DE2022356B2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers, insbesondere eines elektronischen Laufzeitzunders - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers, insbesondere eines Laufzeitzünders, welcher einen Impulsgenerator vorgegebener Frequenz sowie einen durch die Impulse angesteuerten und zuvor auf eine der gewünschten Verzögerungszeit entsprechende Impulszahl einzustellenden elektronischen Zähler aufweist, welcher beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes ein Schaltsignal, im Falle eines Zünders das Zündsignal liefert. Derartige Zeitgeber sind im Prinzip bekannt (Elektronik, 1957, S. 319 und 320).

Wenn auch die Erfindung im folgenden an Hand eines elektronischen Laufzeitzünders beschrieben wird, so ist doch offensichtlich, daß sie mit den gleichen Vorteilen bei anderen elektronischen Kurzzeitgebern eingesetzt werden kann, wie sie beispielsweise für Schaltvorgänge in Raketen, Satelliten oder sonstigen Flugkörpern Anwendung finden.

Ein Kurzzeitgeber hat die Aufgabe, nach einer bestimmten, genau definierten Verzögerungszeit einen Schaltvorgang auszulösen. Ein Laufzeitzünder soll beispielsweise nach der Verzögerungszeit die Zündung eines Geschosses oder einer Rakete einleiten. Die Vorteile elektronischer Kurzzeitgeber und Lauf zeitzünder liegen insbesondere in ihrem geringen Gewicht, kleinen Abmessungen und der ausschließliehen Verwendung beschleunigungsunempfindlicher Bauteile. Sie lassen sich wesentlich leichter programmieren, d. h. auf eine bestimmte den jeweiligen Gegebenheiten wie Zielentfernung, Rohrerhöhung und Munitionsart angepaßte Verzögerungszeit einstellen als mechanische Verzogerungseinrichtungen.

Diese Programmierung kann unmittelbar vor dem Abschuß drahtlos oder über Leitungen durch Datenfernübertragung erfolgen. Hierdurch wird der Zünder vielseitiger im Einsatz.

Die Programmierung erfolgt nach folgendem Verfahren: In den Zähler, welcher eine genaue definierte Zählkapazität hat. wird je nach der gewünschten Verzögerungszeit eine bestimmte Anzahl von Impulsen eingegeben. Die einlaufenden Impulse werden über eine Impulsformerschaltung den Eingangsdaten des Zählers angepaßt. Gleichzeitig wird über eine Torschaltung der Programmiereingang nur während der Programmierphase freigegeben, so daß beim Abschuß keine Störimpulse in den Zähler gelangen können. Da der Zähler bei Beginn der Programmierung in einer definierten Lage. z. B. auf Null stehen muß, werden vor der Programmierung so lange Impulse eingegeben, bis am Ausgang des Zählers ein Überlaufimpuls erscheint, d. h. der Zähler auf Nu\l steht. Nun kann entweder sofort die eigentliche Programmierung erfolge- oder der Zähler wild nochmals vollgezählt, um hierdurch die Zählkapazität vor dem Abschuß zu überprüfen. Anschließend erfolgt dann die Programmierung, wobei in den Zähler eine solche Anzahl von Impulsen eingegeben und damit der Zählerstand derart eingestellt wird, daß nach dem Abschuß aus dem Impulsgeber des Zünders gerade so viel Impulse bis zum Erreichen des Höchststandes des Zählers und damit zur Abgabe eines Überlauf- oder Schaltimpalses einlaufen müssen, wie der gewünschten Verzögerungszeit unter Berücksichtigung der Frequenz der Osziiratorimpulse entspricht. Beim Abschuß schwingt der Oszillator an und liefert an den Zähler eine Rechteckspannung von beispielsweise 10 Hz, welche den Zähler bis zum höchstmöglichen Zählerstand auffüllt und zu diesem Zeitpunkt einen Überlaufimpuls entstehen läßt, welcher das Zündmittel auslöst. Wird beispielsweise ein Zähler mit einer Zählkapazität von 1000 bit verwendet und arbeitet der Impulsgenerator auf einer Frequenz von 10 Hz, so wird eine Verzögerungszeit von beispielsweise 28,2 see nach dem Auftreten von 282 Oszillatorimpulsen erreicht. Um den Zünder nach 28,2 see ansprechen zu lassen, werden im vorliegenden Fall also 1000 — 282 = 718 Impulse eingegeben, so daß der Zähler während der Laufzeit mit 282 Impulsen aufgefüllt wird.

Die Zeitgenauigkeit eines solchen Zünders hängt direkt von der zeitlichen Konstanz der Oszillatorfrequenz ab, d. h., man muß einen relativ großen Aufwand für den Abgleich und die Stabilisierung des Oszillators, insbesondere hinsichtlich Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen treiben, wobei zu berücksichtigen ist, daß das mit dem Zünder ausgestattete Geschoß bei recht unterschiedlichen Temperaturen einsatzfähig sein und der Zünder trotzdem genau arbeiten muß und darüber hinaus auch die der Stromversorgung des Zünders dienende Miniaturbatterie in ihrer Leistungsabgabe sowohl von der Temperatur als auch gegebenenfalls von der Lager- und Betriebsdauer abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Programmierverfahren zu finden, welches Abweichungen der Impulsfolgefrcquenz des im Kurzzeitgeber vorhandenen Impulsgenerators selbsttätig kompensiert, so daß für den Kurzzeitgeber selbst, insbesondere einen Zünder, ein möglichst einfacher und auf Kompensationsmaßnahmen weitgehend verzichtender Aufbau gewählt werden kann. Darüber hinaus soll das Programmierverfahren eine genaue Program-

