CN102735123A - 一种延时发火装置 - Google Patents

Abstract

本发明的延时发火装置包括通信模块、单向导电模块、储能模块、控制模块、发火控制模块。线性稳压模块分别与电源模块、控制模块和发火控制模块相连；通信模块与控制模块相连，通信模块的输入端构成延时发火装置的第一输入端；单向导电模块的第一输入端与通信模块的输入端相连；单向导电模块的第二输入端构成延时发火装置的第二输入端；单向导电模块的输出端与储能模块相连，该端还构成延迟发火装置的第一输出端；控制模块还与发火控制模块相连，发火控制模块的输出端构成延时发火装置的第二输出端。本发明的延时发火装置即可实现对雷管起爆的精确延期计时，此外还实现了对本延时发火装置连接可靠性的检测，以及雷管的连接可靠性检测。

Description

一种延时发火装置

技术领域

本发明涉及火工品应用领域，尤其涉及一种延时发火装置。

背景技术

电雷管是一种由电能转化成热能而引发爆炸的工业雷管，它是由火雷管和电引火元件做成的。一般用于有瓦斯、煤尘或其它可燃矿尘爆炸危险场所的爆破作业中，也广泛应用于一般采矿、开凿隧道、筑路修桥、兴修水利等各种爆破工程。在爆破组网时，多发电雷管串联相接，接收电雷管起爆器发送的高压脉冲信号点火，并依据雷管内部的延期体实现延期起爆。

磁电雷管是一种由电磁感应产生的电能激发的雷管。磁电雷管结构简单、性能稳定可靠、抗电冲击安全性高、适合于电器设备复杂、金属矿山、深井等电能活动频繁的爆破场所。在爆破组网时，多发磁电雷管串联相接，接收到磁电雷管起爆器高压大电流交流信号时点火，并依据雷管内部的延期体实现延期起爆。

上述雷管均是通过其内部延期药柱的长度来控制延时时间的，延期精度差，且延期药内包含有大量的铅，在雷管使用过程中会造成一定铅污染。

此外，在现有雷管完成组网后，只要接收到外部起爆器发送来的高压起爆信号就开始启动进而完成起爆，安全性低。同时，在现有雷管网络中，还因为无法对接入网络中雷管的连接可靠性进行检测，存在因雷管连接不可靠造成的雷管瞎火现象，这就进一步地降低了雷管使用的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供能实现电雷管准确延期起爆的延时发火装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种延时发火装置，包括通信模块、单向导电模块、储能模块、控制模块、发火控制模块、电源模块、线性稳压模块，

所述线性稳压模块分别与所述电源模块、所述控制模块和所述发火控制模块相连；

所述通信模块与所述控制模块相连，所述通信模块的输入端构成所述延时发火装置的第一输入端；

所述单向导电模块的第一输入端与所述通信模块的输入端相连，共同构成所述延时发火装置的第一输入端；所述单向导电模块的第二输入端构成所述延时发火装置的第二输入端；所述单向导电模块的输出端与所述储能模块相连，该端还构成所述延迟发火装置的第一输出端；

