CN105043173A - 延时起爆控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种延时起爆控制电路，包括一个充电电路、一个放电电路、一个保护电路和一个功能电路。充电电路包括一个储能元件，用于在接收到电流信号后进行储能；放电电路包括一个用于连接电雷管的第一开关电路，且当第一开关电路导通时，储存在储能元件内的能量经由第一开关电路泄放到电雷管中，实现远程控制引爆瞬发电雷管；功能电路包括一个可编程器件，通过所述可编程器件能够灵活设置第一开关电路的延时导通时间，延时精度较高；此外，保护电路还包括一个第二开关电路，且在第一开关电路处于截止状态时，第二开关电路导通，储存在储能元件中的能量经由第二开关电路泄放，有效保证了第一开关电路处于截止状态时电雷管不会被误触发。
Description
技术领域
本发明涉及一种延时起爆控制电路。
背景技术
目前，在国内使用的雷管包括电雷管和导爆管雷管。其中，电雷管根据延时功能又分为瞬发电雷管、固定段位延时电雷管和电子数码雷管等，而导爆管雷管又分为瞬发导爆管雷管和固定段位延时导爆管雷管。固定段位的延时雷管是在瞬发雷管的基础上加上其他延期体实现的延时功能。受制于延期体的误差，其精度很难保证，同时由于受到生产因素的制约，只能生产固定段位的产品。电子数码雷管是将电子芯片与雷管封装在一起，通过在施工时在线编程，通过芯片赋予每个雷管具体的延时参数，从而实现爆破功能。
随着目前国内爆破理论和技术的不断提高，延时爆破已经被普遍采用，然而上述几种延时雷管在实际应用中存在如下技术问题：(1)瞬发雷管与固定段位的延时雷管相结合，在遇到不同孔深、或复杂的地质环境时，往往没有合适的固定段位可以选取，同时由于固定段位的延时雷管精度差，在爆破时与理论计算偏差较大，因而无法取得良好的爆破效果；(2)采用电子数码雷管精度较高，而且可以按照理论设计对每孔任意延时，爆破效果较好，然而电子数码雷管价格昂贵，同时由于采用的数量较少，在购买和使用时受到较大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提出一种延时起爆控制电路，通过该控制电路可以使普通瞬发电雷管实现延时起爆功能，并且延时精度高、延时时间设置灵活。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
延时起爆控制电路，包括一个充电电路、一个放电电路、一个保护电路和一个功能电路；其中，
所述充电电路包括一个储能元件；该充电电路被配置为用于接收输入的电流，并通过所述储能元件进行储能；
所述放电电路包括一个用于连接电雷管的第一开关电路；且当第一开关电路导通时，储存在所述储能元件中的能量经由第一开关电路泄放到电雷管中；
所述保护电路包括一个第二开关电路；且在第一开关电路处于截止状态时，第二开关电路导通，储存在所述储能元件中的能量经由第二开关电路泄放；
所述功能电路包括一个可编程器件；通过所述可编程器件设定延时时间，并在经历所述延时时间后激发所述第一开关电路导通。
进一步，所述控制电路还包括：
一个升压电路，被配置为用于接收输入的第一电压信号，并将所述第一电压信号升压到所需的第二电压信号；充电电路用于接收从所述升压电路输入的电流。
进一步，所述第二开关电路由所述可编程器件控制；当可编程器件激发第一开关电路导通的同时，激发所述第二开关电路截止。
进一步，充电电路还包括一个滤波电容C1和一个第一二极管D1；储能元件为储能电容C2；其中，滤波电容C1的一端与第一二极管D1的正极端连接且均与充电电路的输入端连接；滤波电容C1的另一端接地；第一二极管D1的负极端与储能电容C2的一端连接且均与充电电路的输出端连接；储能电容C2的另一端接地；充电电路的输出端分为两路，一路与所述放电电路的输入端连接，另一路与所述保护电路的输入端连接。
进一步，所述充电电路还包括一个第一分压电阻R1和一个第二分压电阻R2；其中，第一分压电阻R1的一端与充电电路的输出端连接，第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接，第二分压电阻R2的另一端接地；在第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间设有用于与所述可编程器件连接的第一连接端子CAP_VOL。
