Les fonctions électriques constitutives de l’amorce

3.1. La fonction initiation

C‟est la fonction centrale de l‟amorce, puisque son rôle est d‟initier par une commande électrique, l‟explosif primaire contenu dans la munition. Pour réaliser cette fonction, nous retenons l‟idée d‟une initiation par fil chaud : un courant électrique passe dans un élément résistif, élève la température par effet Joule, ce qui induit l‟initiation de l‟explosif directement au contact de l‟élément résistif (cf. Figure 18). Ce choix a été retenu pour deux raisons : la simplicité du concept et la facilité de sa mise en œuvre en vue d‟une intégration sur silicium, telle que démontrée par des travaux antérieurs [3, 4]. Nous appellerons détonateur2 _{le fil chaud permettant}

d‟initier l‟explosif primaire.

Figure 18 : Schéma de principe d’un détonateur : le passage du courant dans l’élément chauffant entraîne la combustion de l’explosif au contact.

3.2. La mise en veille sécurisée

L‟utilisation d‟un initiateur de type fil chaud à faible niveau d‟énergie impose de le protéger de toutes les agressions extérieures qu‟elles soient d‟origines électromagnétique, humaine ou autre. Pour ce faire, un court circuit électrique est

2 _{Le détonateur, élément de la chaîne pyrotechnique, produit une onde de choc suffisamment puissante pour}

provoquer la détonation d’une charge explosive. L’initiateur quant à lui génère la déflagration de la charge explosive. Nous avons choisi d’employer le terme de détonateur dans le cas de notre micro amorce, que la charge à initier soit détonante ou déflagrante.

- Chapitre 2 - Conception de la micro amorce sécurisée

- 45 -

placé d‟origine entre les contacts du détonateur (cf. Figure 19). L‟avantage de cette technique réside dans le fait que le court circuit est, après fabrication, maintenu en position sécurisée sans apport d‟énergie extérieure et jusqu‟à la date d‟utilisation. Le dispositif restera donc sécurisé en cas de panne électrique.

Rappelons que la norme du STANAG 4187 [5] fixe à 1A le courant qui doit pouvoir circuler dans le court-circuit et à 1W l‟énergie qui doit pouvoir y être dissipée sans mise à feu intempestive. Pour répondre à cette norme, nous proposons d‟insérer dans le circuit d‟alimentation une résistance r telle que rI2_{, pour I=1A, dissipe 1W. r}

sera donc une résistance externe de 1Ω capable de dissiper 1W, pour la position de veille sécurisée. Dans l‟état sécurisé, il faut que la résistance R du détonateur ne dissipe que très peu de puissance : nous choisirons une résistance R de valeur supérieure à 100Ω, pour que l‟essentiel de l‟énergie soit dissipée dans le court-circuit.

Figure 19 : Sécurisation du détonateur en mode veille sécurisée : lors d’une perturbation extérieure (a) ou bien un déclenchement accidentel (b) les charges sont évacuées vers la masse sans traverser le détonateur.

La fonction veille sécurisée peut être enrichie par un interrupteur commandable permettant de passer d‟un état de veille sécurisé à un état armé électrique et si nécessaire de revenir à l‟état sécurisé, comme illustré sur le schéma électrique de la Figure 20.

Figure 20 : Vue schématique de la fonction veille sécurisée et son circuit électrique équivalent.

- Chapitre 2 - Conception de la micro amorce sécurisée

- 46 -

La commande électrique du court-circuit est une avancée par rapport aux pratiques existantes offrant une plus grande liberté que les courts-circuits à commande retirés juste avant le déclenchement. Une exigence à retenir est que le temps de réponse doit être cependant suffisamment court : nous nous fixons ici de pouvoir armer l‟amorce en moins d‟une seconde comme nous l‟avons déjà mentionné au Chapitre 1.

3.3. La fonction armement électrique

L‟armement électrique est, dans la logique du fonctionnement, l‟étape ultime qui précède l‟initiation de l‟explosif secondaire. Il consiste à supprimer le court- circuit à la masse du détonateur (cf. Figure 21 et Figure 22) et à réaliser un circuit ouvert.

Figure 21 : Armement du détonateur par rupture du court circuit : l’initiation est rendue possible mais le système ne présente plus de protection.

Figure 22 : Vue schématique de la fonction armement électrique et passage de l’état désarmé à électriquement armé.

- Chapitre 2 - Conception de la micro amorce sécurisée

- 47 -

3.4. La fonction désarmement

C‟est la fonction complémentaire de l‟armement électrique. Elle consiste à venir rétablir le court circuit initial (cf. Figure 23 et Figure 24).

Figure 23 : Désarmement du détonateur : le système est remis en état de veille sécurisé.

Figure 24 : Vue schématique de la fonction désarmement et passage de l’état électriquement armé à désarmé.

3.5. La fonction désactivation

Cette fonction permet d‟annihiler définitivement toute possibilité d‟initier électriquement la charge secondaire via le détonateur. Pour ce faire, nous proposons de rompre la piste d‟alimentation du détonateur (cf. Figure 25).

- Chapitre 2 - Conception de la micro amorce sécurisée

- 48 -

Figure 25 : Désactivation du détonateur sécurisé : le système est rendu inopérant. Les fonctions de désarmement et de désactivation rendent l‟amorce inapte à fonctionner. Cependant, la fonction désactivation est indépendante du désarmement de l‟amorce. Son utilité se retrouve dans le cas d‟un fonctionnement défectueux de l‟amorce où la munition non explosée doit être rendue inopérationnelle, comme lors d‟opérations de déminage.

3.6. La fonction gestion de l‟énergie

Cette fonction électronique gère l‟énergie embarquée dans une pile ou une batterie. Elle permet de délivrer l‟énergie nécessaire à l‟alimentation des différentes fonctions comprises dans l‟amorce. Une fonction particulière est celle de stocker et délivrer l‟énergie d‟initiation utilisée. Cette énergie doit faire l‟objet de précautions particulières et nous recommandons de charger une capacité à tension élevée pour stocker l‟énergie nécessaire ( ) juste avant de la transférer aux fonctions électriques.

3.7. La fonction gestion de l‟information

La gestion de l‟information a pour rôle d‟interfacer le système avec le déroulement des commandes gérant la logique fonctionnelle de l‟amorce, telles qu‟elles ont été décrites au Chapitre 1.

3.8. La conception électrique globale de

l‟amorce sécurisée

L‟ensemble des fonctions de sécurisation décrites précédemment doit être réalisé grâce à des relais ON-OFF ou OFF-ON [3] positionnés autour du détonateur. Le schéma de la Figure 26 représente l‟architecture logique ainsi proposée. Il suffit donc de trois relais :

- I1, relais ON-OFF qui assure le court-circuit du détonateur.

- I2, relais OFF-ON qui permet de reconnecter les deux pistes du détonateur à la masse.

- I3, relais ON-OFF qui permet de déconnecter la piste du détonateur de l‟alimentation électrique.

- Chapitre 2 - Conception de la micro amorce sécurisée

- 49 -

S‟ajoute à ces trois relais, un actionneur (une résistance R1 si nous choisissons un actionneur pyrotechnique à fil chaud) qui lui, mettra en mouvement un écran