基于CPLD技術的槍械電磁扳機控制儀設計

O 引言
靶場測試領域中槍械的擊發是一個重要的環節。傳統的槍械擊發采用人工方式，即射擊人員聽到射擊指令后手工扣動槍械扳機進行擊發，這種方式存在兩方面的問題：其一，無法保證安全性。人員操作時有可能由于疲勞或者聽錯指令進行了誤操作，則可能造成靶道內人員安全事故，而在有些應用場合，如防彈頭盔穿甲實驗，射擊人員必須面對防彈頭盔進行射擊，彈頭有可能反彈回來傷及射擊人員。上述兩種安全事故在國內靶場都曾發生過。其二，隨著靶場測試技術的不斷發展，靶場測試所用的設備種類越來越多，精度也越來越高，因此，不同的測試設備如何保持一定的同步性顯得越來越重要。顯然，手工擊發槍械方式難以實現同步性要求。
基于以上考慮，有人提出了基于電磁效應的控制方法，由鐵芯、線圈、銜鐵、簧片等組成，當需要控制槍械擊發時，向線圈兩端加上一定電壓，線圈中便會流經電流，從而產生電磁效應，銜鐵就在電磁力的作用下克服彈簧的拉力吸緊鐵芯，以帶動扳機運動。當需要釋放扳機
時，斷開線圈兩端電壓，電磁力消失，銜鐵在彈簧拉力的作用下，恢復原位釋放扳機。多次試驗后，證實該方法可行，但存在一定的弊端。如銜鐵位置的恢復依賴于彈簧的拉力，長時間使用后彈簧會產生疲勞現象，另一方面，線圈方式工作時，會有較大的沖擊電流，這會給電網
及其他設備帶來干擾，甚至會引起關鍵設備誤觸發。
針對上述問題，設計了基于CPLD技術的槍械電磁扳機控制儀。

1 電磁扳機控制儀總體構成
為了保證電磁扳機控制儀安全可靠地工作，必須設計一定的邏輯互鎖機構，設計中采用CPLD實現電路邏輯功能，步進電機作為執行單元。
電磁扳機控制儀總體構成如圖1所示。

圖1中，電磁扳機控制儀由CPLD邏輯控制器、RS 232通訊模塊、電機驅動器以及步進電機構成。其中，CPLD完成邏輯控制及串口通訊功能，電機驅動器接收邏輯指令驅動步進電機工作。應用CPLD在線可編程技術及串口通信技術，設計的控制儀具有很高的現場可編程功能及組網功能，可與其他測試設備實現整體測試系統的同步性、自動化及網絡化。由于電磁扳機控制儀應用在靶場環境，因此其使用的安全性是一個關鍵指標，新設計的控制儀克服了舊儀器的諸多問題，充分考慮了電磁兼容性，現場可操作性以及測試安全性等因素，從設計上最大程度的保證了使用的安全性。
槍械電磁扳機控制儀控制面板示意圖如圖2所示。

從消除干擾確保穩定的角度出發，首先是在設計CPLD控制板時，在電源地之間加入了大量的濾波電容，在數據通道上加入光電隔離，控制信號的長線輸出采用雙絞線輸出并且接口均采用軍品航空插頭，以避免在傳播路徑中引入干擾；在步進電機執行單元，加入電磁屏蔽盒，消除電機動作時帶來的電磁干擾。
從測試安全的角度出發，在控制面板上加入了解閉鎖開關，確保了系統的總體控制；同時在“觸發”和“復位”按鍵的邏輯上加入互鎖功能，保證操作的正確性，從而消除誤操作現象。