CN111628575B - 一种电子雷管中的储能电容的确定方法、装置和电路 - Google Patents
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Abstract
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中的储能电容的确定方法、装置和电路。一种电子雷管中的储能电容的确定方法，该方法包括：利用微导通时间，将电容充电与时间关系近似位线性关系。本发明设计一个高精度时钟，以便主机精确设定电容放电时间t。利用高精度数模转换器获取电容的放电前的电压V1；电容放电后获取电容放电后的电压V2；根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到RC值。在具体测试时，选定一个与点火头内阻相近的标准电阻，就可以简便的获得高精度电容值。本发明通过精确控制电容电时间，直接测量电压来计算电容值，提高了电容量计算的准确性。
Description
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中的储能电容的确定方法、装置和电路。
背景技术
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，电子雷管控制模块上一般带有大容量的储能电容，储能电容的电容容量值的确定对起爆非常关键，为了确定储能电容的容量值，现有技术中主要采用的是充电电流计算法：对储能电容进行充电到预定电压值，测量充电过程中的充电电流及到达预定电压所需时间，通过充电电流计算出储能电容的容量；电子雷管的充电电流流较小，约2mA左右，并且随着电容电压变化而变化，造成主机在对电流进行采样的精度不高；最终会造成储能电容的容量值的计算结果误差较大。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种电子雷管中的储能电容的确定方法、装置和电路，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种电子雷管中的储能电容的确定方法，应用于电子起爆器，方法包括：
获取电容的放电前的电压V1；
电容放电后获取电容放电后的电压V2；
根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
进一步地，采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值。
进一步地，所述方法还包括：
将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
进一步地，所述电容放电的时间t在10微秒到100微秒之间。
根据本发明实施例的第二方面，一种电子雷管中的储能电容的确定装置，应用于电子起爆器，方法包括：
获取模块，用于获取电容的放电前的电压V1和放电后的电压V2；
处理模块，用于根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
进一步地，处理模块还用于采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值。
进一步地，处理模块还用于：将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
进一步地，所述电容放电的时间t在10微秒到100微秒之间。
根据本发明实施例的第三方面，一种电子雷管中的储能电容的确定电路，包括中央处理单元、储能电容、电阻、第一开关和第二开关；
中央处理单元分别连接了第一开关和第二开关的控制端；
第一开关装置的第一端连接电源；第二端连接储能电容的第一端；
储能电容的第二端分别接地和电阻的第一端；
电阻的第二端连接第二开关的第一端；
第二开关的第二端接地；
当第一开关受控闭合，第二开关受控断开时，所述储能电容充电；
当第一开关受控断开，第二开关受控闭合时，所述储能电容放电；
还包括电压测量装置，电压测量装置的第一端与所述储能电容的第一端相连接；第二端与所述中央处理单元连接；
用于测量采集所述储能电容的模拟电压；以及将模拟电压转换为数字电压并发送给所述中央处理单元；
所述中央处理单元用于：当开始测试时，控制第一开关闭合，第二开关断开，以使得所述储能电容充电；
充电结束后，控制电压测量装置对电容电压进行采样和模数转换；并获取电容的电压值V1；
控制第一开关断开，第二开关闭合，以使所述储能电容放电；
预先设定的放电的时间t后，控制第二开关断开，以使所述储能电容停止放电；
经过所述电压测量装置获取所述储能电容的放电后的电压值V2；
根据所述电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
进一步地，所述中央处理单元采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值；
所述t在10微秒到100微秒之间。
本发明实施例具有如下优点：获取电容的放电前的电压V1，电容放电后获取放电后的电压V2；根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。避免采用电流的方法时因为电流的变化抖动而造成的电容量计算结果的不准确；所述t在10微秒到100微秒之间；用短时间线性化的处理方法来计算电容量，使得电容计算可行，并且提高了准确性。
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场景示意图；
图2为本发明实施例提供的电容放电时电压的一种近似线性关系示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电子雷管中的储能电容的确定方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种电子雷管中的储能电容的确定方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种电子雷管中的储能电容的确定电路的示意图。
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。
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。一般包括电子起爆器和电子芯片两部分，参见附图1所示的电子雷管场景示意图；
电子雷管上的储能电容C，开关K以及点火头构成RC放电回路。RC放电回路电压与时间的关系：Vt＝V0+(V1-V0)×[1-exp(-t/RC)]。其中Vt是时刻电容上的电压，V1是电容上最终的电压，V0是电容上初始电压。电容上的电压与放电时间是非线性关系。当取其中一段放大时，电容上的电压和放电时间可以近似为线性关系：Vt＝V0-kt。其中k是电压放电时间t的比例参数2所示。参见附图2所示的电容放电时电压的一种近似线性关系示意图；
基于此，本发明提出了一种电子雷管中的储能电容的确定方法，应用于电子起爆器，参见附图3所示的一种电子雷管中的储能电容的确定方法的流程图；该方法包括：
步骤S101，获取电容的放电前的电压V1；
步骤S102，电容放电后获取电容放电后的电压V2；
其中，可以用测量的方式来获取电容的放电前的电压和放电后的电压。
步骤S103，根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
