CN111595212A - 电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统，该通信解调电路包括：第二场效应管、第三场效应管、阻性元件、整流器、数字信号输出单元；所述第二场效应管的第二栅极与所述第三场效应管的第三栅极耦接；所述第二场效应管的第二漏极、第二栅极共同耦接于第一电缆线；所述第二场效应管的第二源极与所述第三场效应管的第三源极共同接地；所述第三场效应管的第三漏极与所述阻性元件的第一端耦接于第一电耦接点；所述阻性元件的第二端与电源VDD耦接；所述第一电耦接点耦接所述数字信号输出单元；本方案在满足电力供应和通信需求的同时，结构简单，成本和功耗低。

Description

电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统

技术领域

本发明实施例涉及电子雷管技术领域，具体涉及一种电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统。

背景技术

电子雷管，又称数码电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管，即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能。

电子雷管是雷管与集成电路技术想结合的产物，目前已经得到了广泛的应用，并在很多应用中取代了传统的起爆系统。其相比之前导爆管，实现了高精度延期、安全控制和可靠起爆等特性。电子雷管主要由电子控制模块、带有药头的桥丝、火药管(或无起爆药管)构成。起爆前，外部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、检测、充电、起爆等操作。外部控制器一般采用一对双绞线耦接单个或多个电子雷管，同时电子雷管需要满足低压和高压通信需求，并稳定正确地接收数据。

然而，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。

因此，如何提出一种电子雷管的通信方案，能够在满足电力供应和通信需求的同时，结构简单，成本和功耗低，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统，能够在满足电力供应和通信需求的同时，结构简单，成本和功耗低。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种电子雷管的通信解调电路，包括：第二场效应管、第三场效应管、阻性元件、整流器、数字信号输出单元；

所述第二场效应管的第二栅极与所述第三场效应管的第三栅极耦接；

所述第二场效应管的第二漏极、第二栅极共同耦接于第一电缆线；

所述第二场效应管的第二源极与所述第三场效应管的第三源极共同接地；

所述第三场效应管的第三漏极与所述阻性元件的第一端耦接于第一电耦接点；

所述阻性元件的第二端与电源VDD耦接；所述第一电耦接点耦接所述数字信号输出单元；

所述数字信号输出单元用于根据所述第一电耦接点的电压高低，输出数字逻辑信号到雷管控制单元；所述雷管控制单元耦接于所述数字信号输出单元的输出端；

所述整流器与第一电缆线、第二电缆线耦接，用于输出直流电为通信解调电路供电。

优选地，所述整流器包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述第一二极管与所述第三二极管按照电流的导通方向同向耦接于第二耦接点；

所述第二二极管与所述第四二极管按照电流的导通方向同向耦接于第三耦接点；

所述第一电缆线耦接到所述第二耦接点；

所述第二电缆线耦接到所述第三耦接点；

所述第三二极管与所述第四二极管的正向输出端耦接，作为电源输出端。

优选地，还包括：第一场效应管；

所述第一场效应管的第一栅极与所述电源VDD耦接；

所述第一场效应管的第一漏极与所述第一电缆线耦接；

所述第一场效应管的第一源极与所述第二漏极、所述第二栅极耦接。

优选地，还包括：第五二极管；

所述第一场效应管通过所述第五二极管与所述第一电缆线耦接；

所述第五二极管的正极与所述第一电缆线耦接；

所述第五二极管的负极与所述第一场效应管的漏极耦接。

优选地，所述阻性元件包括：电阻器、MOS电阻、电流源。

优选地，所述数字信号输出单元，包括：反向施密特触发器、反相器、或正向施密特触发器。

第二方面，本发明实施例提供一种电子雷管芯片，包括：雷管控制单元、如上述第一方面任一种所述的电子雷管的通信解调电路；

所述雷管控制单元的输入端与所述通信调节电路的数字信号输出单元的输出端相耦接。

优选地，所述雷管控制单元还用于：当雷管控制单元上电后默认接收到的信号即为所述数字信号输出单元相同极性的信号，之后延迟预设时间，若所述数字信号输出单元的输出一直为逻辑高，则雷管控制接收到的信号和所述数字信号输出单元的输出端保持相同；否则若延迟预设时间后数字信号输出单元的输出一直为逻辑低，则雷管控制单元接收到的信号通过内部逻辑处理与所述数字信号输出单元保持相反。