所述控制模块还与所述发火控制模块相连，所述发火控制模块的输出端构成所述延时发火装置的第二输出端；

所述线性稳压模块，用于调节所述电源模块输出的工作电压；

所述通信模块与所述控制模块相连，用于接收外部指令，检测本延时发火装置的连接可靠性，并计数延迟时间控制所述发火控制模块起爆电雷管；

所述储能模块，用于保存起爆电雷管的发火能量；

所述单向导电模块，用于防止所述储能模块泄放所述发火能量；

所述发火控制模块，用于控制起爆与所述延时发火装置相连的电雷管。

进一步地，所述延时发火装置还包括一个所述通信模块，所述通信模块的输入端与所述延时发火装置的第二输入端相连，所述通信模块还与所述控制模块相连，

两个所述通信模块分别与所述延时发火装置的第一输入端和第二输入端相连，接收外部指令，检测本延时发火装置的连接可靠性。

进一步地，所述延时发火装置还包含检测模块，所述检测模块分别与所述线性稳压模块和所述控制模块相连，所述检测模块还与所述延时发火装置的第二输出端相连；

所述电源模块经由所述线性稳压模块向所述检测模块提供工作电压，所述检测模块用于检测与本延时发火装置相连的电雷管的连接可靠性。

进一步地，所述检测模块包括第一电阻、开关电路、报警电路，

所述第一电阻一端与所述线性稳压模块相连；另一端与所述开关电路相连，该端还与所述控制模块相连；

所述开关电路的另一端与所述延时发火装置的第二输出端相连；

所述报警电路分别与所述控制模块和所述线性稳压模块相连。

进一步地，所述开关电路为电子开关、光电开关、磁电开关、或者按键开关中的任一种。

进一步地，所述报警电路为发光元件或者蜂鸣器。

进一步地，所述通信模块包括第二电阻、第二NMOS管，

所述第二NMOS管的栅极与所述控制模块相连；所述第二NMOS管的源极与衬底相连，并共同经所述第二电阻接地，所述第二NMOS管的源极与衬底相连，还共同连接到所述控制模块，所述第二NMOS管的漏极即为所述通信模块的输入端。

进一步地，所述单向导电模块为整流电桥，

所述整流电桥的两个输入端即为所述单向导电模块的第一输入端和第二输入端，所述整流电桥的正极输出端即为所述单向导电模块的输出端，所述整流电桥的负极输出端接地。

进一步地，所述储能模块为电容，所述电容一端与所述单向导电模块的输出端相连，一端接地。

进一步地，所述储能模块还包括第三电阻和/或第四电阻，

所述第三电阻分别与所述电容和所述单向导电模块的输出端相连；所述第四电阻与所述电容并联连接。

本发明的有益效果是：本发明的延时发火装置即可实现对电雷管起爆的精确延期计时，此外还实现了对本延时发火装置连接可靠性的检测，以及雷管的连接可靠性检测。

附图说明

图1为本发明延时发火装置的第一种实现方式的构成示意图；

图2为本发明延时发火装置的第二种实现方式的构成示意图；

图3为本发明延时发火装置的第三种实现方式的构成示意图；

图4为本发明延时发火装置中的检测模块的构成示意图；

图5为本发明延时发火装置中的单向导电模块的构成示意图；

图6为本发明延时发火装置的一种原理结构示意图；

图7为本发明延时发火装置的另一种原理结构示意图；

图8为本发明中开关电路为电子开关的构成示意图；

图9为本发明延时发火装置应用时的网络连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，延时发火装置10包括通信模块100、单向导电模块400、储能模块500、控制模块200、发火控制模块300、电源模块600、线性稳压模块700。线性稳压模块700分别与电源模块600、控制模块200和发火控制模块300相连。通信模块100与控制模块200相连，通信模块100的输入端11构成延时发火装置10的第一输入端1。单向导电模块400的第一输入端41与通信模块100的输入端11相连，共同构成延时发火装置10的第一输入端1；单向导电模块400的第二输入端42构成延时发火装置10的第二输入端2，单向导电模块400的输出端43与储能模块500相连，该端43还构成延迟发火装置的第一输出端3。控制模块200还与发火控制模块300相连，发火控制模块300的输出端31构成延时发火装置10的第二输出端4。其中，电源模块600为电池或法拉电容；线性稳压模块700，用于调节电源模块600输出的工作电压；通信模块100与控制模块200相连，用于接收外部指令（即接收延时发火装置10外部连接的起爆器20发送来的指令），检测本延时发火装置10的连接可靠性，并计数延迟时间控制发火控制模块300起爆电雷管；储能模块500，用于保存起爆电雷管的发火能量；单向导电模块400，用于防止储能模块500泄放发火能量；发火控制模块300，用于控制起爆与延时发火装置10相连的电雷管。本发明技术方案即可实现对电雷管起爆的精确延时，同时，还可检测延时发火装置10与起爆器之间的连接可靠性，以及检测延时发火装置10与电雷管之间的连接可靠性。

