CN104596376A - 一种无线充电的发爆器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电的发爆器，所述发爆器包括次级线圈和电接收器模块；所述次级线圈和接收器模块设置在所述发爆器中，所述发爆器还包括相应的充电器；所述充电器包括初级线圈和发送器模块；所述初级线圈和发送器模块设置充电器中。本发明是能量接收端和次级线圈相连，可灵活移动，电路简单，易于实现，可用于距离要求不高但又不需要机械和电气连接的场合。由于充电器和发爆器之间没有导线连接，整个发爆器就可以做到除发爆能量输出端口以外，没有任何的导电节点外露，减轻外壳加工时的难度，减少了隔爆面的面积或个数，提高了矿井下的安全系数。

Description

一种无线充电的发爆器

技术领域

本发明涉电子领域，尤其涉及一种无线充电的发爆器。

背景技术

在现代工业生产中，发爆器是一种非常重要的工具，它直接关系到生产的安全。现有的发爆器通常采用干电池作为电源，干电池用完后需要拆除发爆器的后盖才能更换，而多次开盖后，隔爆面就很容易划伤，导致密封效果降低，因此而达不到隔爆效果，从而产生安全隐患。

充电式发爆器，通常采用普通充电方式，需要配置充电接口，充电接口外露，而且密封时，对结构要求高。容易引起透气，漏电，漏水等安全隐患。同时对产品的使用寿命降低。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题。本发明提出一种无线充电的发爆器。

本发明的解决方案如下：

一种无线充电的发爆器，所述发爆器包括次级线圈2和电接收器模块22；所述次级线圈2和接收器模块22设置在所述发爆器中，所述发爆器还包括相应的充电器5；所述充电器5包括初级线圈4和发送器模块12；所述初级线圈4和发送器模块12设置充电器5中。

优选的，所述发送器模块12包括：AC/DC模块、驱动器模块、控制器模块、V/I传感器模块；所述AC/DC模块的功能是将外部市电220V转换成低压直流稳压电源；所述驱动器模块的功能是驱动线圈产生电磁信号；所述控制器模块的功能就是控制驱动器的开或关，处理V/I传感器送回来的信号；所述V/I传感模块的功能是检测是否有接收端靠近无线充电器的发射端，从而来确定是否输出电能给需要充电的设备。

进一步优选的，所述驱动器模块利用MOSFET的开关来让线圈产生震荡，从而得到电磁信号。

优选的，所述接收器模块22包括：整流模块、电压调节模块、控制器模块、负载模块；所述整流模块的功能是将接收线圈接收来的交流电压转换为直流电压；所述电压调节模块的功能是将整流后的直流电压稳定；所述控制器模块的功能是控制充电时送到负载的电流的大小；所述负载模块是电池。

优选的，发爆器还包括遥控接收解码电路、单片机、光闭锁信号接收模块，遥控接收解码电路用于接收到遥控器发送的信号，光闭锁信号接收模块用于接收闭锁报警器的信号，单片机用于控制发爆器工作。

进一步优选的，遥控接收解码电路接收两只遥控器发送的信号。

进一步优选的，发爆器还包括数字显示器、本安电压输出模块、操作开关。本安电压输出模块用于给闭锁报警器提供本安电压，数字显示器用于显示电压值、发爆器工作状态。

进一步优选的，发爆器机在电爆网路电阻检测正常后，遥控接收解码电路接收到遥控器发送的信号；当发爆器的遥控接收解码电路收到遥控器的信号，经解码器解码后，送至单片机识别，单片机控制输出本质安全电压，给闭锁报警器提供工作电源。

