CN104132596A - 一种具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器 - Google Patents

Abstract

本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，包括网路电阻测量电路、充电电压测量电路和充电控制电路；恒流源模块的输出端依次经电阻R15、电容C21后与电源地gnd相连接，电容C21与电阻R15的连接处形成网路电阻测量端ad1，网络电阻测量端ad1与微控制器的输入端相连接；运算放大器的输出端形成电压测量端ad2，电压测量端ad2与微控制器的输入端相连接；三极管Q6的基极经电阻R17形成充电控制端dr2，充电控制端dr2与微控制器的输出端相连接。本发明的发爆器，避免了以往多种规格型号发爆器的采用，并可对网路进行故障诊断，根据网路电阻值的大小，自适应地调节储电电容两端的电压，可完全引爆网路上的电雷管，并可避免花火事故的发生。

Description

一种具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器

技术领域

本发明涉及一种具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，更具体的说，尤其涉及一种的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器。 

背景技术

矿用发爆器作为引爆串联后电雷管的用具，用于煤矿作业场合的特殊性，对发爆器的本安特性和防爆特性均有严格的要求。发爆器的规格（容量）按引爆电雷管的额定发数表示，其系列为：10发、25发、50发、100发、150发、200发等。之所以需要根据所引爆电雷管的数量来设计发爆器的型号，这是因为不同数量的电雷管所需要的引燃冲量不等。表现在储电电容上就是电容的充电电压不同，如果电容两端的电压过高，易造成引爆前火花事故的发生，会对安全产生不利影响；如果电容两端的电压过低，会造成“丢炮”现象，对于没有被引燃的电雷管来说散落在煤矿巷道内，无疑存在巨大的安全隐患。

    煤矿开采中的发爆人员，需要根据现场的实际情况来选择电雷管的数量，对于目前来说，要引爆不同数量的电雷管，需要不同型号的发爆器，这就要求发爆人员携带并实时更换规格合适的发爆器，十分繁琐。如果发爆器具有根据网络上电雷管的数量来自适应充电的发爆器，发爆器不再会有这么对的类型，既降低了成本，又方便了使用。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器。

本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，包括蓄电池、充电电路、储电电容C7、多层毫秒开关、微控制器、放炮母线正极以及放炮母线负极，蓄电池经充电电路对储电电容C7进行充电，充电电路由变压器组成；储电电容C7用于存储引爆电雷管的能量，放炮母线正极和放炮母线负极接于放炮网路的两端，放炮母线负极与储电电容C7的第一接线端相连接；其特别之处在于：包括由恒流源模块组成的网路电阻测量电路、由线性光电耦合器组成的充电电压测量电路以及由继电器K5组成的充电控制电路；

蓄电池通过第一稳压模块给恒流源模块提供稳定的电源，恒流源模块的输出端依次经电阻R25、多层毫秒开关后接于放炮母线正极上；恒流源模块的输出端依次经电阻R15、电容C21后与电源地gnd相连接，电容C21与电阻R15的连接处形成网路电阻测量端ad1，网络电阻测量端ad1与微控制器的输入端相连接；

线性光电耦合器输入端的正极和负极分别经电阻R12、R23接于储电电容C7的两端，线性光电耦合器输出端的集电极、发射极分别经电阻R13、电阻R2接于第一稳压模块的输出端和电源地gnd上，线性光电耦合器输出端的发射极形成电压信号端ar；电压信号端ar接于运算放大器的同相输入端，运算放大器的反相输入端经电阻R19接于电源地gnd上；运算放大器的输出端形成电压测量端ad2，电压测量端ad2与微控制器的输入端相连接；

变压器的一次侧绕组依次经继电器K5的常开点、多层毫秒开关与蓄电池相连接；继电器K5线圈的一端经多层毫秒开关与蓄电池相连接，另一端经三极管Q6与电源地gnd相连接，三极管Q6的基极经电阻R18与电源地gnd相连接；三极管Q6的基极经电阻R17形成充电控制端dr2，充电控制端dr2与微控制器的输出端相连接。

本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，所述多层毫秒开关由K1、K2、K3共计三层开关组成，每层开关均设置有相对应的1号接线对、2号接线对和3号接线对；

K1层开关中，1号接线对的一端与放炮母线负极相连接，另一端经继电器K4的常闭点与电源地gnd相连接；2号接线对的一端与储电电容C7的第二接线端相连接，另一端与放炮母线正极相连接；

K2层开关中，1号接线对的一端依次经继电器K2的常闭点和继电器K3的常闭点与恒流源模块的输出端相连接，另一端与放炮母线正极相连接；3号接线对的一端与储电电容的第二接线端相连接，另一端与放炮母线负极相连接；

