CN113983882A - 一种电子雷管组网和电子雷管组网方法 - Google Patents

一种电子雷管组网和电子雷管组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子雷管组网和组网方法，该电子雷管组网包括起爆器、多个电子雷管和分别连接于该起爆器的两个总线，其中两个总线之间设有与该电子雷管数量相同的多个相互并联的支路，其中每一个电子雷管分别被设置于相应的支路中，且每一个支路中均设有一个电感单元，其中在每一个支路中，相应的电感单元与相应的电子雷管相互串联；该电子雷管组网方法能够在不改变现有的电子雷管的结构的前提下，通过对组网结构进行优化，减小通讯信号失真，增大电子雷管的组网规模，包括步骤：在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元；和在该电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元。

Description

一种电子雷管组网和电子雷管组网方法
技术领域
本发明涉及电子雷管领域，尤其涉及一种电子雷管组网和电子雷管组网方法。
背景技术
电子雷管是一种新型的雷管，相对于传统的电雷管、导爆管雷管，其具有高安全性、延时精确、可信息化监管等优势。电子雷管正在逐渐替代传统的电雷管、导爆管雷管等。
电子雷管在使用时，一般会组成一个起爆网络，由起爆器控制整个网络起爆。电子雷管主流组网方式如说明书附图1所示，N个电子雷管与起爆器通过两根总线(总线1和总线2)构成独立的通讯网络，起爆器通过两根总线和所有的电子雷管连接，每个电子雷管之间是相互并联的关系，其中，两根总线既是供电线，用于给电子雷管供电，又是信号线，负责起爆器和电子雷管之间的通讯。通讯的基本原理是：起爆器将数据调制到总线1和总线2的电压上，通过两根总线之间的电压变化编码数据，传输给电子雷管。电子雷管通过反馈电流，将数据传输给起爆器。如图中箭头所示，若电子雷管1所在支路电流增大，所述电流流经起爆器，能够被起爆器检测到。
电子雷管对外呈现容性，即其电学性质可以用一个电容来近似等效。组网中并联的电子雷管越多，寄生于两根总线间的等效电容越大。所述等效电容越大，起爆器接收到的反馈电流越弱。此外，如说明书附图2所示，当关注于组网中某一个电子雷管时，如电子雷管1，可将其它电子雷管均视为等效电容。当电子雷管1反馈电流时，如图2中箭头所示的反馈电流，各等效电容放电，即电子雷管1的反馈电流被组网中的等效电容分流，导致流过起爆器的电流减小。因此，当组网中的电子雷管越多，所述分流现象越明显，流过起爆器的电流越小，检测信号就越困难。这导致组网随着并接的电子雷管数量增加，通讯信号逐步减弱。这一现象制约了电子雷管的组网规模。
发明内容
本发明的主要优势在于提供一种电子雷管组网，其中所述电子雷管组网能够在不改变现有的电子雷管的结构的前提下，通过对组网结构进行优化，减小通讯信号失真，增大电子雷管的组网规模。
本发明的另一优势在于提供一种电子雷管组网，其中在所述电子雷管组网中的每一个支路中，均设有一个与相应的电子雷管串联的电感单元，用于抵消电子雷管的容性电学性质对组网规模的影响。
本发明的另一优势在于提供一种电子雷管组网，其中在所述电子雷管组网中的每一个支路中，进一步串联有一个电阻单元，用于避免谐振。
本发明的另一优势在于提供一种电子雷管组网方法，其中按照所述电子雷管组网方法构建的电子雷管组网能够在不改变现有的电子雷管的结构的前提下，减小通讯信号失真，增大电子雷管的组网规模。
为了实现本发明上述至少一个目的或优势，本发明提供一种电子雷管组网，包括：
起爆器；
多个电子雷管；
分别连接于所述起爆器的两个总线，其中所述两个总线之间设有与所述电子雷管数量相同的多个相互并联的支路，其中每一个所述电子雷管分别被设置于相应的所述支路中，且每一个所述支路中均设有一个电感单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电感单元与相应的所述电子雷管相互串联。
在本发明的一个实施例中，每一个所述支路中进一步设有一个电阻单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电阻单元、相应的所述电感单元和相应的所述电子雷管相互串联。
在本发明的一个实施例中，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci和电感单元的电感Li，满足以下等式：
Figure BDA0003283937760000031
其中，j是虚数单位，ω是所述电子雷管组网的通讯信号的角频率。
在本发明的一个实施例中，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电阻单元被配置为使所述电子雷管组网的通讯信号的振荡幅值缩减至在所述第i个支路中串联所述电阻单元之前所述电子雷管组网的通讯信号的最大振荡幅值的0.5％—5％。
根据本发明另一方面，本发明进一步提供一种电子雷管组网方法，包括步骤：
在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元；和
在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元。
在本发明的一个实施例中，所述在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元的步骤，具体包括以下步骤：
获取所述电子雷管组网的通讯信号的角频率ω；
获取所述电子雷管组网中第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci；
根据所述角频率ω和所述等效电容Ci，计算得出需要串联在所述第i个支路中的电感单元的电感Li，其中
Figure BDA0003283937760000032
和
选取电感为Li的电感单元，串联于所述电子雷管组网中第i个支路。
在本发明的一个实施例中，所述在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元的步骤，具体包括以下步骤：
在所述电子雷管组网的第i个支路中串联所述电阻单元之前，通过输入模拟信号，检测所述模拟信号的最大振荡幅值；
在所述电子雷管组网的第i个支路中串联一个可变电阻器，调节所述可变电阻器的电阻值，使所述模拟信号的振荡幅值缩减至所述最大振荡幅值的0.5％—5％之间；
获取此时所述可变电阻器的电阻值Ri；
选取阻值为Ri的所述电阻单元串联于所述电子雷管组网的第i个支路中。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有的起爆器和电子雷管的组网示意图，箭头示出了反馈电流；
图2为上述现有的电子雷管组网中，将部分电子雷管视为等效电容时，某一个电子雷管的反馈电流示意图；
图3为根据本发明实施例的电子雷管组网示意图；
