CN105937863A - 一种电子雷管的通讯电路及通讯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子雷管的通讯电路和方法，该通讯电路包括通讯接口、滤波电路、第一开关电路、第二开关电路、单片机、整流电路和稳压电路，起爆器用调制信号对载波进行调制，产生载波信号，通过总线发送至电子雷管的通讯电路，通讯电路对载波信号解调制后进行处理，然后发送信号至起爆器，完成通讯过程。本发明依托电力线网络进行通信，不需要重新布线，具有占用空间小，施工、运行成本低等特点，且同时支持高频信号和低频信号的传输。
Description
技术领域
本发明涉及电子雷管技术领域，尤其涉及一种电子雷管的通讯电路及通讯方法。
背景技术
现有的电子雷管的通讯方式主要采用M-BUS、RS-485等方式，但M-BUS适用于低频信号的传输，在用于传输高频信号时容易出现变形，RS-485方式需要专用的线路，占用空间较多，不适用于小型的电子雷管。
发明内容
本发明提供一种电子雷管的通讯电路，采用电力载波通信方式，所要解决是现有的电子雷管采用M-BUS的通讯方式不适用于传输高频信号，而采用RS-485通讯方式占用空间较多，不适用于小型的电子雷管的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种电子雷管的通讯电路，起爆器将调制信号装载到载波上产生载波信号通过总线发送至所述通讯电路，并接收所述通讯电路发送的输出信号，所述通讯电路包括通讯接口、滤波电路、第一开关电路、第二开关电路、单片机、整流电路和稳压电路；
所述通讯接口与所述整流电路的第一输入端和第二输入端连接，所述整流电路的第一输出端分别与所述滤波电路的输入端、所述稳压电路的输入端和所述第二开关电路的输入端连接，所述第一开关电路的输入端与所述稳压电路的输出端连接，所述第一开关电路的控制端与所述滤波电路的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述第二开关电路的控制端连接。
进一步，在接收信号时，所述载波信号通过所述整流电路，然后分别通过所述稳压电路输出直流电压，还通过所述滤波电路对所述载波信号进行解调制，得到所述调制信号，所述直流电压在所述调制信号的控制下通过所述第一开关电路得到第一脉冲信号，所述第一脉冲信号通过所述单片机得到第二脉冲信号；在发送信号时，所述载波信号通过所述整流电路进行整流后在所述第二脉冲信号的控制下通过所述第二开关电路得到所述输出信号，所述输出信号通过所述整流电路返回总线。
进一步，所述滤波电路包括高通滤波电路、检波电路和低通滤波电路，所述高通滤波电路的输入端与所述整流电路的第一输出端连接，所述高通滤波电路的输出端与所述检波电路的输入端连接，所述检波电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与所述第一开关电路的控制端连接。
进一步，所述载波信号依次通过所述高通滤波电路、所述检波电路和所述低通滤波电路得到所述调制信号。
进一步，所述通讯电路还包括过热保护电路，所述过热保护电路串联接入通讯接口和整流电路之间；
所述过热保护电路用于在通讯接口输入的电流过大，电路温度过高时对电流进行限制，避免损坏电路中的元器件。
进一步，所述过热保护电路由PTC电阻组成。
进一步，所述整流电路为桥式整流电路，所述桥式整流电路的第一输入端和第二输入端分别通讯接口连接，所述桥式整流电路的正极输出端为第一输出端，负极输出端接地。
进一步，所述稳压电路由三端稳压器U1、电容C1、电容C2和电容C3组成，电容C1的一端和三端稳压器U1的输入端相连后作为输入端，三端稳压器U1的输出端、电容C2的一端和电容C3的一端相连后作为输出端，三端稳压器U1的输出端和电容C1、电容C2、电容C3的另一端均接地。
进一步，所述高通滤波电路由电容C1和电阻R1组成，所述检波电路由检波二极管D3组成，所述低通滤波电路由电容C2和电阻R2组成，电容C1的一端作为所述滤波电路的输入端，另一端分别与电阻R1的一端和检波二极管D3的阳极连接，电阻R1的另一端接地，检波二极管D3的阴极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接并作为所述滤波电路的输出端，电容C2的另一端接地。
