CN105509580A

CN105509580A - 数码雷管精确延时方法

Info

Publication number: CN105509580A
Application number: CN201510844185.9A
Authority: CN
Inventors: 余静宁; 洪铭杰; 刘华; 唐彬
Original assignee: Shenzhen Zhonganliye Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhonganliye Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明涉及一种数码雷管精确延时方法，包括以下步骤：S1：将数码雷管安装于爆破现场，并与起爆器电连接；S2：起爆器发出设定时长的标准精确时间至所述数码雷管；S3：所述数码雷管根据所述标准精确时间计算延时时间。通过起爆器发出的标准精确时间作为参照，来校正数码雷管的内振的误差范围，从而计算出精确的延时时间，大大提高了精度，从而可以使用内振误差范围较大的MCU、单片机来制作数码雷管，突破了现有技术关于时间精度的限定，有利于数码雷管的广泛推广应用。

Description

数码雷管精确延时方法

技术领域

本发明涉及雷管的起爆技术，更具体地说，涉及一种数码雷管精确延时方法。

背景技术

随着经济社会的发展，工程爆破计数得到越来越广泛的应用。在一些对爆破要求比较高的场合，如矿山、隧道、建筑等，多采用小当量多级起爆的方法。多级起爆需要对延时时间进行精确控制，延时时间过长或过短都得不到预期的爆破效果。

如图1所示，是现有技术的一种数码雷管的原理示意图，数码雷管通过电源与通信接口与起爆器1连接，接入电源和起爆信号；数码雷管的MCU2根据起爆信号来控制点火，触发点火器3件进行点火，引爆炸药。在现有技术中，三个关键技术，各种环境下的稳定性，超低功耗，精确延时，成为了数码雷管的瓶颈技术，阻碍了数码雷管的推广使用。

对精确延时这个参数而言，由于使用环境的特殊性(温度范围超宽-45℃---100℃，强烈爆破振动)，所以数码雷管只能使用内振，同时由于电压变化，及超低功耗的要求，只能用超低的芯片频率，在此种种约束条件之下，对数码雷管的MCU的要求非常之高，对很多芯片而言，这项参数成了不可突破的技术瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于误差范围较大的内振的数码雷管精确延时方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种数码雷管精确延时方法，包括以下步骤：

S1：将数码雷管安装于爆破现场，并与起爆器电连接；

S2：起爆器发出设定时长的标准精确时间至所述数码雷管；

S3：所述数码雷管根据所述标准精确时间计算延时时间。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S1中，所述数码雷管为多个，通过快速接线夹与所述起爆器电连接。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S1中，将数码雷管安装于爆破现场，并在所述爆破现场的环境温度、湿度参数稳定后，即将起爆时，执行所述步骤S2。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S2中，包括：

S2-1：所述起爆器向所述数码雷管发送校正信号；发送所述校正信号的发送时长为所述标准精确时间的设定时长；

S2-2：所述数码雷管通过其自身的计时器计算接收到所述校正信号的接收时长。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S2-1中，所述校正信号为电平信号；

在所述步骤S2-2中，所述数码雷管通过指令等待接收，在所述校正信号为正电平信号时计数得到所述接收时长，并在所述校正信号变回低电平信号时退出。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S3中，通过将所述接收时长与所述标准精确时间进行比对，计算出所述延时时间。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S2-2中，通过对所述数码雷管的内振进行计数，进而计算得到所述接收时长。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S3中，通过Z＝Y*X/M计算得到所述延时时间对应的计数Z；其中，Y为所述延时时间；X为步骤S2-2中得到所述数码雷管的内振计数；M为所述标准精确时间的设定时长。

