CN109631702B - 基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统 - Google Patents
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Abstract
本发明基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，属于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统；解决该技术问题采用的技术方案为：包括起爆器主机、电雷管从机和现场控制机，起爆器主机通过主机总线串接多个接线器，每个接线器通过从机总线均连接一个电雷管从机，起爆器主机通过RS485通信线缆与现场控制机相连；现场控制机通过现场通信总线与设置在指挥室内的监控计算机相连，监控计算机通过无线网络与监控中心服务器无线连接；起爆器主机的内部设置有中央控制器、隔离高低压电源模块、控制信号调制模块、隔离稳压模块、数据通信模块；本发明应用于雷管起爆场所。
Description
技术领域
本发明基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，属于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统技术领域。
背景技术
现有国内外的数码起爆器提供的是一种低电压＜50V的供电总线，总线上对应并联的是多个低电压＜50V的数码电子雷管，每个数码电子雷管电路中的储能电容器也是由总线提供的低电压＜50V进行充电，电容器充电的电能由数码电路中微处理器控制在电子引火元件上放电发火，引燃起爆药形成爆轰再激发主装药爆炸；所述现有的电子引火元件是正负电极之间有一细电阻丝，正负电极之间的细电阻丝上涂有敏感引火药剂；所述现有数码电子雷管中的电子引火元件，就是传统结构的电点火头。
现有的数码雷管起爆器是针对现有的数码电子雷管使用而专门设计的起爆器；由于现有的数码电子雷管内部设置有电子引火元件，电子引火元件是一种正负电极之间焊接细电阻丝后包覆敏感引火药剂，细电阻丝采用康铜或镍铬材料，细丝直径≤0.02mm，康铜丝的阻值为0.7-1.5Ω，镍铬丝的阻值为2.0-3.5Ω；当电子引火元件两电极接入电流大于0.15A，电阻丝电压降大于1V时，电阻丝加热敏感引火药剂就会被点燃发火；因此现有的数码电雷管电路中的储能电容器提供电子引火元件放电发火，其储能电容器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。
正因为现有的数码电子雷管装药结构中使用的电子引火元件是低电压、低电能就能激发引燃发火，使得现有的数码起爆器通过总线提供给每个数码电子雷管是一种低电压＜50V的供电总线，而雷管的数码电路耐压也不大于50V，低电压总线无法连接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：高压数码电雷管从机或从机），使得现有数码起爆器无法起爆高压数码电雷管从机。
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：提供一种基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，包括起爆器主机、电雷管从机和现场控制机，所述起爆器主机通过主机总线串接多个接线器，所述每个接线器通过从机总线均连接一个电雷管从机，所述起爆器主机通过RS485通信线缆与现场控制机相连；
所述现场控制机通过现场通信总线与设置在指挥室内的监控计算机相连，所述监控计算机通过无线网络与监控中心服务器无线连接；
所述起爆器主机的内部设置有中央控制器、隔离高低压电源模块、控制信号调制模块、隔离稳压模块、数据通信模块，所述起爆器主机的机体上还设置有LED显示屏和键盘；
所述中央控制器的信号输出端与隔离高低压电源模块相连，所述中央控制器的信号输入端与控制信号调制模块相连；
所述隔离稳压模块的输出端与隔离高低压电源模块相连，所述隔离高低压电源模块的输出端与控制信号调制模块相连，所述控制信号调制模块的输出端与电雷管从机的信号输入端相连；
所述中央控制器通过导线与数据通信模块双向连接；
所述中央控制器通过导线分别与LED显示屏、键盘相连。
所述隔离高低压电源模块使用的芯片为电源控制芯片IA1，所述控制信号调制模块使用的芯片为电压调制芯片IA2、放大器IA3，所述隔离高低压电源模块与控制信号调制模块的电路结构为：
