外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管
技术领域
本发明外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管,属于外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管技术领域。
背景技术
现有的工业数码电子雷管基本装药结构如图1所示,其特征主要是由脚线(2-1)、微处理电路板(2-2)、电点火头(2-3)、加强帽1(2-4)、起爆药(2-5)、加强帽2(2-6)、传爆药(2-7)、主装药2(2-8)、主装药1(2-9)、加厚金属外壳(2-10)所组成;其中起爆药(2-5)是现有数码店雷管中的核心装药,一般采用碰撞摩擦敏感性较高、遇火就爆炸的起爆药,尤其是采用DDNP二硝基重氮酚起爆药,使得现有的工业电雷管、数码电子雷管在日常生产、运输、储存、使用过程中极易发生爆炸安全事故,而且DDNP二硝基重氮酚作为起爆药,其在制药过程中会产生大量的污水,排放的污水中含有剧毒的污染物清除困难,目前还没有有效的技术方法解决该问题,使用该类型物质作为起爆药很不环保。
另一方面,现有的工业电雷管、数码电子雷管内部设置有电点火头,电点火头是一种正负电极之间焊接细电阻丝后包覆点火药所形成的电点火头,电点火头的细电阻丝采用康铜或镍铬材料,细丝直径≤0.04mm,康铜丝的阻值为0.7-1.0Ω,镍铬丝的阻值为2.5-3.0Ω;当电点火头两电极接入电流大于0.18A,电阻电压降大于1V就会被点燃发火,因此现有的数码电雷管电路中的储能电容器供给电点火头放电发火,是一种小型化可以装入雷管壳内(内径为6mm)的贴片电容器,其电容容量≤10µf,耐压≤50V;由于现有的数码电子雷管装药结构中使用的点火具是电点火头,使得数码电子雷管装药结构中必须使用起爆药,这就造成现有的数码电子雷管在日常生产、运输、储存、使用过程中极易发生爆炸安全事故。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足,所要解决的技术问题为:提供一种外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管;为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管,包括高压等离子点火具安全电雷管、高压储能电路连接体,所述高压储能电路连接体的信号输入端与起爆器总线相连,所述高压储能电路连接体的信号输出端通过能量连接线与高压等离子点火具安全电雷管相连;
所述高压储能电路连接体内部设置有高压储能数码电路;
所述高压等离子点火具安全电雷管内部设置有高压等离子点火具电路。
所述高压等离子点火具电路由印刷线路板制成,印刷线路板中设置有正负电极焊盘A、B,正负电极放电端凸起a、b,所述正负放电端凸起之间的电隙中设置有细铜桥箔线,所述细铜桥箔线使焊盘A、B正负电极短路,电阻值为零。
所述高压储能数码电路内部设置有微处理芯片IC1、三端稳压器IC2、三极管T1-T6、二极管D1-D3、稳压管二极管W1、场效应管M1、电阻R1-R10、电容C1-C3、高压储能电容Cg、电桥D10;
所述高压储能数码电路的电路结构为:
所述的电桥D10的输入端Ea、Eb与起爆器总线相连,所述电桥D10的正极输出端依次并接三极管T3的集电极,电阻R1的一端,电阻R2的一端后与二极管D3的正极相连;
所述三极管T3的基极与三极管T2的集电极相连,所述三极管T3的发射极与电阻R4的一端相连;
所述三极管T2的基极串接电阻R8后与微处理芯片IC1的通信串口TX相连;
所述电阻R1的另一端并接电阻R3的一端,二极管D1的负极后与电阻R5的一端相连;
所述电阻R3的另一端并接稳压二极管W1的负极后与三极管T1的基极相连;
所述三极管T1的集电极与电阻R2的另一端相连;
所述三极管T1的发射极并接电容C1的一端后与稳压器IC2的1脚相连;
所述二极管D1的正极与三极管T4的基极相连;
所述稳压器IC2的3脚依次并接三极管T2的发射极,有极电容C2的正极,三极管T4的发射极,电阻R6的一端后与微处理芯片IC1的VDD正极输入端相连;
所述三极管T4的集电极并接电阻R7的一端后与三极管T5的基极相连,所述三极管T5的集电极并接电阻R6的另一端后与微处理芯片IC1的通信串口RX相连;