进一步，所述第一开关电路包括一个第一电阻R3、一个MOS管Q1、一个第一三极管Q2、一个第二电阻R4和一个第三电阻R5；其中，第一电阻R3的一端与MOS管Q1的S极连接且均与放电电路的输入端连接，第一电阻R3的另一端与MOS管Q1的G极连接且均与第一三极管Q2的C极连接；MOS管Q1的D极与电雷管J1的脚1连接，同时连接所述保护电路的输入端；电雷管J1的脚2接地；第一三极管Q2的B极与第二电阻R4、第三电阻R5的一端连接；第二电阻R4的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第二连接端子CAP_FIRE；第三电阻R5的另一端接地；第一三极管Q2的E极接地。
进一步，所述第二开关电路包括一个第四电阻R6、一个第二三极管Q3、一个第五电阻R7和一个第六电阻R8；其中，第四电阻R6的一端与保护电路的输入端连接，第四电阻R6的另一端与第二三极管Q3的C极连接；第二三极管Q3的B极与第五电阻R7、第六电阻R8的一端连接；第五电阻R7的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第三连接端子DIS_CAP；第六电阻R8的另一端接地；第二三极管Q3的E极接地。
进一步，所述功能电路还包括一个LEDD3、一个第一电容C3、一个第二电容C4、一个第三电容C5和一个第七电阻R9和一个第八电阻R10；可编程器件为单片机U1；其中，第七电阻R9的一端与第一电容C3的一端连接且均与所述单片机U1连接；第七电阻R9的另一端连接电源VDD；第一电容C3的另一端接地；第二电容C4的一端连接单片机U1，同时连接电源VDD；第二电容C4的另一端接地；第三电容C5的一端与单片机U1连接，第三电容C5的另一端接地；第八电阻的R10的一端接电源VDD，第八电阻R10的另一端连接LEDD3的正极端，LEDD3的负极端与单片机U1连接。
进一步，所述升压电路包括一个ICU2、一个电感L1、一个第二二极管D2和一个第九电阻R11；其中，ICU2的一个脚5与电感L1的一端连接；ICU2脚1与电感L1的另一端连接且均与第二二极管D2的正极端连接；第二二极管D2的负极端与升压电路的输出端连接；升压电路的输出端与所述充电电路的输入端连接；ICU2的脚2接地；ICU2的脚4与第九电阻R11的一端连接，且在ICU2的该脚4处设有用于与所述可编程器件连接的第四连接端子CTR_EN；第九电阻R11的另一端接地。
进一步，所述升压电路还包括一个第三分压电阻R12和一个第四分压电阻R13；其中，第三分压电阻R12的一端与升压电路的输出端连接，第三分压电阻R12的另一端与第四分压电阻R13的一端连接，该连接点与ICU2的一个脚3连接；第四分压电阻R13的另一端接地。
本发明具有如下优点：
本发明述及的延时起爆控制电路，包括一个充电电路、一个放电电路、一个保护电路和一个功能电路；其中，所述充电电路包括一个储能元件，用于在接收到电流信号后进行储能；所述放电电路包括一个用于连接电雷管的第一开关电路，且当第一开关电路导通时，储存在储能元件内的能量经由第一开关电路泄放到电雷管中，实现远程控制引爆瞬发电雷管；所述功能电路包括一个可编程器件，通过所述可编程器件能够灵活设置第一开关电路的延时导通时间，延时精度较高；此外，所述保护电路还包括一个第二开关电路，且在第一开关电路处于截止状态时，第二开关电路导通，储存在储能元件中的能量经由第二开关电路泄放，有效保证了第一开关电路处于截止状态时电雷管不会被误触发。通过本发明提供的控制电路，可以通过简单少量的电子元件组成的硬件电路，实现安全低压到工作所需高压的转换，可以安全的实行远程控制延时激发瞬发电雷管起爆。
附图说明
图1为本发明实施例中延时起爆控制电路的充电电路、放电电路、保护电路和升压电路的连接示意图；
图2为图1中充电电路的结构示意图；
图3为图1中放电电路的结构示意图；
图4为图1中保护电路的结构示意图；
图5为图1中升压电路的结构示意图；
图6为本发明实施例中延时起爆控制电路的功能电路的结构示意图；
其中，1-充电电路，2-放电电路，3-保护电路，4-功能电路，5-升压电路。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1所示，延时起爆控制电路，包括一个充电电路1、一个放电电路2、一个保护电路3和一个功能电路4；其中，