所述电源控制芯片IA1的1脚并接变压器初级线圈L1的一端，电阻RA1的一端，电源控制芯片IA1的6脚、7脚，电容CA1的一端后与手动开关KA1的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的8脚与电阻RA1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的2脚并接电阻RA4的一端后与三极管TA1的基极相连，所述三极管TA1的集电极与变压器初级线圈L1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的3脚与电容CA4的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的4脚并接电容CA4的另一端，电阻RA4的另一端，三极管TA1的发射极，变压器初级线圈L2的一端后接地；
所述电源控制芯片IA1的5脚并接电阻RA2的一端后与电阻RA3的一端相连，所述电阻RA3的另一端并接电容CA2的一端，电容CA3的一端后与二极管DA1的负极相连，所述二极管DA1的正极与变压器初级线圈L2的另一端相连；所述电阻RA2的另一端并接电容CA1的另一端，电容CA2的另一端，电容CA3的另一端后接地；
所述变压器次级线圈L3的两端接入整流电桥QA1，所述整流电桥QA1的正极输出端并接电容CA5的一端后与电阻RA14的一端相连，所述电阻RA14的另一端与继电器JD开关的一端相连；
所述变压器次级线圈L4的两端接入整流电桥QA2，所述整流电桥QA2的正极输出端并接电容CA6的一端后与电压调制芯片IA2的1脚相连；
所述电压调制芯片IA2的2脚并接电阻RA5的一端后与二极管DA3的正极相连，所述电阻RA5的另一端并接电容CA8的一端后与继电器JD线圈的一端相连，所述继电器JD线圈的另一端与中央控制器的信号输出端相连；
所述二极管DA3的负极并接继电器JD开关的另一端，电阻RA6的一端后与起爆器主机的正极电源输出端相连；
所述电压调制芯片IA2的6脚与电容CA7的一端相连，所述电容CA7的另一端并接电阻RA7的一端，电阻RA8的一端，电压调制芯片IA2的5脚、3脚，电容CA6的另一端，电容CA5的另一端，整流电桥QA1的负极输出端，整流电桥QA2的负极输出端后接地；
所述电阻RA7的另一端并接电容CA9的一端后与起爆器主机的负极电源输出端相连；
所述电容CA9的另一端并接电阻RA10的一端后与放大器IA3的正极输入端相连；
所述电阻RA8的另一端并接电阻RA9的一端，电容CA10的一端后与放大器IA3的负极输入端相连；
所述放大器IA3的输出端并接电阻RA9的另一端，电容CA10的另一端后与二极管DA2的正极相连，所述二极管DA2的负极与三极管TA3的基极相连；
所述三极管TA3的发射极并接电容CA11的一端，限压二极管WA1的正极，电阻RA13的一端后接地；所述电阻RA6的另一端并接电容CA11的另一端，限压二极管WA1的负极，电阻RA13的另一端后与中央控制器相连；
所述电压调制芯片IA2的4脚与三极管TA2的集电极相连，所述三极管TA2的发射极与电阻RA11的一端相连，所述电阻RA11的另一端并接电容CA12的一端，电阻RA12的一端后与VCC输入电源相连，所述电阻RA12的另一端与三极管TA3的集电极相连。
所述隔离稳压模块使用的芯片为稳压器W1，稳压器W2，电池检测芯片W3，所述隔离稳压模块的电路结构为：所述稳压器W1的1脚并接稳压器W2的1脚，电阻RB0的一端，电阻RB1的一端，手动开关KA1的另一端后与手动开关KE的一端相连，所述手动开关KE的另一端与充电电池E的正极相连；所述电阻RB0的另一端与发光二极管DB1的正极相连；
所述稳压器W1的2脚并接电容CB1的一端，电容CB2的一端后与VDD输入电源相连；
所述稳压器W1的3脚并接充电电池E的负极，发光二极管DB1的负极，电容CB1的另一端，电容CB2的另一端，稳压器W2的2脚后接地；
所述稳压器W2的3脚并接电容CB3的一端，电容CB4的一端后与VCC输入电源相连；
所述稳压器W2的4脚并接电容CB3的另一端，电容CB4的另一端后接地；
所述电阻RB1的另一端并接电容CB5的一端，电阻RB2的一端，电阻RB3的一端后与电池检测芯片W3的1脚相连，所述电池检测芯片W3的2脚并接电容CB5的另一端，RB2的另一端后接地；所述电池检测芯片W3的5脚、6脚与光耦合器W4相连，所述光耦合器W4的输出端与中央控制器相连。
所述电雷管从机包括：电雷管、高压储能电路连接体、控制电路连接体、能量连接线；
所述高压储能电路连接体具体为一种脱离电雷管串接的连接体结构，所述高压储能电路连接体内部设置有储能电容器电路22a，所述高压储能电路连接体的信号输入端与电雷管从机总线相连；
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控制电路连接体相连，所述控制电路连接体内部设置有从机控制电路23a，所述控制电路连接体的延伸端设置有电雷管，所述电雷管内部设置有等离子点火具21a。