所述微处理芯片IC1的5脚与电阻R10的一端相连,所述电阻R10的另一端并接电容C3的一端后与三极管T6的基极相连,所述三极管T6的集电极并接电阻R9的一端后与场效应管M1的栅极相连;
所述二极管D3的负极并接场效应管M1的源极,电阻R9的另一端后与高压储能电容Cg的正极相连;
所述场效应管M1的漏极并接二极管D2的负极后与高压等离子点火具电路内的正电极焊盘A焊接,所述二极管D2的正极与微处理芯片IC1的7脚相连;
所述电桥D10的负极输出端依次并接电阻R4的另一端,电阻R5的另一端,稳压二极管W1的正极,电容C1的另一端,稳压器IC2的2脚,有极电容C2的负极,电阻R7的另一端,三极管T5的发射极,微处理芯片IC1的VSS脚,高压储能电容Cg的负极,电容C3的另一端,三极管T6的发射极后与高压等离子点火具电路内的负电极焊盘B焊接。
所述高压储能电路连接体还包括前连接体和后连接体,所述后连接体是与高压等离子点火具安全电雷管一体化密封的塑料连接体,所述后连接体通过能量连接线与前连接体相连,所述前连接体的内部设置有高压储能控制电路,所述后连接体的内部设置有微处理控制电路。
所述高压储能控制电路内部设置有电桥D10a、二极管D11-D12、三极管T11-T12、电阻R11-R15、高压储能电容Cg;
所述高压储能控制电路的电路结构为:
所述电桥D10a的输入端Ea、Eb与起爆器总线相连,所述电桥D10a的正极输出端并接电阻R12的一端,三极管T11的发射极后与二极管D11的正极相连;
所述电阻R12的另一端并接电阻R13的一端后与三极管T12的基极相连,所述三极管T11的集电极与电阻R11的一端相连,所述三极管T11的基极与三极管T12的集电极相连,所述三极管T12的发射极与电阻R14的一端相连;
所述三极管T11的集电极与电阻R11的一端相连,所述电阻R11的另一端并接高压储能电容Cg的正极后与二极管D12的正极相连,所述二极管D12的负极并接电阻R15的一端,二极管D11的负极后与微处理控制电路的正极输入端相连;
所述电桥D10a的负极输出端依次并接电阻R13的另一端,电阻R14的另一端,高压储能电容Cg的负极,电阻R15的另一端后与微处理控制电路的负极输入端相连;
所述微处理控制电路与高压储能数码电路的电路结构相类似。
所述高压等离子点火具安全电雷管数量可以为多个,所述多个高压等离子点火具安全电雷管相互之间可以通过串联或并联的方式与专用接线器相连,所述专用接线器通过能量连接线与高压储能电路连接体相连。
所述微处理芯片IC1可选择51系列8位CPU芯片,或采用ES7P001FGSA、EFM8SB1、STM8L05xx、MAX系列等微处理芯片;
所述场效应管M1具体为MOSFET开关管,耐压规格大于300V。
本发明提供一种分体式高压储能电路装置、数码电路装置和高压等离子点火具安全电雷管装置进行串接,组成的高压等离子点火具数码安全电雷管,相对于现有技术主要具备以下有益效果:
一、本发明主要针对触发高压等离子点火具电极之间瞬时进行高电压、大电流放电,使得高压等离子点火具中心形成点状高压力、高温度、铜箔爆燃等离子气态冲击波,所需要的高电压≥100V、高容量≥47µf的储能电容器而专门设计的数码控制放电电路,该发明不同于现有的数码电子雷管内部安装的储能电容,是采用低电压、低容量、小体积的电容器,而且该电容储存的电能只能在电点火头细电阻丝上放电加热,点燃火药剂发火,形成的是燃气火焰;
二、由于高压储能数码电路触发的是高压等离子点火具,使得高压等离子点火具电极之间瞬时进行高电压、大电流放电,并在高压等离子点火具中心形成点状高压力、高温度、铜箔爆燃等离子气态冲击波,所采用的高电压≥100V、高容量≥47µf的储能电容器体积较大,无法安装在雷管壳内,只能采用雷管体外连接以及相应的新技术储能控制电路;本发明不同于现有的数码电子雷管的数码电路中的储能电容,是采用低电压、低容量小体积的贴片电容器与较简单的储能控制电路一同安装在雷管壳内,结构简单紧凑;