图4为根据本发明实施例的另一电子雷管组网示意图。
图5为根据本发明实施例的电子雷管组网方法步骤图。
图6为根据本发明实施例的另一电子雷管组网方法步骤图。
图7为根据本发明实施例的另一电子雷管组网方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参考本发明说明书附图1至图4，根据本发明实施例的电子雷管组网被阐明，本发明针对图1和图2中所示的现有的电子雷管组网的缺陷，在不改变现有的电子雷管的结构的前提下，通过对组网结构进行优化，减小通讯信号失真，增大电子雷管的组网规模。电子雷管在使用时，一般会组成一个起爆网络，由起爆器控制整个网络起爆。电子雷管主流组网方式如说明书附图1所示，N个电子雷管与起爆器通过两根总线(总线1和总线2)构成独立的通讯网络，起爆器通过两根总线和所有的电子雷管连接，每个电子雷管之间是相互并联的关系，其中，两根总线既是供电线，用于给电子雷管供电，又是信号线，负责起爆器和电子雷管之间的通讯。通讯的基本原理是：起爆器将数据调制到总线1和总线2的电压上，通过两根总线之间的电压变化编码数据，传输给电子雷管。电子雷管通过反馈电流，将数据传输给起爆器。如图中箭头所示，若电子雷管1所在支路电流增大，所述电流流经起爆器，能够被起爆器检测到。电子雷管对外呈现容性，即其电学性质可以用一个电容来近似等效。组网中并联的电子雷管越多，寄生于两根总线间的等效电容越大。所述等效电容越大，起爆器接收到的反馈电流越弱。此外，如说明书附图2所示，当关注于组网中某一个电子雷管时，如电子雷管1，可将其它电子雷管均视为等效电容。当电子雷管1反馈电流时，如图2中箭头所示的反馈电流，各等效电容放电，即电子雷管1的反馈电流被组网中的等效电容分流，导致流过起爆器的电流减小。因此，当组网中的电子雷管越多，所述分流现象越明显，流过起爆器的电流越小，检测信号就越困难。这导致组网随着并接的电子雷管数量增加，通讯信号逐步减弱。这一现象制约了电子雷管的组网规模。
为了解决上述问题，本发明提出了一种电子雷管组网，如图3所示，其中所述电子雷管组网包括起爆器、多个电子雷管和分别连接于所述起爆器的两个总线(总线1和总线2)，其中所述两个总线之间设有与所述电子雷管数量相同的多个相互并联的支路，其中每一个所述电子雷管分别被设置于相应的所述支路中，且每一个所述支路中均设有一个电感单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电感单元与相应的所述电子雷管相互串联。可以理解的是，每一个所述电子雷管被设置于一个所述支路中，所述电子雷管与所述支路一一对应。所述电感单元包括至少一个电感元件，用于抵消所述支路中的电子雷管的容性电学性质对组网规模的影响。
在进行具体组网时，需要为每一个所述支路选取特定的所述电感单元，如第i个所述支路，根据被设置在所述第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci和所述电子雷管组网的通讯信号的角频率ω，计算得出需要串联在所述第i个支路中的电感单元的电感Li，如根据等式
Figure BDA0003283937760000061
计算得出Li。也就是说，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci和电感单元的电感Li，满足等式
Figure BDA0003283937760000071
其中，j是虚数单位，ω是所述电子雷管组网的通讯信号的角频率。
本领域技术人员能够理解的是，在所述第i个支路中，当选取了电感为Li的所述电感单元与等效电容为Ci的所述电子雷管相互串联在所述第i个支路时，所述第i个支路的阻抗可等效为
Figure BDA0003283937760000072
因此，通过调节每一个所述支路的阻抗，减小对所述反馈电流的干扰，抵消所述支路中的电子雷管的容性电学性质对组网规模的影响。
进一步地，如图4所示，为了避免谐振，每一个所述支路中进一步设有一个电阻单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电阻单元、相应的所述电感单元和相应的所述电子雷管相互串联，其中所述电阻单元包括至少一个电阻元件。具体地，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电阻单元被配置为使所述电子雷管组网的通讯信号的振荡幅值缩减至在所述第i个支路中串联所述电阻单元之前所述电子雷管组网的通讯信号的最大振荡幅值的0.5％—5％。
在选取所述电阻单元的阻值时，通过输入模拟信号，检测在所述电子雷管组网的第i个支路中串联所述电阻单元之前所述模拟信号的最大振荡幅值，然后在所述电子雷管组网的第i个支路中串联一个可变电阻器(可调电阻)，通过调节所述可变电阻器的电阻值，使所述模拟信号的振荡幅值缩减至所述最大振荡幅值的0.5％—5％之间，此时所述可变电阻器的阻值为应当选取的所述电阻单元的阻值。
根据上述关于本发明实施例的所述电子雷管组网的阐述，结合说明书附图5，本发明进一步提供一种电子雷管组网，包括以下步骤：
S1、在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元；和
S2、在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元。
参考附图6，所述步骤S1在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元，具体包括以下步骤：
S101、获取所述电子雷管组网的通讯信号的角频率ω；
S102、获取所述电子雷管组网中第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci；
S103、根据所述角频率ω和所述等效电容Ci，计算得出需要串联在所述第i个支路中的电感单元的电感Li，其中
Figure BDA0003283937760000081
和
S104、选取电感为Li的电感单元，串联于所述电子雷管组网中第i个支路。
参考附图7，所述步骤S2在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元，具体包括以下步骤：
S201、在所述电子雷管组网的第i个支路中串联所述电阻单元之前，通过输入模拟信号，检测所述模拟信号的最大振荡幅值；
S202、在所述电子雷管组网的第i个支路中串联一个可变电阻器，调节所述可变电阻器的电阻值，使所述模拟信号的振荡幅值缩减至所述最大振荡幅值的0.5％—5％之间；
S203、获取此时所述可变电阻器的电阻值Ri；
S204、选取阻值为Ri的所述电阻单元串联于所述电子雷管组网的第i个支路中。
由此可以看到本发明目的可被充分有效完成，用于解释本发明功能和结构原理的所述实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

