CN109186381A - 对电子雷管电路进行保护的方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对电子雷管电路进行保护的方法及结构，在电子雷管电路板上的脚线输入端的两个端头之间连接半导体放电管，在电子雷管的电路中电压处于平稳的安全范围内时，半导体放电管不导通，电子雷管的电路正常工作，在电子雷管的电路中出现高于安全范围的电压时，半导体放电管被击穿导通，避免电子雷管电路上因高电压或瞬时大电流导致电子元件损坏并产生火花。本发明创造性的提出，使用导通电阻极低的半导体放电管对雷管脚线接收的各种干扰信号，只要峰值电压大于某一电压就可以迅速导通保护其它电路元件正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及火工品技术领域，尤其是对电子雷管电路进行保护的方法及结构。
背景技术
电子雷管已经在国内开始广泛使用，其一般为0.3mm左右壁厚的金属圆管作为雷管管体，其外径约在6.5-8mm，电子控制模块安装于该金属管内受其保护。电子雷管与传统产品对比，延时精确且安全性高，但在使用过程中暴露出在一定环境下，特别是炮孔间距小于 30cm的情况下拒爆率高的缺陷，由于起爆延时网络中先爆的雷管、炸药与岩石综合作用会生成强烈的电磁干扰信号，这样的干扰信号由未爆电子雷管的两根脚线导入到电子雷管内部，干扰电压峰值可达 10千伏特以上，造成雷管管体内部电子控制模块对雷管外壳金属管局部放电，也导致内部电子控制模块不能正常延时点火，造成盲炮。或是由于各种原因，在电子雷管脚线输入端产生感应电压、感应电流、过电压、过电流、静电、杂散电流、浪涌电流、或者电子雷管脚线受到雷击时，会导致控制电路上的电子元件损坏并产生火花，进而导致火花引爆电子雷管，造成安全事故。
半导体放电管又称为固体放电管，是一种过压保护器件，是利用晶闸管原理制成的，依靠PN结的击穿电流触发器件导通，可以泄放很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端，其工作原理如附图7所示，附图7中，VDRM为半导体放电管未导通时的最大电压即断态峰值电压，IDRM为半导体放电管未导通时的最大电流即断态峰值电流，VS为开关电压，IS为开关电流，VT导通电压，IT导通电流，IH维持电流。固体放电管抑制过压靠的是它的击穿电压平箝位作用，当外界电压小于VDRM时，器件处于断开状态，保护电路正常工作，外加电压高于VS，放电管迅速导通，起到保护电路作用，当外加电压恢复正常后，电流迅速下降到维持电流IH，放电管自然回到断开状态。半导体放电管工作状态如同一个开关，断开状态时，IDRM极小，不会影响与其并联的被保护电路的正常工作，当瞬间过压超过其断态峰值电压VDRM时，产生瞬间雪崩效应，电流升至IS，器件迅速进入导通状态，这时电路近乎短路，通过很大的浪涌电流或是脉冲电流，将起到快速消除浪涌的目的，随后其电压即降为导通电压VT。半导体放电管具有以下优点：适合高密度表面贴装的防静电浪涌；适合流动和量低，可用于高频电路；高绝缘阻抗特性；可进行编带包装等优点，但目前未将其应用于电子雷管电路。
传统的雷管防静电方式采用高阻抗电阻将脚线与管壳进行连接，避免脚线与管壳绝缘性能太高，人触碰管壳时静电无法释放造成雷管内部产生火花引爆雷管。但这种方式不能解决杂散电流、感应电压，或者感应雷击造成的雷管安全事故。
目前大多数电子雷管采用尖端放电原理可以起到类似的防静电效果，但是起爆现场各种设备产生的感应电压、感应电流都可能将电子雷管内部电路损坏或逻辑混乱。
发明内容
本发明的目的是：提供对电子雷管电路进行保护的方法及结构，它能避免电子雷管电路上因高电压或瞬时大电流导致电子元件损坏并产生火花，进而引爆电子雷管，造成安全事故。
具体是通过以下技术方案实现的