第三方面，本发明实施例提供一种电子雷管控制系统，包括：电子雷管控制主机、如上述第二方面任一种所述的电子雷管芯片；

N个所述电子雷管芯片通过第一电缆线、第二电缆线与所述电子雷管控制主机相连。

本发明实施例提供一种电子雷管的通信解调电路，包括：第二场效应管、第三场效应管、阻性元件、整流器、数字信号输出单元；所述第二场效应管的第二栅极与所述第三场效应管的第三栅极耦接；所述第二场效应管的第二漏极、第二栅极共同耦接于第一电缆线；所述第二场效应管的第二源极与所述第三场效应管的第三源极共同接地；所述第三场效应管的第三漏极与所述阻性元件的第一端耦接于第一电耦接点；所述阻性元件的第二端与电源VDD耦接；所述第一电耦接点耦接所述数字信号输出单元；所述数字信号输出单元用于根据所述第一电耦接点的电压高低，输出数字逻辑信号到雷管控制单元；所述雷管控制单元耦接于所述数字信号输出单元的输出端；所述整流器与第一电缆线、第二电缆线耦接，用于输出直流电为通信解调电路供电。本方案在满足电力供应和通信需求的同时，结构简单，成本和功耗低。

本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路、电子雷管芯片、电子雷管系统具有相同的上述有益效果，在此不再一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的拓展结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子雷管控制系统的组成示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图3、图4、图5，图1为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的拓展结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种电子雷管的通信解调电路的又一拓展结构示意图。

在本发明一种具体实施方式中本发明实施例提供一种电子雷管的通信解调电路，包括：第二场效应管120、第三场效应管130、阻性元件140、整流器150、数字信号输出单元160；

所述第二场效应管120的第二栅极与所述第三场效应管130的第三栅极耦接；

所述第二场效应管120的第二漏极、第二栅极共同耦接于第一电缆线101；

所述第二场效应管120的第二源极与所述第三场效应管130的第三源极共同接地；

所述第三场效应管130的第三漏极与所述阻性元件140的第一端耦接于第一电耦接点；

所述阻性元件140的第二端与电源VDD耦接；所述第一电耦接点103耦接所述数字信号输出单元160；

所述数字信号输出单元160用于根据所述第一电耦接点的电压高低，输出数字逻辑信号到雷管控制单元；所述雷管控制单元耦接于所述数字信号输出单元160的输出端；

所述整流器150与第一电缆线101、第二电缆线102耦接，用于输出直流电为通信解调电路供电。

具体地，对于整流器150，可以使用桥式整流器150，也可以使用其他形式的整流器150，在实践中，可以采用四个二极管组成的整流器150，该整流器150包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；所述第一二极管与所述第三二极管按照电流的导通方向同向耦接于第二耦接点；所述第二二极管与所述第四二极管按照电流的导通方向同向耦接于第三耦接点；所述第二耦接点与所述第一电缆线101耦接；所述第三耦接点与所述第二电缆线102耦接；所述第三二极管与所述第四二极管的正向输出端耦接，作为电源输出端。从而L0和L1以及芯片的地耦接到由二极管D1～D4组成的整流器150的相应端口，当L0和L1之间存在一定大小的电压差的时候，整流器150的输出和芯片地之间就产生了压差，此时整流器150的输出给芯片提供电源，芯片内部可以通过LDO等电源处理模块将该电压转化为内部逻辑电路工作的低压电源VDD。

更进一步地，在实践中，为了保护第二场效应管120和第三场效应管130，还可以设置第一场效应管110；所述第一场效应管110的第一栅极与所述电源VDD耦接；所述第一场效应管110的第一漏极与所述第一电缆线101耦接；所述第一场效应管110的第一源极与所述第二漏极、所述第二栅极耦接；所述第二场效应管120的第二漏极、第二栅极通过所述第一场效应管110的第一源极、第二源极共同耦接于所述第一电缆线101。此时，可以将第二场效应管120和第三场效应管130设置为低压场效应管，第一场效应管110设置为高压场效应管，当然，如果不设置第一场效应管110，那么为了防止第二场效应管120、第三场效应管130被损坏，可以将第二场效应管120、第三场效应管130均设置为高压场效应管。

为了防止电压反向，还可以设置第五二极管；所述第一场效应管110通过所述第五二极管与所述第一电缆线101耦接；所述第五二极管的正极与所述第一电缆线101耦接；所述第五二极管的负极与所述第一场效应管110的漏极耦接。也就是说，第五二极管、第一场效应管110串联到第二场效应管120的漏极，当然，也可以只设置第五二极管、第一场效应管110中的任一个。