三、由于现有的数码电雷管内部的点火具是采用传统的电点火头,由雷管内部的数码电路控制低电压储能电容对电点火头触发放电,使电点火头爆燃,爆燃的燃气火焰在点燃起爆药,再由起爆药形成爆轰起爆主装药,因此现有的数码电子雷管的数码电路及通信与供电电源共享的总线,是一种直流供电电压小于50V的耐低电压的数码电路,而且所设计的数码电路和两线制通信与供电共享的总线,抗电磁干扰弱,而且在控制过程中容易引起误操作;而本发明针对现有的数码电雷管控制电路及总线进行改进,采用一种可以满足触发、控制高压储能电容放电,点爆高压等离子点火具瞬时形成等离子气态冲击波,并且本发明的供电和通信共享的总线,采用低压(≤50VDC)到高压(≥100VDC)的一种跳变供电方式与通信共享的两线制总线,使控制电路耐高压、电容储能高、抗电磁干扰强,使电雷管在使用时可靠性高、更安全稳定。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明:
图1为现有数码电雷管基本装药结构示意图;
图2为本发明实施例一的安全电雷管结构图;
图3为本发明实施例一的安全电雷管内部控制电路图;
图4为本发明实施例二的安全电雷管结构图;
图5为本发明实施例二的安全电雷管内部控制电路图;
图6为本发明实施例三的使用效果图;
图中:10为高压等离子点火具安全电雷管、20为高压储能电路连接体、30为能量连接线、40为起爆器总线、10a为高压等离子点火具电路、20a为高压储能数码电路、20-1为前连接体、20-2为后连接体、20b为高压储能控制电路、20c为微处理控制电路。
具体实施方式
如图2所示,为发明第一种实施例的结构示意图,主要由高压等离子点火具安全电雷管(10)、高压储能电路连接体(20)、能量连接线(30)、总线(40)组成;
所述高压等离子点火具安全电雷管(10)是采用高电压触发高压等离子点火具DHJ,使得高压等离子点火具中心形成点状高压力、高温度、铜箔爆燃等离子气态冲击波的点火具;所述的高压储能电路连接体(20)是独立于高压等离子点火具安全电雷管(10)体外的全密封塑料连接体,并且全密封塑料连接体内安装有高压储能数码电路(20a);所述的能量连接线(30)是高压等离子点火具安全电雷管(10)与高压储能电路连接体(20)之间正负电极连接的绝缘电线;所述的总线(40)是连接数码起爆器的总线,具体是由数码起爆器提供正负电源与通信共享的两线制总线。
如图3所示,为本发明第一种实施例提供的安全电雷管的控制电路结构图,由高压等离子点火具电路(10a)和高压储能数码电路(20a)组成;
所述高压等离子点火具电路(10a)是高压等离子点火具安全电雷管内部的点火电路,其中DHJ是高压等离子点火具,DHJ是由印刷线路板制成的高压放电点火具,其中A、B是正负电极焊盘,a、b是正负电极放电端凸起,a、b放电端凸起之间的电隙中设有横向或纵向细铜桥箔线,细铜桥箔线使得A、B正负电极短路、其特征是电阻值为零;
所述的高压储能数码电路(20a)具体为独立于高压等离子点火具安全电雷管(10)外的高压储能微处理控制电路,由IC1微处理芯片、IC2三端稳压器、三极管T1-T6、二极管D1-D3、稳压管二极管W1、MOSFET开关管M1、电阻R1-R10、电容C1-C3、高压储能电容Cg所组成;所述的电桥D10的输入端Ea、Eb是连接数码起爆器供电与通信共享总线(40)的接入端;
所述高压储能数码电路(20a)中30a+和30a-端子,是高压等离子点火具安全电雷管(10)与高压储能电路连接体(20)之间相连的绝缘能量连接线(30)中电线正负电极连接端子。
如图4所示,具体为本发明第二种实施例,其结构在实施例一的基础上进行改进,具体将高压储能电路连接体(20)拆分为前连接体(20-1)、后连接体(20-2),并将原来设置在高压储能电路连接体(20)内部的高压储能数码电路(20a)拆分为高压储能控制电路(20b)和微处理控制电路(20c),分别设置于前连接体(20-1)和后连接体(20-2)中;
在该实施例中,安全电雷管具体由高压等离子点火具安全电雷管(10)、前连接体(20-1)、后连接体(20-2)、能量连接线(30)、总线(40)组成;
所述高压等离子点火具安全电雷管(10)是采用高电压触发高压等离子点火具,使得高压等离子点火具中心形成点状高压力、高温度、铜箔爆燃等离子气态冲击波的点火具;所述的后连接体(20-2)是一种与高压等离子点火具安全电雷管(10)连接一体化的塑料连接体,并且塑料连接体内安装有无高压储能电容器的微处理控制电路(20c);所述前连接体(20-1)是一种内装有高压储能电容器与控制电路(20b)的全密封的塑料连接体;所述的能量连接线(30)是前连接体(20-1)和后连接体(20-2)之间的正负电极连接的绝缘电线;所述总线(40)是连接数码起爆器的总线,具体是由数码起爆器提供正负电源与通信共享的两线制总线。
