CN110793407A - 高能量电容储能等离子点火具数码电雷管 - Google Patents

Abstract

本发明高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，属于无起爆药高能量电容储能等离子点火具数码电雷管技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种高能量电容储能等离子点火具数码电雷管结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括装药管和控制管组成的雷管，装药管的一端封闭，装药管的另一端通过卡腰a与控制管的一端连接为一体，控制管的另一端设置有卡腰b；装药管由封口端向外依次设置有主猛炸药、副猛炸药、激发猛炸药，激发猛炸药设置在加强套内，加强套的外侧设置有等离子点火具，等离子点火具的正负电极焊盘上焊接引出电极线，卡腰a的内侧填充有第一密封塞，电极线穿过第一密封塞接入控制管内侧设置的控制电路板中；本发明应用于电雷管。

Description

高能量电容储能等离子点火具数码电雷管

技术领域

本发明高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，属于无起爆药高能量电容储能等离子点火具数码电雷管技术领域。

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≤20V，储能小于20mJ。而且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感度非常高的起爆药，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：提供一种高能量电容储能等离子点火具数码电雷管结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，包括装药管和控制管组成的雷管，所述装药管的一端封闭，所述装药管的另一端通过卡腰a与控制管的一端连接为一体，所述控制管的另一端设置有卡腰b；

所述装药管由封口端向外依次设置有主猛炸药、副猛炸药、激发猛炸药，所述激发猛炸药设置在加强套内，所述加强套的外侧设置有等离子点火具，所述等离子点火具的正负电极焊盘上焊接引出电极线，所述卡腰a的内侧填充有第一密封塞，所述电极线穿过第一密封塞接入控制管内侧设置的控制电路板中；

所述卡腰b的内侧填充有第二密封塞，所述第二密封塞贯穿设置有雷管脚线，所述雷管脚线的进线端接入控制管的另一端；

所述雷管脚线接入控制管后与控制电路板相连；

所述控制电路板上集成的控制芯片还连接有储能电容器模块。

所述控制管及控制管内部设置的控制电路板为一体化设计，所述控制电路板上集成有控制电路及储能电容器模块，所述控制电路及储能电容器模块均封装在控制管内。

所述控制管及控制管内部设置的控制电路板为分体化设计，所述控制电路板上集成有控制电路，所述控制电路封装在控制管内，所述储能电容器模块封装在储能电路塑封体内侧，所述控制管通过防水软连接线与储能电路塑封体的一端相连，所述储能电路塑封体的另一端与雷管脚线的进线端相连。

所述装药管和控制管的管径尺寸及内壁厚度均相同。

所述装药管、控制管的管内径尺寸相同，管外径尺寸和内壁厚度尺寸不相同。

所述等离子点火具采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部相对设置有一对凸起，所述凸起之间还设置有微米级线宽的铜箔桥线E，所述的铜箔桥线E的电阻值趋近于零。

所述等离子点火具采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部焊接有一个贴片式点火桥膜器件H1，所述贴片式点火桥膜器件H1由上下导电金属层c和金属层d构成，所述导电金属层c和导电金属层d之间设置有微米级线宽的金属桥线，所述金属桥线的电阻值趋近于零。

所述储能电容器模块内部包括电桥D1，二极管D2，电阻R1和储能电容器Cg，所述储能电容器模块的电路结构为：

所述电桥D1的输入端通过雷管脚线与起爆器主机相连，所述二极管D2、电阻R1、储能电容器Cg构成的储能回路并接在电桥D2输出端的两端。

所述控制电路板中设置有微处理器IC1、电流放大器IC2，三级管T1-T7、二极管D3-D4、稳压二极管W1、MOSFET开关管NM、电阻R2-R14、有极电容C1，所述微处理器IC1的外围电路结构为：

