么短的窄脉冲。当采集电路的采样率升高到兆赫兹数量级时，整个电路的工作电流将急剧上升，由原来的0.6mA达到1mA以上，这在能源极其有限的场合——尤其是弹丸的引信中是不允许的。原有的技术在高速旋转的弹丸中无法使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高速旋转弹丸计转数电路，弹丸高速旋转时，利用施密特反相器、跨导放大器捕获窄脉冲并将其展宽，使得脉冲信号能被较容易地被引信中的微处理器或者单片机捕获。

一种高速旋转弹丸计转数电路，该计转数电路设置在弹丸中，该电路包括磁电子芯片、放大模块、窗口比较器、脉冲捕获模块和计转数模块，其中脉冲捕获模块包括反相器A、反相器B、跨导放大器、二极管D3、保持电容C和保持电阻R；

放大模块用于接收设置于弹丸内的磁电子芯片传输过来的正弦信号，并将该正弦信号进行放大后传输给窗口比较器；其中当弹丸旋转一周时，磁电子芯片生成一个周期的正弦波；

窗口比较器将放大模块放大后的正弦波变换为方波；

脉冲捕获模块用于将窗口比较器输出的方波捕获并展宽，其中反相器A的输入端连接窗口比较器的输出端，反相器A的输出端连接跨导放大器的同相输入端，跨导放大器的输出端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接跨导放大器的反相输入端，保持电阻R和保持电容C并联后，其一端连接跨导放大器的反相输入端，另一端接地，反相器B的输入端连接跨导放大器的反相输入端，反相器B的输出端连接计转数模块；

计转数模块用于统计脉冲捕获模块输出的方波个数，从而得到弹丸旋转的周数。

有益效果：

本发明可以在功耗较低的情况下将窄脉冲捕获并展宽，从而使得后端的采集电路能够以较低的采样率工作，达到减小工作电流、降低系统功耗的目的，可用于高速旋转的弹丸中。

附图说明

图1为本发明高速旋转弹丸计转数电路图。

图2为本发明窗口比较器的输出波形图。

图3为本发明脉冲捕获模块的输出波形图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种高速旋转弹丸计转数电路，该计转数电路设置在弹丸中，其包括磁电子芯片、放大模块、窗口比较器、脉冲捕获模块和计转数模块，其中放大模块包括运算放大器、电阻R1、Rf、平衡电阻R2，窗口比较器包括比较器A、比较器B、电阻R11、R13、R14、隔离电阻R12、二极管D1、D2，脉冲捕获模块包括反相器A、反相器B、跨导放大器、二极管D3、电容C、电阻R。

连接关系：磁电子芯片的正电压输出端连接电阻R1后与运算放大器的反相输入端连接，运算放大器的同相输入端连接平衡电阻R2后接地，反馈电阻Rf的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接运算放大器的输出端；

运算放大器的输出端通过隔离电阻R12连接比较器A的同相输入端，比较器A的反相输入端连接电阻R11后连接电源电压，比较器B的同相输入端连接电阻R14后接地，电阻R13两端分别与比较器A的反相输入端和比较器B的同相输入端连接，比较器A的同相输入端和比较器B的反相输入端连接，比较器A的输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接脉冲捕获模块的反相器A的输入端，比较器B的输出端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接脉冲捕获模块的反相器A的输入端，反相器A的输出端连接跨导放大器的同相输入端，跨导放大器的输出端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接跨导放大器的反相输入端，保持电阻R和保持电容C并联后，其一端连接跨导放大器的反相输入端，另一端接地，反相器B的输入端连接跨导放大器的反相输入端，反相器B的输出端连接计转数模块。

工作原理：

磁电子芯片采集地磁场信号，弹丸旋转的时候，弹丸内的磁电子芯片可以将地磁场信号转换为对应的正弦电信号，即磁电子芯片完成磁—电转换功能，弹丸转一周则磁电子芯片输出一个正弦波，通过最后得到的方波数就可以得到弹丸旋转的圈数。

放大模块用于接收弹丸上磁电子芯片传输过来的正弦信号，并将该正弦信号进行放大后传输给窗口比较器，其中所述正弦信号上一个周期的正弦波表示弹丸旋转一周；由于磁电子芯片输出的电信号为毫伏量级的微弱信号，放大模块将该信号放大为伏特量级的电信号。

窗口比较器用于将正弦波变换为方波脉冲，当输入电压在窗口比较器的窗口之内时，窗口比较器输出低电平；当输入电压在窗口比较器的窗口之外时，窗口比较器输出高电平；从而完成将一个正弦波变换为两个方波的功能。

脉冲捕获模块用于将窄脉冲捕获并展宽，脉冲捕获模块由CMOS工艺的跨导放大器、电阻R_保持及电容C_保持、反相器等组成，反相器将输入脉冲整形并反相，一方面可滤除干扰，另一方面可增强驱动能力，对于每一个输入脉冲，跨导放大器、电阻R_保持及电容C_保持均将其转换为宽度固定的输出脉冲。输出脉冲的宽度W由电阻R_保持与电容C_保持的乘积决定，其关系为：

W＝R_保持C_保持

跨导放大器、电阻R_保持及电容C_保持将窄脉冲展宽为1毫秒。因此，电阻R_保持与电容C_保持的取值可从下表中的组合中任意选取：

表1

计转数模块用于统计脉冲捕获模块输出的方波个数，从而得到弹丸的旋转周数。

本发明装在高速旋转弹丸上，通过数据记录装置可以记下窗口比较器的输出波形与脉冲捕获模块的输出波形。参见图2——窗口比较器的输出波形可以看出，脉冲的比较窄，低电平仅为10微秒；图3为脉冲捕获模块的输出波形，其低电平的宽度为1毫秒。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。