mierung gewährleisten und mit möglichst geringem unmittelbar wirksam ist. Die von einem vorzugsweise Schaltungsaufwand durchführbar sein. Es wird ange- quarzgesteuerten Taktgeber des Programmiergeräts strebt, sowohl im Kurzzeitgeber selbst als auch in gelieferte frequenzkonstante Taktimpulsfolgc hat dem zumeist transportablen Programmiergerät weit- dann ebenfalls eine Frequenz von 1OkHz. Dem gehend integrierte Schaltungen einzusetzen, von 5 Oszillator im Zünder nachgeschaltet ist ein Impulsdenen bekannt ist, daß sie neben hoher Zuverlässig- frequenzunlersctzer von beispielsweise 1000:1, so keit und geringem Preis die geringsten räumlichen daß in den Zähler des Zünders eine Impulsfolge mit Abmessungen haben und damit den bei Kurzzeit- einer Wiederholungsfrequenz von 10 Hz gelangt. Die gebern für Flugkörper gegebenen Raum- und Ge- Umschaltung kann in einfacher Weise dadurch Wichtsbeschränkungen in idealer Weise Rechnung io erfolgen, daß beim Abschuß der Impulsfrequenztragen. Untersetzer freigegeben wird, indem eine Sperrspan-

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren nung verschwindet.

der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Prodadurch gelöst, daß unmittelbar vor dem Einsatz grammierverfahrens sowie zu dessen Durchführung des Kurzzeitgebers die Frequenz des Impulsgeneia- 15 geeigneter und bevorzugter Schaltungsanordnungen tors gemessen und der Zähler auf einen sowohl von sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, der gemessenen Generatorfrequenz als auch von der Das Verfahren wird im folgenden an Hand einer gewünschten Verzögerungszeit abhängigen Zähler- in den Zeichnungen als bevorzugtes Ausführungsstand eingestellt wird. In den Zähler des Kurzzeit- beispiel wiedergegebenen Schaltungsanordnung ergebers wird also abhängig von der jeweiligen Fre- 20 läutert, wobei

quenz seines Impulsgenerators gerade eine solche Fig. 1 das Blockschaltbild der Programmier-

Anzahl von Programmierimpulsen eingegeben, daß vorrichtung sowie eines zu programmierenden clek-

wieder die gewünschte Gesamtlaufzeit zustande tronischen Laufzeitzünders und

kommt. Der Impulsgenerator braucht deshalb nicht F i g. 2 ein Ausführunesbeispiel für den Aufbau

auf eine bestimmte Freauenz abgeglichen zu werden, 35 des Oszillators im Zünder wiedergibt,

sondern kann fest eingestellt sein. Im obe- -n Teil der F i g. 1 ist gestrichelt umrandet

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des als Blockschaltbild ein Zünder 51 wiedergegeben, Programmierverfahrens gemäß der Erfindung sieht welcher einen Oszillator 52 mit einer Sollfrequenz vor, daß in einer Programmiervorrichtung ein durch von 1OkHz mit einer nachgeschdlteten Untersetzerdie Ausgangsimpulse des Impulsgenerators des Kurz- 30 stufe 53 enthält, welche das Oszillatorausganüssignal Zeitgebers fortschaltbarer erster Aähier auf JNuil im Verhältnis 1000: 1, d. h. auf eine Frequenz von gesetzt und ein von einer frequenzkonstanten Takt- 10 Hz untersetzt, so daß die über einen Impulsimpulsfolge fortschaltbarer zweiter Zähler auf das former 54 zu einem Zähler 55 gelangenden Impulse Komplement der der gewünschten Verzögerungszeit des Impulsgenerators im Zünder den Zähler mit entsprechenden Impulszahl der Taktimpulsfolge vor- 35 einer Frequenz von 10 Hz fortschalten. Der Zähler eingestellt wird, daß anschließend in den ersten hat eine Kapazität, d.h. einen maximal möalichen Zähler die Impulse des Impulsgenerators des Kurz- Zählerstand von 1000 bit, liefert also nach 1000 Einzeitgebers und gleichzeitig in den zweiten Zähler gangsimpulsen einen als Schaltsignal dienenden Ausdie Taktimpulse einlaufen, daß der zweite Zähler gangsimpuls an einen Zündauslösekreis 56. Die Verbeim Erreichen seines höchstmöglichen Zählerstan- 40 Wendung eines 10-kHz-Oszillators mit nachgeschaldes ein den Einlauf weiterer Impulse aus dem tetem Untersetzer 1000: 1 hat den Vorteil, daß sich Impulsgenerator des Kurzzeitgebers in den erster. ein solcher Oszillator schaltungstechnisch leichter Zähler und weiterer Taktimpulse in den zweiten realisieren läßt als ein 10-Hz-Oszillator und darüber Zähler sperrendes Überlaufsignal an die Zähler- hinaus die Möglichkeit bietet, das Programmieren eingänge abgibt, welches zugleich den Einlauf von 45 in einer im Verhältnis des u'ntersetzerverhältnisses Taktimpulsen sowohl in den Zähler des Kurzzeit- 1 : 1000 verkürzten Zeit durchzuführen, wie dieses gebers als auch in den ersten Zähler in Gang setzt, später noch erläutert wird.

