CN105486185A - 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 - Google Patents
一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105486185A CN105486185A CN201511006851.8A CN201511006851A CN105486185A CN 105486185 A CN105486185 A CN 105486185A CN 201511006851 A CN201511006851 A CN 201511006851A CN 105486185 A CN105486185 A CN 105486185A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detonation
- circuit
- microsecond
- accumulator
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
- F42D1/04—Arrangements for ignition
- F42D1/045—Arrangements for electric ignition
- F42D1/05—Electric circuits for blasting
- F42D1/055—Electric circuits for blasting specially adapted for firing multiple charges with a time delay
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，包括将电源电压升至一千伏以上的升压电路、将升压电路输出电能分成独立多路的多个储能电路、与多个储能电路连接的多个发爆开关电路、以及分别与升压电路、储能电路和发爆开关电路连接的单片机，所述多个发爆开关电路通过雷管接线连接多路瞬发雷管，单片机根据设定的发爆路数控制升压电路和相应路的储能电路接通以储存电能，并根据设定的发爆时长以及多路瞬发雷管的发爆间隔，逐个输出时序信号，以控制相应路的发爆开关电路导通，由雷管接线引爆该路瞬发雷管。本发明采用远程控制方式，不仅能达到微秒级延时发爆精度，还可以重复使用，具有较高的安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于矿山、隧道、建筑、道路建设等非煤矿工程中爆破作业中的发爆装置，尤其是关于一种利用普通瞬发雷管，基于单片机实现每段微秒间隔爆破的发爆装置。
背景技术
在工程爆破技术领域，一些爆破精度要求较高的场合，如矿山、隧道以及建筑的定向爆破等，多采用小当量多路起爆的方法来达到工程目的。多路起爆需要对每路起爆单元进行精确控制，每路起爆单元的间隔时间过长或过短都得不到预期的爆破效果。现有技术中，有些发爆装置的延时间隔精度不够高，有些发爆装置的安全系数不够高，有些发爆装置是一次性产品，急需加以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的是公开一种新的基于单片机的微秒级延时发爆装置，采用远程控制方式，不仅能达到微秒级延时发爆精度，还可以重复使用，具有较高的安全系数。
本发明的技术方案是一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，包括将电源电压升至一千伏以上的升压电路、将升压电路输出电能分成独立多路的多个储能电路、与多个储能电路连接的多个发爆开关电路、以及分别与升压电路、储能电路和发爆开关电路连接的单片机，所述多个发爆开关电路通过雷管接线连接多路瞬发雷管，单片机根据设定的发爆路数控制升压电路和相应路的储能电路接通以储存电能，并根据设定的发爆时长以及多路瞬发雷管的发爆间隔，逐个输出误差小于0.1微秒的时序信号，以控制相应路的发爆开关电路在10微秒相对响应误差内导通，由雷管接线引爆该路瞬发雷管。
所述升压电路包括依次连接的功率放大电路、脉冲变压器和倍压整流电路，功率放大电路通过方波产生电路连接单片机，并由单片机控制其通断。
所述储能电路包括与升压电路连接的MOS管开关和连接MOS管开关以储存升压电路输出电能的电容，单片机连接所述MOS管开关以控制其通断。
所述单片机向发爆开关电路输入时序信号的具体方法是：在单片机中，用多个晶振做参照比较，多次测量记录每个晶振在特定时间内产生的脉冲个数，并设定误差范围，当至少两个晶振的脉冲个数在误差范围内所消耗的时间重合时，取频率最大的晶振产生脉冲个数所消耗的时间作为基准，输出时序信号给发爆开关电路。
所述发爆开关电路设有雷管接线端口，通过雷管接线连接瞬发雷管，并由单片机控制雷管接线端口在不发爆时接地，发爆时导通带电。