如图5所示,具体为本发明第二种实施例提供的安全电雷管的控制电路结构图,由高压储能控制电路(20b)、微处理控制电路(20c)、高压等离子点火具电路(10a)组成;
所述高压等离子点火具电路(10a)中DHJ是由印刷线路板制成的高压放电点火具,其中A、B是正负电极焊盘,a、b是正负电极放电端凸起,a、b放电端凸起之间的电隙中设有横向或纵向细铜桥箔线,细铜桥箔线使得A、B正负电极短路、其特征是电阻值趋近为零;
所述的微处理控制电路(20c)是由IC1微处理芯片、IC2三端稳压器、三极管T1-T6、二极管D1-D2、稳压管二极管W1、MOSFET开关管M1、电阻R1-R10、电容C1-C3所组成;其中微处理器IC1可选择51系列8位CPU芯片,或采用ES7P001FGSA、EFM8SB1、STM8L05xx、MAX系列等微处理芯片,稳压器IC2可选择HT1033、S-1111B33MC、HT7333等系列芯片,二极管桥IC3可选择ABS210、TB13S、MB13S等系列芯片,MOSFET开关管M1可以选用耐压大于300V的开关管,T1、T3、T6选用耐压大于300V的三极管;所示的电阻R2、三极管T1、稳压二极管W1、电容C1组成耐高电压稳压电路,稳压器IC2、电容C2组成低电压稳压电路;
所述的供电与通信共享的总线(40)是由数码起爆器(简称:主机)和本发明的外接式高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管(简称:从机)之间连接的两线制总线,主机向从机提供正负电源,主机向从机通信时采用的是调制电压信号,从机接受主机的调制电压信号是通过电阻R1、二极管D1、三极管T4、电阻R7、三极管T5、电阻R6送到微处理芯片IC1通信接口接受RX端,从机向主机通信时采用的是调制电流信号,主机接受从机的调制电流信号是通过微处理芯片IC1通信接口发送TX端,经电阻R8、三极管T2、高压三极管T3、电阻R4组成的电流调制电路所调制的电流通过总线(40)被主机接受;所述的微处理芯片IC1的I/O口控制MOSFET开关管M1,是通过电阻R10、电容C3、三极管T6、电阻R9控制MOSFET开关管M1的G极,当微处理芯片IC1的I/O口为高电平时,MOSFET开关管M1的G极为低电平,S极与D极导通;
所述的高压储能控制电路(20b)是由电桥D10、二极管D11-D12、三极管T11-T12、电阻R11-R15、高压储能电容Cg所组成;所述的电桥D10的输入端Ea、Eb是连接供电与通信共享总线的接入端;当总线供电电压≤50V时,电阻R12与R13串联分压,使得三极管T11-T12截止不导通,二极管D12防止反向充电,使得高压储能电容Cg不能通过电阻R11进行充电,而供电电压、电压调制信号、电流调制信号可以通过二极管D11构成电路回路使微处理控制电路(20c)工作;当总线供电电压≥100V时,电阻R12与R13串联分压,使得三极管T11的基极电压为高电平三极管T12导通,此时高电压≥100V通过三极管T12、电阻R11给高压储能电容Cg充电至高电压,并通过二极管D12、能量连接线(30)中的30V+送到MOSFET开关管M1的S极,等待微处理芯片IC1中的延时程序控制MOSFET开关管M1导通激发高压等离子点火具形成点状高压力、高温度、铜箔爆燃等离子气态冲击波。
所述高压储能控制电路(20b)的输出端与微处理控制电路(20c)相连,所述微处理控制电路(20c)与高压储能数码电路(20a)的结构基本一致,区别在于高压储能数码电路(20a)将高压储能电容器Cg的正极端连接在二极管D3输出和MOSFET开关管M1的S极上,并将电桥D10设置在高压储能数码电路(20a)的输入端。
如图6所示,作为本发明实施例三,在实施例一提供的高压等离子点火具安全电雷管基础上,使用高压储能电路连接体(20)可以通过能量连接线(30)外接专用接线器,通过接线器串接或并接多路高压等离子点火具安全电雷管(10),实现对多路工业瞬发电雷管进行数码延时工程爆破,也可以通过接线器串接或并接多路现有的工业瞬发电雷管进行数码延时工程爆破。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。