und daß beim Erreichen des höchstmöglichen Zähler- Die im unteren TeU der Fi e 1 wiedergegeoene

Standes im ersten Zähler die Zufuhr weiterer Impulse Programmierschaltungsanordnune' weist vier Ein-

zu den Zählern unterbrochen wird. ₅o gangsklemmen 1 bis 4 und eine Ausgangsklemme 5,

Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht es, zwei ebenfalls jeweUs lOOOstellige Zähler 21 und 22,

im Zünder einen in integrierter Schaltungstechnik eine später noch zu erläuternde Verzögerungsschal-

ohne jegliche Notwendigkeit zum nachträglichen tung 23, einen Eingangsimpulsformer 24* einen Start-

Frequenzabgleich auskommenden Halbleiteroszdlator Signalspeicher 25, fünf im vorliegenden Ausführungs-

mit z. B. einer Doppelbasisdiode (unijunction trän- ₅₅ beispiel als negierende UND-Gatter (NAND-Gatter)

sistor) zu verwenden, so daß sowohl der Oszillator ausgebildete Gatter 11 bis 15 sowie einen Inverter 16

im einzelnen oder auch die gesamte Zündschaltung, auf. Ferner wird noch ein vorzugsweise quarzstabili-

bestehend aus Oszillator Impulsfrequenzuntersetzer, sierter Taktimpulsgeber mit einer Frequenz von

Impulsformer, Zahler und Zundauslosekreis in Form 10 kHz benötigt sowie ein Startsignalgeber, der ledig-

einer integrierten Schaltung hergestellt werden kann. 60 lieh kurzzeitig über die Eingangsklernme 1 ein Start-

Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch signal an das Startgatter 11 zu legen hat Der zweiten erzielen, daß das Programmieren mit einer um ein Eingangsklemme 2 werden die Taktimpulse des Takt-Vielfaches höheren, z.B. tausendfachen Frequenz impulsgenerators zugeführt und der dritten Eingangserfolgt als das spatere Fortsehnten des Zahlers im klemme 3 ein Signal zum Voreinstellen des zweiten Kurzzeitgeber durch die Impulse des Impulsgenera- 6₅ Zählers 22, welches beispielsweise aus dem erwähntors Der Oszillator des Zunders kann beispielsweise ten Taktgeber kommen kann. Über die vierte Eineine Sollfrequenz in der Größenordnung von 10 kHz gangsklemme 4 ist die Programmierschaltungsanordhaben, welche auch während des Programmierens nung an den Zünderoszillator 52 angeschlossen,

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während die Ausgangsklemme 5 der Programmier- zielbare Frequenzkompensation zu vereinfachen, schaltungsanordnung an den einen Eingang 542 des sollte die Frequenz des Oszillators 52, der, wie Impulsformers 54 im Zünder 51 angeschlossen ist. erwähnt, eine Sollfrequenz von 10 kHz abgeben soll, Die erste und zweite Eingangsklcmme 1 und 2 sowie so eingestellt werden, daß der Oszillator diese Freüber den Impulsformer 24 auch die vierte Eingangs- 5 quenz auch bei beliebigen Abweichungen nicht überklemme 4 sind an die drei Eingänge 111, 112, 113 schreitet. Seine Frequenz liegt z.B. zwischen 8 und eines eisten Gatters 11 mit drei Eingängen ange- 1OkHz.