所述发爆开关电路包括与雷管接线端口连接的第一MOS管开关和第二MOS管开关，所述第一MOS管开关在不发爆时导通接地，使雷管接线端口无电，并通过单片机控制其在发爆时截止，所述第二MOS管开关连接储能电路，在不发爆时截止，并通过单片机控制其在发爆时导通以对雷管接线端口通电，设定单片机向发爆开关电路逐个发送误差小于0.1微秒脉冲信号的顺序是从发爆开关电路1到发爆开关电路N，对应发爆开关电路1～N中的第一MOS管开关和第二MOS管开关的响应时间由慢到快。
所述发爆装置还包括网路电阻测量电路，用于测量雷管接线及其另一端瞬发雷管的线路阻值。
所述发爆装置还包括与升压电路和储能电路连接的泄电模块，当瞬发雷管发爆后，单片机控制泄电模块对升压电路和储能电路放电。
所述发爆装置还包括接收单片机输出故障信号的故障提示电路，分别与电源、升压电路、储能电路和发爆开关电路连接。
所述瞬发雷管为2路～10路，对应的储能电路和发爆开关电路为2个～10个，所述发爆时长为1×103微秒～25×103微秒，发爆间隔为0.2×103微秒～2000×103微秒，每路所述瞬发雷管的个数为1个～50个。
与现有技术相比，本发明至少具有下列优点及有益效果：
1、采用远程控制方式，升压电路将电源电压升至一千伏以上，使连接发爆开关电路与瞬发雷管的雷管接线可以达到大于200米的距离，并带动每路约50个瞬发雷管同时起爆，长距离的雷管接线使本发明的发爆装置远离发爆现场，不会损坏，可以重复使用，大幅降低了成本；
2、单片机根据设定的发爆路数控制升压电路和相应路的储能电路接通以储存电能，由设定的发爆时长以及多路瞬发雷管的发爆间隔，单片机可以向多路雷管逐个输出误差小于0.1微秒的时序信号，控制相应路的发爆开关电路在10微秒相对响应误差内导通，实现微秒级的延时发爆，而且延时间隔时间可调，能够满足不同场合下的延时时间要求，通用性较强；
3、瞬发雷管与发爆开关电路的雷管接线端口通过长距离的雷管接线连接，单片机控制雷管接线端口在不发爆时接地，发爆时导通带电，解决了现有发爆器在雷管发爆后发爆开关无法及时关断，导致雷管接线裸露而产生的打火问题，提高了发爆器的安全性能；
4、与升压电路连接的泄电模块用于发爆后对升压电路放电；网路电阻测量电路用于在将雷管接线连接到发爆开关电路之前，测量雷管接线及其另一端瞬发雷管的线路阻值是否正确；故障提示电路与单片机连接，用于检测发爆器各部分的电路是否正常，进一步提高发爆器的安全性能。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是升压电路图。
图3是储能电路图。
图4是发爆开关电路图。
图5是本发明在发爆前的自检流程图。
图6是本发明现场使用时的工作流程图。
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。
图1是本发明的总体结构示意图，如图1，本发明提供一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，包括升压电路、多个（对应图中的N个）储能电路、多个发爆开关电路、以及分别与升压电路、储能电路和发爆开关电路连接的单片机。
升压电路与电源连接，可以将18V～32V电源电压提升至1200V左右。图2是升压电路图，参考图2，该升压电路包括依次连接的功率放大电路、脉冲变压器和倍压整流电路，功率放大电路通过方波产生电路连接单片机，并由单片机控制其通断，将电源的直流电变为交流电，然后通过脉冲变压器把电压提升到400V左右，倍压整流电路将脉冲变压器输出的400V左右交流电提升到1200V左右。需要说明的是，1200V仅是本发明一个实施例中升压后的数值，升压后的数据包括此数值但不限于此，范围可以是一千伏以上。
将升压电路输出电能分成独立的多路，分别连接多个储能电路，多路储能电路作为多路独立的发爆电源。图3是储能电路图，如图3所示，储能电路包括与升压电路中的倍压整流电路连接的MOS管开关和连接MOS管开关以储存升压电路输出电能的电容，单片机连接所述MOS管开关的储能控制端口以控制MOS管开关的通断。如图1，储能电路1连接发爆开关电路1，储能电路N连接发爆开关电路N。
储能电路连接发爆开关电路，多个储能电路连接多个发爆开关电路，发爆开关电路设有雷管接线端口，通过雷管接线连接瞬发雷管，并由单片机控制雷管接线端口在不发爆时接地，发爆时导通带电。如图1，发爆开关电路1通过长距离的雷管接线连接第1路雷管，发爆开关电路N通过长距离的雷管接线连接第N路雷管，图中的雷管指的是瞬发雷管。
优选的，如图4所示，是本发明一实施例的发爆开关电路图，该发爆开关电路包括第一MOS管开关和第二MOS管开关，并设有雷管接线端口、第一发爆控制端口和第二发爆控制端口，第一MOS管开关和第二MOS管开关分别连接雷管接线端口，第一MOS管开关通过第一发爆控制端口连接单片机，在不发爆时第一MOS管开关导通接地，使雷管接线端口无电，并通过单片机控制其在发爆时截止。第二MOS管开关通过第二发爆控制端口连接单片机，第二MOS管开关还与储能电路连接，在不发爆时截止，并通过单片机控制其在发爆时导通以对雷管接线端口通电。这样设计，解决了现有发爆器在雷管发爆后发爆开关无法及时关断，导致雷管接线裸露而产生的打火问题，提高了发爆器的安全性能。