所述从机控制电路23a的内部设置有微处理芯片IC1和电流调制芯片IC3，所述电流调制芯片IC3的3脚为电压型串行通信信号的输入端，转换的电流调制信号经电流调制芯片IC3的1脚流向2脚；
所述微处理芯片IC1的8脚串接电阻R9后与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的集电极与电流调制芯片IC3的3脚相连，所述电流调制芯片IC3的1脚与三极管T3的发射极相连，所述三极管T3的基极与电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端并接三极管T3的集电极后与从机控制电路23a的信号输入端相连。
所述电源控制芯片IA1的型号为MC34063；所述电压调制芯片IA2的型号为RLR-763-15A；所述电流调制芯片IC3的型号为RLR-763-50A；所述放大器IA3具体为通用型单电源运输放大器芯片；所述稳压器W1的型号为78L05；所述稳压器W2具体为通用型低功耗的隔离稳压模块；所述电池检测芯片W3的型号为CXDR7544。
本发明相对于现有技术具备以下的有益效果：
一、本发明的高压数码雷管起爆器主机提供的是大于100V高电压的总线，高电压总线上并联的是高压数码电雷管从机；高压数码雷管起爆器主机提供的高电压总线给每个高压数码电雷管从机电路中的高压储能电容充电，并控制、管理起爆高压数码电雷管从机；
二、本发明的高压数码雷管起爆器主机通过高压总线起爆的是等离子点火具药装药结构的高压数码电雷管从机；所述的高压数码电雷管从机数码电路中采用的是高电压≥100V进行充电，电容器容量≥47µf的储能电容器，储能电容器的电能是在雷管中等离子点火具电极之间瞬时进行高电压、大电流放电，并在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；
三、本发明的起爆器主机提供高电压总线，高电压总线上并联多个电雷管从机，同时高压数码雷管起爆器主机也提供上位监管计算机或多路起爆器管理机连接的RS485/USB通信接口，有效提高控制和监控效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明起爆系统的结构拓扑图；
图2为本发明起爆器主机的电路结构示意图；
图3为本发明起爆器主机的电路图；
图4为本发明电雷管从机的结构示意图；
图5为本发明电雷管从机实施例一的电路图；
图6为本发明电雷管从机实施例二的电路图；
图7为本发明电雷管从机实施例三的电路图；
图中：1为起爆器主机、2为电雷管从机、3为现场控制机、4为接线器、5为监控计算机、6为监控中心服务器、7为中央控制器、8为隔离高低压电源模块、9为控制信号调制模块、10为隔离稳压模块、11为数据通信模块、12为LED显示屏、13为键盘、21为电雷管、22为高压储能电路连接体、23为控制电路连接体、24为能量连接线、25为电雷管从机总线。
具体实施方式
如图1至图7所示，本发明基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，包括起爆器主机（1）、电雷管从机（2）和现场控制机（3），所述起爆器主机（1）通过主机总线串接多个接线器（4），所述每个接线器（4）通过从机总线均连接一个电雷管从机（2），所述起爆器主机（1）通过RS485通信线缆与现场控制机（3）相连；
所述现场控制机（3）通过现场通信总线与设置在指挥室内的监控计算机（5）相连，所述监控计算机（5）通过无线网络与监控中心服务器（6）无线连接；
所述起爆器主机（1）的内部设置有中央控制器（7）、隔离高低压电源模块（8）、控制信号调制模块（9）、隔离稳压模块（10）、数据通信模块（11），所述起爆器主机（1）的机体上还设置有LED显示屏（12）和键盘（13）；
所述中央控制器（7）的信号输出端与隔离高低压电源模块（8）相连，所述中央控制器（7）的信号输入端与控制信号调制模块（9）相连；
所述隔离稳压模块（10）的输出端与隔离高低压电源模块（8）相连，所述隔离高低压电源模块（8）的输出端与控制信号调制模块（9）相连，所述控制信号调制模块（9）的输出端与电雷管从机（2）的信号输入端相连；
所述中央控制器（7）通过导线与数据通信模块（11）双向连接；
所述中央控制器（7）通过导线分别与LED显示屏（12）、键盘（13）相连。
所述隔离高低压电源模块（8）使用的芯片为电源控制芯片IA1，所述控制信号调制模块（9）使用的芯片为电压调制芯片IA2、放大器IA3，所述隔离高低压电源模块（8）与控制信号调制模块（9）的电路结构为：
