基于CPLD技術(shù)的槍械電磁扳機控制儀設計

O 引言
靶場(chǎng)測試領(lǐng)域中槍械的擊發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節。傳統的槍械擊發(fā)采用人工方式，即射擊人員聽(tīng)到射擊指令后手工扣動(dòng)槍械扳機進(jìn)行擊發(fā)，這種方式存在兩方面的問(wèn)題：其一，無(wú)法保證安全性。人員操作時(shí)有可能由于疲勞或者聽(tīng)錯指令進(jìn)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(chǎng)合，如防彈頭盔穿甲實(shí)驗，射擊人員必須面對防彈頭盔進(jìn)行射擊，彈頭有可能反彈回來(lái)傷及射擊人員。上述兩種安全事故在國內靶場(chǎng)都曾發(fā)生過(guò)。其二，隨著(zhù)靶場(chǎng)測試技術(shù)的不斷發(fā)展，靶場(chǎng)測試所用的設備種類(lèi)越來(lái)越多，精度也越來(lái)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(lái)越重要。顯然，手工擊發(fā)槍械方式難以實(shí)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(xiàn)圈、銜鐵、簧片等組成，當需要控制槍械擊發(fā)時(shí)，向線(xiàn)圈兩端加上一定電壓，線(xiàn)圈中便會(huì )流經(jīng)電流，從而產(chǎn)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(dòng)扳機運動(dòng)。當需要釋放扳機
時(shí)，斷開(kāi)線(xiàn)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(shí)該方法可行，但存在一定的弊端。如銜鐵位置的恢復依賴(lài)于彈簧的拉力，長(cháng)時(shí)間使用后彈簧會(huì )產(chǎn)生疲勞現象，另一方面，線(xiàn)圈方式工作時(shí)，會(huì )有較大的沖擊電流，這會(huì )給電網(wǎng)
及其他設備帶來(lái)干擾，甚至會(huì )引起關(guān)鍵設備誤觸發(fā)。
針對上述問(wèn)題，設計了基于CPLD技術(shù)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(shí)現電路邏輯功能，步進(jìn)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(dòng)器以及步進(jìn)電機構成。其中，CPLD完成邏輯控制及串口通訊功能，電機驅動(dòng)器接收邏輯指令驅動(dòng)步進(jìn)電機工作。應用CPLD在線(xiàn)可編程技術(shù)及串口通信技術(shù)，設計的控制儀具有很高的現場(chǎng)可編程功能及組網(wǎng)功能，可與其他測試設備實(shí)現整體測試系統的同步性、自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò )化。由于電磁扳機控制儀應用在靶場(chǎng)環(huán)境，因此其使用的安全性是一個(gè)關(guān)鍵指標，新設計的控制儀克服了舊儀器的諸多問(wèn)題，充分考慮了電磁兼容性，現場(chǎng)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(fā)，首先是在設計CPLD控制板時(shí)，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(cháng)線(xiàn)輸出采用雙絞線(xiàn)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(jìn)電機執行單元，加入電磁屏蔽盒，消除電機動(dòng)作時(shí)帶來(lái)的電磁干擾。
從測試安全的角度出發(fā)，在控制面板上加入了解閉鎖開(kāi)關(guān)，確保了系統的總體控制；同時(shí)在“觸發(fā)”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。