所述微处理器IC1的1脚并接电阻R8的一端后与三极管T5的集电极相连；

所述微处理器IC1的4脚并接电阻R8的另一端，三极管T4的发射极，三极管T3的发射极，有极电容C1的正极，三极管T2的发射极后与3.3V电源输入端相连；

所述三极管T5的基极并接电阻R9的一端后与三极管T4的集电极相连，所述三极管T4的基极与二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极并接电阻R7的一端后与电阻R6的一端相连，所述三极管T2的集电极与电阻R4的一端相连，所述三极管T2的基极并接电阻R5的一端后与稳压二极管W1的负极相连；

所述电阻R4的另一端并接电阻R5的另一端，电阻R6的另一端，三极管T1的发射极后与电流放大器IC2的1脚相连；

所述电流放大器IC2的3脚与三极管T3的集电极相连；

所述三极管T1的集电极并接电阻R2的一端后与储能电容器模块的正极输出端相连，所述三极管T1的基极并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述微处理器IC1的5脚与电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与三极管T6的基极相连，所述三极管T6的集电极与三极管T7的基极相连，所述三极管T7的发射极与电阻R13的一端相连，所述三极管T7的集电极并接电阻R14的一端后与开关管NM的栅极相连，所述开关管NM的源极并接二极管D4的负极后与等离子点火具的正极输入端相连，所述开关管NM的漏极并接电阻R13的另一端后与储能电容器模块的正极输出端相连；

所述微处理器IC1的7脚与二极管D4的正极相连；

所述微处理器IC1的8脚串接电阻R10后与三极管T3的基极相连；

所述等离子点火具的负极输入端依次并接电阻R14的另一端，三极管T6的发射极，电阻R12的另一端，微处理器IC1的2脚，三极管T5的发射极，电阻R9的另一端，有极电容C1的负极，稳压二极管W1的正极，电阻R7的另一端，电流放大器IC2的2脚，电阻R3的另一端后与储能电容器模块的负极输出端相连。

所述雷管脚线的一端与储能电容器模块相连，所述雷管脚线的另一端与起爆器主机相连，所述起爆器主机向外输出低压≤20VDC、高压≥50VDC两种电源电压规格；

所述雷管脚线向电雷管提供低压≤20VDC电源时，为控制电路板上集成的控制电路发送工作调试指令，进行数据交换；

所述雷管脚线向电雷管提供高压≥50VDC电源时，为储能电容器模块中储能电容器Cg充电。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明主要针对无起爆药高能量电容器在等离子点火具电极之间瞬时进行高电压、大电流放电，使得等离子点火具中心桥箔形成点状高压、高温爆燃等离子气态冲击波，所需要的电能≥0.1J的储能电容器，以及专门设计的控制放电电路及其电雷管装药结构；本发明不同于有起爆药装药结构的电雷管储能电容，是采用低电压、低容量、小体积的电容器，该电容储存的电能小于25mJ毫焦，只能在电点火头细电阻丝上放电加热，通过其点燃火药剂发火，形成燃气火焰点燃起爆药，最终点燃的起爆药再转爆轰激发猛炸药进行爆轰波输出；

本发明针对现有的数码电雷管控制电路及总线进行改进，采用一种可满足触发、控制高压储能电容的电能在等离子点火具中放电，瞬时形成高压、高温等离子气态冲击波激发猛炸药，形成无起爆药的爆轰波输出的数码电雷管；本发明采用供电和通信共享总线，采用低电压≤20VDC到高电压≥50VDC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，使本发明提供的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为现有数码电雷管结构示意图；

图2为本发明等离子点火具实施例一的电路结构放大图；

图3为本发明等离子点火具实施例二的电路结构放大图；

图4为本发明实施例一的数码电雷管结构图；

图5为本发明实施例一的数码电雷管内部控制电路板的电路图；

图6为本发明实施例二的数码电雷管结构图；

图7为本发明实施例二的数码电雷管内部控制电路板的电路图；

图中：10为装药管、20为控制管、30为雷管脚线、40为储能电路塑封体、50为防水软连接线、10-1主猛炸药、10-2副猛炸药、10-3激发猛炸药、10-4等离子点火具、10-5加强套、10-6第一密封塞、10-7电极线、20-1控制电路板、20-2第二密封塞。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，包括装药管（10）和控制管（20）组成的雷管，所述装药管（10）的一端封闭，所述装药管（10）的另一端通过卡腰a与控制管（20）的一端连接为一体，所述控制管（20）的另一端设置有卡腰b；