在实践中，对于阻性元件140，可以使用电阻器、MOS电阻、电流源。端电压与电流有确定函数关系，体现电能转化为其他形式能力的二端器件，用字母R来表示，单位为欧姆Ω。实际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻器元件。当然，也可以使用其他的阻性元件140，例如MOS电阻或电流源等。对于数字信号输出单元160，可以使用反向施密特触发器、反相器、或正向施密特触发器等。

在实践中，L0(第一电缆线)或L1(第二电缆线)还耦接到芯片内部信号解调的电路，进行信号的传输。

信号解调电路，包括二极管D1，高压NMOS管MN1，低压NMOS管MN2和MN3，电阻R1，反向施密特触发器S1。信号解调单元的输入端如图A点所示，其他耦接关系也如图所示。高压NMOS器件MN1的栅极接VDD，因此该器件始终导通，并将MN2的源极电压限制在VDD-VGSMN1，这样低压器件MN2的源极电压始终不会超过其能耐受的最高电压，也就是当A点电压高于其耐受最高电压时候，仍旧能够通过MN1保护MN2器件。反向施密特触发器，可以排除通信中的干扰信号。

当L0接在芯片A端口，当L0电压小于L1时，L0相对芯片地为负电压，D1截止，MN2没有电流流过，MN2和MN3构成电流镜电路，因此MN3也没有电流流过，反向施密特触发器S1的输入端被电阻R1拉到VDD电位，明显大于S1的高边反转阈值，此时其输出为逻辑低；当L0电压大于L1时，L0相对芯片地为正电压，因为D1，MN1都导通，将有电流从MN2的源极流向芯片地。可以适当设置MN3和MN2的比值，让A点在适当的电压时，MN3流过的电流足以将反向施密特触发器S1的输入电位拉低到其可反转的低边阈值，S1输出为高。可见此时S1输出和L0相对L1的极性相同。如果L1接到芯片A端口，S1的输出将和L1的极性相同。从而可以将信号从L1或L0经过信号调节电路传输到雷管控制单元。

如图2所示，在图中并不存在第五二极管；如图3所示，在图中并不存在第一场效应管；如图4所示，在图中使用电流源作为阻性元件；如图5所示，在图中第五二极管，第一场效应管，电阻器同时使用，这些变化的电路都在本发明的保护范围之内。

在发明的又一具体实施方式中，本发明实施例提供一种电子雷管芯片，包括：雷管控制单元、如上述第一方面任一种所述的电子雷管的通信解调电路；所述雷管控制单元的输入端与所述通信调节电路的数字信号输出单元的输出端相耦接。

具体地，雷管控制单元还用于：当雷管控制单元上电后默认接收到的信号即为所述数字信号输出单元相同极性的信号，之后延迟预设时间，若所述数字信号输出单元的输出一直为逻辑高，则雷管控制接收到的信号和所述数字信号输出单元的输出端保持相同；否则若延迟预设时间后数字信号输出单元的输出一直为逻辑低，则雷管控制单元接收到的信号通过内部逻辑处理与所述数字信号输出单元保持相反。

为了避免L0和L1接线关系混淆，S1输出传送到雷管控制单元后会进行信号极性的处理：雷管控制单元上电后默认接收到的信号即为S1相同极性的信号，之后延迟一段时间，若S1的输出一直为逻辑高，则雷管控制接收到的信号和S1保持相同，否则若延迟一段时间后S1的输出一直为逻辑低，则雷管控制接收到的信号通过内部逻辑处理与S1保持相反。这样可以保证无论L0和L1接入信号解调单元的方向为何，上电延迟一段时间之后。输送给雷管控制单元的选择器的输出均为逻辑高。这样主机通过双绞线耦接的电子雷管阵列接收到的信号全相同。

比如电子雷管主机初始状态L0为逻辑高，L1为逻辑低，同时对电子雷管1来说，耦接方式为L0接A，那么初始S1输出为逻辑高，经过一段时间后，雷管控制单元维持其输入和S1的输出极性相同，这样当L0>L1时雷管控制将判断信号为逻辑高，当L0<L1时雷管控制将判断信号为逻辑低；假设挂载在该双绞线上的另一个电子雷管2其接法为L1接A，那么初始S1输出为逻辑低，经过一段时间后，雷管控制单元维持其输入和S1的输出极性相反，这样当L0>L1时雷管控制将判断信号为逻辑高，当L0<L1时雷管控制将判断信号为逻辑低可见，无论L0和L1怎样接，挂载在该双绞线上的电子雷管芯片接收到的信号都相同。

