DE2314273A1

DE2314273A1 - Zuendschaltung fuer ein geschoss

Info

Publication number: DE2314273A1
Application number: DE19732314273
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dr Ing Dr Stuetzle; Peter F Weidner
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2314273B2; DE2314273C3

Description

Zündschaltung für ein Geschoß Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung für ein Geschoß mit einem Generator und einem von diesem ladbaren Ladekondensator, der in einem Umladevorgang über einen Umladewiderstand einen Zündkondensator lädt, wobei diesem das Zündmittel betätigende, schaltbare Halbleiterbauelemente nachgeschaltet sind.
Bei einer bekannten derartigen Schaltung sind an den Spannungspol des Zündkondensators drei Transistoren angeschaltet, die so zusammenwirken, daß das ZUndmittel zündet, wenn an der Basis des einen Transistors eine Spannung bestimmter Höhe liegt. Der Zeitpunkt des Zündens des Geschosses ist damit vom Erreichen einer bestimmten Spannung abhängig. Schwankt nun bei den einzelnen Geschoßexemplaren aus irgendwelchen Gründen die am Ladekondensator nach seinem Aufladen durch den Generator erzielte Spannung, dann weichen auch die Zündzeitpunkte der einzelnen Geschosse voneinander ab. Dies ist unerwünscht. Durch besondere Maßnahmen zur Spannungsstabilisierung läßt sich letzteres vermeiden. Hierzu'sind Jedoch zusätzliche Bauelemente notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündschaltung der angegebenen Art vorzuschlagen, die mit weniger Bauelementen arbeitet und bei der der Zündzeitpunkt nicht durch das Erreichen eines absoluten Spannungswertes bestimmt ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anode eines schaltbaren Halbleiterbauelements zwischen dem Umladewiderstand und dem Zündkondensator und eine Steuerelektrode des schaltbaren Halbleiterbauelements zwischen zwei einen kapazitiven Spannungsteiler bildenden Kondensatoren liegt und daß das Halbleiterbauelement das Zündmittel betätigt, sobald die elektrischen Potentiale an der Anode und der Steuerelektrode - bis auf eine Schleusenspannung des Halbleiterbauelements - gleich sind. Durch diese Schaltung ist erreicht, daß mit nur einem Halbleiterbauelement die Auslösung der Zündung zu einem bestimmten Zündzeitpunkt erfolgen kann, wobei keine wesentliche Abhängigkeit des Zündzeitpunktes von der Spannung des Ladekondensators besteht.
Vorzugsweise ist das zur Verwendung kommende Halbleiterbauelement eine Thyristor-Tetrode, deren Halbleiterkristall eine PNPN-Zonenfolge aufweist. Hierbei ist es möglich, an einen zweiten Steuereingang des Halbleiterbauelements eine Auslöseschaltung, insbesondere eine aus einem piezo-elektrischen Schaltelement bestehende Aufschlagschaltung, anzuordnen, bei deren Ansprechen das schaltbare Halbleiterbauelement die Zündung auslöst.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist einer der beiden Kondensatoren des Spannungsteilers der Ladekondensator selbst. Hierdurch ist ein zusätzlicher Kondensator eingespart.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen: Figur 1: Ein Ausfuungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündschaltung mit Zeitzündung und Aufschlagz zündung, Figur 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem mechanischen Vorrohrsicherheitsschalter, Figur 3: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zusätzlichem Schaltthyristor und Figur 4: den Spannungsverlauf an den Punkten A, B und C der Schaltungen nach den Figuren 1-3.
An den Eingängen der Schaltungen ist Jeweils ein Generator 1 und eine Diode 2 vorgesehen. Dieser Generator kann beispielsweise ein bei derartigen Zündschaltungen bekannter Magnetgenerator sein.
In Figur 1 ist dem Generator 1 und der Diode 2 ein Spannungsteilerjbestehend aus einem Ladekondensator 3 und einem weiteren Kondensator 4, sowie eine Reihenschaltung aus einem Umladewiderstand 5 und einem Zündkondensator 6 parallel geschaltet. Zwischen dem Umladewiderstand 5 und dem Zündkondensator 6 liegt die Anode eines schaltbaren Halbleiterbauelements 7.
Eine Steuerelektrode dieses Halblelterbauelements 7 liegt zwischen Kondensator 3 und Kondensator 4. An der Kathode des Halbleiterbaueleaents 7 liegt das Zündmittel 8.
An einem zweiten Steuereingang des Halbleiterbauelements 7 ist eine an sich bekannte Aufschlagzündungsschaltung vorgesehen, die insbesondere aus einem piezo-elektrischen Signalelement 9 besteht.
Das Halbleiterbauelement 7 ist eine Thyristor-Tetrode.
Diese ist hier ein programmierbarer Unijunction-Transistor.
Anders als bei einem von einer Doppelbasisdiode gebildeten bekannten Unijunction-Transistor ist bei einem programmierbaren Unijunction-Transistor die Spannung, bei der das Bauelement vom Sperrzustand in den Durchlaßzustand übergeht, nicht von der Speisespannung abhängig. Ein programmierbarer Unijunction-Transistor geht von dem Sperrzustand in den Durchlaßzustand dann über, wenn die Spannung zwischen seiner Anode und seiner Kathode gleich oder größer wird als die Spannung zwischen der einen Steuerelektrode und der Kathode zuzügllch der Schleusenspannung der betreffenden Halbleiterzonen.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist folgende: Wird das Geschoß abgefeuert, dann arbeitet der Generator 1 kurzzeitig und lädt den Ladekondensator 3 und Kondensator 4. Dadurch stellt sich an der zwischen den beiden Kondensatoren liegenden Steuerelektrode eine dem Verhältnis der Kapazitätswerte der Kondensatoren entsprechende Spannung ein. Beträgt beispielsweise die Generatorspannung 120 V und sind die Kapazitäten 3 und 4 gleich groß, dann stellt sich an der Steuerelektrode eine Spannung von ca. 60 V ein. Nach der Aufladung der Kondensatoren 3 und 4 ist der Generator 1 unwirksam und es beginnt der Umladevorgang. Dabei wird über den Widerstand 5 Kondensator 6 geladen. In dem Maß, in dem sich die Kondensatoren 3 und 4 entladen, lädt sich Kondensator 6 auf. An der Anode des Halbleiterbauelements 7 steigt die Spannung an. Das Halbleiterbauelement 7 ist zunächst gesperrt, da die Spannung an der Steuerelektrode größer ist als die Spannung an der Anode.