所述装药管（10）由封口端向外依次设置有主猛炸药（10-1）、副猛炸药（10-2）、激发猛炸药（10-3），所述激发猛炸药（10-3）设置在加强套（10-5）内，所述加强套（10-5）的外侧设置有等离子点火具（10-4），所述等离子点火具（10-4）的正负电极焊盘上焊接引出电极线（10-7），所述卡腰a的内侧填充有第一密封塞（10-6），所述电极线（10-7）穿过第一密封塞（10-6）接入控制管（20）内侧设置的控制电路板（20-1）中；

所述卡腰b的内侧填充有第二密封塞（20-2），所述第二密封塞（20-2）贯穿设置有雷管脚线（30），所述雷管脚线（30）的进线端接入控制管（20）的另一端；

所述雷管脚线（30）接入控制管（20）后与控制电路板（20-1）相连；

所述控制电路板（20-1）上集成的控制芯片还连接有储能电容器模块。

所述控制管（20）及控制管（20）内部设置的控制电路板（20-1）为一体化设计，所述控制电路板（20-1）上集成有控制电路及储能电容器模块，所述控制电路及储能电容器模块均封装在控制管（20）内。

所述控制管（20）及控制管（20）内部设置的控制电路板（20-1）为分体化设计，所述控制电路板（20-1）上集成有控制电路，所述控制电路封装在控制管（20）内，所述储能电容器模块封装在储能电路塑封体（40）内侧，所述控制管（20）通过防水软连接线（50）与储能电路塑封体（40）的一端相连，所述储能电路塑封体（40）的另一端与雷管脚线（30）的进线端相连。

所述装药管（10）和控制管（20）的管径尺寸及内壁厚度均相同。

所述装药管（10）、控制管（20）的管内径尺寸相同，管外径尺寸和内壁厚度尺寸不相同。

所述等离子点火具（10-4）采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具（10-4）的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部相对设置有一对凸起，所述凸起之间还设置有微米级线宽的铜箔桥线E，所述的铜箔桥线E的电阻值趋近于零。

所述等离子点火具（10-4）采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具（10-4）的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部焊接有一个贴片式点火桥膜器件H1，所述贴片式点火桥膜器件H1由上下导电金属层c和金属层d构成，所述导电金属层c和导电金属层d之间设置有微米级线宽的金属桥线，所述金属桥线的电阻值趋近于零。

所述储能电容器模块内部包括电桥D1，二极管D2，电阻R1和储能电容器Cg，所述储能电容器模块的电路结构为：

所述电桥D1的输入端通过雷管脚线（30）与起爆器主机相连，所述二极管D2、电阻R1、储能电容器Cg构成的储能回路并接在电桥D2输出端的两端。

所述控制电路板（20-1）中设置有微处理器IC1、电流放大器IC2，三级管T1-T7、二极管D3-D4、稳压二极管W1、MOSFET开关管NM、电阻R2-R14、有极电容C1，所述微处理器IC1的外围电路结构为：

所述微处理器IC1的1脚并接电阻R8的一端后与三极管T5的集电极相连；

所述微处理器IC1的4脚并接电阻R8的另一端，三极管T4的发射极，三极管T3的发射极，有极电容C1的正极，三极管T2的发射极后与3.3V电源输入端相连；

所述三极管T5的基极并接电阻R9的一端后与三极管T4的集电极相连，所述三极管T4的基极与二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极并接电阻R7的一端后与电阻R6的一端相连，所述三极管T2的集电极与电阻R4的一端相连，所述三极管T2的基极并接电阻R5的一端后与稳压二极管W1的负极相连；