进一步优选的，所述发爆器检测到无光闭锁信号输入时，单片机向输出使能信号电压，所述发送器模块12发送电磁波，所述接收器模块22接收电磁波

进一步优选的，根据负载模块的电压和电流参数，充电过程中电压调节模块、控制器模块调节充电的电压和电流值。

更进一步优选的，所述负载模块为高压蓄能电容器。

本发明具有以下优点：

上述方案的特点是能量接收端和次级线圈相连，可灵活移动，电路简单，易于实现，可用于距离要求不高但又不需要机械和电气连接的场合。由于充电器和发爆器之间没有导线连接，整个发爆器就可以做到除发爆能量输出端口以外，没有任何的导电节点外露，减轻外壳加工时的难度，减少了隔爆面的面积或个数，提高了矿井下的安全系数。

附图说明

图1为本发明无线充电的发爆器的无线充电示意图。

图2为本发明无线充电的发爆器的无线充电电路原理图。

图3为本发明发送器的电路原理图。

图4为本发明接收器的电路原理图。

图5为本发明发爆器工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

背景知识介绍：

光闭锁报警信号，就是矿井下面的矿灯等发光源。

矿井下通常以光源作为检测是否有人的信号，因为矿井下面照明设备都是个人身上的矿灯。因放炮的时候，放炮巷道的岔路口不能有人，而如果有人，那么这个人身上的矿灯必定会亮，所以矿井下通常是以检测是否有光源来确定岔路口是够有人通过，从而避免放炮时有人通过，而造成人员伤亡。

闭锁报警器一般是放在与爆破面有交叉口的地方，而闭锁报警器用导线和发爆器相连，如果此时岔路口没有人经过，就不会有光信号，有人经过就会有光信号。

参考图1，本发明无线充电的发爆器的无线充电示意图。由图可知，在发爆器1中设置有次级线圈2及其相应的接收器模块12(图1中没有显示，参见图2)；在充电器5中设置有初级线圈4及其相应的发送器模块22(图1中没有显示，参见图2)。由充电器5通过初级线圈4产生电磁场3(实际工作中是看不到的，所以以虚线示意)电磁场3通过次级线圈2给发爆器1充电。

上述主要是基于电磁感应原理。电磁感应原理就是利用变压器原理，通过初、次级线圈的感应来实现电能的传输。基于这种方式的无线电能传输系统主要有量大部分组成，即能量发送端(图1中的初级线圈4)、能量接收端(图1中的次级线圈2)。当发送线圈中通以交变电流，该电流在将在周围介质中形成一个交变磁场(电磁场3)，接收线圈中产生的感应电动势可供电给移动设备或者给电池充电。

结合图2，本发明无线充电的发爆器的无线原理图。无线充电的原理图主要包括两部分，发送器模块12和接收器模块22。发送器模块12位于图1所示的充电器中，而接收器模块22位于图1所示的发爆器中。图中的2和4分别对应图1中的次级线圈2和初级线圈4。

除了初级线圈4外，发送器模块12主要由以下四个模块组成：AC/DC模块、驱动器模块、控制器模块、V/I传感器模块。AC/DC模块的功能是将外部市电220V转换成低压直流稳压电源；驱动器模块的功能是驱动线圈产生电磁信号，在这里主要是利用MOSFET的开关来让线圈产生震荡，从而得到电磁信号；控制器模块的功能就是控制驱动器的开或关，处理V/I传感器送回来的信号；V/I传感模块的功能是检测是否有接收端靠近无线充电器的发射端，从而来确定是否输出电能给需要充电的设备。

除了次级线圈2外，接收器模块22主要由以下四个模块组成：整流模块、电压调节模块、控制器模块、负载模块。整流模块的功能是将接收线圈接收来的交流电压转换为之流电压；电压调节模块的功能是将整流后的之流电压稳定在我们负责能够承受的范围之内；控制器模块的功能是控制充电时送到负载的电流的大小；负载模块即是我们需要充电的电池。

结合图3，本发明发送器的电路原理图。T1，D1、D2，78L12为图2中的AC/DC模块；控制器模块主要包括芯片IC2(F1、F2、F3F1、F2、F3为缓冲器)；这里的驱动器模块主要包括MOSFET管Q1和L1。

