WO1997003388A1 - Verfahren und vorrichtung zur programmierung eines elektronischen zünders - Google Patents
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- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
- F42C17/00—Fuze-setting apparatus
- F42C17/04—Fuze-setting apparatus for electric fuzes
Definitions
- the present invention relates to a method for programming an electronic detonator according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for performing this method.
- Such electronic detonators are nowadays often programmed when the projectile is fed into the cannon via an inductive programming device.
- a transmitter coil in the programming device e.g. the quartz-precise carrier frequency of the programming device is modulated according to a bit pattern and the corresponding information is received in the igniter via a receiving coil.
- Proximity detonator specifies the flight data for a projectile.
- the flight data correspond to a set flight time, which is counted down with an internal oscillator of the detonator, for example in a correspondingly preset counter. It is obvious that the accuracy of the time or proximity fuse depends on the constancy of the frequency of the internal oscillator. Accurate adherence to the programmed time, even if the internal oscillator is inaccurate, can be achieved by programming a floating point value, as is the subject of DE-AS 20 22 356, for example.
- the inductive programming method is fixed value programming and therefore requires a quartz-precise frequency in the igniter electronics.
- a programming device PRG essentially contains a frequency-stable oscillator O, the signal of which is modulated, for example, by means of a switch S and sent to a transmission coil SSP.
- a reception coil ESP in the detonator Z receives the program information which consists of the modulated carrier frequency of the frequency-precise oscillator O.
- This information is a filter element RC one
- Rectifier diode D supplied and limited in amplitude via a Zener diode ZD.
- a power supply EV primarily in the form of a battery, feeds the electronics of the igniter Z.
- An interface IF is used to transfer the program information to a microprocessor ⁇ p.
- the carrier frequency divided down via a frequency divider FT is counted into a first counter ZI, which can be formed in the microprocessor ⁇ p.
- a counter Z2 which can also be formed in the microprocessor ⁇ p.
- the count of the counter Z2 is stored in a memory EEPROM. This count in the memory then serves as the time standard for the detonator Z during the flight phase when the projectile is fired shortly after programming.
- the rectified programming signal i.e. the carrier frequency of the oscillator O is switched via the frequency divider FT (1: 2) to the input of the counter ZI.
- 5000 pulses in counter ZI correspond to a time window of 100 ms.
- pulses from the internal oscillator IO are counted into the counter Z2, the internal oscillator IO having a frequency accuracy of ⁇ 1%.
- the counter Z2 has a count somewhere between 4950 and 5050. The count reached by counter Z2 therefore also corresponds to 100 ms.
- the count of counter Z2 is then stored in the EEPROM.
- the flight time can now be processed directly with the internally stored count.
- the internally stored count per 100ms is read from the EEPROM memory and loaded into the timer for further processing.
- This method compensates for possible frequency deviations of the internal oscillator due to aging or temperature, since programming is always carried out before each launch. A change in the temperature of the igniter from programming to operation after a maximum of 200 seconds must be ruled out.
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Abstract
Ein durch ein Programmiergerät (PRG) induktiv programmierbarer elektronischer Zünder wird kalibriert, indem die Trägerfrequenz des Programmiergerätes in einen ersten Zähler (Z1) im Zünder (Z) bis zu einem vorbestimmten Zählstand eingezählt wird. Gleichzeitig werden Impulse eines ungenauen internen Oszillators (IO) in einen zweiten Zähler (Z2) des Zünders (Z) eingezählt. Beim Erreichen des vorbestimmten Zählstandes im Zähler (Z1) wird der im Zähler (Z2) erreichte Zählstand in einem Speicher (SP) abgespeichert, und dieser abgespeicherte Zählstand wird in der Flugphase des den Zünder tragenden Geschosses für die Abarbeitung der einprogrammierten Flugzeit herangezogen.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Programmierung eines elektronischen Zünders
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Programmierung eines elektronischen Zünders nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Derartige elektronische Zünder werden heutzutage vielfach bei der Zuführung des Geschosses in die Kanone über eine induktive Programmiereinrichtung programmiert. Über eine Sendespule im Programmiergerät kann z.B. die quarzgenaue Trägerfrequenz des Programmiergerätes gemäß einem Bitmuster moduliert und die entsprechende Information über eine Empfangsspule im Zünder empfangen werden. Bei einem Zeit- oder
Annäherungszünder gibt diese Information die Flugdaten für ein Geschoß vor. Die Flugdaten entsprechen einer eingestellten Flugzeit, die mit einem internen Oszillator des Zünders, beispielsweise in einem entsprechend voreingestellten Zähler heruntergezählt wird. Es liegt auf der Hand, daß die Genauigkeit des Zeit- oder Annäherungszünders von der Konstanz der Frequenz des internen Oszillators abhängt. Eine genaue Einhaltung der programmierten Zeit auch bei ungenauem internen Oszillator kann man durch eine Gleitwertprogrammierung erzielen, wie sie beispielsweise Gegenstand der DE-AS 20 22 356 ist.
Das induktive Programmierverfahren ist gemäß dem militärischen Standard STANAG 4369 jedoch eine Festwertprogrammierung und setzt daher eine quarzgenaue Frequenz in der Zünderelektronik voraus.
Wenn aus Gründen besonderer Umweltbelastungen wie Beschleunigung und Drall kein Quarzoszillator im Zünder eingesetzt werden kann, so muß man auf einen relativ ungenauen RC- oder LC-Oszillator bzw. auf einen Keramik-Resonator zurückgreifen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der sichergestellt wird, daß auch bei einem relativ ungenauen Oszillator im Zünder die einprogrammierte Flugzeit mit hoher Genauigkeit erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Anhand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden die Erfindung näher erläutert.