所述电阻R4的另一端并接电阻R5的另一端，电阻R6的另一端，三极管T1的发射极后与电流放大器IC2的1脚相连；

所述电流放大器IC2的3脚与三极管T3的集电极相连；

所述三极管T1的集电极并接电阻R2的一端后与储能电容器模块的正极输出端相连，所述三极管T1的基极并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述微处理器IC1的5脚与电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与三极管T6的基极相连，所述三极管T6的集电极与三极管T7的基极相连，所述三极管T7的发射极与电阻R13的一端相连，所述三极管T7的集电极并接电阻R14的一端后与开关管NM的栅极相连，所述开关管NM的源极并接二极管D4的负极后与等离子点火具（10-4）的正极输入端相连，所述开关管NM的漏极并接电阻R13的另一端后与储能电容器模块的正极输出端相连；

所述微处理器IC1的7脚与二极管D4的正极相连；

所述微处理器IC1的8脚串接电阻R10后与三极管T3的基极相连；

所述等离子点火具（10-4）的负极输入端依次并接电阻R14的另一端，三极管T6的发射极，电阻R12的另一端，微处理器IC1的2脚，三极管T5的发射极，电阻R9的另一端，有极电容C1的负极，稳压二极管W1的正极，电阻R7的另一端，电流放大器IC2的2脚，电阻R3的另一端后与储能电容器模块的负极输出端相连。

所述雷管脚线（30）的一端与储能电容器模块相连，所述雷管脚线（30）的另一端与起爆器主机相连，所述起爆器主机向外输出低压≤20VDC、高压≥50VDC两种电源电压规格；

所述雷管脚线（30）向电雷管提供低压≤20VDC电源时，为控制电路板（20-1）上集成的控制电路发送工作调试指令，进行数据交换；

所述雷管脚线（30）向电雷管提供高压≥50VDC电源时，为储能电容器模块中储能电容器Cg充电。

本发明提供的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，电容器储能大于0.1焦耳，支持等离子点火具放电，形成等离子冲击波激发猛炸药形成爆轰波输出。

实际使用时，本发明共提供两种实施方式以实现电容储能及放电输出的使用效果：

其中实施例1为：采用长度大于直径（长径比大于5）的大容量电解电容器作为储能器件设置在控制电路板20-1上，构成“一体化高能量电容储能等离子点火具数码电雷管”；

其中实施例2为：采用长度大于直径（长径比大于5）的大容量电解电容器作为储能器件设置在储能电路塑封体40内，构成“分体化高能量电容储能等离子点火具数码电雷管”。

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产生高电压、大电流放电，使得等离子点火具中心形成点状高压力、高温度、等离子气态冲击波，进而现有标准的储能电容器体积较大，无法安装在雷管壳内，因此设计长径比大于5的储能电容器以及相应的电容储能控制电路；

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放电放热，点燃火药形成燃气火焰点燃起爆药，再由起爆药形成爆轰起爆主装药；因此现有的数码电雷管的装药结构中存在有起爆药，以及控制、通信、供电电源共享的总线，是一种直流供电电压小于20V的耐低电压的电路总线，而且所设计的控制电路、两线制通信与供电共享的总线，抗电磁干扰弱，并且在控制过程中容易引起误操作；本发明采用供电和通信共享总线，采用低压（≤20VDC）到高压（≥50VDC）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，使本发明提供的电雷管在使用时可靠性高、更安全稳定。

如图2和图3所示，本发明提供的“一体化等离子点火具数码电雷管”和“分体化等离子点火具数码电雷管”中使用的等离子点火具，其主要特征是在印刷电路板或绝缘板上采用真空溅射金属膜刻蚀，形成微米级电阻趋近于零的桥箔电路电极；

图3中显示等离子点火具，其中黑色为电路覆铜箔面，A1、B1为正负电极焊盘，c、d为导电铜箔凸起，c、d导电铜箔凸起之间设置有微米级线宽的桥箔；在实际设置时，导电金属层c和d可以与导电铜箔设计为一体（如图2所示），也可以作为放电薄膜器件H1进行分离设置，所述放电薄膜器件H1是等离子放电器件，该器件是在绝缘板（陶瓷片或其它绝缘材料）上采用真空溅射金属膜刻蚀形成微米级电阻趋近于零的薄膜电路，其中放电薄膜器件H1的绝缘板厚度小于0.5mm，宽小于2.5mm，高小于3mm，c、d导电金属层之间有微米级线宽的桥箔，而且等离子放电器件H1是焊接在印刷电路板黑色电路覆铜箔面上，并且c、d导电金属层分别与正负电极焊盘A1、B1电气相连；所述的等离子点火具的正负极放电的载体是微米级线宽的桥箔，其电阻值趋近为零。