Claims (9)

1.一种电子雷管组网，其特征在于，包括：
起爆器；
多个电子雷管；
分别连接于所述起爆器的两个总线，其中所述两个总线之间设有与所述电子雷管数量相同的多个相互并联的支路，其中每一个所述电子雷管分别被设置于相应的所述支路中，且每一个所述支路中均设有一个电感单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电感单元与相应的所述电子雷管相互串联。
2.根据权利要求1所述的电子雷管组网，其特征在于，每一个所述支路中进一步设有一个电阻单元，其中在每一个所述支路中，相应的所述电阻单元、相应的所述电感单元和相应的所述电子雷管相互串联。
3.根据权利要求1所述的电子雷管组网，其特征在于，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci和电感单元的电感Li，满足以下等式：
Figure FDA0003283937750000011
其中，j是虚数单位，ω是所述电子雷管组网的通讯信号的角频率。
4.根据权利要求2所述的电子雷管组网，其特征在于，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci和电感单元的电感Li，满足以下等式：
Figure FDA0003283937750000012
其中，j是虚数单位，ω是所述电子雷管组网的通讯信号的角频率。
5.根据权利要求2所述的电子雷管组网，其特征在于，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电阻单元被配置为使所述电子雷管组网的通讯信号的振荡幅值缩减至在所述第i个支路中串联所述电阻单元之前所述电子雷管组网的通讯信号的最大振荡幅值的0.5％—5％。
6.根据权利要求4所述的电子雷管组网，其特征在于，被设置于所述电子雷管组网的第i个支路中的电阻单元被配置为使所述电子雷管组网的通讯信号的振荡幅值缩减至在所述第i个支路中串联所述电阻单元之前所述电子雷管组网的通讯信号的最大振荡幅值的0.5％—5％。
7.一种电子雷管组网方法，其特征在于，包括步骤：
在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元；和
在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元。
8.根据权利要求7所述的电子雷管组网方法，其特征在于，所述在电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电感单元的步骤，具体包括以下步骤：
获取所述电子雷管组网的通讯信号的角频率ω；
获取所述电子雷管组网中第i个支路中的电子雷管的等效电容Ci；
根据所述角频率ω和所述等效电容Ci，计算得出需要串联在所述第i个支路中的电感单元的电感Li，其中
Figure FDA0003283937750000021
和
选取电感为Li的电感单元，串联于所述电子雷管组网中第i个支路。
9.根据权利要求8所述的电子雷管组网方法，其特征在于，所述在所述电子雷管组网的每一个支路中，串联一个电阻单元的步骤，具体包括以下步骤：
在所述电子雷管组网的第i个支路中串联所述电阻单元之前，通过输入模拟信号，检测所述模拟信号的最大振荡幅值；
在所述电子雷管组网的第i个支路中串联一个可变电阻器，调节所述可变电阻器的电阻值，使所述模拟信号的振荡幅值缩减至所述最大振荡幅值的0.5％—5％之间；
获取此时所述可变电阻器的电阻值Ri；
选取阻值为Ri的所述电阻单元串联于所述电子雷管组网的第i个支路中。
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