CN104329996B - 多路无线起爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多路无线起爆装置，通过手持式控制器现场设置多点雷管网络同步或延时信息，并通过无线电信号、光纤或电缆传输相应延时设置数据到起爆电路产生多路同步或精确延时脉冲大电流，引起电雷管爆炸。本发明采用起爆装置意外情况安保机构、远距离数据通信技术、瞬态大电流起爆技术，改进现有6通道起爆装置起爆距离较近、设置延时时间范围短、意外断电保护机构响应较慢、无同步外触发输出、外置电池组使用不方便等技术问题，能满足技术要求，安全性和可靠性高。

Description

多路无线起爆装置

技术领域

本发明涉及一种起爆装置。

背景技术

在火工品起爆系统中，现有技术采用的6通道延时起爆装置在野外靶场应用中发现了很多不足：起爆通道设计为6通道，无线通信距离为200米，设计起爆距离≤20m，这样设计存在起爆距离较近，安全性不高的问题；延时设置最小步长为1ms，最大设置延时时间为240ms，设置延时时间范围短，安全性不高；同步起爆误差≤0.1us，延时精度≤1％，起爆电压为32V，安全性不高；6通道延时起爆装置意外断电保护机构响应较慢，可加入外触发进行延时起爆控制，但无同步外触发输出，外置电源组；此外6通道延时起爆装置采用的是螺丝插头，操作麻烦，多次使用后容易滑丝、松动。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高安全性、高可靠性的起爆装置，采用延时起爆装置意外安保机构、起爆同步外触发输出、远距离数据通信、瞬态大电流起爆等技术，实现通过手持式控制器现场设置多点雷管网络同步或延时信息，并通过无线电信号、光纤或电缆传输相应延时设置数据到起爆电路产生多路同步或精确延时脉冲大电流，引起电雷管爆炸。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括8通道精确延时起爆装置手持式控制器和多路起爆器。

所述的8通道精确延时起爆装置手持式控制器包括彩色液晶屏、ARM7控制模块、语音模块、无线通信模块、485总线通信模块和按键组，按键组用于起爆点同步和相互延时操作，设定的信息通过ARM7控制模块显示在彩色液晶屏上；ARM7控制模块同时控制无线通信模块、485总线通信模块和语音模块，无线通信模块或485总线通信模块将设定的信息传送到多路起爆器；

所述的多路起爆器包括电容储能起爆模块、ARM7控制模块、意外安保模块、触发控制模块、无线通信模块、485总线通信模块、充泄放模块；无线通信模块或485总线通信模块接收8通道精确延时起爆装置手持式控制器发送的延时时间、充电指令和起爆命令，ARM7控制模块连通8个起爆通道，对相关起爆点的延时时间进行排序，并控制充泄放模块对电容储能起爆模块进行充电，根据设定好的延时时间及起爆顺序对相应起爆通道上的火工品进行起爆；在充电过程中，意外安保模块被激活，并在出现意外断电和外界强干扰时泄放电容储能起爆模块所储存的能量，同时将火工品与大地短路；所述的触发控制模块由高速光耦及隔离电源组成，能够同步于第一个起爆通道输出正脉冲电压信号，在起爆时同步触发测试仪器；还能够接收外部电压脉冲信号，被动同步起爆各个通道。

所述无线通信模块的功率大于2W。

所述无线通信模块采用GFSK调制方式，采用高效前向纠错信道编码。

所述的电容储能起爆模块在每一个起爆通道采用并联的两只33uF/50V钽电容作为发火储能电容器，发火开关选为高速大电流MOS管。

所述的8个起爆通道采用航空插头连接ARM7控制模块。

本发明的有益效果是：

1.本发明为8通道起爆，采用半双工无线通信，实时收发通信，在视距情况下，天线高度>2m，天线增益3dBi。无线有效通信距离为2000米，有线通信距离为300米，同时可进行光纤通信扩展，将有线通信距离扩展至10000米，光纤采用单模1550nm光纤，解决了电磁干扰，地环干扰和雷电破坏的难题，大大提高了数据通讯的可靠性，安全性和保密性。改进现有6通道起爆装置起爆距离较近的问题，安全性提高。

2.本设计采用GFSK调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10^-3时，可得到世纪误码率10^-5～10^-6。

3.通过按键组，可以进行各起爆点同步、相互延时等操作。其最小延时间隔从原1毫秒提高到0.1毫秒，最大延时时间从原240毫秒提高至6000毫秒。同时设置的所有延时信息将清晰直观的显示在彩色液晶显示屏上。改进现有6通道起爆装置设置延时时间范围短的问题，提高了安全性。