对电子雷管电路进行保护的方法，在电子雷管电路中引入半导体放电管，电子雷管的电路在工作状态下电压处于安全范围内时，半导体放电管不导通，电路正常工作，电压超过安全范围时，半导体放电管被击穿导通，保护电子雷管电路。
所述半导体放电管并联于模块控制电路D与脚线输入端之间，电子雷管电路与基础管壳之间通过接地弹片连接。
所述的半导体放电管数量大于1个。
电子雷管电路保护结构，包括半导体放电管A、接地弹片，电子雷管电路板、脚线输入端、模块控制电路D，其中脚线输入端和模块控制电路D相连形成回路，并在脚线输入端和模块控制电路D之间并联接入半导体放电管和接地弹片。
接地弹片通过模块控制保护电路并联接入脚线输入端和模块控制电路D之间。
所述的模块控制保护电路的组成包括贴片电容和贴片电阻，其中贴片电容包括贴片电容C1和贴片电容C2，贴片电阻包括贴片电阻 R1和贴片电阻R2；贴片电容C1和贴片电阻R1串联后再并联接入脚线输入端和模块控制电路D之间，贴片电容C2和贴片电阻R2串联后再并联接入脚线输入端和模块控制电路D之间；贴片电容C1和贴片电阻R1的串联顺序与的串联顺序相反，贴片电容C1和贴片电阻R1的连接点与贴片电容C2和贴片电阻R2的连接点连通，且该连接点与接地弹片连接。
其中半导体放电管先并联接入电子雷管电路板上的脚线输入端，半导体放电管A与贴片电容C1、贴片电容C2、贴片电阻R1、贴片电阻R2并联，贴片电容C1、贴片电容C2、贴片电阻R1、贴片电阻 R2通过贴装技术接入电子雷管电路板上，接地弹片与电子雷管电路板连接于连接点M，接地弹片通过接触片与基础管壳导通。
所述的半导体放电管包括半导体放电管A和半导体放电管B，半导体放电管A和半导体放电管B串联后并联接入脚线输入端和模块控制电路D之间，接地弹片接在半导体放电管A和半导体放电管B 之间，并与电子雷管电路板连接于连接点N，接地弹片通过接触片与基础管壳导通。
所述的半导体放电管包括半导体放电管A和半导体放电管B，半导体放电管A并联接入脚线输入端和模块控制电路D之间，半导体放电管B的一端接在脚线输入端的一端，导体放电管B的另一端与接地弹片连接，接地弹片通过连接点P连接于电子雷管电路板上，接地弹片通过接触片与基础管壳导通。
有益效果
本发明通过在电子雷管电路中接入半导体放电管，半导体放电管与电子雷管脚线输入端并联，通过接地弹片和雷管壳接通，并提供了多种解决方案，可以将半导体放电管与贴片电容和贴片电阻组合贴装在电子雷管电路中，半导体放电管并联接入电子雷管脚线输入端，并与贴片电容、贴片电阻并联，接地弹片通过接触片与电子雷管管壳导通，干扰信号从电子雷管脚线输入端进入时，半导体放电管导通，保护模块控制电路不受干扰；当发生雷击或者干扰信号从雷管壳进入时，贴片电容、贴片电阻导通进行释放。或是在电子雷管电路中贴装两个半导体放电管，两个半导体放电管串联后并联接入电子雷管脚线输入端，干扰信号从电子雷管脚线输入端进入或者发生雷击或者干扰信号从雷管壳进入时，两个半导体放电管同时导通，保护模块控制电路不受干扰，或是一个半导体放电管并联接入电子雷管脚线输入端，接地弹片与另一个半导体放电管连接于电子雷管电路板上，接地弹片通过接触片与电子雷管管壳导通，可根据需要选择不同的技术方案，防止干扰信号对电子雷管电路造成干扰，保护电路上的电子元件，从而可以有效控制电子雷管由于干扰信号引发的爆炸或拒爆现象，使得电子雷管使用安全性能得以提高。
本发明创造性的提出，使用导通电阻极低的半导体放电管对雷管脚线接收的各种干扰信号，只要峰值电压大于某一电压就可以迅速导通保护其它电路元件正常工作。特别是在雷管脚线与管壳之间建立直接的电气连接关系，导通电流大，可以抑制住各种频谱的干扰信号对电子雷管电路的影响，抗干扰能力强，适应范围广，具有极好的推广前景。此外，通过2KV的高能脉冲和220V测试，电子雷管控制模块均电路未其火花，也未受损坏，从而确保了电子雷管不会被恶意引爆，提高电子雷管的安全性。