具体工作过程为：交流220V市电通过开关S1接入，经过T1降压，D1、D2整流，78L 12稳压之后，变成直流电源。IC2(F1、F2、F3，F1、F2、F3为缓冲器)控制Q1的打开或关断。从而使得L1震荡产生电磁信号。

结合图4，本发明接收器的电路原理图。整流模块包括D5-D8；负载为电池BT2；电压调节模块包括Q5、Q4和芯片IC3(IC3为放大器)。Q3和IC3构成电压保护电路。

具体工作过程为：L2接收L1传递来的电磁信号，通过D5-D8整流，Q5、Q4、IC3组成的横流电路给BT2充电，Q3和IC3构成电压保护电路、保护电池BT2不会过充。

上述方案的特点是能量接收端和次级线圈相连，可灵活移动，电路简单，易于实现，可用于距离要求不高但又不需要机械和电气连接的场合。

图5为本发明发爆器工作原理图，发爆器除了无线充电电路的接收器外，还包括遥控接收解码电路、电爆网络、单片机、光闭锁信号接收模块、数字显示器、本安电压输出模块、电池组、操作开关。遥控接收解码电路用于接收遥控器的信号；电爆网络是指爆破的连线网络；单片机用于控制发爆器工作；光闭锁信号接收模块用于接收是否有光闭锁信号，具体为：闭锁报警器检测是否有光闭锁信号，将检测的结果提供给光闭锁信号接收模块；数字显示器用于显示电压值、发爆器工作状态等；本安电压输出模块用于给闭锁报警器提供本安电压。

具体工作为在电爆网路电阻检测正常后，遥控接收解码电路接收到遥控器发送的信号。当发爆器的遥控接收解码电路收到遥控器的信号，经解码器解码后，送至单片机识别，单片机控制输出本质安全电压(本安电压)给闭锁报警器提供工作电源。

无光闭锁信号时，发爆器无线充电，具体为：当无光闭锁信号输入到闭锁报警器时，本安输出电压持续一段时间后终止，单片机向无线充电电路输出起使能信号电压，无线充电电路的能量发送端(图1和图2中的初级线圈4)发送电磁波，能量接收端(图1和图2中的次级线圈2)接收线圈中产生的感应电动势给发爆器中高压蓄能电容器(即图3中的负载模块)充电，根据高压蓄能电容器的电压和电流参数，充电过程中电压调节模块、控制器模块调节充电的电压和电流值，数码管显示充电电压值。

由于发爆器为隔爆兼本质安全型产品；而隔爆产品的隔爆面要求都非常高。本发明的发爆器采用可反复充放电的镍氢电池或高压蓄能电容器，从而避免了采用干电池时，电池用光后，必须开盖换电池的这一步骤，能够很好的保护后盖和前盖之间的隔爆面。而且充电器与发爆器之间不需要用导线连接就可以完成充电；只需将发爆器的接收端靠近充电器的发射端，就可以完成充电的过程。这有利于减轻煤矿仪器管理工人的日常工作强度和维护难度。

由于充电器和发爆器之间没有导线连接，整个发爆器就可以做到除发爆能量输出端口以外，没有任何的导电节点外露，减轻外壳加工时的难度，减少了隔爆面的面积或个数，提高了矿井下的安全系数。

具体实施例一

发爆器通过操作钥匙进行不同的工作状态的操作。

操作钥匙旋转于“充电”位置，即可对发爆器机内电池电压和电爆网路的连接进行检测，检测信号送至A/D转换器转换处理后，数码显示器显示电池电压值、电爆网路连接状态和全电阻值。