如图2所示，延时发火装置10还可包含检测模块800，检测模块800分别与线性稳压模块700和控制模块200相连，检测模块800还与延时发火装置10的第一输出端3相连。电源模块600经由线性稳压模块700向检测模块800提供工作电压，检测模块800用于检测与本延时发火装置10相连的电雷管30的连接可靠性。

如图3所示，延时发火装置10还可再包括一个通信模块100，通信模块100的输入端11与延时发火装置10的第二输入端2相连，通信模块100还与控制模块200相连。两个通信模块100分别与延时发火装置10的第一输入端1和第二输入端2相连，接收外部指令，检测本延时发火装置10的连接可靠性。

参见图6、图7，发火控制模块300为第一NMOS管802，第一NMOS管802的源极与衬底相连，并共同接地；第一NMOS管802的漏极与第二输出端4相连；第一NMOS管802的栅极与控制模块200相连。电雷管的两根脚线分别与第一输出端3和第二输出端4相连，控制第一NMOS管802导通，进而完成电雷管起爆。

如图4所示，检测模块800包括第一电阻801、开关电路803、报警电路804。第一电阻801一端与线性稳压模块700相连；另一端与开关电路803相连，该端还与控制模块200相连；开关电路803的另一端与延时发火装置10的第二输出端4相连；报警电路804分别与控制模块200和线性稳压模块700相连。

参见图6、图7，检测模块800中的开关电路803可为电子开关8033、光电开关8031、磁电开关、或者按键开关8032中的任一种。报警电路804可为发光元件8041或者蜂鸣器8042。即延时发火装置10可通过发光元件8041的亮灭、闪烁、或者蜂鸣器8042声音预警等方式提醒外部操作人员。

如图8所示，电子开关8033包括第三NMOS管8034、第四NMOS管8036、第五电阻8035。其中，第三NMOS管8034的源极和衬底接地；第三NMOS管8034的漏极经第五电阻8035与线性稳压器700相连（即连接到电源VCC），第三NMOS管8034的漏极还与第四NMOS管8036的栅极相连。第四NMOS管8036的衬底接地，源极与第二输出端4相连，漏极经第一电阻801与线性稳压模块700相连（即连接到电源VCC）。若向第三NMOS管的栅极提供的电压为高，则第三NMOS管8034导通，第四NMOS管8036截止，节点5处为高电平；若向第三NMOS管的栅极提供的电压为低，则第三NMOS管8034截止，第四NMOS管8036的栅极电压被第五电阻8035拉高，第四NMOS管导通，节点5处可被拉低，则向控制模块200输出低压驱动信号，进而由控制模块200控制报警电路804向操作人员预警表示雷管可靠连接。

参见图6、图7，本发明延时发火装置10中的通信模块100包括第二电阻101、第二NMOS管102。第二NMOS管102的栅极与控制模块200相连；第二NMOS管102的源极与衬底相连，并共同经第二电阻101接地，第二NMOS管102的源极与衬底相连，还共同连接到控制模块200，第二NMOS管102的漏极即为通信模块100的输入端11。

参见图5，单向导电模块400为整流电桥401，整流电桥401的两个输入端即为单向导电模块400的第一输入端和第二输入端，整流电桥401的正极输出端即为单向导电模块400的输出端，整流电桥401的负极输出端接地。整流电桥401就可限制储能模块500放电电流的方向，从而可防止在外部起爆器停止向延时发火装置10供电时，储能模块500内的发火能量进行反向泄放，即防止出现电流回流现象，这就可有效防止回流电流对信号总线上的电流值的影响，从而保证延时发火装置10连接可靠性检测的准确性。

参见图6，储能模块500为电容501，电容501一端与单向导电模块400的输出端43相连，一端接地。参见图7，储能模块500还可包括第三电阻502和/或第四电阻503，第三电阻502分别与电容501和单向导电模块400的输出端43相连；第四电阻503与电容501并联连接。第三电阻502为限流电阻，通过设置一个阻值较大的第三电阻502，即使电容501内保存有足以起爆电雷管的发火能量，也可起到防止误起爆电雷管的情况发生，提高电雷管的使用安全性。第四电阻503为泄放电阻，当出现电容501充电完成但需要终止本次起爆的情况时，就可通过第四电阻503泄放掉电容501内储存的发火能量。