本发明采用远程控制方式，升压电路将电源电压升至一千伏以上，使连接发爆开关电路与瞬发雷管的雷管接线可以达到大于200米的距离，并带动每路约50个瞬发雷管同时起爆，长距离的雷管接线使本发明的发爆装置远离发爆现场，不会损坏，可以重复使用，大幅降低了成本。
单片机根据设定的发爆路数控制升压电路和相应路的储能电路接通以储存电能，并根据设定的发爆时长以及多路瞬发雷管的发爆间隔，逐个输出误差小于0.1微秒的时序信号，以控制相应路的发爆开关电路在10微秒相对响应误差内导通，由雷管接线引爆该路瞬发雷管，实现微秒级的延时发爆，延时间隔时间可调，能够满足不同场合下的延时时间要求，通用性较强。
为了实现微秒级的延时，即使单片机能向发爆开关电路1～N逐个输出误差小于0.1微秒的时序信号，本发明从两方面进行设计：一方面，在单片机中，用多个晶振作参照比较，装配前，多次测量记录每个晶振在特定时间内产生的脉冲个数，并设定误差范围，当至少两个晶振的脉冲个数在误差范围内所消耗的时间重合时，取频率最大的晶振产生脉冲个数所消耗的时间作为基准，输出时序信号给发爆开关电路，提高单片机输出时序信号的时间准确度；另一方面，设定单片机向发爆开关电路输出的信号是从第一路按顺序到最后的第N路,由于发爆开关电路中的第一MOS管开关和第二MOS管开关的响应快慢有差别，为了尽可能的减小误差，在电路装配中，挑选相对响应时间最慢的MOS管元件安装在第一路，按MOS管元件响应时间由慢到快的顺序，依次安装发爆开关电路1的MOS管到爆开关电路N的MOS管，最后第N路的发爆开关电路N中的MOS管元件的响应时间最快，用上述方法来缩短整体的相对响应误差。
在实际现场使用中，瞬发雷管一般为2路～10路，对应的储能电路和发爆开关电路为2个～10个。所述发爆时长为1×103微秒～25×103微秒，发爆间隔为0.2×103微秒～2000×103微秒，每路所述瞬发雷管的个数一般为1个～50个。
优选的，本发明的发爆装置还包括网路电阻测量电路，在将雷管接线接入本发明的发爆装置之前，先通过网路电阻测量电路测量雷管接线及其另一端瞬发雷管的线路阻值，如果网路电阻测量电路测得的阻值与雷管接线及所有瞬发雷管的阻值之和相符，那么说明雷管接线及所有瞬发雷管的连接都正确，这时再将雷管接线连入发爆器的发爆开关电路。
优选的，本发明的发爆装置还包括与升压电路连接的泄电模块。当瞬发雷管发爆后，单片机控制泄电模块对升压电路放电。
优选的，本发明的发爆装置还包括故障检测电路，分别与电源、升压电路、储能电路和发爆开关电路连接，该故障检测电路输出的故障信号由单片机通过显示屏显示，以检测发爆装置各部分电路是否正常，电路自检时，当检测到电路故障，显示屏显示提示信号，进一步提高发爆器的安全性能。如图5所示的自检流程图，首先开机进行自检，当有故障时进行提示，可根据提示大概确定是哪个部分出现了故障，然后进行维修以排除故障；当单片机没有接收到故障检测电路的故障信号，则为无发现故障，关机等待使用。
如图6，是本发明现场使用时的工作流程图。首先开机，如果与前次使用现场不同，则依据雷管参数设置发爆时长，并依据现场情况设置每路发爆间隔，然后进行网路电阻测量，如果与前次使用现场情况一样，则直接进行网路电阻测量，测量每路的电阻值，如果不符合，则检查检修电路，排除故障后，将雷管接线接入发爆开关电路的雷管接线端子，如果符合，则直接按顺序连接到雷管接线端子上，然后按储能开关开始储能，按起爆开关开始起爆，起爆结束则关机。
Claims (10)
1.一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，包括将电源电压升至一千伏以上的升压电路、将升压电路输出电能分成独立多路的多个储能电路、与多个储能电路连接的多个发爆开关电路、以及分别与升压电路、储能电路和发爆开关电路连接的单片机，所述多个发爆开关电路通过雷管接线连接多路瞬发雷管，单片机根据设定的发爆路数控制升压电路和相应路的储能电路接通以储存电能，并根据设定的发爆时长以及多路瞬发雷管的发爆间隔，逐个输出误差小于0.1微秒的时序信号，以控制相应路的发爆开关电路在10微秒相对响应误差内导通，由雷管接线引爆该路瞬发雷管。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述升压电路包括依次连接的功率放大电路、脉冲变压器和倍压整流电路，功率放大电路通过方波产生电路连接单片机，并由单片机控制其通断。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述储能电路包括与升压电路连接的MOS管开关和连接MOS管开关以储存升压电路输出电能的电容，单片机连接所述MOS管开关以控制其通断。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述单片机向发爆开关电路输入时序信号的具体方法是：在单片机中，用多个晶振做参照比较，多次测量记录每个晶振在特定时间内产生的脉冲个数，并设定误差范围，当至少两个晶振的脉冲个数在误差范围内所消耗的时间重合时，取频率最大的晶振产生脉冲个数所消耗的时间作为基准，输出时序信号给发爆开关电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述发爆开关电路设有雷管接线端口，通过雷管接线连接瞬发雷管，并由单片机控制雷管接线端口在不发爆时接地，发爆时导通带电。