schlossen, welches bei Koinzidenz seiner drei Ein- Vor Beginn der Programmierung werden die gangssignale an seinem Ausgang 119 ein Ausgangs- Zähler 21 und 22 sowie der Startsignalspeicher 25 signal liefert und den als bistabile Kippschaltung io auf Null gesetzt. An ihren Ausgängen und denen der ausgestalteten Startsignalspeicher 25 umschaltet und nachgeschalteten Stufen stehen dann die den Ruhedamit die Impulszufuhr an den ersten Zähler 21 und zustand kennzeichnenden Signale, wie sie an den den bereits voreingestellten zweiten Zähler 22 in Gang betreffenden Ausgängen eingetragen sind,
setzt. Der Eingang 211 des ersten Zählers 21 ist Sodann wird der Zähler 22 auf das Komplement über einen Inverter 16 an die miteinander verbun 15 der der gewünschten Verzögerungszeit entsprechendenen Ausgänge eines zweiten Gatters 12 und eines den Impulszahl der Taktimpulsfolge voreingestellt, dritten Gatters 13 mit ebenfalls je drei Eingängen Soll die gewünschte Verzögerungszeit beispielsweise angeschlossen. Der erste Eingang 121 des zweiten 28,2 see betragen, so wird der Zähler 22 von der Gatters 12 ist mit einem Ausgang 238 einer dem Eingangsklemme 3 her an seinem Eingang 221 zuzweiten Zähler 22 nachgeschalteten Verzögerungs- 20 nächst auf die Zahl 718 voreingestellt. Dies kann schaltung 23 verbunden. Er könnte auch unmittelbar z. B. durch Zufuhr von 718 (= 1000-282) Einstellan einen entsprechenden Ausgang des Zählers 22 impulsen oder durch gleichzeitiges Einstellen der angeschlossen sein. Der zweite Eingang 122 des einzelnen Zählerstufen (Flip-Flops) erfolgen.
Gatters 12 ist über den Impulsformer 24 mit der Am ersten Eingang 111 laufen die vom Ausgang vierten Eingangsklemme 4 und der dritte Eingang 123 as 528 des Zünderoszillators 52 kommenden und im dieses Gatters mit dem Ausgang des Startsignal- Impulsformer 24 an die Eingangsbedingungen des Speichers 25 und damit mittelbar mit dem Ausgang ersten Gatters 11 angepaßten Impulse des Zünder- 119 des ersten Gatters 11 verbunden. Gleichzeitig Oszillators ein und am dritten Eingang 113 des Gatsteht der Ausgang des Startsignalspeichers 25 mit ters 11 die über die Eingangsklemme 2 von einem dem zweiten Eineane 142 eines dem zweiten Zähler 30 nicht dargestellten quarzstabilisierten Taktgeber ge- 22 vorgeschalteten vierten Gatters 14 in Verbindung. lieferten Taktimpuls«? von genau 1OkHz. Die Fre-Der erste Eingang 141 dieses Galters ist an den quenz der Impulse des Zünderoszillators liegt je nach bereits genannten Ausgang 238 der Verzögerungs- den Verhältnissen, wie erwähnt, beispielsweise zwischaltung 23 bzw. an einen" entsprechenden Ausgang sehen 8 und 10 kHz. Wird ein L-Startsignal über die des zweiten Zählers 22 angeschlossen und der dritte 35 erste Eingangsklemme 1 an den zweiten Eingang 112 Eingang 143 des Gatters 14 an die zweite Eingangs- des Startgatters 11 gelegt, so liefert dieses an seinem klemme 2. Der erste Eingang 131 des dritten Gatters Ausgang 119 einen Impuls, sobald ein Ausgangs- 13 ist an einen zweiten komplementären Ausgang 239 impuls des Zünderoszillators 52 und ein Taktimpuls der Verzögerungsschaltung 23 bzw. des Zählers 22 zeitlich zusammenfallen. Dieser AusgangsimpuL des angeschlossen, und dieser Ausgang steht ferner mit 4° Gatters 11 schaltet den Ausgang des Startsignaldem zweiten Eingang 152 eines fünften Gatters 15 Speichers 25 von 0 auf L, und der Speicher, eine in Verbindung Der erste Eingang 151 dieses Gatters bistabile Kippschaltung, behält diesen Zustand wähist sowohl mit dem Ausgang 219 des ersten Zählers rend der gesamten Programmierung bei, obwohl das 21 als auch mit dem dritten Eingang 133 des dritten Koinzidenzsignal am Ausgang des Gatters 11 sogleich Gatters 13 verbunden. Der dritte Eingang 153 des 45 wieder verschwindet. Erst am Ende der Prorammie-Gatters 15 liegt ebenso wie der zweite Eingang 132 rung wird der Startsignalspeicher 25 durch Zufuhr des Gatters 13 an der zweiten Eingangsklemme 2. eines Umschaltsignals an einen nicht dargestellten Der Auseang 159 des Gatters 15 ist an die Ausgangs- Eingang wieder auf 0 gesetzt,
klemme 5 der Programmierschaltung angeschlossen. Mit dem Erscheinen eines Z.-Signals am Ausgang Das Programmieren erfolgt unmittelbar vor dem 50 des Startsignalspeichers 25 wird der Einlauf von Abschuß eines mit dem Zünder 51 versehenen Flug- Impulsen in die beiden Zähler 21 und 22 freigegeben, körpers, also beispielsweise einer Rakete oder eines Über die Impulsformerschaltung 24 und das Gatter Geschosses Während des Programmieren wird der 12 sowie den Inverter 16 laufen in den Zähler 21 die Zünder 51 aus einer nicht dargestellten Stromquelle Impulse des Zünderoszillators 52 ein. Das Gatter 12 des Programmiergerätes gespeist. Sofort beim An- 55 ist für diese Impulse durchgeschaltet, weil an seinem legen dieser Bodenspannung startet der Oszillator 52. ersten Eingang 121 das L-Ausgangssignal vom Ausweicher wie erwähnt eine um den Faktor 1000 höhere gang 238 der im Ruhezustand befindlichen Verzöge-Frequenz als die gewünschte Fortschaltfrequenz für rungsschaltung 23 liegt und seinem dritten Eingang den Zähler 55 hat Der nachgeschaltete Untersetzer 123 das L-Ausgangssignal des Startsignalspeichers 25 53 wird bis zum Abschuß gesperrt. Erst beim Ver- 60 zugeführt wird. Gleichzeitig laufen über das Gatter 14 schwinden der Bodenspannung wird der Untersetzer die der Eingangsklemme 2 zugeführten Taktimpulse freigegeben und untersetzt dann die Oszillatoraus- in den Zähler 22 em. Auch der erste Eingang 141 ganosunpulse im Verhältnis 1000:1, so daß über des Gatters 14 liegt am Ausgang 238 der Verzögeseinen Ausgang 539 dem Eingang 541 des Impuls- rungsschaltung 23 und der zweite Eingang 142 am formers eine Fortschaltimpulsfolge mit einer Pen- 65 Ausgang des Startsignalspeichers 25. Sobald der, wie odendauer von 0 1 see entsprechend einer Impuls- bereits erwähnt, zuvor auf das Komplement der der folgefrequenz von 10 Hz zugeleitet wird. Um die mit gewünschten Verzögerungszeit entsprechenden Imdem erfindungsgemäßen Programmierverfahren er- pulszahl der Taktimpulsfolge, also beispielsweise auf