充电电路1包括一个储能元件；该充电电路1被配置为用于接收输入的电流，并通过储能元件进行储能；
放电电路2包括一个用于连接电雷管的第一开关电路；且当第一开关电路导通时，储存在储能元件中的能量经由第一开关电路泄放到电雷管中；
保护电路3包括一个第二开关电路；且在第一开关电路处于截止状态时，第二开关电路导通，储存在储能元件中的能量经由第二开关电路泄放；
功能电路4包括一个可编程器件；通过所述可编程器件设定延时时间，并在经历所述延时时间后激发所述第一开关电路导通；
第二开关电路也由所述可编程器件控制；当可编程器件激发第一开关电路导通的同时，激发所述第二开关电路截止。
通过上述可编程器件，能够灵活设置延时时间，进而控制第一开关电路导通，激发电雷管动作实现远程引爆。此种控制方式延时精度高、控制精确。
另外，在第一开关电路处于截止状态时，通过设计第二开关电路，能够有效的将储能元件中的能量泄放掉，保证了电雷管不会被误触发，降低了连接电雷管过程中的安全隐患。
下面结合图2、图3、图4和图6详细论述一下各个电路的较佳实施方式。
结合图2所示，充电电路1还包括一个滤波电容C1和一个第一二极管D1。本发明中储能元件可以选用储能电容C2。
其中，滤波电容C1的一端与第一二极管D1的正极端连接且均与充电电路的输入端a连接；滤波电容C1的另一端接地；第一二极管D1的负极端与储能电容C2的一端连接且均与充电电路的输出端b连接；储能电容C2的另一端接地；充电电路的输出端b分为两路，一路与放电电路2的输入端c连接，另一路与保护电路3的输入端d连接，如图1所示。
此外，充电电路1还包括一个第一分压电阻R1和一个第二分压电阻R2。其中，第一分压电阻R1的一端与充电电路的输出端b连接，第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接，第二分压电阻R2的另一端接地；在第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间设有用于与所述可编程器件连接的第一连接端子CAP_VOL。
通过第一连接端子CAP_VOL，可以将分压电阻信号反馈给可编程器件，以防止储能电容C2上的电压升的过高。
结合图3所示，第一开关电路包括一个第一电阻R3、一个MOS管Q1、一个第一三极管Q2、一个第二电阻R4和一个第三电阻R5；其中，第一电阻R3的一端与MOS管Q1的S极连接且均与放电电路的输入端c连接，第一电阻R3的另一端与MOS管Q1的G极连接且均与第一三极管Q2的C极连接；MOS管Q1的D极与电雷管J1的脚1连接，同时连接所述保护电路的输入端d；电雷管J1的脚2接地；第一三极管Q2的B极与第二电阻R4、第三电阻R5的一端连接；第二电阻R4的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第二连接端子CAP_FIRE；第三电阻R5的另一端接地；第一三极管Q2的E极接地。
通过第二连接端子CAP_FIRE，可编程器件可以激发第一三极管Q2导通，从而控制MOS管Q1导通，储能电容C2上的能量从MOS管Q1的S极流入、从MOS管Q1的D极流出，然后激发电雷管J1，实现远程引爆瞬发电雷管。
结合图4所示，第二开关电路包括一个第四电阻R6、一个第二三极管Q3、一个第五电阻R7和一个第六电阻R8。其中，第四电阻R6的一端与保护电路的输入端d连接，第四电阻R6的另一端与第二三极管Q3的C极连接；第二三极管Q3的B极与第五电阻R7、第六电阻R8的一端连接；第五电阻R7的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第三连接端子DIS_CAP；第六电阻R8的另一端接地；第二三极管Q3的E极接地。
通过第三连接端子DIS_CAP，可编程器件可以激发第二三极管Q3截止。
结合图6所示，功能电路4还包括一个LEDD3、一个第一电容C3、一个第二电容C4、一个第三电容C5和一个第七电阻R9和一个第八电阻R10。可编程器件可以采用单片机U1。其中，第七电阻R9的一端与第一电容C3的一端连接且均与单片机U1连接；第七电阻R9的另一端连接电源VDD；第一电容C3的另一端接地；第二电容C4的一端连接单片机U1，同时连接电源VDD；第二电容C4的另一端接地；第三电容C5的一端与单片机U1连接，第三电容C5的另一端接地；第八电阻的R10的一端接电源VDD，第八电阻R10的另一端连接D3的正极端，D3的负极端与单片机U1连接。