进一步，所述第一开关电路由电阻R3和三极管Q1组成，三极管Q1的基极作为控制端，电阻R3的一端作为输入端，另一端与三极管Q1的集电极相连并作为输出端，三极管Q1的发射极接地。
进一步，所述第二开关电路由电阻R5和三极管Q2组成，电阻R5的一端为输入端，另一端和三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的基极为控制端，三极管Q2的发射极接地。
一种电子雷管的通讯方法，用于起爆器与电子雷管之间的通讯，包括以下步骤：
步骤1，总线输入所述载波信号后通过整流电路后通过稳压电路输出直流电压；
步骤2，所述载波信号通过所述整流电路后还通过滤波电路对所述载波信号进行解调制，得到调制信号；
步骤3，所述直流电压在所述调制信号的控制下通过第一开关电路得到第一脉冲信号；
步骤4，所述第一脉冲信号通过单片机得到第二脉冲信号；
步骤5，所述载波通过所述整流电路进行整流后在所述第二脉冲信号的控制下通过所述第二开关电路得到所述输出信号；
步骤6，所述输出信号通过所述整流电路返回总线。
进一步，所述步骤2包括：所述载波信号通过所述整流电路后首先通过所述滤波电路中的高通滤波电路，然后通过检波电路，最后通过低通滤波电路完成对载波信号的解调制，得到调制信号。
本发明的有益效果是：依托电力线网络进行通信，不需要重新布线，具有占用空间小，施工、运行成本低等特点，且同时支持高频信号和低频信号的传输。
附图说明
图1为本发明实施例提供的第一种电子雷管的通讯电路示意图；
图2为本发明实施例滤波电路组成示意图；
图3为本发明实施例提供的第二种电子雷管的通讯电路示意图；
图4为本发明实施例提供的第二种电子雷管的通讯电路原理图；
图4中，各标号所代表的部件列表如下：
1、通讯接口，2、过热保护电路，3、整流电路，4、滤波电路，5、第一开关电路、6、单片机，7、第二开关电路，8、稳压电路；
图5为本发明实施例提供的一种电子雷管的通讯方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的第一种电子雷管的通讯电路，包括通讯接口、滤波电路、第一开关电路、第二开关电路、单片机、整流电路和稳压电路。
所述通讯接口与所述整流电路的第一输入端和第二输入端连接，所述整流电路的第一输出端分别与所述滤波电路的输入端、所述稳压电路的输入端和所述第二开关电路的输入端连接，所述第一开关电路的输入端与所述稳压电路的输出端连接，所述第一开关电路的控制端与所述滤波电路的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述第二开关电路的控制端连接。
如图2所示，本发明实施例滤波电路包括高通滤波电路、检波电路和低通滤波电路，所述高通滤波电路的输入端为滤波电路的输入端，所述高通滤波电路的输出端与所述检波电路的输入端连接，所述检波电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端为滤波电路的输出端。
如图3所示，本发明实施例提供的第二种电子雷管的通讯电路，包括通讯接口、过热保护电路、整流电路、滤波电路、第一开关电路、单片机、第二开关电路和稳压电路。
所述过热保护电路在图1所示电路结构的基础上串联接入通讯接口和整流电路之间，用于在通讯接口输入的电流过大，电路温度过高时对电流进行限制，避免损坏电路中的元器件。
如图4所示，本发明实施例提供的第二种电子雷管的通讯电路中各组成电路的具体结构如下：
过热保护电路2由PTC电阻组成，可选的，串联接入通讯接口1和整流电路3之间，PTC电阻具有阻值随温度上升而增加的特性，可在电路温度过高时对电流进行限制，避免损坏电路中的元器件；
整流电路3是由二极管D1和D2组成的整流桥，二极管D1的1脚与二极管D2的2脚连接后作为整流桥的第一输入端，二极管D1的2脚与二极管D2的1脚连接后作为整流桥的第二输入端，二极管D2的3脚为正极输出端，二极管D1的3脚作为负极输出端接地，整流桥的作用是使无极性的信号转变成有极性的信号；
稳压电路8由三端稳压器U1、电容C1、电容C2和电容C3组成，电容C1的1脚和三端稳压器U1的1脚相连后作为输入端，三端稳压器U1的2脚、电容C2的1脚和电容C3的1脚相连后作为输出端，三端稳压器U1的3脚和电容C1、电容C2、电容C3的2脚均接地，稳压电路8可将输入的交流电压变为3.3V直流电压；