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718 Impulse voreingestellte Zähler 22 vollgezählt ist, aufgefüllt ist. Ausgehend von dem erwähnten Zählerim vorliegenden Fall also den Zählerstand 1000 stand von 254 im Zähler 21, laufen also 746 Impulse erreicht, gibt er an seinem Ausgang 229 ein Über- sowohl in den Zähler 21 als auch in den Zähler 55 laufsignal ab. Dieses bewirkt nach einer später noch ein. Dann wird der Einlauf weiterer Impulse, wie erzu erläuternden Verzögerungszeit von beispielsweise 5 wähnt, gesperrt. Die Programmierung ist damit be-50 ns, daß die Verzögerungsschaltun:,-3 an ihren endet. Der Zähler 55 im Zünder 51 hat also einen Ausgängen 238 und 239 die Signale vertauscht, d. h. Zählerstand von 746. Es fehlen ihm also 254 Impulse am Ausgang 238 nunmehr das Signal 0 und am Aus- bis zum höchstmöglichen Zählerstand von 1000.
gang 239 nunmehr das Signal L steht. Das Ver- Bei der angenommenen Oszillatorfrequenz von

schwinden des Signals L am Ausgang 238 hat zur io 9 kHz und damit einer Ausgangsfrequenz von 9 Hz Folge, daß die Gatter 12 und 14 über ihre Eingänge am Ausgang 539 des Frequenzuntersetzers 53 er- 121 bzw. 141 gesperrt werden. Zugleich erhält aber gibt sich, daß für den Einlauf von 254 Impulsen in das Gatter 13 vom Ausgang 239 der Verzögerungs- . ₇.... __ .. t

schaltung 23 her an seinem ersten Eingang 131 ein ^{den Zahler SS etwa 28}<^{22 sec}· ^{namlich 254} " 9 L-Signal. Da auch der dritte Eingang 133 dieses 15 = 28,22 see verstreichen. Dies bedeutet, daß dci Gatters vom Ausgang 219 des noch nicht vollgezähl- Laufzeitfehler nur 0,02 see oder etwa 0,07% beten Zählers 21 her ein L-Signal bekommt, laufen trägt, obwohl der Oszillator um lO°/o zu langsam nunmehr die an der Eingangsklemme 2 stehenden läuft.

Taktimpulse über den zweiten Eingang 132 des Zweck und Wirkung der Verzögerungsschaltung 22

Gatters 13 und den Inverter 16 in den Zähler 21 ein. 20 ergeben sich aus der folgenden FehlerbetrachtungrDs Außerdem hat infolge der Umschaltung des Aus- das Startgatter 11 die Eingänge der beiden Zähler 21 gangs 239 der Verzögerungsschaltung 23 von 0 auf L und 22 nur freigibt, wenn ein Impuls des Zündernunmehr das Gatter 15 nicht nur an seinem ersten Oszillators 52 mit einem Taktgeberimpuls zusammen-Eingang 151, sondern auch an seinem zweiten Ein- fällt, ergibt sich ein maximaler Laufzeitfehler von dei gang 152 ein L-Signal, so daß die Taktgeberimpulse 35 Dauer einer Periode des Zünderoszillators 52. Dieser über den dritten Eingang 153 des Gatters 15 und Fehler kann auftreten, weil im Augenblick des Überdessen Ausgang 159 sowie die Ausgangsklemme 5 der laufs des Zählers 22 die Impulse des Zünderoszil-Programmierschaltungsanordnung am Eingang 542 lators 52 mit denen des Taktgebers nicht synchron in den Impulsformer 54 des Zünders 51 einlaufen. laufen. Ohne die Impulsverzögerungsschaltung 23

Sobald der Zähler 21 mit den Takümpuisen voii- 30 wäre die Verzögerungszeit im ungünstigsten Fall um gezählt ist, gibt er an seinem Ausgang ein Überlauf- etwa eine Periode des Zünderoszillators 52, also um signal ab, d.h., das AusgangssignalL verschwindet, etwa 0,1 see kürzer als die gewünschte Laufzeit, und am Ausgang 219 steht statt dessen ein Ausgangs- Durch Verwendung der Verzögerungsschaltung 23 signal 0. Dies hat zur Folge, daß einerseits das Gatter wird diese Laufzeitfehler-Zeitspanne von 0,1 see aui 15 am Eingang 151 und andererseits das Gatter 13 35 einen Wert von ±0,05 see, bezogen auf den voreinam Eingang 133 gesperrt wird. Auf diese Weise wird gestellten Wert, verschoben. Die Laufzeit ist alsc der Einlauf weiterer Taktgeberimpulse in den Zähler nicht mehr maximal 0,1 see kürzer als die vorgege- 21 der Programmiervorrichtung und in den Zünder bene Laufzeit, sondern kann maximal etwa 0,05 see gesperrt. Der Zähler 55 des Zünders ist jetzt auf den kurzer oder langer sein als die programmierte' Laufbei der gegebenen Eigenfrequenz des Oszillators 52 40 zeit. Die Lage der Streuung der tatsächlichen Lauferforderlichen Zählerstand eingestellt, von welchem zeit liegt damit mittig zum Sollwert,
aus bis zum Vollzählen des Zählers 55 mittels der F i g. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer bevor-