Ist die Spannung an der Anode im Laufe des Umladevorgangs soweit angestiegen, daß das Potential der Anode so groß ist wie das Potential an der Steuerelektrode zuzüglich der inneren Schleusenspannung des Halbleiterbauelements, dann geht dieses in den Durchlaßzustand über. Der Zündkondensator 6 entlädt sich auf das Zünd -mittel, wodurch die Zündung erfolgt.
Der Zündzeitpunkt hängt nicht von der am Generator erzeugten Spannung, sondern lediglich vom Verhältnis der Kapazitäten 3 und 4 und vom Widerstand 5 sowie vom Zündkondensator 6 ab. Weicht die Generatorspannung von einem Sollwert ab, dann ändern sich dementsprechend auch die Spannungen an der Steuerelektrode und an der Anode. Liegt die Generatorspannung beispielsweise unterhalb des Sollwerts, dann ist einerseits das Potential an der Steuerelektrode entsprechend niedriger und andererseits ist auch die Spannung, auf die der Kondensator 6 aufgeladen wird, und damit das Potential an der Anode des Halbleiterbauelements niedriger.
In Figur 4 ist der Spannungsverlauf an der Steuerelektrode (B), an der Anode (A) und am Kondensator 3 (C) dargestellt. Der Spannungsverlauf bei einer unterhalb des Sollwerts liegenden Generatorspannung ist in Figur 4 strichliert dargestellt.
Neben der beschriebenen Durchschaltung des Halbleiterbauelements 7 über den Umladekreis ist auch ein Durchschalten des Halbleiterbauelements über die zweite Steuerelektrode möglich. Diese Auslösung der Zündung erfolgt, wenn das Geschoß aufschlägt.
In Figur'2 ist zusätzlich zu den an Hand von Figur 1 erläuterten Bauelementen in Serie zudem Ladekondensator 3 ein Widerstand 1o vorgesehen. Außerdem weist diese Schaltung einen Schalter 11 und einen weiteren Ladekondensator 12 auf. Bei dieser Schaltung ist der Schalter 11 geöffnet, wenn der Generator 1 arbeitet. Dieser lädt während dieser Zeit den Ladekondensator 12 auf. Hat das Geschoß das Waffenrohr verlassen, dann schließt Schalter 11 und der Ladekondensator 12 lädt über den Widerstand 10, der wesentlich kleiner ist als der Widerstand 5, die Kondensatoren 3 und 4. Im Anschluß hieran setzt dann der an Hand von Figur 1 beschriebene Umladevorgang ein, der mit dem Durchschalten des Halbleiterbauelements 7 endet.
Bei dem Ausftihrungsbeispiel nach Figur 3 ist den Kondensatoren 3 und 4 einen Widerstand 1o vorgeschaltet, der an einem Ladekondensator 13 liegt. An der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements 7 liegt die Steuerelektrode eines Thyristors 14, der zwischen dem Zündmittel 8 und dem Ladekondensator 13 liegt.
Diese Schaltung wird vorteilhaft dann verwendet, wenn die an der Anode liegende Schaltspannung nicht groß genug ist, das Zündmittel zu zünden. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Schaltung bei tiefen Temperaturen betrieben wird, bei denen das Halbleiterbauelement einen größeren Schaltstrom benötigt, was eine Vergrößerung des Spannungsabfalls am Widerstand 5 zur Folge hat.
Im folgenden werden für die verschiedenen Schaltungen einige Dimensionierungsbeispiele angegeben. Bei einer nach Figur 1 aufgebauten Schaltung wurde eine Zündung etwa 4 sec. nach der Aufladung der Kondensatoren 3 und 4 erreicht. Die Kapazitäten der Kondensatoren 3, 4 und 6 waren gleich und betrugen Jeweils 68 nF.
Der Widerstand 5 hatte einen Wert von 100 M,Cr, Dieses Ergebnis wurde sowohl mit einer Generatorspannung von 120 V als auch bei einer Generatorspannung von 80 V erreicht.
Eine im wesentlichen gleiche Zeit bis zur Zündung erreichte man bei einer Schaltung, bei der der Wert des Kondensators 4 68 nF, der des Kondensators 3 220 nF und der des Kondensators 6 33 nF mit einem Widerstand 5 von 200 MOhm betrug. Die Generatorspannung betrug 120 V.
Bei einer Schaltung nach Figur 2 betrug die Zeit vom Schließen des Schalters 11 bis zum Durchschalten des Halbleiterbauelements 7 etwa 10 sec. Dabei wies der Kondensator 12 einen Wert von loo nF, der Kondensator 4 einen Wert von 33 nF, der Kondensator 3 einen Wert von 220 nF und der Kondensator 6 einen Wert von 68 nF auf. Der Widerstand 5 betrug 1oo Mfl, der Widerstand 1o 2,2 Mn.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Figur 3 wurde eine Zündung 4 sec. nach dem Laden des Ladekondensators 13 erreicht, an den eine Spannung von 120 V angelegt war. Der Kondensator 13 hatte eine Kapazität von 220 nF, der Kondensator 6 von 200 nF, der Kondensator 3 von 6,8 nF und der Kondensator 4 von 16,8 nF. Widerstand 5 betrug 50 M # , Widerstand 1o 2,2 M Q. Der Kathodenwiderstand des Halbleiterbauelements 7 betrug 1 KI.
In den beschriebenen Beispielen wurden als Halbleiterbauelement Thyristor-Tetroden mit einer Schleusenspangung von ca. o,6 V verwendet.