K3层开关中，1号接线对的一端与蓄电池的正极相连接，另一端与第一稳压模块的输入端相连接；

继电器K2的线圈和继电器K3的线圈的一端均与蓄电池的正极相连接，另一端经继电器K4的常开点后与电源地gnd相连接；继电器K4线圈的一端与蓄电池的正极相连接，另一端经三极管Q5与电源地gnd相连接，三极管Q5的基极经电阻R16与电源地gnd相连接，三极管Q5的基极经电阻R8形成隔离控制端dr1，隔离控制端dr1与微控制器（20）的输出端相连接。

本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，所述变压器经倍压整流电路对储电电容C7进行充电，倍压整流电路由电容C18、电感L1和电感L2组成，储电电容的第一接线端与变压器二次侧绕组的一端相连接，储电电容的第二接线端依次经电感L2、二极管D18、电容C18与变压器二次侧绕组的另一端相连接；电感L1的一端接于电容C18与二极管D18的连接处，另一端与二极管D22串联后接于储电电容C7的第一接线端。

本发明的有益效果是：本发明的发爆器，通过设置可与放炮母线正极相连的恒流源模块，且恒流源的输出端经电阻R15形成网路电阻测量端ad1，微控制器通过对ad1输出信号的测量即可获知网路上的电阻值，实现对网路上电雷管数量的判断。通过设置接于储电电容的两端的线性光电耦合器，对线性光电耦合器的输出信号经运算放大器进行放大，运算放大器的输出端形成了电压测量端ad2，微控制器通过对ad2端信号的测量，即可获得储电电容两端的电压。由于变压器的一次侧绕组经继电器K5的常开点与电源正极相连接，且继电器K5的线圈经三极管Q6与电源地相连接，三极管Q6的基极就形成了充电控制端dr2，微控制器通过dr2端即可实现对储电电容C7的充电状态进行控制，以便实时开启和断开储电电容C7的充电。

本发明的发爆器，可根据测量的网路电阻值大小来实时调整储电电容C7两端的充电电压，既保证了网路上所有的电雷管完全被引爆，又避免了由于电压过高易引发火花事故的发生。本发明的发爆器，具有电路结构合理、有效效果突出和便于应用推广的优点。

附图说明

图1为本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器的原理图；

图2为本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器的电路图。

图中：1蓄电池，2多层毫秒开关，3放炮母线正极，4放炮母线负极，5第一稳压模块，6恒流源模块，7继电器K3，8继电器K2，9继电器K4，10继电器K5，11变压器，12储电电容C7，13第二稳压模块，14电流传感器，15线性光电耦合器，16运算放大器，17比较器，18接线排插口，19电阻测量回路，20微控制器，21充电电路，22充电控制电路。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器的电路原理图，其由蓄电池1、第一稳压模块5、恒流源模块6、网路电阻测量电路19、充电控制电路22、充电电路21、储电电容12以及微控制器20，第一稳压模块5对蓄电池1输出的电能进行稳压后，以给恒流源模块6提供稳定的电压。恒流源模块6给网路电阻注入电流，以便微控制器20通过网路电阻测量电路19测量电雷管所形成网路的电阻。

所示的充电电路21对储电电容12进行充电，储电电容12在多层毫秒开关2的控制作用下引爆网路上的电雷管。微控制器通过充电控制电路22对充电电路的充电进行控制，当储电电容12两端的电压达到所需数值后，微控制器20通过充电控制电路22停止对储电电容12的充电。

如图2所示，给出了发明的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器的电路图，所示的多层毫秒开关2由K1、K2和K3三层开关组成，每层开关均设置有1号接线对、2号接线对和3号接线对，三层开关共用一个旋钮，旋钮旋动的过程中会同时接通三层开关中的1号接线对、2号接线对或3号接线对。K1层开关中，1号接线对的一端与放炮母线负极4相连接，放炮母线负极4接于储电电容C7的第一接线端；1号接线对的另一端与继电器K4的常闭点串联后接于电源地gnd上；2号接线对的一端与储电电容C7的第二接线端相连接，另一端与放炮母线正极3相连接；3号接线对悬置。

K2层开关中，1号接线对的一端依次经继电器K2的常闭点、继电器K3的常闭点后接于恒流源模块6的输出端，另一端与放炮母线正极3相连接；2号接线对悬置；3号接线对的一端与储电电容C7的第二接线端相连接，另一端经电阻R1与放炮母线负极4相连接。K3层开关中，1号接线对的一端与蓄电池1的正极相连接，另一端与第一稳压模块5的输入端相连接。