Oszillatorimpulse die gewünschte Verzögerungszeit zugten Ausführungsform des Oszillators 52 im Zünverstreicht. der mit nachgeschaltetem Frequenzuntersetzer 53.

Wird beispielsweise angenommen, daß der Oszil- 45 Der Oszillator ist ein flC-Oszillator mit einer Doppellator 52 auf einer Frequenz von 9 kHz schwingt und basisdiode 521 als aktivem Schaltelement und einem die Verzögerungszeit 28,2 see betragen soll, so wird, nachgeschalteten Ausgangstransistor 522. Er wird wie bereits erwähnt, der Zähler 22 zunächst auf während des Programmierens aus der vom Program-718 Impulse voreingestellt. Dann kommt das Start- miergerät zur Verfugung gestellten Bodenspannum signal an der Eingangsklemme 1, und der Zähler 22 50 Ul gespeist, welche zugleich über den Eingane532 wird mit den Taktimpulsen aufgefüllt. Nach 282 Takt- den Frequenzuntersetzer 53 sperrt. Beim Ab- huO impulsen gibt der Zähler 22 ein Ausgangssignal ab, des mit dem Zünder ausgerüsteten Flugkörpers verweiches, wie erwähnt, zunächst den Einlauf weiterer schwindet die Bodenspannung i/l, und sowohl dei Oszillatorimpulse in den Zähler 21 sperrt. Nimmt Oszillator 52 als auch der Untersetzer 53 werden aus man an, daß die Verzögenmgszeit der Verzögerungs- 55 der Bordspannung US gespeist, welche beispielsweise schaltung 23 gerade 50 μθ beträgt, so sind während durch eine in den Zünder oder Flugkörper eingedes Einlaufe von 282 Taktimpulsen in den Zähler 22 baute Batterie geliefert wird Die Versoreungsspanin den Zähler 21 gerade 254 Oszillatorimpulse, nung für den Oszillator 52 ist mittels einer Zenernämlich diode 523 stabilisiert. Der Oszillator 52 pibt seine

(282 - ΙΟ-« -1- 50 - 10-6) · 9 · 10» = 254 ⁶° ^*™ 8 und 1OkHz liegende Ausgangsfrequem

' . einerseits an den Frequenzuntersetzer 53 und ande-

eingelaufen. Der Zahler 21 hat also emeu Zahler- rerseits über die Ausgangsleitung 528 an die Einstand von 254 angenommen. gangsklemme 4 des Programmiergeräts ab Der Aus-Das Umschalten des Ausgangssignals der Verzöge- gang 539 des Frequenzuntersetzers ist wie au«= F ί g 1 rungsschaltung 23 hat, wie bereits erwähnt, ferner zur 65 ersichtlich, mit dem Eingang 541 des' dem Zähler 55 Folge, daß nunmehr die Taktgeberimpulse sowohl in vorgeschalteten Impulsfonners 54 verbunden,
den Zähler 21 als auch in den Zähler 55 des Zünders Da durch das erfindungsgemäße Progranunierver-51 einlaufen, und zwar so lange, bis der Zähler 21 fahren ein Abgleich des Oszillators 52 auf eine be-

stimmte Frequenz nicht mehr erforderlich ist, eignet siel, die Schaltung besonders für die Herstellung in integrierter Schaltungstechnik. Der Oszillator sollte auf eine Eigenfrequenz von 9 kHz ausgelegt werden. Eine Temperaturkompensation ist ebenfalls nicht erforderlich, weil die Frequenzkompensation mit Hilfe des erfindungsgemäßen Programmierverfahrens unmittelbar vor dem Abschuß erfolgt und der Oszillator lediglich während der Flugphase des Zünders, also für einige Sekunden, mit konstanter Frequenz laufen muß. Durch thermische Isolierung des eigentlichen Oszillators läßt sich leicht eine thermische Zeitkonstaiite von größer als 10 min erreichen. Da alle langfristigen Einflüsse durch Temperatur oder Alterung bereits bei der Frequenzkompensation im Zuge des Programmierverfahrens eliminiert werden und Einflüsse der Versorgungsspannung durch die Wahl einer Zenerdiode 523 mit niedrigem dynamischem Innenwidt "stand gering gehalten werden können, läßt sich eine Kurzzeitkonstanz von 0,01 °/o leicht erreichen, d. h., hiervon herrührende Fehler sind vernachlässigbar gegenüber dem systembedingten möglichen Programmierfehler.