在本发明的数码雷管精确延时方法的所述步骤S2-2中，对所述数码雷管的内振的每个计数周期进行四舍五入。

在本发明的数码雷管精确延时方法中，所述起爆器的内振的精度在5PPM以上；所述数码雷管的内振的误差范围在±20％；所述标准精确时间的设定时长为1000ms。

实施本发明具有以下有益效果：通过起爆器发出的标准精确时间作为参照，来校正数码雷管的内振的误差范围，从而计算出精确的延时时间，大大提高了精度，从而可以使用内振误差范围较大的MCU、单片机来制作数码雷管，突破了现有技术关于时间精度的限定，有利于数码雷管的广泛推广应用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是是现有技术的一种数码雷管的原理示意图；

图2是本发明数码雷管与起爆器的连接示意图；

图3是本发明数码雷管精确延时方法的一个实施例的程序流程示意图。

具体实施方式

如图2、3所示，在本发明的数码雷管13精确延时方法的一个实施例，可用于数码雷管13的精确起爆控制，通过起爆器11发出的标准精确时间作为参照，来校正数码雷管13的内振的误差范围，从而计算出精确的延时时间，大大提高了精度，从而可以使用内振误差范围较大的MCU、单片机来制作数码雷管13，突破了现有技术关于时间精度的限定，有利于数码雷管13的广泛推广应用。

如图2所示，在本实施例中，数码雷管13可以为一个或多个，包括MCU、点火开关、点火器、电源等，可通过快速接线夹12与起爆器11(集中控制器)连接。通过起爆器11输出控制信号、电源至数码雷管13，数码雷管13的MCU根据控制信号控制点火开关导通，进而触发点火器，引爆炸药。其中，数码雷管13的内振的误差范围可以在±20％，从而MCU可以选择通用单片机，降低对芯片的性能要求，提高了数码雷管13的通用性。

该起爆器11通过快速接线夹12与数码雷管13连接，输出控制信号、电源至数码雷管13，对数码雷管13的引爆进行控制。在本实施例中，在起爆时，起爆器11还可以先发送设定时长的标准精确时间至数码雷管13，通过主从方式校正，校正数码雷管13的内振误差，可以将误差降低至1‰的精度。为了提高精度，该起爆器11的内振精度选用精度在5PPM以上的起爆器11，从而保证标准精确时间的精度。

如图3所示，本实施例的数码雷管13精确延时方法进行起爆控制时，根据爆破需要，先将一个或多个数码雷管13安装于爆破现场的适当位置，并通过快速接线夹12与起爆器11进行电连接。将数码雷管13安装于爆破现场，并在爆破现场的环境温度、湿度等参数稳定后，即可等待起爆。

当爆破现场的环境温度、湿度等稳定后，即将起爆时，起爆器11发出设定时长的标准精确时间至数码雷管13，并由数码雷管13根据标准精确时间计算延时时间，进行精确延时控制。

具体的：起爆器11向数码雷管13发送校正信号；发送校正信号的发送时长为标准精确时间的设定时长。在本实施例中，该校正信号为电平信号；数码雷管13通过指令等待接收，在校正信号为正电平信号时计数得到接收时长，并在校正信号变回低电平信号时退出。数码雷管13通过其自身的计时器计算接收到校正信号的接收时长，例如，在接收到正电平信号时，对数码雷管13的内振进行计数，通过对计数个数与每个计数的时长进行运算，进而计算得到接收时长。进一步的，为了提高计数精度，对数码雷管13的内振的每个计数周期进行四舍五入。

然后，通过将接收时长与标准精确时间进行比对，计算出延时时间。在本实施例中，通过Z＝Y*X/M计算得到延时时间对应的计数Z；其中，Y为延时时间；X为步骤S2-2中得到数码雷管13的内振计数；M为标准精确时间的设定时长。

假设数码雷管13采用低频率50KHZ的单片机，内振的误差范围在±20％；标准精确时间的设定时长为1000ms，可以理解的，设定时长可以根据要求设定不同的时长，则其数据如下表：