附图说明
附图1方案一半导体放电管对电子雷管电路进行保护结构示意图；
附图2方案一半导体放电管对电子雷管电路进行保护电路图；
附图3方案二半导体放电管对电子雷管电路进行保护结构示意图；
附图4方案二半导体放电管对电子雷管电路进行保护电路图；
附图5方案二半导体放电管对电子雷管电路进行保护结构示意图；
附图6方案二半导体放电管对电子雷管电路进行保护电路图；
附图7半导体放电管工作原理图。
具体实施方式
本发明的实施例1
如附图1：对电子雷管电路进行保护的结构，包括半导体放电管 A 1、贴片电容C12、贴片电容C2 3、贴片电阻R1 4、贴片电阻R2 5，接地弹片6，电子雷管电路板7、脚线输入端9、模块控制电路D 10，其中脚线输入端9、模块控制电路D 10相连，并在脚线输入端9和模块控制电路D 9之间接入半导体放电管A 1、贴片电容C1 2、贴片电容C2 3、贴片电阻R1 4、贴片电阻R2 5，接地弹片6。
其中半导体放电管A 1并联接入电子雷管电路板上7的脚线输入端9，半导体放电管A 1与贴片电容C1 2、贴片电容C2 3、贴片电阻 R1 4、贴片电阻R2 5并联，贴片电容C1 2、贴片电容C2 3、贴片电阻R1 4、贴片电阻R2 5通过贴装技术接入电子雷管电路板7上，接地弹片6与电子雷管电路板7连接于连接点M 701，接地弹片6通过接触片601与基础管壳导通。
按上述的方法得到的电子雷管电路装入基础管壳，当干扰信号从电子雷管脚线输入端进入时即回路E的电压大于35V，半导体放电管A1导通，保护模块控制电路D 10不受干扰；当发生雷击或者干扰信号从基础管壳进入时即回路F的电压大于35V，贴片电容C1 2、贴片电容C2 3、贴片电阻R1 4、贴片电阻R2 5导通进行释放。
贴片电容C1 2、贴片电容C2 3规格为1nf/100v；贴片电阻R1 4、贴片电阻R2 5的规格为1M。
本发明的实施例2
如附图3：对电子雷管电路进行保护的结构，包括半导体放电管 A 1、半导体放电管B 8、电子雷管电路板7、脚线输入端9，接地弹片6，模块控制电路D 10，其中脚线输入端9、模块控制电路D 10 相连，并在脚线输入端9和模块控制电路D 10之间接入半导体放电管A1、半导体放电管B 8、接地弹片6。
其中，半导体放电管A 1和半导体放电管B 8串联后并联接入电子雷管电路板上7的脚线输入端9，接地弹片6与电子雷管电路板7 连接于连接点N 702，接地弹片6通过接触片601与基础管壳导通；
按上述的方法得到的电子雷管电路装入基础管壳，干扰信号从电子雷管脚线输入端进入或者发生雷击或者干扰信号从基础管壳进入时，即造成回路E和回路F的电压大于35V，半导体放电管A 1和半导体放电管B 8导通，保护模块控制电路D 10不受干扰。
本发明的实施例3
如附图5、对电子雷管电路保护结构，包括半导体放电管A 1、半导体放电管B 8、电子雷管电路板7、脚线输入端9，接地弹片6，模块控制电路D 10，其中脚线输入端9、模块控制电路D 10相连，并在脚线输入端9和模块控制电路D 10之间接入半导体放电管A 1、半导体放电管B 8、接地弹片6。
其中，半导体放电管A 1并联接入电子雷管电路板上7的脚线输入端9，接地弹片6与半导体放电管B 8通过连接点P 703连接于电子雷管电路板7上，接地弹片6通过接触片601与基础管壳导通。
按上述的方法得到的电子雷管电路装入基础管壳，干扰信号从电子雷管脚线输入端进入即回路E的电压大于35V，半导体放电管A 1 导通，保护模块控制电路D10不受干扰；或者发生雷击或者干扰信号从基础管壳进入时，即回路F的电压大于35V，半导体放电管B2导通，保护模块控制电路不受干扰。
实验例
按照实施例1-3的方法生产电子雷管控制模块，并对三种电子雷管控制模块进行静电测试、2KV测试、220V测试.