Ein Programmiergerät PRG enthält im wesentlichen einen frequenzstabilen Oszillator O, dessen Signal beispielsweise mittels eines Schalters S moduliert und auf eine Sendespule SSP gegeben wird.
Bei der Vorbeifuhrung eines mit einem elektronischen Zünder Z versehenen Geschosses an dem Programmiergerät PRG empfängt eine Empfangsspule ESP in dem Zünder Z die Programminformation, welche aus der modulierten Trägerfrequenz des frequenzgenauen Oszillators O besteht. Diese Information wird über ein Filterglied RC einer
Gleichrichterdiode D zugeführt und über eine Zenerdiode ZD in der Amplitude begrenzt. Eine Energieversorgung EV vornehmlich in Form einer Batterie speist die Elektronik des Zünders Z. Eine Schnittstelle IF dient der Übergabe der Programminformation an einen Mikroprozessor μp.
Zur Kalibrierung des elektronischen Zünders Z wird die über einen Frequenzteiler FT heruntergeteilte Trägerfrequenz in einen ersten Zähler ZI, der im Mikroprozessor μp gebildet sein kann, eingezählt. Gleichzeitig werden Impulse des internen Oszillators IO in einen Zähler Z2 eingezählt, der ebenfalls im Mikroprozessor μp gebildet sein kann. Wenn der Zähler ZI einen vorbestimmten Zählstand erreicht hat, wird der Zählstand des Zählers Z2 in einem Speicher EEPROM abgespeichert. Dieser Zählstand im Speicher dient sodann beim kurz nach der Programmierung erfolgenden Abschuß des Geschosses als Zeitnormal für den Zünder Z während der Flugphase.
Zur Erläuterung der Funktion des Zünders und seiner Programmierung sei im folgenden ein Beispiel gegeben:
Die Frequenz des Oszillators O im Programmiergerät PRG beträgt entsprechend STANAG 4369 100 KHz ±0,01 KHz = 0,01% und ist somit ausreichend für eine den Anforderungen des Zünders angemessene Genauigkeit.
Während der Programmierphase wird nach der Initialisierung der Zünderelektronik und des Mikroprozessors das gleichgerichtete Programmiersignal, d.h. die Trägerfrequenz des Oszillators O über den Frequenzteiler FT (1:2) auf den Eingang des Zählers ZI geschaltet.
Bei der anstehenden Frequenz von 50KHz entsprechend 5000 Impulse im Zähler ZI einem Zeitfenster von 100ms. Während dieser 100ms werden gleichzeitig Impulse des internen Oszillators IO in den Zähler Z2 eingezählt, wobei der interne Oszillator IO eine Frequenzgenauigkeit von ± 1% aufweist. Dies bedeutet, daß bei 5000 Impulsen im Zähler ZI der Zähler Z2 einen Zählstand irgendwo zwischen 4950 und 5050 aufweist. Der erreichte Zählstand des Zählers Z2 entspricht somit ebenfalls 100ms. Der Zählstand des Zählers Z2 wird anschließend in dem Speicher EEPROM abgespeichert.
Da die Einstellschrittweite für die Flugzeit durch die induktive Programmierung ebenfalls 100ms beträgt, kann nunmehr die Flugzeit direkt mit dem intern abgespeicherten Zählstand abgearbeitet werden. Bei Beginn der Flugphase wird neben der programmierten Flugzeit und der eingestellten Funktion auch der intern abgespeicherte Zählstand pro 100ms aus dem Speicher EEPROM ausgelesen und zur Weiterverarbeitung in den Zeitgeber geladen.
Durch dieses Verfahren werden mögliche Frequenzabweichungen des internen Oszillators durch Alterung oder Temperatur kompensiert, da vor jedem Abschuß immer eine Programmierung erfolgt. Eine Temperaturänderung des Zünders von der Programmierung bis zur Funktion nach maximal 200 Sekunden ist auszuschließen.
Claims
1. Verfahren zur Kalibrierung eines von außen über ein Programmiergerät programmierbaren elektronischen Zünders, wobei die Programmierung durch bitserielle Modulation einer hochgenauen Trägerfrequenz erfolgt, dadurch gekenn- zeichnet, daß beim Programmieren die hochgenaue Trägerfrequenz des
Programmiergerätes in dem Zünder bis zu einem vorgegebenen Zählstand gezählt wird und gleichzeitig die relativ ungenaue interne Oszillatorfrequenz des Zünders gezählt wird und daß bei Erreichen des vorgegebenen Zählstandes mittels der hochgenauen Trägerfrequenz der mit der ungenauen Oszillatorfrequenz erreichte Zählstand als ein internes Zeitnormal im Zünder abgespeichert wird.
2. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die einprogrammierte Laufzeit des Zünders mit dem abgespeicherten internen Zeitnormal abgearbeitet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Sendespule im Programmiergerät, die an einen Oszillator anschaltbar ist und mit einer Empfangsspule im Zünder, deren Signal einem Mikroprozessor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mikroprozessor (μp) ein erster Zähler (ZI) und ein zweiter Zähler (Z2) vorgesehen sind, daß in den ersten Zähler (ZI) eine vorbestimmte Anzahl der empfangenen Impulse eingezählt und in den zweiten Zähler (Z2) gleichzeitig Impulse eines internen Oszillators (IO) eingezählt werden und daß beim Erreichen der vorbestimmten Impulsanzahl in dem ersten Zähler (ZI) der Zählstand des zweiten Zählers (Z2) in einem Speicher (EEPROM) als Zeitnormal abgespeichert wird.
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