通过上述充电电路1、放电电路2、保护电路3和功能电路4，使得在安装瞬时电雷管的过程中有效的做到非常低的电压不足以触发雷管，保证了组网过程的安全。
结合图5所示，控制电路还包括：
一个升压电路5，被配置为用于接收输入的第一电压信号，并将所述第一电压信号升压到所需的第二电压信号；充电电路用于接收从所述升压电路输入的电流。具体的，
升压电路5包括一个ICU2、一个电感L1、一个第二二极管D2和一个第九电阻R11。其中，U2为所有能提供升压功能的集成电路；U2的脚5与电感L1的一端连接；U2的脚1与电感L1的另一端连接且均与第二二极管D2的正极端连接；第二二极管D2的负极端与升压电路的输出端e连接；升压电路的输出端e与充电电路的输入端a连接；U2的脚2接地；U2的脚4与第九电阻R11的一端连接，且在U2的脚4处设有用于与可编程器件连接的第四连接端子CTR_EN；第九电阻R11的另一端接地。
通过第四连接端子CTR_EN，信号源控制总线发送充电信号给可编程器件，通过可编程器件控制U2将低电压小电流的能量从SVCC端流入电感L1升压后从第二二极管D2的正极端流入从第二二极管D2的负极端流出。
此外，升压电路5还包括一个第三分压电阻R12和一个第四分压电阻R13。
其中，第三分压电阻R12的一端与升压电路的输出端连接，第三分压电阻R12的另一端与第四分压电阻R13的一端连接，该连接点与U2的脚3连接；第四分压电阻R13另一端接地。
第三分压电阻R12和一个第四分压电阻R13给U2的脚3反馈信号，让升压的电压值保持在设定的电压值上。
第一二极管D1则能有效防止储能电容C2上的电荷经第三分压电阻R12和一个第四分压电阻R13泄放掉。
具体的，单片机U1的各个引脚与其他部件的连接关系如下：
信号源控制总线连接到单片机U1的脚1、2、3上；第一电容C3的一端与单片机U1的脚4连接；第三电容C5的一端与单片机U1的脚8连接；第二电容C4的一端与单片机U1的脚9连接；D3的负极端与单片机U1的脚17连接；第一连接端子CAP_VOL连接到单片机U1的脚19上；第二连接端子CAP_FIRE连接到单片机U1的脚11上；第三连接端子DIS_CAP连接到单片机U1的脚15上；第四连接端子CTR_EN连接到单片机的脚16上。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出。的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (10)
1.延时起爆控制电路，其特征在于，包括一个充电电路、一个放电电路、一个保护电路和一个功能电路；其中，
所述充电电路包括一个储能元件；该充电电路被配置为用于接收输入的电流，并通过所述储能元件进行储能；
所述放电电路包括一个用于连接电雷管的第一开关电路；且当第一开关电路导通时，储存在所述储能元件中的能量经由第一开关电路泄放到电雷管中；
所述保护电路包括一个第二开关电路；且在第一开关电路处于截止状态时，第二开关电路导通，储存在所述储能元件中的能量经由第二开关电路泄放；
所述功能电路包括一个可编程器件；通过所述可编程器件设定延时时间，并在经历所述延时时间后激发所述第一开关电路导通。
2.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
一个升压电路，被配置为用于接收输入的第一电压信号，并将所述第一电压信号升压到所需的第二电压信号；充电电路用于接收从所述升压电路输入的电流。
3.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述第二开关电路由所述可编程器件控制；当可编程器件激发第一开关电路导通的同时，激发所述第二开关电路截止。