滤波电路4由电容C1、电阻R1、检波二极管D2、电阻R2和电容C2组成，电容C1和电阻R1组成高通滤波电路，检波二极管D3组成检波电路，电阻R2和电容C2组成低通滤波电路，其中，电容C1的1脚为输入端，C1的2脚与检波二极管D2的阳极、电阻R1的1脚连接，检波二极管D2的阴极与电阻R2的1脚连接，电阻R2的2脚与电容C2的1脚连接并作为输出端，电阻R1的2脚、电容C2的2脚均接地；
第一开关电路5由电阻R3和三极管Q1组成，电阻R3的1脚为输入端，三极管Q1的基极1脚为控制端，发射极2脚接地，集电极3脚与电阻R3的2脚连接并作为输入端；
第二开关电路7由电阻R4和三极管Q2组成，电阻R4的1脚为输入端，三极管Q2的基极1脚为控制端，发射极2脚接地，集电极3脚与电阻R4的2脚连接。
下面结合图4具体介绍上述电子雷管的通讯电路的工作原理：
起爆器与电子雷管通过总线连接，采用半双工传输方式进行电力载波通讯，载波为电压24v、频率500khz的正弦波，在起爆器发送数据时，用调制信号(频率低于载波)对载波进行调制，产生载波信号其中，频率100～500khz表示逻辑“1”，频率≤50khz表示逻辑“0”，以载波信号通过通讯接口1的2脚流入为例，载波信号经过PTC电阻和整流桥，然后经过高通滤波电路过滤载波信号中的低频信号，再经过检波二极管D3过滤掉信号中的500khz以上的信号，最后经过低通滤波电路进一步进行圆滑处理，从而还原出起爆器发送的调制信号，调制信号输入三极管Q1的基极控制其通断，稳压电路8输出3.3V直流电压首先经过电阻R3限流后，随着Q1的通断转换为脉冲信号，脉冲信号的频率与调制信号的频率相同，单片机6测量脉冲信号的频率即可识别起爆器发送的数据。
电子雷管发送数据时，以频率50～100khz的信号表示逻辑“1”，以频率0～50khz的信号表示逻辑“0”，此时，起爆器仅发送载波，不对其进行调制，单片机6的输出端TXD发出的脉冲信号直接驱动三极管Q2的基极，载波从端子J1流入，通过整流桥后，再通过电阻R4进行分压，随着Q2的通断转换为输出信号，输出信号的频率与单片机6发出的脉冲信号的频率相同，输出信号经过整流桥反馈至起爆器，起爆器对反馈的信号进行解调制，频率50～100khz的信号识别为逻辑“1”，频率0～50khz的信号识别为逻辑“0”，从而得到电子雷管输出的数据。
通过对以上通讯电路的工作原理的总结，本发明实施例提供的一种电子雷管的通讯方法如图5所示，包括：
步骤S1，总线输入载波信号后通过整流电路后通过稳压电路输出直流电压；
步骤S2，载波信号通过整流电路后还通过滤波电路对载波信号进行解调制，得到调制信号；
步骤S3，直流电压在调制信号的控制下通过第一开关电路得到第一脉冲信号；
步骤S4，第一脉冲信号通过单片机得到第二脉冲信号；
步骤S5，载波通过所述整流电路进行整流后在第二脉冲信号的控制下通过第二开关电路得到输出信号；
步骤S6，输出信号通过整流电路返回总线。
其中，步骤S3的具体包括：载波信号通过整流电路后首先通过滤波电路中的高通滤波电路，然后通过检波电路，最后通过低通滤波电路完成对载波信号的解调制，得到调制信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种电子雷管的通讯电路，起爆器将调制信号装载到载波上产生载波信号通过总线发送至所述通讯电路，并接收所述通讯电路发送的输出信号，其特征在于，所述通讯电路包括通讯接口、滤波电路、第一开关电路、第二开关电路、单片机、整流电路和稳压电路；
所述通讯接口与所述整流电路的第一输入端和第二输入端连接，所述整流电路的第一输出端分别与所述滤波电路的输入端、所述稳压电路的输入端和所述第二开关电路的输入端连接，所述第一开关电路的输入端与所述稳压电路的输出端连接，所述第一开关电路的控制端与所述滤波电路的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述第二开关电路的控制端连接。