误差	频率HZ	1指令时间us	7指令时间	16BIT计时范围	24BIT计时范围ms
						+20％	40000	16	112	7340032	1879048.192
+15％	42500	17	119	7798784	1996488.704
						+10％	45000	18	126	8257536	2113929.216
+5％	47500	19	133	8716288	2231369.728
						0	50000	20	140	9175040	2348810.24
-5％	52500	21	147	9633792	2466250.752
						-10％	55000	22	154	10092544	2583691.264
-15％	57500	23	161	10551296	2701131.776
						-20％	60000	24	168	11010048	2818572.288

起爆器11下传1000ms时间，数码雷管13计数如下表：

误差	频率HZ	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整
						+20％	40000	16	112	8928.571429	8929
+15％	42500	17	119	8403.361345	8403
						+10％	45000	18	126	7936.507937	7937
+5％	47500	19	133	7518.796992	7519
						0	50000	20	140	7142.857143	7143
-5％	52500	21	147	6802.721088	6803
						-10％	55000	22	154	6493.506494	6494
-15％	57500	23	161	6211.180124	6211
						-20％	60000	24	168	5952.380952	5952

以下为各时间的延时误差分析：

100ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	893	100016	0.016
+15％	17	119	8403.361345	8403	840	99960	-0.04
								+10％	18	126	7936.507937	7937	794	100044	0.044
+5％	19	133	7518.796992	7519	752	100016	0.016
								0	20	140	7142.857143	7143	714	99960	-0.04
-5％	21	147	6802.721088	6803	680	99960	-0.04
								-10％	22	154	6493.506494	6494	649	99946	-0.054
-15％	23	161	6211.180124	6211	621	99981	-0.019
								-20％	24	168	5952.380952	5952	595	99960	-0.04

200ms：

300ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	2679	300048	0.016
+15％	17	119	8403.361345	8403	2521	299999	-0.00033
								+10％	18	126	7936.507937	7937	2381	300006	0.002
+5％	19	133	7518.796992	7519	2256	300048	0.016
								0	20	140	7142.857143	7143	2143	300020	0.006667
-5％	21	147	6802.721088	6803	2041	300027	0.009
								-10％	22	154	6493.506494	6494	1948	299992	-0.00267
-15％	23	161	6211.180124	6211	1863	299943	-0.019
								-20％	24	168	5952.380952	5952	1786	300048	0.016

400ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	3572	400064	0.016
+15％	17	119	8403.361345	8403	3361	399959	-0.01025
								+10％	18	126	7936.507937	7937	3175	400050	0.0125
+5％	19	133	7518.796992	7519	3008	400064	0.016
								0	20	140	7142.857143	7143	2857	399980	-0.005
-5％	21	147	6802.721088	6803	2721	399987	-0.00325
								-10％	22	154	6493.506494	6494	2598	400092	0.023
-15％	23	161	6211.180124	6211	2484	399924	-0.019
								-20％	24	168	5952.380952	5952	2381	400008	0.002

500ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	4465	500080	0.016
+15％	17	119	8403.361345	8403	4202	500038	0.0076
								+10％	18	126	7936.507937	7937	3969	500094	0.0188
+5％	19	133	7518.796992	7519	3760	500080	0.016
								0	20	140	7142.857143	7143	3572	500080	0.016
-5％	21	147	6802.721088	6803	3402	500094	0.0188
								-10％	22	154	6493.506494	6494	3247	500038	0.0076
-15％	23	161	6211.180124	6211	3106	500066	0.0132
								-20％	24	168	5952.380952	5952	2976	499968	-0.0064

600ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	5357	599984	-0.00267
+15％	17	119	8403.361345	8403	5042	599998	-0.00033
								+10％	18	126	7936.507937	7937	4762	600012	0.002
+5％	19	133	7518.796992	7519	4511	599963	-0.00617
								0	20	140	7142.857143	7143	4286	600040	0.006667
-5％	21	147	6802.721088	6803	4082	600054	0.009
								-10％	22	154	6493.506494	6494	3896	599984	-0.00267
-15％	23	161	6211.180124	6211	3727	600047	0.007833
								-20％	24	168	5952.380952	5952	3571	599928	-0.012

700ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	6250	700000	0
+15％	17	119	8403.361345	8403	5882	699958	-0.006
								+10％	18	126	7936.507937	7937	5556	700056	0.008
+5％	19	133	7518.796992	7519	5263	699979	-0.003
								0	20	140	7142.857143	7143	5000	700000	0
-5％	21	147	6802.721088	6803	4762	700014	0.002
								-10％	22	154	6493.506494	6494	4546	700084	0.012
-15％	23	161	6211.180124	6211	4348	700028	0.004
								-20％	24	168	5952.380952	5952	4166	699888	-0.016

800ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	7143	800016	0.002
+15％	17	119	8403.361345	8403	6722	799918	-0.01025
								+10％	18	126	7936.507937	7937	6350	800100	0.0125
+5％	19	133	7518.796992	7519	6015	799995	-0.00063
								0	20	140	7142.857143	7143	5714	799960	-0.005
-5％	21	147	6802.721088	6803	5442	799974	-0.00325
								-10％	22	154	6493.506494	6494	5195	800030	0.00375
-15％	23	161	6211.180124	6211	4969	800009	0.001125
								-20％	24	168	5952.380952	5952	4762	800016	0.002

900ms：

误差	1指令时间us	7指令时间	1000ms周期数	4舍5入取整	延时周期	计时时间	误差％
								+20％	16	112	8928.571429	8929	8036	900032	0.003556
+15％	17	119	8403.361345	8403	7563	899997	-0.00033
								+10％	18	126	7936.507937	7937	7143	900018	0.002
+5％	19	133	7518.796992	7519	6767	900011	0.001222
								0	20	140	7142.857143	7143	6429	900060	0.006667
-5％	21	147	6802.721088	6803	6123	900081	0.009
								-10％	22	154	6493.506494	6494	5845	900130	0.014444
-15％	23	161	6211.180124	6211	5590	899990	-0.00111
								-20％	24	168	5952.380952	5952	5357	899976	-0.00267

1000ms：

在本实施例中，通过单片机的七个指令作为一个循环计数，并采用1000ms作为标准精确时间的设定时长，从上表中可以看到，其得到O.03％以上的精度。可以理解的，单片机的一个循环计数的指令个数、标准精确时间的设定时长可以根据需要进行调整。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种数码雷管精确延时方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将数码雷管安装于爆破现场，并与起爆器电连接；

S2：起爆器发出设定时长的标准精确时间至所述数码雷管；

S3：所述数码雷管根据所述标准精确时间计算延时时间。

2.根据权利要求1所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述数码雷管为多个，通过快速接线夹与所述起爆器电连接。

3.根据权利要求1所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S1中，将数码雷管安装于爆破现场，并在所述爆破现场的环境温度、湿度参数稳定后，即将起爆时，执行所述步骤S2。

4.根据权利要求1所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S2中，包括：

5.根据权利要求4所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S2-1中，所述校正信号为电平信号；

6.根据权利要求4或5所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过将所述接收时长与所述标准精确时间进行比对，计算出所述延时时间。

7.根据权利要求6所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S2-2中，通过对所述数码雷管的内振进行计数，进而计算得到所述接收时长。

8.根据权利要求7所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过Z＝Y*X/M计算得到所述延时时间对应的计数Z；其中，Y为所述延时时间；X为步骤S2-2中得到所述数码雷管的内振计数；M为所述标准精确时间的设定时长。

9.根据权利要求8所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，在所述步骤S2-2中，对所述数码雷管的内振的每个计数周期进行四舍五入。

10.根据权利要求8所述的数码雷管精确延时方法，其特征在于，所述起爆器的内振的精度在5PPM以上；所述数码雷管的内振的误差范围在±20％；所述标准精确时间的设定时长为1000ms。