4.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括一个滤波电容(C1)和一个第一二极管(D1)；储能元件为储能电容(C2)；其中，滤波电容(C1)的一端与第一二极管(D1)的正极端连接且均与充电电路的输入端连接；滤波电容(C1)的另一端接地；第一二极管(D1)的负极端与储能电容(C2)的一端连接且均与充电电路的输出端连接；储能电容(C2)的另一端接地；充电电路的输出端分为两路，一路与所述放电电路的输入端连接，另一路与所述保护电路的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括一个第一分压电阻(R1)和一个第二分压电阻(R2)；其中，第一分压电阻(R1)的一端与充电电路的输出端连接，第一分压电阻(R1)的另一端与第二分压电阻(R2)的一端连接，第二分压电阻(R2)的另一端接地；在第一分压电阻(R1)与第二分压电阻(R2)之间设有用于与所述可编程器件连接的第一连接端子(CAP_VOL)。
6.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述第一开关电路包括一个第一电阻(R3)、一个MOS管(Q1)、一个第一三极管(Q2)、一个第二电阻(R4)和一个第三电阻(R5)；其中，第一电阻(R3)的一端与MOS管(Q1)的S极连接且均与放电电路的输入端连接，第一电阻(R3)的另一端与MOS管(Q1)的G极连接且均与第一三极管(Q2)的C极连接；MOS管(Q1)的D极与电雷管(J1)的一个脚(1)连接，同时连接所述保护电路的输入端；电雷管(J1)的另一个脚(2)接地；第一三极管(Q2)的B极与第二电阻(R4)、第三电阻(R5)的一端连接；第二电阻(R4)的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第二连接端子(CAP_FIRE)；第三电阻(R5)的另一端接地；第一三极管(Q2)的E极接地。
7.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述第二开关电路包括一个第四电阻(R6)、一个第二三极管(Q3)、一个第五电阻(R7)和一个第六电阻(R8)；其中，第四电阻(R6)的一端与保护电路的输入端连接，第四电阻(R6)的另一端与第二三极管(Q3)的C极连接；第二三极管(Q3)的B极与第五电阻(R7)、第六电阻(R8)的一端连接；第五电阻(R7)的另一端设有用于与所述可编程器件连接的第三连接端子(DIS_CAP)；第六电阻(R8)的另一端接地；第二三极管(Q3)的E极接地。
8.根据权利要求1所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述功能电路还包括一个LED(D3)、一个第一电容(C3)、一个第二电容(C4)、一个第三电容(C5)和一个第七电阻(R9)和一个第八电阻(R10)；可编程器件为单片机(U1)；其中，第七电阻(R9)的一端与第一电容(C3)的一端连接且均与所述单片机(U1)连接；第七电阻(R9)的另一端连接电源(VDD)；第一电容(C3)的另一端接地；第二电容(C4)的一端连接单片机(U1)，同时连接电源(VDD)；第二电容(C4)的另一端接地；第三电容(C5)的一端与单片机(U1)连接，第三电容(C5)的另一端接地；第八电阻的(R10)的一端接电源(VDD)，第八电阻(R10)的另一端连接LED(D3)的正极端，LED(D3)的负极端与单片机(U1)连接。
9.根据权利要求2所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述升压电路包括一个IC(U2)、一个电感(L1)、一个第二二极管(D2)和一个第九电阻(R11)；其中，IC(U2)的一个脚(5)与电感(L1)的一端连接；IC(U2)的另一个脚(1)与电感(L1)的另一端连接且均与第二二极管(D2)的正极端连接；第二二极管(D2)的负极端与升压电路的输出端连接；升压电路的输出端与所述充电电路的输入端连接；IC(U2)的一个脚(2)接地；IC(U2)的一个脚(4)与第九电阻(R11)的一端连接，且在IC(U2)的该脚(4)处设有用于与所述可编程器件连接的第四连接端子(CTR_EN)；第九电阻(R11)的另一端接地。
10.根据权利要求9所述的延时起爆控制电路，其特征在于，所述升压电路还包括一个第三分压电阻(R12)和一个第四分压电阻(R13)；其中，第三分压电阻(R12)的一端与升压电路的输出端连接，第三分压电阻(R12)的另一端与第四分压电阻(R13)的一端连接，该连接点与IC(U2)的一个脚(3)连接；第四分压电阻(R13)的另一端接地。
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