所述电源控制芯片IA1的1脚并接变压器初级线圈L1的一端，电阻RA1的一端，电源控制芯片IA1的6脚、7脚，电容CA1的一端后与手动开关KA1的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的8脚与电阻RA1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的2脚并接电阻RA4的一端后与三极管TA1的基极相连，所述三极管TA1的集电极与变压器初级线圈L1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的3脚与电容CA4的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的4脚并接电容CA4的另一端，电阻RA4的另一端，三极管TA1的发射极，变压器初级线圈L2的一端后接地；
所述电源控制芯片IA1的5脚并接电阻RA2的一端后与电阻RA3的一端相连，所述电阻RA3的另一端并接电容CA2的一端，电容CA3的一端后与二极管DA1的负极相连，所述二极管DA1的正极与变压器初级线圈L2的另一端相连；所述电阻RA2的另一端并接电容CA1的另一端，电容CA2的另一端，电容CA3的另一端后接地；
所述变压器次级线圈L3的两端接入整流电桥QA1，所述整流电桥QA1的正极输出端并接电容CA5的一端后与电阻RA14的一端相连，所述电阻RA14的另一端与继电器JD开关的一端相连；
所述变压器次级线圈L4的两端接入整流电桥QA2，所述整流电桥QA2的正极输出端并接电容CA6的一端后与电压调制芯片IA2的1脚相连；
所述电压调制芯片IA2的2脚并接电阻RA5的一端后与二极管DA3的正极相连，所述电阻RA5的另一端并接电容CA8的一端后与继电器JD线圈的一端相连，所述继电器JD线圈的另一端与中央控制器（7）的信号输出端相连；
所述二极管DA3的负极并接继电器JD开关的另一端，电阻RA6的一端后与起爆器主机（1）的正极电源输出端相连；
所述电压调制芯片IA2的6脚与电容CA7的一端相连，所述电容CA7的另一端并接电阻RA7的一端，电阻RA8的一端，电压调制芯片IA2的5脚、3脚，电容CA6的另一端，电容CA5的另一端，整流电桥QA1的负极输出端，整流电桥QA2的负极输出端后接地；
所述电阻RA7的另一端并接电容CA9的一端后与起爆器主机（1）的负极电源输出端相连；
所述电容CA9的另一端并接电阻RA10的一端后与放大器IA3的正极输入端相连；
所述电阻RA8的另一端并接电阻RA9的一端，电容CA10的一端后与放大器IA3的负极输入端相连；
所述放大器IA3的输出端并接电阻RA9的另一端，电容CA10的另一端后与二极管DA2的正极相连，所述二极管DA2的负极与三极管TA3的基极相连；
所述三极管TA3的发射极并接电容CA11的一端，限压二极管WA1的正极，电阻RA13的一端后接地；所述电阻RA6的另一端并接电容CA11的另一端，限压二极管WA1的负极，电阻RA13的另一端后与中央控制器（7）相连；
所述电压调制芯片IA2的4脚与三极管TA2的集电极相连，所述三极管TA2的发射极与电阻RA11的一端相连，所述电阻RA11的另一端并接电容CA12的一端，电阻RA12的一端后与VCC输入电源相连，所述电阻RA12的另一端与三极管TA3的集电极相连。
所述隔离稳压模块（10）使用的芯片为稳压器W1，稳压器W2，电池检测芯片W3，所述隔离稳压模块（10）的电路结构为：所述稳压器W1的1脚并接稳压器W2的1脚，电阻RB0的一端，电阻RB1的一端，手动开关KA1的另一端后与手动开关KE的一端相连，所述手动开关KE的另一端与充电电池E的正极相连；所述电阻RB0的另一端与发光二极管DB1的正极相连；
所述稳压器W1的2脚并接电容CB1的一端，电容CB2的一端后与VDD输入电源相连；
所述稳压器W1的3脚并接充电电池E的负极，发光二极管DB1的负极，电容CB1的另一端，电容CB2的另一端，稳压器W2的2脚后接地；
所述稳压器W2的3脚并接电容CB3的一端，电容CB4的一端后与VCC输入电源相连；
所述稳压器W2的4脚并接电容CB3的另一端，电容CB4的另一端后接地；
所述电阻RB1的另一端并接电容CB5的一端，电阻RB2的一端，电阻RB3的一端后与电池检测芯片W3的1脚相连，所述电池检测芯片W3的2脚并接电容CB5的另一端，RB2的另一端后接地；所述电池检测芯片W3的5脚、6脚与光耦合器W4相连，所述光耦合器W4的输出端与中央控制器（7）相连。
所述电雷管从机（2）包括：电雷管（21）、高压储能电路连接体（22）、控制电路连接体（23）、能量连接线（24）；
所述高压储能电路连接体（22）具体为一种脱离电雷管串接的连接体结构，所述高压储能电路连接体（22）内部设置有储能电容器电路22a，所述高压储能电路连接体（22）的信号输入端与电雷管从机总线（25）相连；
所述高压储能电路连接体（22）的信号输出端通过能量连接线（24）与控制电路连接体（23）相连，所述控制电路连接体（23）内部设置有从机控制电路23a，所述控制电路连接体（23）的延伸端设置有电雷管（21），所述电雷管（21）内部设置有等离子点火具21a。