如图4所示为本发明实施例1的电雷管结构图，所述10-1主猛炸药采用黑索金RDX，10-2副猛炸药采用黑索金RDX，10-3激发猛炸药采用太安PETN，10-5加强套材料采用金属钢、高强度铝、或铜材，10-6第一密封塞和20-2第二密封塞材料采用工程塑料，Cg高能量储能电容器采用长径比大于5的电解电容器；所述的10-4等离子点火具直径圆表面和10-3激发猛炸药紧密无缝贴紧装配。

如图5所示，为本发明实施例1控制管内电路控制板的电路图，其主要特征是由IC1微处理器、IC2电流放大器、三级管T1-T7、电桥D1、二极管D2-D4、稳压二极管W1、MOSFET开关管NM、电阻R1-R14、电容C1、高能量储能电容Cg、等离子点火具所组成。

所述储能电容器模块具体为独立于高压等离子点火具电路外的控制电路，其主要由高压储能电容Cg及外围电路构成；所述电桥D1的输入端Ea、Eb是连接数码起爆器供电与通信共享总线30雷管脚线的接入端；所述的三级管T1、电阻R2、电阻R3、电流放大器IC2组成分压电流放大电路；三级管T2、电阻R4、电阻R5、稳压管W1、电容C1组成低压稳压电路；三级管T3-T5、电阻R6-R10、二极管D3组成通信转换电路；三级管T6-T7、MOSFET开关管NM、电阻R11-R14组成驱动开关电路；微处理器IC1的通信RX端连接T5的集电极，通信TX端通过电阻R10连接三极管T3的基极，I/O端通过电阻R11连接三极管T6的基极，其中微处理器IC1可选择51系列8位CPU专用芯片，或采用ES7P001FGSA、EFM8SB1、STM8L05xx、MAX系列等微处理芯片，IC2电流放大器芯片采用的是RLR763。

在使用时，所述的雷管脚线30是由数码起爆器（简称：主机）和本发明的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管（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R6、R7分压经二极管D3、三极管T4、电阻R9、三极管T5、电阻R8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R10、三极管T3、电流放大器IC2、三极管T1、电阻R2、R3组成的电流调制电路所调制的电流通过总线30被主机接受；所述的微处理芯片IC1的I/O口控制MOSFET开关管NM的截止导通，是通过电阻R11、三极管T6、三极管T7、电阻R13、R14控制MOSFET开关管NM的G极；当微处理芯片IC1的I/O口为高电平时，MOSFET开关管NM的G极为高电平，D极与S极导通；高压储能电容Cg上储能的电能是通过MOSFET开关管的D极与S极导通向等离子点火具放电产生等离子冲击波。

所述数码起爆器（简称：主机）和本发明的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管（简称：从机）之间连接的两线制总线雷管脚线30的电压，是由主机提供低压≤20VDC、高压≥50VDC两种电压制式的供电与通信共享的总线；所述数码起爆器（简称：主机）和本发明的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管（简称：从机）之间连接的两线制总线雷管脚线30的电压为≤20VDC时是作为主机和从机之间的工作调试与通信，电压≥50VDC时是作为主机供给从机控制电路中高压电容器器Cg充电使用。

如图6所示，为本发明的分体化等离子点火具数码电雷管结构图，是由圆直径变壁厚基础雷管部分10、数码雷管部分20、防水软连接线50、高能量储能电路塑封体40、雷管脚线30、卡腰部分a、b所组成；实施例2的基本结构和实施例1的基本结构两者不同之处，一是雷管壳采用的是圆直径变壁厚基础雷管壳，二是将实施例1的控制电路中的电桥D1、二极管D2、电阻R1、高压储能电容Cg单独安装设置在高能量储能电路塑封体40内；高能量储能电路塑封体40通过防水软连接线50和数码雷管部分20电气连接，形成分体化高能量电容储能等离子点火具数码电雷管结构；