本发明的延时发火装置10可实现以下几方面功能：

一方面，可实现电雷管起爆的精确延期计时，具体实现方式如下：在确保储能模块500充电完毕后，向控制模块200发送控制信号，因控制模块200内部保存有预设的延期值，故经控制模块200的延期计时即可实现电雷管的精确起爆。通过对电雷管的数码起爆取代现有的依靠电雷管内的延期体进行延期计时的起爆方法，大大提高了起爆的精确度。上述向控制模块200发送控制信号可通过以下两种方式实现：一种是储能模块500充电完毕，即达到预设储能值后，向控制模块200发送控制信号启动计时。另一种方式是人为手动按键启动计时，包括以下两种情况，一个是因为储能模块500充电达到预设储能值的时间范围在进行出厂检测时是可通过测试而预知的，故可选择在一个大于该可预知时间范围的时间点上通过人为手动按键方式向控制模块200发送控制信号启动延期计时；另一个是在起爆器上设置一个指示灯，在充电时，由于起爆网络为RC网络，在电容开始充电时，起爆器检测到的总线电流较大，当电容充电完毕后，总线电流将趋于平稳，当电流不再变化，或者变化很小时，指示灯提示充电完成，此时操作者可以通过手动按键方式启动延期计时。

另一方面，可检测起爆网络中的延时发火装置10与起爆器之间的连接可靠性，有以下两种具体实现方法：

如图6所示，延时发火装置10内仅包含一个通信模块100，当延时发火装置10的第一输入端1上为高电压时，第二NMOS管102导通，第二NMOS管102的源极向控制模块200输出低电压信号，实现外部高压对控制模块200的低压驱动。控制模块200输出高电平信号至第二NMOS管102的栅极，从而使通信模块100100内存在一恒定电流。若延时发火装置10与起爆器可靠连接，则信号总线上会存在上述恒定电流，这样起爆器20即可通过检测信号总线上的电流值的方法，实现对延时发火装置10连接可靠性的检测。

如图7所示，延时发火装置10内包含两个通信模块100，两个通信模块100分别与延时发火装置10的两个输入端相连，这样不论是第一输入端上为高电压，还是第二输入端上为高电压，都可按照上述检测过程，由起爆器通过检测信号总线上的电流值的方法，实现对延时发火装置10连接可靠性的检测。

为了提高检测效率，可将网络中的延时发火装置10分组处理，如图9所示，若第Ⅰ组中包括N个延时发火装置10，第Ⅱ组包括M个延时发火装置10，因为每个延时发火装置10的工作电流I₀为已知数值，故在对第Ⅰ组电流进行检测时，若总线电流I= I₀×N，或者I<I₀×N、且（I₀×N-I）< I₀，则认为第Ⅰ组中的N个延时发火装置10均可靠连接；若I< I₀×N、且（I₀×N-I）>I₀则认为第Ⅰ组中存在连接不可靠的延时发火装置10，此时，可再针对第Ⅰ组中的每个延时发火装置10进行上述电流检测，这就可大大提高了检测的效率。

再一方面，可检测电雷管30与延时发火装置10之间的连接可靠性，具体实现方法如下：检测时先闭合开关电路803，当有电雷管30接入延时发火装置10的两输出端3、4时，因此时延时发火装置未接入到起爆器20上，故第一输出端3处的电压为低，此时如果雷管连接可靠，则节点5处将被拉低，向控制模块200输出低压驱动信号，控制模块200则控制报警电路804向操作人员进行预警；若电雷管连接不可靠，节点5处保持高电平，此时报警电路804不作出任何提示。