所述从机控制电路23a的内部设置有微处理芯片IC1和电流调制芯片IC3，所述电流调制芯片IC3的3脚为电压型串行通信信号的输入端，转换的电流调制信号经电流调制芯片IC3的1脚流向2脚；
所述微处理芯片IC1的8脚串接电阻R9后与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的集电极与电流调制芯片IC3的3脚相连，所述电流调制芯片IC3的1脚与三极管T3的发射极相连，所述三极管T3的基极与电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端并接三极管T3的集电极后与从机控制电路23a的信号输入端相连。
所述电源控制芯片IA1的型号为MC34063；所述电压调制芯片IA2的型号为RLR-763-15A；所述电流调制芯片IC3的型号为RLR-763-50A；所述放大器IA3具体为通用型单电源运输放大器芯片；所述稳压器W1的型号为78L05；所述稳压器W2具体为通用型低功耗的隔离稳压模块；所述电池检测芯片W3的型号为CXDR7544。
本发明提供的起爆器主机总线能对高压数码电雷管从机中高压储能电容器进行高电压≥100V充电，起爆器主机具有低电压≤50V进行数字通信功能；本发明是针对高压储能数码电路触发高压等离子点火具安全电雷管使用的、一种高低压供电与数字通信总线的数码雷管起爆器。
所述隔离高低压电源模块（8）和控制信号调制模块（9）主要由DC-DC电源控制器IA1、电压调制芯片IA2、运算放大器IA3、隔离开关变压器LA、三极管TA1-TA3、整流电桥QA1-QA2、二极管DA1-DA3、限压二极管WA1、电阻RA1-RA14、电容CA1-CA13、电磁开关JD、手动开关KA1所组成；
所述DC-DC电源控制器IA1可选MC34063芯片或其它DC-DC电源控制器芯片，DC-DC电源控制器IA1、三极管TA1及外围器件组成的开关电路，通过隔离开关变压器LA初级线圈L1\L2的交变方波的占空比来稳定次级线圈L3\L4的输出电压，次级线圈L3经整流电桥QA1输出的高压直流电压≥100V，并通过电磁开关JD由微处理器IE1控制切换到总线上，次级线圈L4经整流电桥QA2输出的低压直流电压≤50V；
所述电压调制芯片IA2的1脚是低压直流电压的输入，和2脚是直流电压输出/电压调制输出，6脚接滤波电容CA7，4脚RX通过电阻RA11、三极管TA2连接到微处理芯片IE1的通信串口TX0端，当微处理芯片IE1的TX0端发送的串行通信数字信号，电压调制电路IA2的2脚输出端按串行通信数字信号逻辑调制输出电压调制的波形，经二极管DA3形成总线电压调制信号，并被连接在总线上的从机所接收，完成主机与从机的数字通信；
所述运算放大器IA3的正负输入端连接一个低阻抗电阻RA7，低阻抗电阻RA7是串接在总线回路上，当从机进行电流调制数字通信时，电阻RA7就有电流调制数字信号通过，此时的电阻RA7两端有从机调制电流数字通信的电压信号，该电压信号经运算放大器IA3、电容CA9-CA10、电阻RA8-RA10组成的信号放大电路进行放大，再经二极管DA2、三极管TA3、电阻RA12被微处理芯片IE1的RX0端接受，完成从机与主机的数字通信。
所述隔离稳压模块（10）由三端稳压器W1、DC/DC变换稳压器W2、电池检测芯片W3、光耦合器W4、电阻RB0-RB5、电容CB1-CB5、发光二极管DB1、充电电池E、手动开关KE所组成；
所述的三端稳压器W1可选用78L05稳压芯片，稳压输出的的电压VDD=5V供给RS485通信芯片IE4和光耦合器IE3；所述的DC/DC变换稳压器W2可选用通用型低功耗的隔离稳压模块，DC/DC变换稳压器W2输出电压VCC=3.3V-5V作为电源提供给中央控制器（7）；所述的电池检测芯片W3可选用CXDR7544芯片，电池检测芯片W3和光耦合器W4组成电池容量检测电路，光耦合的光三极管输出端接入微处理器IE1中多个I/O口中的两个。
所述中央控制器（7）和数据通信模块（11）由微处理器IE1、复位电路芯片IE2、光耦合器IE3、RS485驱动芯片IE4、三极管TE1、限压二极管DE1、晶振Z1、键盘显示电路JP、电阻RE1-RE10、电容CE1-CE5所组成；
