52通道顺序选通装置的设计与实现

姚忠文 李秉明

摘要：本文介绍了一种完全凭借硬件电路实现多通道自动顺序选通的电路设计原理，解决了发火头相关引爆测试中试验箱门频繁开关对测试环境的影响，简化了操作流程，保证了发火头引爆测试的质量和环境一致性，也进一步提高了测试的工作效率。

关键词：发火头；硬件电路；计数器；选通装置

1 引言

我公司火工组在做发火头低温引爆试验时，需要将发火头接好线后放进低温箱中，在温度达到-55℃时进行引爆，由于每批次试验需要引爆的发火头数量较多（约200个），按以往的方式，每个发火头引爆后需要开箱重新装联新的发火头，然后再等试验箱温度达到-55℃时进行第二次引爆测试，这样频繁的开关试验箱门，不但对箱内的温度会产生影响，造成环境一致性较差，使得最终发火头的测试数据也不准确，而且测试效率也非常低下。

针对上述问题，特设计出了一种装置，其能够一次性将52只发火头放进低温试验箱中，每次只有一个发火头接入回路中，当该发火头被引爆后，可以在不开箱的情况下将下一个发火头自动或箱外手动接入回路中，避免以往使用中出现的工作效率低问题和环境状态不一致等质量问题，该设计已经在我公司火工组发火头测试中得到成功应用。

2 设计原理介绍

2.1 原理框图设计

根据功能要求设计出原理框图如图1所示[1]。其工作流程是：先将最多52只的发火头固定在设计的工装上，放入试验箱中，并接入点火电源，用电缆将其与控制器连接，根据需要将手动/自动

切换开关置于手动或自动，确定控制状态后产生的脉冲信号作为时钟送给两片级联的同步十进制计数器，使计数器可进行从1至52开始顺序计数，同时，计数器的输出码通过译码器选通模拟开关，以控制发火头的顺序点爆。

2.2 电路设计

2.2.1 时钟脉冲信号产生电路

时钟脉冲信号产生电路设计如图2所示，该电路主要是为计数器提供计数脉冲。如图所示，通过手动或自动传递的信号将光MOS继电器K1的3、4脚短接，使得由N7组成的单稳态电路输出一个脉冲信号（CLK）。该单稳态电路同时还解决了输入信号的抖动问题，使得在单稳态电路的延时范围内只能产生一个稳定的时钟脉冲信号，驱动计数器按顺序计数工作。

2.2.2 同步计数器电路

计数器电路的设计由2个同步十进制计数器芯片74LS160[2]组成，其中一片作为个位通道数计数0～9，另一片作为十位通道计数0～5，共组成对52个通道的计数。芯片74LS160的管脚定义如图3所示，其功能表如表1所示。

根据芯片74LS160的功能表设计出同步计数器电路如图4所示。N8作为个位计数、N9作为十位计数。由个位计数器计数到QDQCQBQA=1001时进入下一轮的循环计数，此时输出端RCO进位输出一个高电平（即十位计數器的输入时钟脉冲），使十位计数器计数1，如此循环，两个计数器最多可实现99个计数，但由于试验箱及发火头工装等限制，只需要设计52个通道即可，所以需要在计数52之后进行清零复位。根据芯片特点，在个位计数为3（QDQCQBQA=0011），十位计数为5（QDQCQBQA=0101）时，对2个芯片进行清零，用一个四与非门即可实现，如图所示进行连接。

2.2.3 52通道驱动及开关电路

52通道驱动及开关电路如图5、图6所示。52个通道的选通设计采用6片十六选一模拟开关芯片CD4067，其输入端DCBA对应由74LS160个位计数器输出端QDQCQBQA输入，其片选控制由74LS160

十位计数器输出端信号经一个三-八译码器译码输出而得，每个译码分别对应一片相应CD4067，最终实现输出52个通道驱动信号G1～G52，52个驱动信号分别去控制Q1～Q52的功率场效应管，以实现相应的通道接通。

2.2.4 通道显示电路

显示电路如图7所示。该电路是直接将计数器的个位和十位输出信号输入到2片BCD码-七段码译码器CD4511的输入端，转换为数码管输入，最终显示出相应的通道数。

3 操作流程

该测试装置配备了4个工装，即同时可以装夹208个发火头。先将发火头有序的装入工装，每次将一个工装装入试验箱，用测试电缆将工装和测试装置连接好，准备好点火引爆电源，开测试装置电源，待试验箱温度达到要求即可进行有序测试，测试过程中，需要随时关注试验箱温度，若温度不能满足要求，需要停止点火测试，作适当的等待。每52个发火头测试完成后，开启试验箱门，只需要更换工装即可进行下一轮测试。

4 结束语

本文所设计的52通道顺序选通装置已在我公司火工组发火头测试中得到成功应用，效果良好[3]。在发火头安装的工装设计上，由于低温和装卸灵活方面，材料和接触钳有待进一步提高和完善。

参考文献

[1] 姚忠文.《ZSB-46方案设计报告》.贵州梅岭电源有限公司，2013.

[2] 54LS160/74LS160 LSTTL 型同步十进制计数器（直接清零）871厂 2005.1 版.

[3] 李秉明.《ZSB-46研制总结报告》.贵州梅岭电源有限公司，2013.

（作者单位：贵州梅岭电源有限公司）