CN108709466B - 一种电子雷管信号接收电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子雷管信号接收电路，属于电子雷管技术领域。其包括逻辑运算单元和两个信号接收通路，逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，两个信号接收通路的输出端分别连接逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一施密特触发器以及一电压转换单元；每个信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与电压转换单元的输入端连接，电压转换单元的输出端与逻辑运算单元的一个输入端连接。本发明电路结构简单、成本低、功耗低、可靠性高，能够稳定且正确地接收复杂的总线信号，兼容低压和高压通信的信号传输，适用于生产、检测及使用等过程中控制器与电子雷管的通信。

Description

一种电子雷管信号接收电路
技术领域
本发明涉及电子雷管和火工品技术领域，特别是指一种电子雷管信号接收电路。
背景技术
集成电路技术和火工品技术相结合产生的电子雷管是工业用雷管的必然发展趋势。电子雷管使用集成电路取代了工业雷管中的延期火药，利用集成电路实现了高精度延期、安全控制和可靠起爆等特性。
电子雷管主要由电路板、带有药头的桥丝、火药管(或无起爆药管)构成，其中，集成电路、附加电子元件和桥丝都焊接在电路板上。在使用过程中，控制器通过总线对电子雷管进行供电和通信，从而实现对电子雷管的编码、延时、检测、充电、放电和起爆等操作。
在电子雷管的工作过程中，控制器需要通过总线对电子雷管进行供电并通信，控制结构一般采用两根导线连接单个或并联多个电子雷管的总线模式。在复杂的电路匹配和外部干扰导致信号恶化的情况下，电子雷管需要满足低压和高压通信需求，并要求能够稳定正确地接收数据。
但是，现有的接收电路或者结构复杂导致成本和功耗较高，或者在兼容性和稳定性方面存在不足而无法满足全周期应用需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种电子雷管信号接收电路，其结构简单、成本低、功耗低，能够稳定而正确地接收复杂的总线信号，兼容低压和高压通信的信号传输。
基于上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种电子雷管信号接收电路，其包括逻辑运算单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器以及一用于将输入电平信号转换为标准电平信号输出的电压转换单元，所述标准电平介于0.9V～5V之间；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
可选的，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
一种电子雷管信号接收电路，其包括逻辑运算单元、电压转换单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述电压转换单元将输入电平信号转换为标准电平信号输出，所述标准电平介于0.9V～5V之间，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器，所述逻辑运算单元的输出端连接所述电压转换单元的输入端；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
可选的，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：
1、本电路具有很高的兼容性，能够兼容正负总线通信，可以满足低压和高压通信要求，也可实现总线连接任意数目电子雷管的信号接收。
2、本电路具有很高的稳定性，可以正确接收由于复杂连接和应用环境造成的带有振铃或过充的非理想信号，消除信道不理想导致的误码。
3、本电路具有极低的功耗，只在接收信号时产生门翻转电流，不接收信号期间不产生功耗。
4、本电路具有极高的实用性，符合电子雷管系统应用规范，可以满足电子雷管全周期通信需求。
总之，本电路结构简单、成本低、功耗低，能够稳定而正确地接收复杂的总线信号，兼容低压和高压通信的信号传输，适用于生产、检测及使用等过程中控制器与电子雷管的通信。
附图说明
图1是本发明实施例中一种电子雷管信号接收电路的电路结构示意图；
图2是本发明实施例中另一种电子雷管信号接收电路的电路结构示意图；
图3是本发明实施例电子雷管信号接收电路中负向反馈单元的一种电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。