4.起爆模块较原6通道起爆器进行了器件优化选型，单通道发火储能电容器改进为并联两只33uF/50V钽电容，发火开关选为高速大电流MOS管，使起爆模块可在瞬间输出大电流脉冲，对多种电火工品进行起爆。

5.多路起爆系统在出现意外断电、外界强干扰等意外情况，安保模块将瞬间泄放电容器所存储的能量，同时将火工品与大地短路，确保火工品不被意外起爆。安保模块较原有6通道起爆器进行了重新设计，大大提高了起爆器的安全性和可靠性。

6.对于老式的螺丝插头的起爆器来说，在靶场实际试验时换装不易操作，并且多次使用后会导致螺丝滑丝、松动等现象，安全性和可靠性差。针对这种缺点，本发明采用航空插头，这种插头不易损坏，并且接线方便、安全可靠，因此具有一定的使用价值。

附图说明

图1为手持式控制器系统框图；

图2为多路起爆器系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明是一种通过手持式控制器现场设置多点雷管网络同步或延时信息，并通过无线电信号、光纤或电缆传输相应延时设置数据到起爆电路产生多路同步或精确延时脉冲大电流(30A)，引起电雷管爆炸的系统。

本发明由8通道精确延时起爆装置手持式控制器、多路起爆器、延时起爆电源组成。所述的8通道精确延时起爆装置手持式控制器通过无线通信模块或485总线通信模块控制多路起爆器，实现多路同步或精确延时起爆。

本发明进一步改进的技术方案如下：

所述的8通道精确延时起爆装置手持式控制器包括4.3寸真彩色液晶显示屏、ARM7控制模块、语音模式控制、大功率无线通信模块(2W)、485总线通信模块、锂电池管理模块、设置按键组、大容量聚合物锂电池组。按键组用于各起爆点同步、相互延时等操作，设定信息将通过ARM7控制模块清晰的显示在彩色液晶屏上。ARM7控制模块同时控制无线通信模块、485总线通信模块和语音模块，大功率无线通信模块(2W)或485总线通信模块将设定信息传送到多路起爆器，控制起爆电路设定、发火电容器充电以及相应火工品的起爆。

所述的多路起爆器包括电容储能起爆模块、ARM7控制模块、意外安保模块、触发控制模块、大功率无线通信模块(2W)、485总线通信模块、供电及充泄放模块组成。所述的多路起爆器前面板通过航空插头连接8个发火通信，后面板用于供电电源输入，触发输入输出，无线及485总线通信接口等连接。当无线通信模块或485总线通信模块接收到延时时间及“充电”指令后，ARM7控制模块将对相关起爆点的延时时间进行排序，并控制充泄放模块对储能电容器进行充电。当接收到“起爆”指令后，ARM7控制模块将启动高精度定时器，根据手持式控制器所设定好的延时及起爆顺序对相应起爆通道上的火工品进行起爆。在充电过程中，安保模块被激活，如果出现意外断电，外界强干扰等意外情况，安保模块将瞬间泄放电容器所储存的能量，同时将火工品与大地短路，确保火工品不被意外起爆。所述的触发模块由高速光耦及隔离电源等组成。其“触发输出”端口可同步于起爆通道1输出12V正脉冲电压信号，用于起爆时同步触发其它测试仪器，如高速摄影，爆压测试系统等。其“触发输入”端口可用于接收其它仪器所发出的电压脉冲信号，用于被动同步起爆各个通道。

参见图1，所述的8通道精确延时起爆装置手持式控制器由4.3寸真彩色液晶显示屏、ARM7控制模块、语音模式控制、大功率无线通信模块、485总线通信模块、锂电池管理模块、设置按键组、大容量聚合物锂电池组组成。工作过程：通过按键组，可以进行各起爆点同步，相互延时等操作。其最小延时间隔从原1毫秒提高到0.1毫秒，最大延时时间从原240毫秒提高至6000毫秒。同时设置的所有延时信息将清晰直观的显示在彩色液晶显示屏上。当设定好所有需要起爆通道延时、发火等信息后，按下“充电”按键将所有设定信息通过大功率无线通信模块或485差分总线传送至多路起爆器，对起爆电路进行设定及发火电容器进行充电。充电完成后，按下“起爆”按键，将发送起爆指令给多路起爆器进行相应火工品的起爆。其无线有效通信距离为2000米，有线通信距离为300米。同时可进行光纤通信扩展，将有线通信距离扩展至10000米。