所述的微处理器IE1可以选用带双UART串行通信的EFM8XXX（8位）或R7F0CXX（16位）系列的微处理器，其中UART0中的TX0\RX0端口作为总线电压和电流调制的通信接口端，UART1中的TX1\RX1端口经RS485驱动芯片IE4提供RS485通信接口端，GND、D+、D-、VBUS端口组成USB接口端；所述的微处理器IE1的SDA、SCL端口及选择多个I/O端口组成显示器和键盘的接口端；所述的微处理器IE1多个I/O端口中选择一个接口与电阻RE1、三极管TE1、电磁开关JD、电阻RA5、电容CA8组成高电压≥100V总线自动切换电路，当选择的I/O端口为高电平时三极管TE1导通，电磁开关JD的开关1结点切换到2结点，此时总线加载的高电压≥100V给总线上并联的从机中高压储能电容器充电，二极管DA3是阻止高电压进入低电压电路；所述的RA6、CA11、限压二极管WA1、RA11组成总线电压检测模拟电路，其中CA11是滤波电容，RA6和RA11组成分压电路，分压的电压连接到微处理器IE1的ADC端进行A/D转换，限压二极管WA1是防止分压电压过高起到保护ADC端口。
如图5所示，为电雷管从机（2）内置电路的第一种实施例，由储能电容Cg、二极管D3、电阻R14、电桥D10组成储能电容器电路22a，并且安装在高压储能电路连接体（22）内；高压数码电雷管起爆器提供总线上的高电压≥100V(低压≤50V)的电压，通过电桥D10、电阻R14、二极管D3给储能电容Cg充电；所述从机控制电路23a安装在控制电路连接体（23）内；
如图6所示，为电雷管从机（2）内置电路的第二种实施例，由储能电容Cg、二极管D3、电阻R14、电桥D10、MOSFET管NM、三极管T6-T7、电阻R11-R13、电容C3组成储能电容器电路22a，并且安装在高压储能电路连接体（22）内；高压数码电雷管起爆器提供总线上的高电压≥100V（低压≤50V）的电压，通过电桥D10、电阻R14、二极管D3给高压储能电容Cg充电；所述从机控制电路23a安装在控制电路连接体（23）内；
如图7所示，为电雷管从机（2）内置电路的第三种实施例，由储能电容Cg独立组成储能电容器电路22a，安装在高压储能电路连接体（22）内，所述从机控制电路23a安装在控制电路连接体（23）内；
如图5、6、7所示，所述等离子点火具21a中的DHJ模块是一种印刷线路板制作的等离子点火具，等离子点火具DHJ安装在高压等离子点火具安全电雷管21中；上述高压储能电容Cg是通过MOSFET管NM、三极管T6-T7、电阻R11-R12、电容C3组成的控制开关电路，由微处理芯片IC1的5脚输出的高电平信号经电阻R10使三极管T6-T7、MOSFET管NM导通，控制高压储能电容Cg对等离子点火具DHJ进行高压放电，从而引爆电雷管21。
所述起爆器主机（1）通过总线与电雷管从机（2）实现控制信号的传输，主机与从机传输的通信信号是电压调制的信号，主机中电压调制芯片IA2端口2发出的电压调制的信号经总线送到从机控制电路23a中，由电阻R1和R5串联分压成下降电压调制电压差，再经过二极管D1、三极管T4-T5、电阻R7-R8被微处理芯片IC1的通信串口RX接收；所述的从机与主机通信是电流调制的信号，从机微处理芯片IC1的TX通信串口发出的通信信号，经电阻R9、三极管T2的集电极输入IC3芯片的3脚RF端，IC3芯片将电压通信信号调制成电流通信信号，经IC3芯片的1脚、2脚及三极管T3、电阻R4组成的支路，在总线回路上形成电流调制信号，经控制信号调制模块（9）中RA7电阻再转换成调制的电压信号，再经运算放大器IA3、二极管DA2、三极管TA3被微处理芯片IE1的RX0端接收；由于从机控制电路23a的输入信号电压不低于100V，另外设置三极管T3与电阻R4对IC3芯片进行保护。
本发明根据现场需要，可以使用现场控制机3连接多路起爆器主机1，每个起爆器主机1再连接多路电雷管从机2，从而可以对更多的起爆点进行统一的管理和控制，所述主机从机与控制机相互之间通过总线电缆进行连接，所述高压数码雷管起爆器主机的RS485接口通过现场RS-485总线与现场控制机相连，现场控制机的RS232或USB接口再与监控计算机相连，监控计算机可以通过多种无线通信协议，如4G手机信号，Zigbee蜂窝通信，NB-IoT/Lora无线通信，与监控中心计算机建立连接，实现统一监控。
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。
Claims (4)
1.基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，其特征在于：包括起爆器主机（1）、电雷管从机（2）和现场控制机（3），所述起爆器主机（1）通过主机总线串接多个接线器（4），每个所述接线器（4）通过从机总线均连接一个电雷管从机（2），所述起爆器主机（1）通过RS485通信线缆与现场控制机（3）相连；
所述现场控制机（3）通过现场通信总线与设置在指挥室内的监控计算机（5）相连，所述监控计算机（5）通过无线网络与监控中心服务器（6）无线连接；
所述起爆器主机（1）的内部设置有中央控制器（7）、隔离高低压电源模块（8）、控制信号调制模块（9）、隔离稳压模块（10）、数据通信模块（11），所述起爆器主机（1）的机体上还设置有LED显示屏（12）和键盘（13）；