一种电子雷管信号接收电路，其包括逻辑运算单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器以及一用于将输入电平信号转换为标准电平信号输出的电压转换单元，所述标准电平介于0.9V～5V之间；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
可选的，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
此外，调整电压转换单元的位置，可以得到一种新的电路结构。具体如下：
一种电子雷管信号接收电路，其包括逻辑运算单元、电压转换单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述电压转换单元将输入电平信号转换为标准电平信号输出，所述标准电平介于0.9V～5V之间，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器，所述逻辑运算单元的输出端连接所述电压转换单元的输入端；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
可选的，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
本发明电子雷管信号接收电路采用双通道结构。使用时，将本发明的两条信号接收通路与电子雷管的两根总线一一对应连接，这样，电子雷管的信号通过两条信号接收通路传递给逻辑运算单元，两个信号在逻辑运算单元中经过逻辑运算即得到最终的信号。
其中，本发明中的施密特触发器为宽电压施密特触发器，可用于接收电压范围很宽的信号，对不同电压具有相应的边沿触发电平，这种宽电压可以满足电子雷管应用所需求的电压范围。
本发明中的电压转换单元用于将接收电平信号转换为标准电平信号，该标准电平为电子雷管制造工艺的标准电平。
此外，本发明中的负向反馈单元还可将施密特触发器的输出反馈至总线，从而提升总线信号的电平转换能力。
本发明中的逻辑运算单元根据两个通道接收的电平信号进行逻辑计算并输出结果，逻辑运算单元可以通过异或、同或、或等数字运算实现，也可以通过电压比较等模拟方式实现。
图1所示为一个具体的例子，一种电子雷管信号接收电路，由宽电压施密特触发器A1和A2、负向反馈单元A3和A4、电压转换单元A5和A6以及逻辑运算单元A7组成。
宽电压施密特触发器A1接收总线L1上的信号，并且输出宽电压信号至电压转换单元A5，其输入端接T1点，输出端接T3点，其中T1点位于总线L1上。
宽电压施密特触发器A2接收总线L2上的信号，并且输出宽电压信号至电压转换单元A6，其输入端接T2点，输出端接T4点，其中T2点位于总线L2上。
负向反馈单元A3将宽电压施密特触发器A1的输出端负向反馈至其输入端，其输入端接T1点，输出端接T3点，其中T1点处于总线L1上。
负向反馈单元A4将宽电压施密特触发器A2的输出端负向反馈至其输入端，其输入端接T2点，输出端接T4点，其中T2点处于总线L2上。
电压转换单元A5将宽电压施密特触发器A1输出的宽电压信号转换为内部标准电压，输出标准电压信号至逻辑运算单元A7，其输入端接T3点，输出端接T5点。
电压转换单元A6将宽电压施密特触发器A2输出的宽电压信号转换为内部标准电压，输出标准电压信号至逻辑运算单元A7，其输入端接T4点，输出端接T6点。
逻辑运算单元A7根据电压转换单元A5和A6的输出计算信号逻辑并输出，其输入端接T5和T6点，输出端接L3线，L3为连接至其它电路单元的信号线。
上述电路结构也可做适当变形，如图2所示。图2所示电路结构将图1中的逻辑运算单元和电压转换单元的顺序进行了交换，具体来说，该电路由宽电压施密特触发器A1和A2、负向反馈单元A3和A4、逻辑运算单元A7以及电压转换单元A5组成。其中负向反馈单元A3和A4与图1中的相同。
该电路中：
宽电压施密特触发器A1接收总线L1上的信号，并且输出宽电压信号至逻辑运算单元A7，其输入端接T1点，输出端接T3点，其中T1点处于总线L1上。
宽电压施密特触发器A2接收总线L2上的信号，并且输出宽电压信号至逻辑运算单元A7，其输入端接T2点，输出端接T4点，其中T2点处于总线L2上。
逻辑运算单元A7根据宽电压施密特触发器A3和A4的输出计算信号逻辑并输出至电压转换单元，其输入端接T3和T4点，输出端接T7点。
电压转换单元A5将逻辑运算单元A7输出的宽电压信号转换为内部标准电压并输出，其输入端接T3点，输出端接L3线。
图3所示为上述各例中负向反馈单元的一种结构示意图。其中，负向反馈单元由开关S1和电阻R1组成，电阻R1与开关S1串联，两端分别接T1点和T8点；开关S1用于控制反馈回路的导通与关断，其一端与电阻R1相连接于T8点，另一端接地，同时控制端接T3点。
电子雷管在生产、检测和使用等过程中通信电压不同、连接方式多样、工作环境复杂，导致信号质量较差，系统对电子雷管接收信号能力要求较高。本发明的信号接收电路可满足各种情形中电子雷管信号接收要求。具体来说，以图1电路结构为例，其工作方式为：