注意，雷管控制单元判断极性是否需要反转的所需等待的时间可以根据应用需求自由设定，并且在其判断过程中主机的信号是确定不变的，这样可以保证在上电初始化阶段，电子雷管芯片可以自动将信号极性调整成相同的状态。之后的工作时间，雷管控制接收到信号的极性始终保持延迟后判断的状态

请参考图6，图6为本发明实施例提供的一种电子雷管控制系统的组成示意图。

本发明实施例提供一种电子雷管控制系统，包括：电子雷管控制主机、如上述任一种实施例所述的电子雷管芯片；N个所述电子雷管芯片通过第一电缆线、第二电缆线与所述电子雷管控制主机相连。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种电子雷管的通信解调电路，其特征在于，包括：第二场效应管、第三场效应管、阻性元件、整流器、数字信号输出单元；

所述第二场效应管的第二栅极与所述第三场效应管的第三栅极耦接；

所述第二场效应管的第二漏极、第二栅极共同耦接于第一电缆线；

所述第二场效应管的第二源极与所述第三场效应管的第三源极共同接地；

所述第三场效应管的第三漏极与所述阻性元件的第一端耦接于第一电耦接点；

所述阻性元件的第二端与电源VDD耦接；所述第一电耦接点耦接所述数字信号输出单元；

所述数字信号输出单元用于根据所述第一电耦接点的电压高低，输出数字逻辑信号到雷管控制单元；所述雷管控制单元耦接于所述数字信号输出单元的输出端；

所述整流器与第一电缆线、第二电缆线耦接，用于输出直流电为通信解调电路供电。

2.根据权利要求1所述的通信解调电路，其特征在于，

所述整流器包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述第一二极管与所述第三二极管按照电流的导通方向同向耦接于第二耦接点；

所述第二二极管与所述第四二极管按照电流的导通方向同向耦接于第三耦接点；

所述第一电缆线耦接到所述第二耦接点；

所述第二电缆线耦接到所述第三耦接点；

所述第三二极管与所述第四二极管的正向输出端耦接，作为电源输出端。

3.根据权利要求1所述的通信解调电路，其特征在于，还包括：第一场效应管；

所述第一场效应管的第一栅极与所述电源VDD耦接；

所述第一场效应管的第一漏极与所述第一电缆线耦接；

所述第一场效应管的第一源极与所述第二漏极、所述第二栅极耦接。

4.根据权利要求3所述的通信解调电路，其特征在于，还包括：第五二极管；

所述第一场效应管通过所述第五二极管与所述第一电缆线耦接；

所述第五二极管的正极与所述第一电缆线耦接；

所述第五二极管的负极与所述第一场效应管的漏极耦接。

5.根据权利要求1所述的通信解调电路，其特征在于，

所述阻性元件包括：电阻器、MOS电阻、电流源。

6.根据权利要求1至5任一项所述的通信解调电路，其特征在于，

所述数字信号输出单元，包括：反向施密特触发器、反相器、或正向施密特触发器。

7.一种电子雷管芯片，其特征在于，包括：雷管控制单元、如权利要求1至6任一项所述的电子雷管的通信解调电路；

所述雷管控制单元的输入端与所述通信调节电路的数字信号输出单元的输出端相耦接。

8.根据权利要求7所述的电子雷管芯片，其特征在于，所述雷管控制单元还用于：当雷管控制单元上电后默认接收到的信号即为所述数字信号输出单元相同极性的信号，之后延迟预设时间，若所述数字信号输出单元的输出一直为逻辑高，则雷管控制接收到的信号和所述数字信号输出单元的输出端保持相同；否则若延迟预设时间后数字信号输出单元的输出一直为逻辑低，则雷管控制单元接收到的信号通过内部逻辑处理与所述数字信号输出单元保持相反。

9.一种电子雷管系统，其特征在于，包括：电子雷管控制主机、如权利要求7或8所述的电子雷管芯片；

N个所述电子雷管芯片通过第一电缆线、第二电缆线与所述电子雷管控制主机相连。

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