所述的高能量储能电路塑封体40内安装有电桥D1、二极管D2、电阻R1、高压储能电容Cg相关联的电路板；20-1数码驱动电路板上焊接有除电桥D1、二极管D2、电阻R1、高压储能电容Cg以外的全部数码电路部分。

如图7所示，为本发明的分体化等离子点火具数码电雷管控制电路的电路图，本发明实施例2使用的控制电路和实施例1基本相同，不同点在于将电桥D1、二极管D2、电阻R1、高压储能电容Cg拆分出，单独设置在高能量储能电路塑封体40内，并通过V+、HV+、GND接线端子连接到数码雷管部分20内部的20-1数码驱动电路板上。

所述的雷管脚线30是由数码起爆器（简称：主机）和本发明的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管（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R6、R7分压经二极管D3、三极管T4、电阻R9、三极管T5、电阻R8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R10、三极管T3、三极管T1、电阻R2、R3组成的电流调制电路所调制的电流通过总线30被主机接受；

所述的微处理芯片IC1的I/O口（5脚）控制MOSFET开关管NM的截止导通，是通过电阻R11、三极管T6、三极管T7、电阻R13、R14控制MOSFET开关管NM的G极；当微处理芯片IC1的I/O口（5脚）为高电平时，MOSFET开关管NM的G极为高电平，D极与S极导通；高压储能电容Cg上储能的电能是通过MOSFET开关管的D极与S极导通向等离子点火具放电产生等离子冲击波；

所述的微处理芯片IC1的I/O口（7脚）连接二极管D4一端，二极管D4另一端连接MOSFET开关管NM的S极，并作为微处理芯片IC1检查等离子点火具是否损坏。

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 (10)

1.高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：包括装药管（10）和控制管（20）组成的雷管，所述装药管（10）的一端封闭，所述装药管（10）的另一端通过卡腰a与控制管（20）的一端连接为一体，所述控制管（20）的另一端设置有卡腰b；

所述装药管（10）由封口端向外依次设置有主猛炸药（10-1）、副猛炸药（10-2）、激发猛炸药（10-3），所述激发猛炸药（10-3）设置在加强套（10-5）内，所述加强套（10-5）的外侧设置有等离子点火具（10-4），所述等离子点火具（10-4）的正负电极焊盘上焊接引出电极线（10-7），所述卡腰a的内侧填充有第一密封塞（10-6），所述电极线（10-7）穿过第一密封塞（10-6）接入控制管（20）内侧设置的控制电路板（20-1）中；

所述卡腰b的内侧填充有第二密封塞（20-2），所述第二密封塞（20-2）贯穿设置有雷管脚线（30），所述雷管脚线（30）的进线端接入控制管（20）的另一端；

所述雷管脚线（30）接入控制管（20）后与控制电路板（20-1）相连；

所述控制电路板（20-1）上集成的控制芯片还连接有储能电容器模块。

2.根据权利要求1所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述控制管（20）及控制管（20）内部设置的控制电路板（20-1）为一体化设计，所述控制电路板（20-1）上集成有控制电路及储能电容器模块，所述控制电路及储能电容器模块均封装在控制管（20）内。

3.根据权利要求1所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述控制管（20）及控制管（20）内部设置的控制电路板（20-1）为分体化设计，所述控制电路板（20-1）上集成有控制电路，所述控制电路封装在控制管（20）内，所述储能电容器模块封装在储能电路塑封体（40）内侧，所述控制管（20）通过防水软连接线（50）与储能电路塑封体（40）的一端相连，所述储能电路塑封体（40）的另一端与雷管脚线（30）的进线端相连。

4.根据权利要求2所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述装药管（10）和控制管（20）的管径尺寸及内壁厚度均相同。

5.根据权利要求3所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述装药管（10）、控制管（20）的管内径尺寸相同，管外径尺寸和内壁厚度尺寸不相同。