1)电子雷管的连接总线L1和L2分别连接至宽电压施密特触发器A1和A2。宽电压施密特触发器A1和A2可接收很宽电压范围的信号，且对不同电压具有相应的边沿触发电平，可有效滤除谐波，输出理想波形，其输入信号电压典型范围为2.5V～24V。
2)负向反馈单元A3和A4分别将宽电压施密特触发器A1和A2的输出反馈至总线。电路接收信号时，负向反馈单元增加对总线寄生电容的充放电回路，提升总线信号电平转换能力；电路不接收信号时，负向反馈单元不工作。负向反馈单元的典型电路如图3所示，R1阻值≥0，S1可使用MOS管实现。
3)电压转换单元A5和A6分别将宽电压施密特触发器接A1和A2输出的电平信号转换为标准电平输出。标准电平的值由电子雷管制造工艺决定，典型范围为0.9V～5V。
4)逻辑运算单元A7接收电压转换单元A5和A6的输出，并且对两个电平信号进行逻辑运算，输出“有”信号或者“无”信号。其典型运算模式为：若其两输入信号相同，则表示为“有”信号；若其两输入信号相异，则表示为“无”信号。
5)信号接收过程中，若L1传输信号，则A1、A3、A5和A7工作，A2、A4、A6不工作；若L2传输信号，则A2、A4、A6和A7工作，A1、A3、A5不工作。
本发明具有低功耗和高可靠的信号接收能力，可以在总线上连接任意数目的电子雷管，能够实现对各种频率和电压的信号接收，满足电子雷管全周期的通信需求。
本发明电路具有以下特点：
(1)采用双通道模式进行信号接收，能够实现通信总线正负兼容；
(2)采用宽电压设计可以实现低压和高压通信，能够满足检测模式和应用模式的需求；
(3)采用基于施密特触发器结构的设计，可以解决由于总线阻抗不匹配、寄生或干扰引起的信号恶化，得到稳定的信号；
(4)采用负向反馈设计还可以减少寄生电容影响，能够提高总线信号速度和稳定性；
(5)使用电压转换单元和逻辑运算单元，可以将双通道的信号进行处理从而获得正确的信号电平和逻辑。
总之，本发明电路结构简单、成本低、功耗低、可靠性高，能够稳定而正确地接收复杂的总线信号，兼容低压和高压通信的信号传输，适用于生产、检测及使用等过程中控制器与电子雷管的通信。
需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。
此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。
出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。
总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电子雷管信号接收电路，其特征在于，包括逻辑运算单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器以及一用于将输入电平信号转换为标准电平信号输出的电压转换单元，所述标准电平介于0.9V～5V之间；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述电压转换单元的输入端连接，所述电压转换单元的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电子雷管信号接收电路，其特征在于，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
3.一种电子雷管信号接收电路，其特征在于，包括逻辑运算单元、电压转换单元、第一信号接收通路和第二信号接收通路，所述逻辑运算单元具有两个输入端和一个输出端，所述电压转换单元将输入电平信号转换为标准电平信号输出，所述标准电平介于0.9V～5V之间，所述第一信号接收通路的输出端和第二信号接收通路的输出端分别连接所述逻辑运算单元的两个输入端；每条信号接收通路均包括一输入信号电压为2.5V～24V的施密特触发器，所述逻辑运算单元的输出端连接所述电压转换单元的输入端；所述第一信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的一个输入端连接；所述第二信号接收通路中，信号进入施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端与所述逻辑运算单元的另一个输入端连接。
4.根据权利要求3所述的电子雷管信号接收电路，其特征在于，所述信号接收通路还包括负向反馈单元，所述负向反馈单元由电阻和开关元件组成，所述开关元件包括用于构成通路的两个连接端以及用于控制通路通断的控制端，所述电阻的一端与该信号接收通路中施密特触发器的输入端连接，所述电阻的另一端与所述开关元件的一个连接端连接，所述开关元件的另一连接端接地，所述开关元件的控制端与该信号接收通路中施密特触发器的输出端连接。
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