6.根据权利要求4所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述发爆开关电路包括与雷管接线端口连接的第一MOS管开关和第二MOS管开关，所述第一MOS管开关在不发爆时导通接地，使雷管接线端口无电，并通过单片机控制其在发爆时截止，所述第二MOS管开关连接储能电路，在不发爆时截止，并通过单片机控制其在发爆时导通以对雷管接线端口通电，设定单片机向发爆开关电路逐个发送误差小于0.1微秒脉冲信号的顺序是从发爆开关电路1到发爆开关电路N，对应发爆开关电路1～N中的第一MOS管开关和第二MOS管开关的响应时间由慢到快。
7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述发爆装置还包括网路电阻测量电路，用于测量雷管接线及其另一端瞬发雷管的线路阻值。
8.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述发爆装置还包括与升压电路和储能电路连接的泄电模块，当瞬发雷管发爆后，单片机控制泄电模块对升压电路和储能电路放电。
9.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述发爆装置还包括接收单片机输出故障信号的故障提示电路，分别与电源、升压电路、储能电路和发爆开关电路连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于单片机的微秒级延时发爆装置，其特征在于，所述瞬发雷管为2路～10路，对应的储能电路和发爆开关电路为2个～10个，所述发爆时长为1×103微秒～25×103微秒，发爆间隔为0.2×103微秒～2000×103微秒，每路所述瞬发雷管的个数为1个～50个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511006851.8A CN105486185B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511006851.8A CN105486185B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105486185A true CN105486185A (zh) | 2016-04-13 |
| CN105486185B CN105486185B (zh) | 2017-10-13 |
Family
ID=55673324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511006851.8A Active CN105486185B (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105486185B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107576236A (zh) * | 2017-10-29 | 2018-01-12 | 深圳市中安神盾科技有限公司 | 一种无线爆破装置及爆破方法 |
| CN110595307A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-20 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 分体式多路延时起爆系统 |
| CN111536842A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 西北核技术研究院 | 一种基于变压器的远程起爆系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201191166Y (zh) * | 2008-03-21 | 2009-02-04 | 安徽理工大学 | 可编程电子雷管延期起爆系统 |
| CN201255613Y (zh) * | 2008-07-01 | 2009-06-10 | 煤炭科学研究总院爆破技术研究所 | 智能电雷管发爆装置 |
| CN102155888A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-08-17 | 南京理工大学 | 一种微秒级精确延时起爆装置 |
-
2015
- 2015-12-30 CN CN201511006851.8A patent/CN105486185B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201191166Y (zh) * | 2008-03-21 | 2009-02-04 | 安徽理工大学 | 可编程电子雷管延期起爆系统 |