所述中央控制器（7）的信号输出端与隔离高低压电源模块（8）相连，所述中央控制器（7）的信号输入端与控制信号调制模块（9）相连；
所述隔离稳压模块（10）的输出端与隔离高低压电源模块（8）相连，所述隔离高低压电源模块（8）的输出端与控制信号调制模块（9）相连，所述控制信号调制模块（9）的输出端与电雷管从机（2）的信号输入端相连；
所述中央控制器（7）通过导线与数据通信模块（11）双向连接；
所述中央控制器（7）通过导线分别与LED显示屏（12）、键盘（13）相连；
所述隔离高低压电源模块（8）使用的芯片为电源控制芯片IA1，所述隔离高低压电源模块（8）中还设置有变压器LA，所述变压器LA初级线圈为L1和L2，所述变压器LA次级线圈为L3和L4，所述控制信号调制模块（9）使用的芯片为电压调制芯片IA2、放大器IA3，所述隔离高低压电源模块（8）与控制信号调制模块（9）的电路结构为：
所述电源控制芯片IA1的1脚并接变压器初级线圈L1的一端，电阻RA1的一端，电源控制芯片IA1的6脚、7脚，电容CA1的一端后与手动开关KA1的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的8脚与电阻RA1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的2脚并接电阻RA4的一端后与三极管TA1的基极相连，所述三极管TA1的集电极与变压器初级线圈L1的另一端相连；
所述电源控制芯片IA1的3脚与电容CA4的一端相连；
所述电源控制芯片IA1的4脚并接电容CA4的另一端，电阻RA4的另一端，三极管TA1的发射极，变压器初级线圈L2的一端后接地；
所述电源控制芯片IA1的5脚并接电阻RA2的一端后与电阻RA3的一端相连，所述电阻RA3的另一端并接电容CA2的一端，电容CA3的一端后与二极管DA1的负极相连，所述二极管DA1的正极与变压器初级线圈L2的另一端相连；所述电阻RA2的另一端并接电容CA1的另一端，电容CA2的另一端，电容CA3的另一端后接地；
变压器次级线圈L3的两端接入整流电桥QA1，所述整流电桥QA1的正极输出端并接电容CA5的一端后与电阻RA14的一端相连，所述电阻RA14的另一端与继电器JD开关的一端相连；
变压器次级线圈L4的两端接入整流电桥QA2，所述整流电桥QA2的正极输出端并接电容CA6的一端后与电压调制芯片IA2的1脚相连；
所述电压调制芯片IA2的2脚并接电阻RA5的一端后与二极管DA3的正极相连，所述电阻RA5的另一端并接电容CA8的一端后与继电器JD线圈的一端相连，所述继电器JD线圈的另一端与中央控制器（7）的信号输出端相连；
所述二极管DA3的负极并接继电器JD开关的另一端，电阻RA6的一端后与起爆器主机（1）的正极电源输出端相连；
所述电压调制芯片IA2的6脚与电容CA7的一端相连，所述电容CA7的另一端并接电阻RA7的一端，电阻RA8的一端，电压调制芯片IA2的5脚、3脚，电容CA6的另一端，电容CA5的另一端，整流电桥QA1的负极输出端，整流电桥QA2的负极输出端后接地；
所述电阻RA7的另一端并接电容CA9的一端后与起爆器主机（1）的负极电源输出端相连；
所述电容CA9的另一端并接电阻RA10的一端后与放大器IA3的正极输入端相连；
所述电阻RA8的另一端并接电阻RA9的一端，电容CA10的一端后与放大器IA3的负极输入端相连；
所述放大器IA3的输出端并接电阻RA9的另一端，电容CA10的另一端后与二极管DA2的正极相连，所述二极管DA2的负极与三极管TA3的基极相连；
所述三极管TA3的发射极并接电容CA11的一端，限压二极管WA1的正极，电阻RA13的一端后接地；所述电阻RA6的另一端并接电容CA11的另一端，限压二极管WA1的负极，电阻RA13的另一端后与中央控制器（7）相连；
所述电压调制芯片IA2的4脚与三极管TA2的集电极相连，所述三极管TA2的发射极与电阻RA11的一端相连，所述电阻RA11的另一端并接电容CA12的一端，电阻RA12的一端后与VCC输入电源相连，所述电阻RA12的另一端与三极管TA3的集电极相连；
所述隔离稳压模块（10）使用的芯片为稳压器W1，稳压器W2，电池检测芯片W3，所述隔离稳压模块（10）的电路结构为：所述稳压器W1的1脚并接稳压器W2的1脚，电阻RB0的一端，电阻RB1的一端，手动开关KA1的另一端后与手动开关KE的一端相连，所述手动开关KE的另一端与充电电池E的正极相连；所述电阻RB0的另一端与发光二极管DB1的正极相连；所述稳压器W1的2脚并接电容CB1的一端，电容CB2的一端后与VDD输入电源相连；
所述稳压器W1的3脚并接充电电池E的负极，发光二极管DB1的负极，电容CB1的另一端，电容CB2的另一端，稳压器W2的2脚后接地；
所述稳压器W2的3脚并接电容CB3的一端，电容CB4的一端后与VCC输入电源相连；
所述稳压器W2的4脚并接电容CB3的另一端，电容CB4的另一端后接地；