参见图2，所述的多路起爆器包括电容储能起爆模块、ARM7控制模块、意外安保模块、触发控制模块、大功率无线通信模块、485总线通信模块、供电及充泄放模块组成。工作过程：当无线通信模块或485总线通信模块接收到延时时间及“充电”指令后，ARM7控制模块将对相关起爆点的延时时间进行排序，并控制充泄放模块对储能电容器进行充电。此时安保模块被激活，如果出现意外断电，外界强干扰等意外情况，安保模块将瞬间泄放电容器所储存的能量，同时将火工品与大地短路，确保火工品不被意外起爆。安保模块较原有6通道起爆器进行了重新设计，大大提高了起爆器的安全性。当接收到“起爆”指令后，ARM7控制模块将启动高精度定时器，跟据手持式控制器所设定好的延时及起爆顺序对相应起爆通道上的火工品进行起爆。起爆模块较原6通道起爆器进行了器件优化选型，单通道发火储能电容器改进为并联两只军用33uF/50V钽电容，发火开改选为军用高速大电流MOS管，使起爆模块可在瞬间输出大电流脉冲，对多种电火工品进行起爆。触发模块由高速光耦及隔离电源等组成。其“触发输出”端口可同步于起爆通道1输出12V正脉冲电压信号，用于起爆时同步触发其它测试仪器，如高速摄影，爆压测试系统等。其“触发输入”端口可用于接收其它仪器所发出的电压脉冲信号，用于被动同步起爆各个通道。

本发明进行多点同步起爆性测试，起爆器输出能力测试以及起爆器起爆48A号雷管测试。

多点同步起爆性测试：对于本起爆装置设计了8组4点同步起爆测试试验，在每组同步性测试时，将每组的第一路输出到第四路输出一一对应分别接入示波器的CH1到CH4通道，将每组的第一路输出信号即示波器的CH1通道设置为同步性测试的零点，其他三路输出信号的时间分别相对于第一路输出信号时间的绝对值为同步性时间。

起爆器输出能力测试：由于对起爆器进行测试，为了保证起爆器输出能量与钝感电雷管发火能量的匹配，故在起爆器输出端连接等效负载进行输出能量的测试。本起爆器拥有8个独立可设置起爆通道，采用电容放电进行起爆，起爆条件为66μF电容器，发火电压为43V。由于瞬发雷管选用的是钝感电雷管，其电阻参数为1Ω，故选用等效负载为1Ω大功率电阻，并模拟实际应用情况加入20米2.5平方发火线进行了6组输出能量测试。

起爆器起爆48A号雷管测试：按照总体靶场试验应用要求，确保起爆装置能起爆48A半导体桥雷管。本起爆器采用电容放电进行起爆，由于起爆装置和雷管之间有约20米的连接线，考虑到连接线的能耗，起爆条件选用的是66μF电容器，发火电压为43V。

Claims (5)

1.一种多路无线起爆装置，包括8通道精确延时起爆装置手持式控制器和多路起爆器，其特征在于：所述的8通道精确延时起爆装置手持式控制器包括彩色液晶屏、ARM7控制模块、语音模块、无线通信模块、485总线通信模块和按键组，按键组用于起爆点同步和相互延时操作，设定的信息通过ARM7控制模块显示在彩色液晶屏上；ARM7控制模块同时控制无线通信模块、485总线通信模块和语音模块，无线通信模块或485总线通信模块将设定的信息传送到多路起爆器；所述的多路起爆器包括电容储能起爆模块、ARM7控制模块、意外安保模块、触发控制模块、无线通信模块、485总线通信模块、充泄放模块；无线通信模块或485总线通信模块接收8通道精确延时起爆装置手持式控制器发送的延时时间、充电指令和起爆命令，ARM7控制模块连通8个起爆通道，对相关起爆点的延时时间进行排序，并控制充泄放模块对电容储能起爆模块进行充电，根据设定好的延时时间及起爆顺序对相应起爆通道上的火工品进行起爆；在充电过程中，意外安保模块被激活，并在出现意外断电和外界强干扰时泄放电容储能起爆模块所储存的能量，同时将火工品与大地短路；所述的触发控制模块由高速光耦及隔离电源组成，能够同步于第一个起爆通道输出正脉冲电压信号，在起爆时同步触发测试仪器；还能够接收外部电压脉冲信号，被动同步起爆各个通道。

2.根据权利要求1所述的多路无线起爆装置，其特征在于：所述无线通信模块的功率大于2W。

3.根据权利要求1所述的多路无线起爆装置，其特征在于：所述无线通信模块采用GFSK调制方式，采用高效前向纠错信道编码。

4.根据权利要求1所述的多路无线起爆装置，其特征在于：所述的电容储能起爆模块在每一个起爆通道采用并联的两只33uF/50V钽电容作为发火储能电容器，发火开关选为高速大电流MOS管。

5.根据权利要求1所述的多路无线起爆装置，其特征在于：所述的8个起爆通道采用航空插头连接ARM7控制模块。