所示的恒流源模块6的输出端不仅经电阻R25、继电器K2的常闭点和继电器K3的常闭点与K2层开关中的1号接线对相连接，而且还依次通过电阻R15和电容C21与电源地gnd相连接，电阻R15与电容C21的连接处形成网络电阻测量端ad1，ad1端与微控制器20的输入端相连接。这样，恒流源模块6输出的电流就注入到网路电阻和电阻R15所组成的并联回路中了，通过对ad1端信号的测量，即可获取网路电阻的大小。

多层毫秒开关2的旋钮达到1号接线对的位置处时，为“充电”状态，此时蓄电池1的正极经K3层开关的1号接线对给第一稳压模块5提供电能，恒流源模块6的输出经电阻R25、继电器K2和K3的常闭点、K2层开关中的1号接线对输送至放炮母线正极3上；此时，放炮母线负极4经K1层开关中的1号接线对、继电器K4的常闭点与电源地gnd相连接，这样，就相当于将网路电阻接于恒流源模块6的输出与电源地之间，通过对cd1端的测量，即可获取网路电阻值。

所示继电器K2和继电器K3的线圈的一端经二极管D3和D2后与蓄电池1的正极相连接，另一端经继电器K4的常开点后与电源地gnd相连接；继电器K4线圈的一端经二极管D4和D1后与蓄电池1的正极相连接，另一端经三极管Q5与电源地gnd相连接，三极管Q5经电阻R16与电源地相连接，经电阻R17形成隔离控制端dr1，隔离控制端dr1与微控制器20的输出端相连接。在电阻测量的过程中，多层毫秒开关2的旋钮位于1号接线对位置处，使得各层的1号接线对处于接通状态；隔离控制端dr1应处于低电平状态，以使继电器K4、K2和K3处于失电状态，此时，放炮母线正极3经K2层开关的1号接线对与恒流源模块6的输出端相连接，放炮母线负极4经K1层中的1号接线对、继电器K4的常闭点与电源地gnd相连接，这样通过网络电阻测量端ad1的测量，即可获取电雷管所组成网路的电阻值。

通过对网路电阻的测量，可获知电雷管的数量，以便根据电雷管的控制储电电容C7的充电电压，以避免储电电容C7充电电压过造成火花事故的发生，储电电容C7电压过低时造成“丢炮”现象的发生。并可判断判电雷管网路是否存在短接和断接现象，当判断出网路无连接故障存在时，再进行网路电阻测量。

当网路电阻测量完毕后，将隔离控制端dr1置为高电平，三极管Q5导通，继电器K4、K2和K3均得电，使得放炮母线正极3与恒流源模块6的输出端断开，放炮母线负极4与电源地gnd断开，结束网路电阻的测量。将测量网路电阻值的本安电路部分与防爆电路部分隔离开来。

所示变压器11二次侧绕组的一端依次经电容C18、二极管D18、电感L2与储电电容C7的第二接线端相连接，另一端直接与储电电容C7的第一接线端相连接。电容C18与二极管D18的连接处与储电电容C12的第一接线端之间，连接有电感L1和二极管D22组成的回路。以实现对储电电容C7的充电。继电器K5线圈的的一端经三极管Q6与电源地gnd相连接，另一端与K3层中的1号接线对相连接。三极管Q6的基极经电阻R18与电源地gnd相连接，经电阻R17形成充电控制端dr2，充电控制端dr2与微控制器20的输出端相连接。

充电时，充电控制端dr2置为高电平，此时继电器K5的线圈得电，变压器11的一次侧绕组与蓄电池1的正极接通，变压器11通过倍压整流电路对储电电容C7进行充电。

所示的线性光电耦合器15形成了对储电电容C7两端电压的测量电路，线性光电耦合器15输入端分别经电阻R12和电阻R23接于储电电容C7的两端；线性光电耦合器15输出端的集电极经电阻R13与第一稳压模块5的输出端相连接，发射极经电阻R2与电源地gnd相连接，且发射极形成了电压信号端ar。电压信号端ar接于运算放大器16的同相输入端，运算放大器16的反相输入端经电阻R19与电源地gnd相连接，运算放大器16的输出端形成电压测量端ad2。这样，储电电容C7两端的电压经线性光电耦合器15的隔离和放大后，再通过运算放大器16的进一步放大，微控制器20即可实现对储电电容两端电压的测量。

微控制器20经网络电阻测量端ad1即可获取网络电阻的大小，实现对网路上电雷管数量的判断；根据所测电阻的大小，按照与网路电阻大小成正比的关系，计算出储电电容12两端所需的电压值。通过充电控制端dr2控制蓄电池1对储电电容C7进行充电，并通过电压测量端ad2实时检测储电电容12两端的电压，当达到设定值时，通过充电控制端dr2停止对储电电容C7的充电。