上述开关电路803可以是按键式，在需要检测时人为闭合按键开关，测试完成后进行电雷管起爆时再人为断开按键开关。或者，开关电路803为光电开关时，在进行检测时，通过自然光或者人工光源即可使开关电路803闭合，同时因为在进行电雷管起爆时，延时发火装置10以及电雷管均处于黑暗环境中，故可保证开关电路803起爆时为断开状态，安全起爆雷管。或者，开关电路803还可为磁电开关，在进行测试时，闭合磁电开关，在进行电雷管起爆时，断开磁电开关；或者，开关电路803为电子开关8033。开关电路803的上述四种实现方式均可实现控制检测模块800通断的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种延时发火装置，其特征在于，包括通信模块、单向导电模块、储能模块、控制模块、发火控制模块、电源模块、线性稳压模块，

所述线性稳压模块分别与所述电源模块、所述控制模块和所述发火控制模块相连；

所述通信模块与所述控制模块相连，所述通信模块的输入端构成所述延时发火装置的第一输入端；

所述单向导电模块的第一输入端与所述通信模块的输入端相连，共同构成所述延时发火装置的第一输入端；所述单向导电模块的第二输入端构成所述延时发火装置的第二输入端；所述单向导电模块的输出端与所述储能模块相连，该端还构成所述延迟发火装置的第一输出端；

所述控制模块还与所述发火控制模块相连，所述发火控制模块的输出端构成所述延时发火装置的第二输出端；

所述线性稳压模块，用于调节所述电源模块输出的工作电压；

所述通信模块与所述控制模块相连，用于接收外部指令，检测本延时发火装置的连接可靠性，并计数延迟时间控制所述发火控制模块起爆电雷管；

所述储能模块，用于保存起爆电雷管的发火能量；

所述单向导电模块，用于防止所述储能模块泄放所述发火能量；

所述发火控制模块，用于控制起爆与所述延时发火装置相连的电雷管。

2.按照权利要求1所述的延时发火装置，其特征在于，还包括一个所述通信模块，所述通信模块的输入端与所述延时发火装置的第二输入端相连，所述通信模块还与所述控制模块相连，

两个所述通信模块分别与所述延时发火装置的第一输入端和第二输入端相连，接收外部指令，检测本延时发火装置的连接可靠性。

3.按照权利要求1或2所述的延时发火装置，其特征在于，还包含检测模块，所述检测模块分别与所述线性稳压模块和所述控制模块相连，所述检测模块还与所述延时发火装置的第二输出端相连；

所述电源模块经由所述线性稳压模块向所述检测模块提供工作电压，所述检测模块用于检测与本延时发火装置相连的电雷管的连接可靠性。

4.按照权利要求3所述的延时发火装置，其特征在于，所述检测模块包括第一电阻、开关电路、报警电路，

所述第一电阻一端与所述线性稳压模块相连；另一端与所述开关电路相连，该端还与所述控制模块相连；

所述开关电路的另一端与所述延时发火装置的第二输出端相连；

所述报警电路分别与所述控制模块和所述线性稳压模块相连。

5.按照权利要求4所述的延时发火装置，其特征在于，所述开关电路为电子开关、光电开关、磁电开关、或者按键开关中的任一种。

6.按照权利要求4所述的延时发火装置，其特征在于，所述报警电路为发光元件或者蜂鸣器。

7.按照权利要求1或2所述的延时发火装置，其特征在于，所述通信模块包括第二电阻、第二NMOS管，

所述第二NMOS管的栅极与所述控制模块相连；所述第二NMOS管的源极与衬底相连，并共同经所述第二电阻接地，所述第二NMOS管的源极与衬底相连，还共同连接到所述控制模块，所述第二NMOS管的漏极即为所述通信模块的输入端。

8.按照权利要求1或2所述的延时发火装置，其特征在于，所述单向导电模块为整流电桥，

所述整流电桥的两个输入端即为所述单向导电模块的第一输入端和第二输入端，所述整流电桥的正极输出端即为所述单向导电模块的输出端，所述整流电桥的负极输出端接地。

9.按照权利要求1或2所述的延时发火装置，其特征在于，所述储能模块为电容，所述电容一端与所述单向导电模块的输出端相连，一端接地。

10.按照权利要求9所述的延时发火装置，其特征在于，所述储能模块还包括第三电阻和/或第四电阻，

所述第三电阻分别与所述电容和所述单向导电模块的输出端相连；所述第四电阻与所述电容并联连接。

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