所述电阻RB1的另一端并接电容CB5的一端，电阻RB2的一端，电阻RB3的一端后与电池检测芯片W3的1脚相连，所述电池检测芯片W3的2脚并接电容CB5的另一端，RB2的另一端后接地；所述电池检测芯片W3的5脚、6脚与光耦合器W4相连，所述光耦合器W4的输出端与中央控制器（7）相连。
2.根据权利要求1所述的基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，其特征在于：所述电雷管从机（2）包括：电雷管（21）、高压储能电路连接体（22）、控制电路连接体（23）、能量连接线（24）；
所述高压储能电路连接体（22）具体为一种脱离电雷管串接的连接体结构，所述高压储能电路连接体（22）内部设置有储能电容器电路（22a），所述高压储能电路连接体（22）的信号输入端与电雷管从机总线（25）相连；
所述高压储能电路连接体（22）的信号输出端通过能量连接线（24）与控制电路连接体（23）相连，所述控制电路连接体（23）内部设置有从机控制电路（23a），所述控制电路连接体（23）的延伸端设置有电雷管（21），所述电雷管（21）内部设置有等离子点火具（21a）。
3.根据权利要求2所述的基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，其特征在于：所述从机控制电路（23a）的内部设置有微处理芯片IC1和电流调制芯片IC3，所述电流调制芯片IC3的3脚为电压型串行通信信号的输入端，转换的电流调制信号经电流调制芯片IC3的1脚流向2脚；
所述微处理芯片IC1的8脚串接电阻R9后与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的集电极与电流调制芯片IC3的3脚相连，所述电流调制芯片IC3的1脚与三极管T3的发射极相连，所述三极管T3的基极与电阻R4的一端相连，所述电阻R4的另一端并接三极管T3的集电极后与从机控制电路（23a）的信号输入端相连。
4.根据权利要求3所述的基于高低压电源与通信总线控制的雷管起爆系统，其特征在于：所述电源控制芯片IA1的型号为MC34063；所述电压调制芯片IA2的型号为RLR-763-15A；所述电流调制芯片IC3的型号为RLR-763-50A；所述放大器IA3具体为通用型单电源运输放大器芯片；所述稳压器W1的型号为78L05；所述稳压器W2具体为通用型低功耗的隔离稳压模块；所述电池检测芯片W3的型号为CXDR7544。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20210319 Address after: 100054 room 406, 4th floor, building 20, 8 youanmennei street, Xicheng District, Beijing Applicant after: Runfuming (Beijing) Technology Co.,Ltd. Address before: 030041 south gate of Jiangyang community, east of the gate of Jiangyang chemical plant, No.18 Xiliu Road, Jiancaoping District, Taiyuan City, Shanxi Province Applicant before: SHANXI CHENRUNLONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20230911 Address after: 030041 south gate of Jiangyang community, east of the gate of Jiangyang chemical plant, No.18 Xiliu Road, Jiancaoping District, Taiyuan City, Shanxi Province Applicant after: SHANXI CHENRUNLONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100054 room 406, 4th floor, building 20, 8 youanmennei street, Xicheng District, Beijing Applicant before: Runfuming (Beijing) Technology Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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