测试方法：
1、静电测试：
(1)、电子雷管控制模块装上基础管壳后通过万用表测试脚线与管壳之间的电阻：a确保半导体放电管无虚焊；b接触片与基础管壳接触良好；c脚线与基础管壳无短路。
(2)、基础管壳通过100K电阻与静电测试仪地线连接。
(3)、通过起爆器设置延时为12S,起爆后通过静电测试仪对电子雷管控制模块加静电。
静电电压依次测试6KV、7KV、8KV、10KV，模块验证不通过或电压超过10KV后停止，换下一个模块。
(4)、记录并分析实验数据实验数据。
2、2 KV测试：
把电子雷管控制模块接到高能脉冲起爆器输出端上，通过高能脉冲起爆器YD-500L充电至2KV高压后起爆。记录电子雷管控制模块起火情况及脚线之间的电阻。
3、220V测试：
把电子雷管控制模块一只脚线串100R电阻后接到220V上，记录实验情况及模块脚线之间的电阻。
实验结果
进行抗静电测试时，每个实施例用25个控制模块进行，实验结果如表1所示
表1静电测试结果
进行抗电雷管起爆器YD-500L施加2KV高压时，每个实施例都用25个电子雷管控制模块进行测试，结果如表2所示
表2 2KV电压测试结果
进行220V测试时，实施例1-3的制备的电子雷管控制模块均能通过220V测试，没有产生火花，电子雷管控制模块均未损坏。
表3 220V电压测试结果
通过以上实验分析发现，本发明提供的三种对电子雷管电路进行保护的方法，均能通过电雷管施加2KV高能脉冲测试和220V电压测试，而未产生火花，保证了电子雷管控制模块不能被电雷管起爆器起爆，有效防止了由于电子雷管丢失而被恶意起爆的情况。此外，在进行静电测试时，实施例1得到的电子雷管控制模块电路能在10KV静电条件下，有95％以上的电子雷管控制模块均未损坏，而实施例2和实施例3的电子雷管控制模块也能通过6KV的静电测试。
本发明所述并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种对电子雷管电路进行保护的方法，其特征在于，在电子雷管电路中引入半导体放电管，电子雷管的电路在工作状态下电压处于安全范围内时，半导体放电管不导通，电路正常工作，电压超过安全范围时，半导体放电管被击穿导通，保护电子雷管电路。
2.根据权利要求1所述的对电子雷管电路进行保护的方法，其特征在于：所述半导体放电管并联于模块控制电路D与脚线输入端之间，电子雷管电路与基础管壳之间通过接地弹片连接。
3.根据权利要求1所述的对电子雷管电路进行保护的方法，其特征在于，所述的半导体放电管数量大于1个。
4.一种实现如权利要求1所述的方法的电子雷管电路保护结构，其特征在于，包括半导体放电管A(1)、接地弹片(6)，电子雷管电路板(7)、脚线输入端(9)、模块控制电路D(10)，其中脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)相连形成回路，并在脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间并联接入半导体放电管和接地弹片(6)。
5.根据权利4所述的电子雷管电路保护结构，其特征在于：接地弹片(6)通过模块控制保护电路并联接入脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间。
6.根据权利4所述的电子雷管电路保护结构，其特征在于，所述的模块控制保护电路的组成包括贴片电容和贴片电阻，其中贴片电容包括贴片电容C1(2)和贴片电容C2(3)，贴片电阻包括贴片电阻R1(4)和贴片电阻R2(5)；贴片电容C1(2)和贴片电阻R1(4)串联后再并联接入脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间，贴片电容C2(3)和贴片电阻R2(5)串联后再并联接入脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间；贴片电容C1(2)和贴片电阻R1(4)的串联顺序与的串联顺序相反，贴片电容C1(2)和贴片电阻R1(4)的连接点与贴片电容C2(3)和贴片电阻R2(5)的连接点连通，且该连接点与接地弹片(6)连接。
7.根据权利要求4所述的电子雷管电路保护结构，其特征在于：所述的半导体放电管包括半导体放电管A(1)和半导体放电管B(8)，半导体放电管A(1)和半导体放电管B(8)串联后并联接入脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间，接地弹片(6)接在半导体放电管A(1)和半导体放电管B(8)之间，并与电子雷管电路板(7)连接于连接点N(702)，接地弹片(6)通过接触片(601)与基础管壳导通(建议放在说明书中)。
8.根据权利要求4所述的电子雷管电路保护结构，其特征在于：所述的半导体放电管包括半导体放电管A(1)和半导体放电管B(8)，半导体放电管A(1)并联接入脚线输入端(9)和模块控制电路D(10)之间，半导体放电管B(8)的一端接在脚线输入端(9)的一端，导体放电管B(8)的另一端与接地弹片(6)连接。
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