Durch die Verwendung des Untersetzers 53 wird der für das Programmieren erforderliche Zeitaufwand, obwohl es sich um ein Echtzeitverfahren (real time) handelt, stark h ^abgesetzt, weil das Einzählen in die Zähler 21, 22 und 55 während des Programmierens mit der tausendfachen Geschwindigkeit erfolgt wie später nach dem Abschuß das Fortschalten des Zählers 55. Die Dauer der Programmierung entspricht etwa der höchstmöglich einstellbaren Laufzeit, dividiert durch das Untersetzungsverhältnis, also

beispielsweise

=0,1 sec. Da die Verwendung

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eines Untersetzers schon aus schaltungstechnischen Gründen, nämlich wegen des einfacheren Aufbaus eines frequenzstabilen Halbleiteroszillators, ohnehin empfehlenswert ist, erfordert der Aufbau des Impulsgenerators des Zünders aus Oszillator und Untersetzer keinen zusätzlichen Aufwand. Da an beiden Ausgängen des Oszillators 52 eine 10-kHz-Impulsfolge abgenommen wird, können, wie Fig.2 zeigt, beide Ausgänge 528 und 529 zusammengeschaltet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich zusammenfassend durch lülücnde Verfahrensschritte kennzeichnen:

a) Ein der gewünschten Zünderlaufzeit entsprechender Zeitabschnitt wird dargestellt, und zwar im Ausführungsbeispiel durch Voreinstellen des Zählers 22.

b) Es wird die Zahl der Perioden des »ungenauen« Oszillators im Zünder festgestellt, welche in die

angegebene Zeitspanne passen. Dies geschieht durch Einlaufen der Zünderoszillatorimpulse in den Zähler 21 während des Vollaufens des Zählers 22. Damit hat man bereits die gewünschte Zünderlaufzeit in Einheiten der Periodendauer des ungenauen Oszillators ermittelt.

c) Es wird das Komplement, bezogen auf den höchstmöglichen Zählerstand des Zünderzählers der in die gewünschte Zünderlaufzeit fallenden Periodenzahl des ungenauen Oszillators gebildet und in den Zähler des Zünders eingespeichert. Dies geschieht im Ausführungsbeispiel durch Vollzählen des Zählers 21 durch Taktimpulse und gleichzeitige Zufuhr dieser Impulse a₅ an den Zähler 55 im Zünder. Man mißt hierbei mit Hilfe der Taktgeberimpulse gewissermaßen den bis zum Überlauf des Zählers 21 noch freien Raum in diesem Zähler aus und gibt eine entsprechende Impulszahl in den Speicher des Zählers 55 des Zünders ein.

In manchen Fällen ist einer Abschußvorrichtung ein die erforderliche Einstellung der Waffe in Abhängigkeit von Seitenwind, Munitions- und Zielart sowie Zielentfemung ermittelnder ballistischer Rechner zugeordnet. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Programmierung Teil dieses Rechners sein, se daß die Vorgabe der Laufzeit des Zünders nicht nach einer bestimmten Zeitdauer, sondern gleich in Abhängigkeit von Zielentfemung, Munitionsart, Rohrerhöhung und gegebenenfalls Zielart (Ziel- odei Streubeschuß) erfolgt. Ein solcl-r Rechner enthäl¹ ohnehin einen frequenzkonstanten Taktgeber, der somit auch zur Lieferung der Taktgeberimpulse für du Programmieranordnung herangezogen werden kann

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers, insbesondere eines elektronischen Laufzeitzünders, welcher einen Impulsgenerator vorgegebener Frequenz sowie einen durch die Impulse angesteuerten und zuvor auf eine der gewünschten Verzögerungszeit entsprechende Impulszahl einzustellenden elektronischen Zähler aufweist, welcher beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes ein Schaltsignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Einsatz des Kurzzeitgebers (51) die Frequenz des Impulsgenerators (52) gemessen und der Zähler (55) auf einen sowohl von deT gemessenen Generatorfreqiitnz als auch von ler gewünschten Verzögerungszeit abhängigen Zahlerstand eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Piogrammiervorrichtung ein durch die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators (52) des Kurzzeitgebers (51) fortschalibarer erster Zähler (21) auf NrIl gesetzt und ein von einer frequenzkonstanten Taktimpulsfolge fortschaltbarer zweiter Zähler (22) auf das Komplement der der gewünschten Verzögerungszeit entsprechenden Impulszahl der Taktimpulsfolge voreingestellt v/ird, daß anschließend in den ersten Zähler (21) die Impuls des Impulsgenerators (52) des Kurzzeitgebers (51) und gleichzeitig in den zweiten Zähler (22; die Taktimpulse einlaufen, daß der zweite Zähler (22) beim Erreichen seines höchstmöglichen Zählerstandes ein den Einlauf weiterer Impulse aus dem Impulsgenerator (52) des Kurzzeitgebers (51) in den ersten Zähler (21) und weiterer Taktimpulse in den zweiten Zähler (22) sperrendes Überlaufsignal an die Zählereingänge abgibt, welches zugleich den Einlauf von Taktimpulsen sowohl in den Zähler (55) des Kurzzeitgebers (51) als auch in den ersten Zähler (21) in Gang setzt, und daß beim Erreichen des höchstmöglichen Zählerstandes im ersten Zähler (21) die Zufuhr weiterer Impulse zu den Zählern (21, 22, 55) unierbrachen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmieren mit einer um ein Vielfaches höheren, z. B. tausendfachen Frequenz erfolgt als das spätere Fortschalten des Zählers (55) im Kurzzeitgeber (51) durch die Impulse, des Impulsgenerators (52).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Uberlaufsignal des zweiten Zählers (22) um etwa eine halbe Periodendauer der Taktimpulse verzögert wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Eingangsklemme (1) für ein Startsignal, eine zweite Eingangsklemme (2) für die Taktimpulse, eine dritte Eingangsklemme (3) für ein Signal zum Voreinstellen des zweiten Zählers (22) und eine vierte Eingangsklemme (4) zum Anschluß an den Impulsgenerator (52) des Kurzzeitgebers (51) sowie eine an den Zähler (55) des Kurzzeitgebers (51) anschließbare Ausgangsklemme (5) aufweist, daß die dritte Eingangsklemme (3) an einen zum Voreinstellen dienenden Eingang (221) des zweiten Zählers (22) angeschlossen ist, daß die erste (1), zweite (2) und vierte Eingangsklemme (4) an ein bei Koinzidenz seiner drei Eingangssignale die Impulszufuhr an den ersten (21) und an den voreingestellten zweiten Zähler (22) in Gang setzendes erste Gatter (11) mit drei Eingängen angeschlossen sind, daß der Eingang des ersten Zählers (21) an die miteinander verbundenen Ausgänge eines zweiten (12) und dritten Gatters (13)" mit je drei Eingängen angeschlossen ist. daß der erste Eingang (121) des zweiten Gatters (12) mit einem Ausgang (229, 238) des zweiten Zählers (22), der zweite Eingang (122) des zweiten Gatters (12) mit der vierten Eingangsklemme (4), der dritte Eingang (123) des zweiten Gatters (12) mit dem Ausgang des ersten Gatters (.11) und dem zweiten Eingang (142) eines dem zweiten Zähler (22) vorgeschalteten vierten Gatters (14) verbunden ist, dessen erster Eingang (141) an einen Ausgang (229, 238) des zweiten Zähler·, (22) und dessen dritter Eingang (143) an die zweite Eingangsklemme (2) angeschlossen ist, daß der erste Eingang (131) des dritten Gatters (13) an einen zweiten komplementären Ausgang (239) des zweiten Zählers (22) und dieser Ausgang zugleich an den zweiten Eingang (152) eines fünften Gatters (15) angeschlossen ist, dessen erster Eingang (151) sowohl mit dem Ausgang (219) des ersten Zählers (21) als auch mit dem dritten Eingang (133) des dritten Gatters (13) verbunden ist und dessen dritter Eingang (153) ebenso wie der zweite Eingang (132) des dritten Gatters (13) an der zweiten Eingangsklemme (2) liegt, und daß der Ausgang (159) des fünften Gatters (15) an die Ausgangsklemme (5) der Schaltungsanordnung angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung von der vierten Eingangsklemme (4) zu den damit verbundenen Gattereingängen (111, 122) ein Impulsformer (24) eingeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (119) des ersten Gatters (11) und die Verbindungsstelle des dritten Eingangs (123) des zweiten Gatters (12) mit dem zweiten Eingang (142) des vierten Gatters (14) eine das Koinzidenz-Ausgangssignal des ersten Gatters (11) für die Dauer der Programmierung speichernde bistabile Kippschaltung (25) eingeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Zähler (22) eine das Überlaufsignal des zweiten Zählers um etwa eine halbe Periodendauer der Taktimpulse verzögernde monostabile Kippschaltung (23) mit zwei komplementären Ausgängen (238, 239) nachgeschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gatter (11 bis 15) als negierende UND-Gatter (NAND-Gatter) ausgebildet sind und dem Eingang (211) des ersten Zählers (21) ein Inverter (16) vorgeschaltet ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 in Anwendung auf einen elektronischen Laufzeitzünder, dadurch gekennzeich-

net, daß sie Teil eines zugleich ballistische Werte, wie Seitenwind, Munitionsart, Rohrerhöhung sowie Zielart und Zielentfernung od. dgl. berücksichtigenden Rechners ist.

11. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, und mittels der Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 programmierbarer Laufzeitzünder, dadurch gekennzeichnet, daß er als Impulsgenerator (52) einen in integrierter Schaltungstechnik aufgebauten Halbleiteroszillatcr, vorzugsweise Doppelbasisdioden-Oszillator, mit nachgeschaltetem Impulsfrequenzuntersetzer (53), einen Impulsformer (54), den Zähler (55) und einen Zündauslösekreis ι56) enthält, wobei ein Ausgang (528) des Oszillators (52) an die vierte Eingangsklemme (4) der Programmierschaltungsanurdnung und ein Eingang (542) des Impulsformers (54) an die Ausgangsklemme (5) der Programmierschaltungsanordnung angeschlossen iSt.

12. Zünder nach Anspruch 11, ^adurch gekennzeichnet, daß der Impulsfrequenzuntersetzer (53) beim Abschuß, z. B. durch Verschwinden einer aus der Programmierschaltungsanordnung entnommenen Betriebsspannung pinschaltbar ibt.

13. Zünder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er vollständig in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut ist.