Claims

Patentanspruche:

1. Zündschaltung für ein Geschoß mit einem Generator und einem von diesem ladbaren Ladekondensator, der in einem Umladevorgang über einen Umladewiderstand einen Zündkondensator lädt, wobei diesem das Zündmittel betätigende, schaltbare Halbleiterbauelemente nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anode (A) eines schaltbaren Halbleiterbauelements (7) zwischen dem Umladewiderstand (5) und dem Zündkondensator (6) und eine Steuerelektrode (B) des schaltbaren Halbleiterbauelements.(7) zwischen zwei einen kapazitiven Spannungsteiler bildenden Kondensatoren (3, 4) liegt und daß das Halbleiterbauelement (7) das Zündmittel (8) betätigt, sobald die elektrischen Potentiale an der Anode (A) und der Steuerelektrode (B) - bis auf eine Schleusenspannung des Halbleiterbauelements - gleich sind.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Kondensatoren (3, 4) des Spannungsteilers der Ladekondensator (3) selbst ist (Figur 1).

3. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler über einen Widerstand (lo) an dem Ladekondensator (13) liegt (Figur 3).

4. Zündschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (1o) kleiner ist als der Umladewiderstand (5).

5. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ladekondensator (12) vorgesehen ist, der nach dem Schließen eines nach dem Abschuß des Geschosses verzögert schlieBenden;Sicherheitsschalters (11) den ersten Ladekondensator (3) über einen Widerstand (lo) lädt, der kleiner ist als der Umladewiderstand (5) (Fig. 2).

6. Zündschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement von einer steuerbaren Vierschicht-Diode gebildet ist.

7. Zündschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement von einer Doppelbasis-Diode gebildet ist.

8. Zündschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (7) von einer Thyristor-Tetrode gebildet ist.

9. Zündschaltung nach- einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel (8) an der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) liegt.

10. Zündschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel (8) über ein von der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) gesteuertes, weiteres schaltbares Halbleiterbauelement (14) zündbar ist.

11. Zündschaltung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere schaltbare Halbleiterbauelement (14) am Ladekondensator (13) liegt.

12. Zündschaltung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere schaltbare Halbleiterbauelement (14) ein Thyristor ist.

13. Zündschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem zweiten Steuereingang des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) eine Auslöseschaltung vorgesehen ist, bei deren Ansprechen das schaltbare Halbleiterbauelement schaltet und somit das Zündmittel (8) gezündet wird.

14. Zündschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseschaltung aus einem piezo-elektrischen Signalelement (9) besteht.

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