6.根据权利要求1所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述等离子点火具（10-4）采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具（10-4）的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部相对设置有一对凸起，所述凸起之间还设置有微米级线宽的铜箔桥线E，所述的铜箔桥线E的电阻值趋近于零。

7.根据权利要求1所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述等离子点火具（10-4）采用印刷线路板工艺制作，所述等离子点火具（10-4）的上下侧平行设置有一对导电铜箔，并在上侧导电铜箔上设置有正极焊盘A1，在下侧导电铜箔上设置有负极焊盘B1，所述上下侧导电铜箔的中部焊接有一个贴片式点火桥膜器件H1，所述贴片式点火桥膜器件H1由上下导电金属层c和金属层d构成，所述导电金属层c和导电金属层d之间设置有微米级线宽的金属桥线，所述金属桥线的电阻值趋近于零。

8.根据权利要求1所述高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述储能电容器模块内部包括电桥D1，二极管D2，电阻R1和储能电容器Cg，所述储能电容器模块的电路结构为：

所述电桥D1的输入端通过雷管脚线（30）与起爆器主机相连，所述二极管D2、电阻R1、储能电容器Cg构成的储能回路并接在电桥D2输出端的两端。

9.根据权利要求4或5任一权利要求所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：

所述控制电路板（20-1）中设置有微处理器IC1、电流放大器IC2，三级管T1-T7、二极管D3-D4、稳压二极管W1、MOSFET开关管NM、电阻R2-R14、有极电容C1，所述微处理器IC1的外围电路结构为：

所述微处理器IC1的1脚并接电阻R8的一端后与三极管T5的集电极相连；

所述微处理器IC1的4脚并接电阻R8的另一端，三极管T4的发射极，三极管T3的发射极，有极电容C1的正极，三极管T2的发射极后与3.3V电源输入端相连；

所述三极管T5的基极并接电阻R9的一端后与三极管T4的集电极相连，所述三极管T4的基极与二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极并接电阻R7的一端后与电阻R6的一端相连，所述三极管T2的集电极与电阻R4的一端相连，所述三极管T2的基极并接电阻R5的一端后与稳压二极管W1的负极相连；

所述电阻R4的另一端并接电阻R5的另一端，电阻R6的另一端，三极管T1的发射极后与电流放大器IC2的1脚相连；

所述电流放大器IC2的3脚与三极管T3的集电极相连；

所述三极管T1的集电极并接电阻R2的一端后与储能电容器模块的正极输出端相连，所述三极管T1的基极并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述微处理器IC1的5脚与电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端后与三极管T6的基极相连，所述三极管T6的集电极与三极管T7的基极相连，所述三极管T7的发射极与电阻R13的一端相连，所述三极管T7的集电极并接电阻R14的一端后与开关管NM的栅极相连，所述开关管NM的源极并接二极管D4的负极后与等离子点火具（10-4）的正极输入端相连，所述开关管NM的漏极并接电阻R13的另一端后与储能电容器模块的正极输出端相连；

所述微处理器IC1的7脚与二极管D4的正极相连；

所述微处理器IC1的8脚串接电阻R10后与三极管T3的基极相连；

所述等离子点火具（10-4）的负极输入端依次并接电阻R14的另一端，三极管T6的发射极，电阻R12的另一端，微处理器IC1的2脚，三极管T5的发射极，电阻R9的另一端，有极电容C1的负极，稳压二极管W1的正极，电阻R7的另一端，电流放大器IC2的2脚，电阻R3的另一端后与储能电容器模块的负极输出端相连。

10.根据权利要求9所述的高能量电容储能等离子点火具数码电雷管，其特征在于：所述雷管脚线（30）的一端与储能电容器模块相连，所述雷管脚线（30）的另一端与起爆器主机相连，所述起爆器主机向外输出低压≤20VDC、高压≥50VDC两种电源电压规格；

所述雷管脚线（30）向电雷管提供低压≤20VDC电源时，为控制电路板（20-1）上集成的控制电路发送工作调试指令，进行数据交换；

所述雷管脚线（30）向电雷管提供高压≥50VDC电源时，为储能电容器模块中储能电容器Cg充电。

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