| CN201255613Y (zh) * | 2008-07-01 | 2009-06-10 | 煤炭科学研究总院爆破技术研究所 | 智能电雷管发爆装置 |
| CN102155888A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-08-17 | 南京理工大学 | 一种微秒级精确延时起爆装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107576236A (zh) * | 2017-10-29 | 2018-01-12 | 深圳市中安神盾科技有限公司 | 一种无线爆破装置及爆破方法 |
| CN110595307A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-20 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 分体式多路延时起爆系统 |
| CN110595307B (zh) * | 2019-10-18 | 2024-04-23 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 分体式多路延时起爆系统 |
| CN111536842A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 西北核技术研究院 | 一种基于变压器的远程起爆系统及方法 |
| CN111536842B (zh) * | 2020-04-21 | 2022-08-16 | 西北核技术研究院 | 一种基于变压器的远程起爆系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105486185B (zh) | 2017-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101143389B1 (ko) | 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템 | |
| CN102121809B (zh) | 电子雷管起爆网络控制装置及控制流程 | |
| CN105486185A (zh) | 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 | |
| CN101776427A (zh) | 一种带自检测和线路故障检测功能的多路电雷管起爆装置和方法 | |
| CN104345214A (zh) | 一种电子雷管点火回路阻抗是否合格的间接判定方法 | |
| CN104198850A (zh) | 一种发火试验中火工品并联式旁路测试方法 | |
| CN104297777A (zh) | 全自动地震勘探数字信号遥爆系统及其遥爆方法 | |
| KR101394453B1 (ko) | 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템 | |
| CN104005740A (zh) | 油气井多级射孔起爆器的控制电路及控制方法 | |
| CN203848763U (zh) | 导爆管远程起爆器 | |
| US20180321024A1 (en) | Electronic detonator firing method, and electronic detonator | |
| EP3500818A1 (en) | Electronic detonator-exploder system | |
| CN103225994B (zh) | 一种数码电子雷管控制器及控制方法 | |
| CN201844765U (zh) | 延时起爆器 | |
| CN106440978B (zh) | 电子雷管桥丝检测电路及检测方法 | |
| CN113513947B (zh) | 一种高可靠火工品驱动电路 | |
| KR100509273B1 (ko) | 전기 발파기의 지연 발파 제어 방법 및 장치 | |
| CN110186338A (zh) | 一种点火头电感度检测装置及检测方法 | |
| CN102155888B (zh) | 一种微秒级精确延时起爆装置 | |
| CN205300406U (zh) | 一种基于单片机的微秒级延时发爆装置 | |
| CN208833096U (zh) | 一种电子延时控制的雷管电路 | |
| CN203405130U (zh) | 数码电子雷管控制器 | |
| CN201993053U (zh) | 电爆网路安全检测发爆系统 | |
| CN107489578A (zh) | 阵列式点火控制装置 | |
| RU75731U1 (ru) | Система электродетонирования |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |