CN111879192B - 提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法，所述控制方法在所述提供模拟起爆测试的电子雷管装置，执行如下步骤：S1.所述电子雷管芯片接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号；S2.所述电子雷管芯片进入延期计时，并在所述延期计时结束时向所述起爆器发送第一反馈信号后打开起爆管；S3.打开起爆管预设时间后，若此时所述储能电容的电压高于最低档位值，则再向所述起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常。本发明的一个或多个实施例为电子雷管的成品测试提供了芯片内部集成的可行方法，使电子雷管的各项测试变得简单，确保电子雷管的起爆流程没有问题，起爆管能正常打开。

Description

提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法

技术领域

本发明涉及火工品起爆控制技术领域，特别是涉及一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法。

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子雷管。电子雷管起爆系统一般由三部分组成：电子雷管、编码器和起爆器；编码器的功能是注册、识别、登记和设定每个雷管的延时时间，随时对电子雷管及网络进行在线检测；起爆器用于充电、测试、控制整个爆破网络的编程和起爆。

电子雷管的主要问题仍然是安全问题，电子雷管本身的安全性，主要决定于它的点火延时电路。但是，电子雷管在封装成成品后，其各项数据皆变得难以测量，这对电子雷管的安全性把控十分不利。

因此，有必要对电子雷管的成品进行模拟起爆测试。

发明内容

基于此，有必要针对现有电子雷管存在的问题，提供一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法。

本发明的一个或多个实施例公开的一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置，所述电子雷管装置根据接收起爆器的命令而启动相关操作，所述电子雷管装置包括电子雷管芯片、起爆管和储能电容；

所述电子雷管芯片包括用于控制芯片工作的数字逻辑电路、分别与所述数字逻辑电路连接的输入信号处理电路、电压比较器、电流反馈电路、充电控制电路、放电控制电路以及点火控制电路；

所述输入信号处理电路用于接收起爆器发出的模拟起爆指令信号，并将该信号转换成数字电平后输入至所述数字逻辑电路；所述电压比较器用于比较所述电子雷管芯片的充电引脚上的电压是否等于所述数字逻辑电路选择的电压档位值；所述电流反馈电路在所述数字逻辑电路的控制下产生反馈信号；所述充电控制电路用于对所述电子雷管芯片进行充电操作；所述放电控制电路用于对所述电子雷管芯片进行放电操作；所述点火控制电路用于对所述电子雷管芯片进行点火起爆操作；

所述储能电容的一端与所述电子雷管芯片的充电引脚连接，另一端接地；所述起爆管的D极与桥丝端子R串联后接于所述电子雷管芯片的充电引脚，G极通过所述点火控制电路接于所述电子雷管芯片的点火引脚，S极接地；

所述输入信号处理电路将接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号传输至所述数字逻辑电路，所述数字逻辑电路产生延时计时，并在该延时计时结束前控制所述电流反馈电路向所述起爆器产生第一反馈信号后打开所述起爆管，若所述起爆管打开预设时间后所述储能电容的电压高于最低档位值，所述数字逻辑电路控制所述电流反馈电路再向起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常。

一个或多个实施例中，所述电子雷管芯片还包括：

电源模块，分别与所述输入信号处理电路和电流反馈电路连接，所述电源模块为所述充电控制电路提供充电电压，所述电流反馈电路产生反馈时消耗总线上的电压电流，所述电源模块为所述电子雷管芯片提供稳定的工作电压。

一个或多个实施例中，所述电子雷管芯片还包括：

基准电压模块，与所述电源模块连接，所述基准电压模块为所述电子雷管芯片提供稳定的电压电流。

一个或多个实施例中，所述电子雷管芯片还包括：

振荡器，所述振荡器的一端与所述数字逻辑电路连接，另一端与所述基准电压模块连接，用于为所述数字逻辑电路提供稳定的时钟。

一个或多个实施例中，所述电子雷管芯片还包括：

非易失性记忆体电路，所述非易失性记忆体电路的一端与所述数字逻辑电路连接，另一端与所述基准电压模块连接。

一个或多个实施例中，所述电子雷管芯片还包括：

复位电路，与所述数字逻辑电路连接，用于检测所述电源模块的电压是否正常，如果异常则产生复位信号。

本发明一个或多个实施例中还公开了一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，所述控制方法在上述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，执行如下步骤：

S1.所述电子雷管芯片接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号；

S2.所述电子雷管芯片进入延期计时，并在所述延期计时结束时向所述起爆器发送第一反馈信号后打开起爆管；

S3.打开起爆管预设时间后，若此时所述储能电容的电压高于最低档位值，则再向所述起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常。

一个或多个实施例中，步骤S3之后还包括：

S4.所述电子雷管芯片进入复位状态。

一个或多个实施例中，所述步骤S1之后包括：

S11.所述数字逻辑电路判断充电电压的档位值是否为预设安全电压值且所述储能电容仅充电一次，如果是则执行所述步骤S2。

一个或多个实施例中，所述步骤S2包括：

S20.所述电子雷管芯片进入延期计时，并将电压比较器的电压档位设为最低档位值；

S21.所述电子雷管芯片打开起爆管时，所述储能电容开始放电。

本发明的一个或多个实施例的提供模拟起爆测试的电子雷管装置及控制方法，为电子雷管的成品测试提供了芯片内部集成的可行方法，使电子雷管的各项测试变得简单，确保电子雷管的起爆流程没有问题，起爆管能正常打开。

附图说明

图1为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的框图；

图2为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的信号波形图；

图3为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法的流程图。

标号说明：

200：电子雷管芯片；100：输入信号处理电路；101：数字逻辑电路；102：电流反馈电路；103：电压比较器；104：充电控制电路；105：放电控制电路；106：点火控制电路；107：电源模块；108：基准电压模块；109：振荡器；110：非易失性记忆体电路；111：复位电路；201：储能电容；202：起爆管；R：桥丝端子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的框图，如图所示。所述电子雷管装置包括电子雷管芯片200、储能电容201以及起爆管202。

其中，所述电子雷管芯片200包括输入信号处理电路100、数字逻辑电路101、电流反馈电路102、电压比较器103、充电控制电路104、放电控制电路105、点火控制电路106、电源模块107、基准电压模块108、振荡器109、非异失性记忆体电路110以及复位电路111。

输入信号处理电路100与数字逻辑电路101的din引脚连接。输入信号处理电路100用于整流，将接收到的信号转换成数字逻辑电平后，输入至数字逻辑电路101。

数字逻辑电路101，用于控制芯片工作。

电流反馈电路102与数字逻辑电路101的dout引脚连接。打开反馈开关dout时，电流反馈电路102产生反馈时消耗总线上的电压电流，上位机通过检测总线电流是否增大来判断所述电子雷管芯片是否产生反馈，其反馈时长持续时间由数字逻辑电路101控制。

电压比较器103与数字逻辑电路101的C_SE引脚连接，用于比较电子雷管芯片的VCHARGE充电引脚上的电压是否等于数字逻辑电路101的C_SE引脚选择的电压档位值。当数字逻辑电路101的CMP引脚输出值为1时，VCHARGE充电引脚上的电压等于档位值；当数字逻辑电路101的CMP引脚输出值为0时，VCHARGE充电引脚上的电压小于档位值。

充电控制电路104与数字逻辑电路101的CMP引脚连接，由数字逻辑电路101控制电子雷管芯片200是否进行充电操作，充电电压由电源模块107提供。

放电控制电路105与数字逻辑电路101的discharge引脚连接，由数字逻辑电路101控制电子雷管芯片200是否进行放电操作。

点火控制电路106与数字逻辑电路101的fire引脚连接，由数字逻辑电路101控制电子雷管芯片200是否进行点火起爆操作。

电源模块107分别与输入信号处理电路100、电流反馈电路102以及基准电压模块108连接，电源模块107为基准电压模块108提供稳定的电压，并为充电控制电路104提供充电电压。

基准电压模块108与电源模块107连接，基准电压模块108为电子雷管芯片200的工作提供一个稳定的电压电流。

振荡器109一端与基准电压模块108连接，另一端与数字逻辑电路101的clk引脚连接，振荡器109为数字逻辑电路101提供稳定的时钟clk。

非易失性记忆体电路110与数字逻辑电路101的BUS引脚连接，非易失性记忆体电路110由数字逻辑电路101控制，可采用电可编程序只读存储器(EEPROM)。

复位电路111与数字逻辑电路101的nrst引脚连接，复位电路111用于检测电源电压是否正常，电子雷管芯片200异常时则会产生复位信号nrst。

储能电容201的一端与电子雷管芯片200的VCHARGE充电引脚连接，另一端接地。

起爆管202的D极与桥丝端子R串联后接于电子雷管芯片200的VCHARGE充电引脚，G极通过点火控制电路接于电子雷管芯片200的fire点火引脚，S极接地；起爆管202可采用NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，简称NMOS)晶体管。

图2为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的信号波形图，如图所示。当需要对电子雷管成品进行测试时，提供模拟起爆测试的工作原理如下：

(1)进行模拟起爆测试之前的准备。

首先，起爆器可以将电子雷管的延期值设定为较小的值，以避免长时间等待。

其次，对电子雷管完成前置的起爆条件，起爆条件包括：检测在线、故障检测、验证雷管身份证明(UID)和起爆码(BMID)、预设延期值和充电，充电的电压档位可选择2V档位(2V为预设安全电压值)，数字逻辑电路对起爆器发送的指令进行验证通过。

(2)进行模拟起爆测试。

步骤一：起爆器向电子雷管芯片发送模拟起爆指令。

步骤二：电子雷管芯片接收到模拟起爆指令后，数字逻辑电路判断充电档位值是否为预设安全电压值且仅充电一次。如果是，执行步骤三；否则退出该指令，等待其他命令。

无论起爆器发送的是模拟起爆指令还是起爆指令，电子雷管芯片均会打开起爆管。如果充电档位为非安全电压档，此时储能电容上的电压会是用于起爆的高电压值，那么打开起爆管会引爆雷管，造成安全事故。

上述步骤二中，对充电控制电路仅充电一次的约束用于限制充电次数，其主要目的在于防止先充高压档位，但不进行放电，直接再次使用安全档充电的情况发生。使用上述情况进行的两次充电，会使储能电容上的电压处于从高档位值到低档位值慢慢衰落的过程，此时打开起爆管是不安全的。

步骤三：电子雷管芯片的数字逻辑电路开始延期计时，并将电压比较器的档位设置为最低档位值。一个或多个实施例中，所述最低档位值设为1V。

从进入延期计时到电子雷管芯片复位之间的时间段，电子雷管芯片处于低功耗模式。当数字逻辑电路接收到模拟起爆指令，电子雷管芯片内部自动设置为最低档位值，用于第二反馈的电压值比较，这样做可将延时期间开启的电路减少，降低功耗。

此外，电容电压充到档位后停止充电，其电压也会慢慢损失。由于充电到2V后进行模拟起爆，这期间经过一定的时长，再用2V档去比较不合理，会造成误判，故本发明一个或多个实施例将该档位设为最低档位值(1V)。

步骤四：当延期计时结束时，数字逻辑电路控制电流反馈电路发送第一反馈信号，标志起爆管开始起爆。

步骤五：当第一反馈信号结束后，数字逻辑电路打开起爆管，这时储能电容开始放电。因为本实施例是模拟起爆测试，而充电电压仅为2V，是安全电压，电子雷管不会因此而产生爆炸。

步骤六：当起爆管打开一端时间(比如是5ms)后，如果电子雷管的成品测试是正常的，那么储能电容早已释放电完毕，此时电压比较器输出的值为0，数字逻辑电路接收该值后控制电流反馈电路产生反馈。

当电子雷管的成品测试出现异常时，比如起爆管无法打开，储能电容的电压无法释放，此时电压比较器输出的值为1，电子雷管芯片产生第二反馈信号，反馈持续时间为预设值(比如为2ms)，反馈时长持续时间由数字逻辑电路控制。

步骤七：反馈结束后或一段时长后，电子雷管芯片进入复位状态。

如图1，图2中，dout为控制电流反馈电路的反馈开关，fire为控制起爆管打开，rst为数字逻辑电路产生的复位，为0时开始复位。从图2的波形可知，dout的波形图为产生第一反馈信号和第二反馈信号的波形图，fire的波形图为打开起爆管持续一段时间的波形图。Rst为反馈结束后或一定时长后电子雷管芯片进入复位状态的波形图。

图3为一个或多个实施例中提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法的流程图，如图所示。

一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，所述控制方法在上述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，执行如下步骤：

S1.电子雷管芯片接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号。

在执行步骤S1的电子雷管装置为成品测试之前，电子雷管装置满足起爆条件，并且将充电电压的档位值设置为2V。一个或多个实施例中，2V为电子雷管芯片测试使用的安全电压。

S2.电子雷管芯片的数字逻辑电路判断充电电压的档位值是否为预设安全电压值且储能电容仅充电一次，如果是则执行所述步骤S3，否则返回步骤S1等待指令。其中，在一个或多个实施例中，所述预设安全电压值为2V。

S3.电子雷管芯片进入延期计时，并在所述延期计时结束时向所述起爆器发送第一个反馈后打开起爆管。当电子雷管芯片发送第一反馈信号，标志着电子雷管芯片开始起爆。步骤S3具体包括以下步骤：

S31.电子雷管芯片进入延期计时，电子雷管芯片将电压比较器的档位设为最低档位值。其中，在一个或多个实施例中，所述最低档位值为1V。

S21.电子雷管芯片打开起爆管时，储能电容开始放电。由于是电子雷管的模拟起爆测试，并且其充电电压的档位值选择2V，2V是安全电压值，电子雷管不会因此而产生爆炸。

S4.打开起爆管预设时间后，判断储能电容的电压是否高于最低档位值，若此时所述储能电容的电压高于最低档位值，则执行步骤S5，否则执行步骤S6。

其中，所述预设时间由系统设定，在一个或多个实施例中，所述预设时间可设为5ms。

S5.再向所述起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常。

当电子雷管出现异常时，比如起爆管无法打开，导致储能电容的电压无法释放，此时电压比较器输出值为1，电子雷管芯片产生第二反馈信号，第二反馈信号持续的时间由系统设定，在一个或多个实施例中，第二反馈信号持续的时间设为2ms，当所述第二反馈信号结束后，进入步骤S6。

S6.电子雷管芯片进入复位状态。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置，所述电子雷管装置根据接收起爆器的命令而启动相关操作，其特征在于，所述电子雷管装置包括电子雷管芯片、起爆管和储能电容；

所述电子雷管芯片包括用于控制芯片工作的数字逻辑电路、分别与所述数字逻辑电路连接的输入信号处理电路、电压比较器、电流反馈电路、充电控制电路、放电控制电路以及点火控制电路；

所述输入信号处理电路用于接收起爆器发出的模拟起爆指令信号，并将该信号转换成数字电平后输入至所述数字逻辑电路；所述电压比较器用于比较所述电子雷管芯片的充电引脚上的电压是否等于所述数字逻辑电路选择的电压档位值；所述电流反馈电路在所述数字逻辑电路的控制下产生反馈信号；所述充电控制电路用于对所述电子雷管芯片进行充电操作；所述放电控制电路用于对所述电子雷管芯片进行放电操作；所述点火控制电路用于对所述电子雷管芯片进行点火起爆操作；

所述储能电容的一端与所述电子雷管芯片的充电引脚连接，另一端接地；所述起爆管的D极与桥丝端子串联后接于所述电子雷管芯片的充电引脚，G极通过所述点火控制电路接于所述电子雷管芯片的点火引脚，S极接地；

所述输入信号处理电路将接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号传输至所述数字逻辑电路，所述数字逻辑电路产生延时计时，并在该延时计时结束时控制所述电流反馈电路向所述起爆器产生第一反馈信号后打开所述起爆管，若所述起爆管打开预设时间后所述储能电容的电压高于最低档位值，所述数字逻辑电路控制所述电流反馈电路再向起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常；

所述电压比较器的最低档位置为1V。

2.如权利要求1所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，其特征在于，所述电子雷管芯片还包括：

电源模块，分别与所述输入信号处理电路和电流反馈电路连接，所述电源模块为所述充电控制电路提供充电电压，所述电流反馈电路产生反馈时消耗总线上的电压电流，所述电源模块为所述电子雷管芯片提供稳定的工作电压。

3.如权利要求2所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，其

特征在于，所述电子雷管芯片还包括：

基准电压模块，与所述电源模块连接，所述基准电压模块为所述电子雷管芯片提供稳定的电压电流。

4.如权利要求3所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，其特征在于，所述电子雷管芯片还包括：

振荡器，所述振荡器的一端与所述数字逻辑电路连接，另一端与所述基准电压模块连接，用于为所述数字逻辑电路提供稳定的时钟。

5.如权利要求3所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，其特征在于，所述电子雷管芯片还包括：

非易失性记忆体电路，所述非易失性记忆体电路的一端与所述数字逻辑电路连接，另一端与所述基准电压模块连接。

6.如权利要求2所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，其特征在于，所述电子雷管芯片还包括：

复位电路，与所述数字逻辑电路连接，用于检测所述电源模块的电压是否正常，如果异常则产生复位信号。

7.一种提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法在如权利要求1-6任一项所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置，执行如下步骤：

S1.所述电子雷管芯片接收到起爆器发出的模拟起爆指令信号；

S2.所述电子雷管芯片进入延期计时，并在所述延期计时结束时向所述起爆器发送第一反馈信号后打开起爆管；

S3.打开起爆管预设时间后，若此时所述储能电容的电压高于最低档位值，则再向所述起爆器发送第二反馈信号以提示所述电子雷管装置异常。

8.如权利要求7所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：

S4.所述电子雷管芯片进入复位状态。

9.如权利要求7所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S1之后包括：

S11.所述数字逻辑电路判断充电电压的档位值是否为预设安全电压值且所述储能电容仅充电一次，如果是则执行所述步骤S2。

10.如权利要求7所述的提供模拟起爆测试的电子雷管装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S20.所述电子雷管芯片进入延期计时，并将电压比较器的电压档位设为最低档位值；

S21.所述电子雷管芯片打开起爆管时，所述储能电容开始放电。

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