在电爆网路电阻检测正常后(正确电阻值一般为：10Ω≤电阻≤1500Ω)，遥控接收解码电路接收到遥控器发送的信号。

需要强调的是：在这里需要接收到两只遥控器发送的信号才可以。两只遥控器都是是普通的红外遥控器，每个遥控发送一个指令，比如A遥控发送A信号给发爆器，B遥控发送B信号给发爆器，当发爆器的遥控接收解码电路收到A，B信号之后，经解码器解码后，送至单片机识别，单片机控制输出本安电压给闭锁报警器提供工作电源。需要两只遥控器的目的是为了提高发爆器的安全性能。因为如果只使用一个遥控器时，可能会因为误动作遥控器被操作发出信号而启动发爆器。

当无光闭锁信号输入到闭锁报警器时，本安输出电压持续一段时间后终止，单片机向无线充电电路输出起使能信号电压，无线充电电路的能量发送端(图1和图2中的初级线圈4)发送电磁波，能量接收端(图1和图2中的次级线圈2)接收线圈中产生的感应电动势给发爆器中高压蓄能电容器(即图3中的负载模块)充电，根据高压蓄能电容器的电压和电流参数，充电过程中电压调节模块、控制器模块调节充电的电压和电流值。数码管显示充电电压值。充电至额定电压值时，数码管闪烁，表示充电完成。然后操作钥匙掷于“放炮”位置，向电爆网路输出引燃冲量。

当有光闭锁信号输入时，单片机不向逆变充电电路输出起振信号电压，发爆器闭锁，数码管显示特定的数字。在这里显示数字为“4”，表示在放置闭锁报警器的岔路口有人，发爆器已经锁定，不能给储能电容充电，不能放炮。如要解锁需，先取下放炮母线，排除光信号。再复位发爆器：先将发爆器操作钥匙旋转于“放炮”位置再将发爆器操作钥匙旋转于“充电”位置即可使发爆器复位。

Claims (9)

1.一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述发爆器包括次级线圈(2)和接收器模块(22)；所述次级线圈(2)和接收器模块(22)设置在所述发爆器中；所述发爆器还包括相应的充电器(5)，所述充电器5包括初级线圈(4)和发送器模块(12)；所述初级线圈(40)和发送器模块(12)设置在充电器(5)中。

2.如权利要求1所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述发送器模块(12)包括：AC/DC模块、驱动器模块、控制器模块、V/I传感器模块；所述AC/DC模块的功能是将外部市电220V转换成低压直流稳压电源；所述驱动器模块的功能是驱动线圈产生电磁信号；所述控制器模块的功能就是控制驱动器的开或关，处理V/I传感器送回来的信号；所述V/I传感模块的功能是检测是否有接收端靠近无线充电器的发射端。

3.如权利要求2所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述驱动器模块利用MOSFET的开关来让线圈产生震荡，得到电磁信号。

4.如权利要求1所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述接收器模块(22)包括：整流模块、电压调节模块、控制器模块、负载模块；所述整流模块的功能是将接收线圈接收来的交流电压转换为直流电压；所述电压调节模块的功能是将整流后的直流电压稳定；所述控制器模块的功能是控制充电时送到负载的电流的大小；所述负载模块是电池。

5.如权利要求4所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述发爆器还包括遥控接收解码电路、单片机、光闭锁信号接收模块；遥控接收解码电路用于接收到遥控器发送的信号，光闭锁信号接收模块是检测的光闭锁信号，单片机用于控制发爆器工作。

6.如权利要求5所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述遥控接收解码电路接收两只遥控器发送的信号。

7.如权利要求5所述一种无线充电的发爆器，其特征在于：所述发爆器检测到无光闭锁信号输入时，单片机向输出使能信号电压，所述发送器模块(12)发送电磁波，所述接收器模块(22)接收电磁波。

8.如权利要求7所述一种无线充电的发爆器，根据负载模块的电压和电流参数，充电过程中电压调节模块、控制器模块调节充电的电压和电流值。

9.如权利要求8所述一种无线充电的发爆器，所述负载模块为高压蓄能电容器。