本发明采用利用电容的电压值来计算电容的容量，不采用电流值来计算，与现有技术相比，提高了准确度。
优选地，所述电容放电的时间t在10微秒到100微秒之间。
采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值。
本发明采用微导通时间，控制RC放电曲线的线性度并利用标准电阻检测检测电容值。另外利用同一时间内RC放电电压值与电阻值R等比例相关，相对较精确的测量放电回路的阻抗。简化放电回路阻抗测量流程，提高测量精度。严格控制放电回路导通时间，保证点火头不会应为发热引起阻抗变化，导致测量不准，同时也保证测量安全。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
本申请提出了另一种电子雷管中的储能电容的确定方法，参见附图4所示，该方法包括：
芯片上电；
获取电子雷管的振荡频率；
设定放电时间FT；
给充电电容C1充电；
充电结束后获取上述电容的电压值V1；
电容放电；
预定的时间t后获取电容上的电压值V2；
最后根据上述的参数计算电容值。
基于同样的发明构思，本申请还提出了一种电子雷管中的储能电容的确定装置，应用于电子起爆器，装置包括：
获取模块，用于获取电容的放电前的电压V1和放电后的电压V2；
处理模块，用于根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
在一种实施方式中，处理模块还用于采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值。
在一种实施方式中，处理模块还用于：将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
在一种实施方式中，预先设定的放电的时间t在10微秒到100微秒之间。
基于同样的发明构思，本申请还提出了一种电子雷管中的储能电容的确定电路，参见附图5，该电路包括中央处理单元CPU51、储能电容52、电阻55、第一开关54和第二开关56；
中央处理单元51分别连接了第一开关54和第二开关56的控制端；
第一开关54装置的第一端连接电源58；第二端连接储能电容52的第一端；
储能电容52的第二端分别接地和电阻55的第一端；
电阻55的第二端连接第二开关56的第一端；
第二开关56的第二端接地；
当第一开关54受控闭合，第二开关56受控断开时，所述储能电容充电；
当第一开关54受控断开，第二开关56受控闭合时，所述储能电容52放电；
还包括电压测量装置53，电压测量装置53的第一端与所述储能电容52的第一端相连接；第二端与所述中央处理单元51连接；
其中，电压测量装置53为模数转换器；用于测量采集所述储能电容的模拟电压；以及将模拟电压转换为数字电压并发送给所述中央处理单元；
所述中央处理单元用于：当开始测试时，控制第一开关54闭合，第二开关56断开，以使得所述储能电容充电；
充电结束后，控制电压测量装置对电容电压进行采样和模数转换；并获取电容的电压值V1；
控制第一开关54断开，第二开关56闭合，以使所述储能电容放电；
预先设定的放电的时间t后，控制第二开关56断开，以使所述储能电容停止放电；
经过所述电压测量装置获取所述储能电容的放电后的电压值V2；
根据所述电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值。
所述中央处理单元51采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值；
t在10微秒到100微秒之间。
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 (5)
1.一种电子雷管中的储能电容的确定方法，其特征在于，应用于电子起爆器，方法包括：
获取电容的放电前的电压V1；
电容放电后获取电容放电后的电压V2；
根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值；
采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值；
其中，所述方法还包括：
将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
2.如权利要求1所述的电子雷管中的储能电容的确定方法，其特征在于，所述电容放电的时间t在10微秒到100微秒之间。
3.一种电子雷管中的储能电容的确定装置，其特征在于，应用于电子起爆器，方法包括：
获取模块，用于获取电容的放电前的电压V1和放电后的电压V2；
处理模块，用于根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到电容值；
处理模块还用于采用以下公式来计算电容C：
C＝[(V1+V2)×t]/[(V1-V2)×2R]；
其中，R为预先存储的电阻值；
处理模块还用于：将所述计算得到的电容值与预先设定的标准电容值比较；
计算所述标准电容值与所述计算得到的电容值的差；
如果差大于预定差值阈值，则确定不起爆。
4.如权利要求3所述的电子雷管中的储能电容的确定装置，其特征在于，所述预先设定的放电的时间t为10微秒到100微秒之间。
5.一种电子雷管中的储能电容的确定电路，其特征在于，包括中央处理单元、储能电容、电阻、第一开关和第二开关；
中央处理单元分别连接了第一开关和第二开关的控制端；
第一开关装置的第一端连接电源；第二端连接储能电容的第一端；
储能电容的第二端分别接地和电阻的第一端；
电阻的第二端连接第二开关的第一端；
第二开关的第二端接地；
当第一开关受控闭合，第二开关受控断开时，所述储能电容充电；
当第一开关受控断开，第二开关受控闭合时，所述储能电容放电；
还包括电压测量装置，电压测量装置的第一端与所述储能电容的第一端相连接；第二端与所述中央处理单元连接；
用于测量采集所述储能电容的模拟电压；以及将模拟电压转换为数字电压并发送给所述中央处理单元；
所述中央处理单元用于：当开始测试时，控制第一开关闭合，第二开关断开，以使得所述储能电容充电；
充电结束后，控制电压测量装置对电容电压进行采样和模数转换；并获取电容的电压V1；
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Effective date of registration: 20221129 Address after: 550000 Standard Plant 12 # in South Park of High end Equipment Manufacturing Industrial Park, Gui'an New District, Guiyang City, Guizhou Province Applicant after: GUIZHOU QAML OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: Room 410, South Building, building 1, 350 Chunxiao Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai, 200120 Applicant before: Shanghai weifuer Semiconductor Co.,Ltd. |
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