2.根据权利要求1所述一种通讯电路，其特征在于，在接收信号时，所述载波信号通过所述整流电路，然后分别通过所述稳压电路输出直流电压，还通过所述滤波电路对所述载波信号进行解调制，得到所述调制信号，所述直流电压在所述调制信号的控制下通过所述第一开关电路得到第一脉冲信号，所述第一脉冲信号通过所述单片机得到第二脉冲信号；在发送信号时，所述载波信号通过所述整流电路进行整流后在所述第二脉冲信号的控制下通过所述第二开关电路得到所述输出信号，所述输出信号通过所述整流电路返回总线。
3.根据权利要求2所述一种通讯电路，其特征在于，所述滤波电路包括高通滤波电路、检波电路和低通滤波电路，所述高通滤波电路的输入端与所述整流电路的第一输出端连接，所述高通滤波电路的输出端与所述检波电路的输入端连接，所述检波电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与所述第一开关电路的控制端连接。
4.根据权利要求3所述一种通讯电路，其特征在于，所述载波信号依次通过所述高通滤波电路、所述检波电路和所述低通滤波电路得到所述调制信号。
5.根据权利要求4所述一种通讯电路，其特征在于，所述通讯电路还包括过热保护电路，所述过热保护电路串联接入所述通讯接口和所述整流电路之间；
所述过热保护电路用于在通讯接口输入的电流过大，电路温度过高时对电流进行限制，避免损坏电路中的元器件。
6.根据权利要求5所述一种通讯电路，其特征在于，所述过热保护电路由PTC电阻组成。
7.根据权利要求6所述一种通讯电路，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路，所述桥式整流电路的第一输入端和第二输入端分别通讯接口连接，所述桥式整流电路的正极输出端为第一输出端，负极输出端接地。
8.根据权利要求7所述一种通讯电路，其特征在于，所述稳压电路由三端稳压器U1、电容C1、电容C2和电容C3组成，电容C1的一端和三端稳压器U1的输入端相连后作为输入端，三端稳压器U1的输出端、电容C2的一端和电容C3的一端相连后作为输出端，三端稳压器U1的输出端和电容C1、电容C2、电容C3的另一端均接地。
9.根据权利要求8所述一种通讯电路，其特征在于，所述高通滤波电路由电容C1和电阻R1组成，所述检波电路由检波二极管D3组成，所述低通滤波电路由电容C2和电阻R2组成，电容C1的一端作为所述滤波电路的输入端，另一端分别与电阻R1的一端和检波二极管D3的阳极连接，电阻R1的另一端接地，检波二极管D3的阴极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C2的一端连接并作为所述滤波电路的输出端，电容C2的另一端接地。
10.根据权利要求9所述一种通讯电路，其特征在于，所述第一开关电路由电阻R3和三极管Q1组成，三极管Q1的基极作为控制端，电阻R3的一端作为输入端，另一端与三极管Q1的集电极相连并作为输出端，三极管Q1的发射极接地。
11.根据权利要求8所述一种通讯电路，其特征在于，所述第二开关电路由电阻R5和三极管Q2组成，电阻R5的一端为输入端，另一端和三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的基极为控制端，三极管Q2的发射极接地。
12.一种电子雷管的通讯方法，用于起爆器与电子雷管之间的通讯，起爆器将调制信号装载到载波上产生载波信号通过总线发送至电子雷管的通讯电路，所述通讯电路接收载波信号后返回输出信号，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，总线输入所述载波信号后通过整流电路后通过稳压电路输出直流电压；
步骤2，所述载波信号通过所述整流电路后还通过滤波电路对所述载波信号进行解调制，得到调制信号；
步骤3，所述直流电压在所述调制信号的控制下通过第一开关电路得到第一脉冲信号；
步骤4，所述第一脉冲信号通过单片机得到第二脉冲信号；
步骤5，所述载波通过所述整流电路进行整流后在所述第二脉冲信号的控制下通过所述第二开关电路得到所述输出信号；
步骤6，所述输出信号通过所述整流电路返回总线。
13.根据权利要求12所述一种通讯方法，其特征在于，所述步骤2包括：所述载波信号通过所述整流电路后首先通过所述滤波电路中的高通滤波电路，然后通过检波电路，最后通过低通滤波电路完成对载波信号的解调制，得到调制信号。
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