将多层毫秒开关2的旋钮由1号接线对的位置旋转至3号接线对的位置处时，旋钮会使2号接线对存在瞬间的接通状态，在2号接线对导通的瞬间，储电电容C7的第二接线端会通过K1层上的2号接线对与放炮母线相连通，又由于放炮母线负极4与储电电容C7的第一接线端相接，这样，储电电容C7就会对网路瞬间放电，实现电雷管的引爆。

当多层毫秒开关2处于3号接线对的位置时，储电电容C7的第一接线端经K2层上的3号接线对与储电电容C7的第二接线端相连接，实现储电电容C7的放电。

本发明的发爆器，避免了以往多种规格型号发爆器的采用，并可对网路进行故障诊断，根据网路电阻值的大小，自适应地调节储电电容两端的电压，可完全引爆网路上的电雷管，并可避免花火事故的发生。 

Claims (3)

1.一种具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，包括蓄电池（1）、充电电路（21）、储电电容C7（12）、多层毫秒开关（2）、微控制器（20）、放炮母线正极（3）以及放炮母线负极（4），蓄电池经充电电路（21）对储电电容C7进行充电，充电电路由变压器（11）组成；储电电容C7用于存储引爆电雷管的能量，放炮母线正极和放炮母线负极接于放炮网路的两端，放炮母线负极与储电电容C7的第一接线端相连接；其特征在于：包括由恒流源模块（6）组成的网路电阻测量电路（19）、由线性光电耦合器（15）组成的充电电压测量电路以及由继电器K5（10）组成的充电控制电路（22）；

蓄电池通过第一稳压模块（5）给恒流源模块提供稳定的电源，恒流源模块的输出端依次经电阻R25、多层毫秒开关（2）后接于放炮母线正极上；恒流源模块的输出端依次经电阻R15、电容C21后与电源地gnd相连接，电容C21与电阻R15的连接处形成网路电阻测量端ad1，网络电阻测量端ad1与微控制器的输入端相连接；

线性光电耦合器输入端的正极和负极分别经电阻R12、R23接于储电电容C7的两端，线性光电耦合器输出端的集电极、发射极分别经电阻R13、电阻R2接于第一稳压模块的输出端和电源地gnd上，线性光电耦合器输出端的发射极形成电压信号端ar；电压信号端ar接于运算放大器（16）的同相输入端，运算放大器的反相输入端经电阻R19接于电源地gnd上；运算放大器的输出端形成电压测量端ad2，电压测量端ad2与微控制器的输入端相连接；

变压器的一次侧绕组依次经继电器K5的常开点、多层毫秒开关与蓄电池相连接；继电器K5线圈的一端经多层毫秒开关与蓄电池相连接，另一端经三极管Q6与电源地gnd相连接，三极管Q6的基极经电阻R18与电源地gnd相连接；三极管Q6的基极经电阻R17形成充电控制端dr2，充电控制端dr2与微控制器的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，其特征在于：所述多层毫秒开关（2）由K1、K2、K3共计三层开关组成，每层开关均设置有相对应的1号接线对、2号接线对和3号接线对；

K1层开关中，1号接线对的一端与放炮母线负极相连接，另一端经继电器K4的常闭点与电源地gnd相连接；2号接线对的一端与储电电容C7的第二接线端相连接，另一端与放炮母线正极（3）相连接；

K2层开关中，1号接线对的一端依次经继电器K2的常闭点和继电器K3的常闭点与恒流源模块（6）的输出端相连接，另一端与放炮母线正极相连接；3号接线对的一端与储电电容的第二接线端相连接，另一端与放炮母线负极相连接；

K3层开关中，1号接线对的一端与蓄电池（1）的正极相连接，另一端与第一稳压模块（5）的输入端相连接；

继电器K2的线圈和继电器K3的线圈的一端均与蓄电池的正极相连接，另一端经继电器K4的常开点后与电源地gnd相连接；继电器K4线圈的一端与蓄电池的正极相连接，另一端经三极管Q5与电源地gnd相连接，三极管Q5的基极经电阻R16与电源地gnd相连接，三极管Q5的基极经电阻R8形成隔离控制端dr1，隔离控制端dr1与微控制器（20）的输出端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有网路电阻测量和自适应加压的发爆器，其特征在于：所述变压器（11）经倍压整流电路对储电电容C7（12）进行充电，倍压整流电路由电容C18、电感L1和电感L2组成，储电电容的第一接线端与变压器二次侧绕组的一端相连接，储电电容的第二接线端依次经电感L2、二极管D18、电容C18与变压器二次侧绕组的另一端相连接；电感L1的一端接于电容C18与二极管D18的连接处，另一端与二极管D22串联后接于储电电容C7的第一接线端。