CN114838635B - 一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数码雷管电路技术领域的一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法，包括：连接于起爆器接口负端和CPU控制模块之间的起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路，所述CPU控制模块响应于开关控制过流检测电路输出电路过流信号后，断开起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路；连接于起爆器接口正端和CPU控制模块之间的起爆器接口正端短路检测电路和起爆器接口供电电源控制模块。本发明该电路将过流检测电路和短路低电压检测电路有效地结合在一起，进一步提高电路的可靠性，有效防止数码雷管意外起爆。

Description

一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法

技术领域

本发明涉及一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法，属于数码雷管电路技术领域。

背景技术

目前的电路设计过程中，为防止电子雷管起爆器意外起爆电雷管，增加了短路及雷管意外接入检测方法，有效防止电雷管起爆，确保爆破现场安全。而现有的起爆器电路采用数字逻辑处理电路将雷管短路过流模拟信号转换为数字信号检测，没有对短路后，接口两端变低的电压进行检测，进而影响电路的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法，该电路将过流检测电路和短路低电压检测电路有效地结合在一起，进一步提高电路的可靠性，有效防止数码雷管意外起爆。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法，包括：连接于起爆器接口负端和CPU控制模块之间的起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路，所述CPU控制模块响应于开关控制过流检测电路输出电路过流信号后，断开起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路；

连接于起爆器接口正端和CPU控制模块之间的起爆器接口正端短路检测电路和起爆器接口供电电源控制模块，所述CPU控制模块响应于起爆器接口正端短路检测电路输出短路信号后，通过起爆器接口供电电源控制模块临时断开起爆器接口正端电源并于信号正常后恢复，响应于起爆器接口正端短路检测电路输出短路信号次数超过阈值后，彻底断开控制起爆器接口正端电源。

进一步的，所述起爆器接口负端开关控制电路包括MOS管V1，其中，MOS管V1的栅极连接CPU控制模块，源极接地GNDP，漏极连接起爆器接口负端。

进一步的，所述开关控制过流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、MOS管V2和放大器N1，其中，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和放大器N1构成差分放大电路，MOS管V2栅极连接CPU控制模块，源极接地GNDP的同时依次串接电阻R4、电阻R5并最终接地GNDD，漏极依次串接电阻R1、电阻R2、电阻R3并接入放大器N1的输出端，放大器N1的反相输入端接入电阻R2和电阻R3之间，放大器N1的正相输入端接入电阻R4和电阻R5之间，所述放大器N1的正相端电压为电源VCC且反向端电压接地GNDD，所述起爆器接口负端接入电阻R1和电阻R2之间。

进一步的，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的阻值满足：R5/R4＝R3/R2，所述差分放大电路两端输入电压分别为Vi2、Vi4，输出电压Vo＝(Vi2-Vi4)*R3/R2。

进一步的，所述起爆器接口正端短路检测电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和放大器N2，所述起爆器接口正端串接电阻R7并接入放大器N2的正相输入端，所述电阻R8一端接地GNDD且另一端接入放大器N2的正相输入端，所述放大器N2的反相输入端分为两路，一路串接电阻R9后接入电源VCC，另一路串接电阻R10后接地，所述放大器N2的正相端电压为电源VCC且反向端电压接地GNDD，所述放大器N2的输出端分为两路，其中一路串接电阻R11并接入CPU控制模块，另一路串接电阻R12并接入起爆器接口供电电源控制模块。

第二方面，本发明还提供了一种数码雷管起爆控制接口过流短路控制方法，由CPU控制模块执行，包括过流控制方法和短路控制方法，其中：

所述过流控制方法包括：

开启起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路；

接收开关控制过流检测电路的输出信号；

响应于开关控制过流检测电路输出电路过流信号后，断开起爆器接口负端开关控制电路和开关控制过流检测电路；

所述短路控制方法包括：

接收起爆器接口正端电源短路检测电路的输出信号；

响应于起爆器接口正端电源短路检测电路输出短路信号后，通过起爆器接口供电电源控制模块临时断开起爆器接口正端电源并于信号正常后恢复；

响应于起爆器接口正端短路检测电路输出短路信号次数超过阈值后，彻底断开控制起爆器接口正端电源。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明由起爆器接口负端开关控制电路、开关控制过流检测电路、起爆器接口正端短路检测电路和起爆器接口供电电源控制模块组合而成，当接口回路通过电流过大时，CPU控制模块检测放大后的电压信号，关断起爆器接口负端电源开关控制电路；当接口正、负电源短路时，检测较低的正端电压，通过起爆器接口供电电源控制模块及CPU控制模块关断电路。本发明通过对控制接口过流和短路保护电路进行设计，有效防止数码雷管意外起爆，为电路的正常工作提供了可靠的保障。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法的原理框图；

图2是本发明实施例提供的一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法的电路图；

图3是本发明实施例提供的一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法的电路过流控制逻辑图；

图4是本发明实施例提供的一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路及控制方法的电路短路控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

由图1所示，一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，主要由起爆器接口负端电源开关控制电路、开关控制过流检测电路、起爆器接口正端电源短路检测电路、起爆器接口供电电源控制模块、CPU控制模块等组合而成。

图2为本专利的电路原理图，图中MOS管V1构成起爆器接口负端电源开关控制电路；电阻R1、R2、R3、R4、R5，MOS管V2，放大器N1构成开关控制过流检测电路；电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12，比较器N2构成起爆器接口正端电源短路检测电路。

起爆器接口负端电源开关控制电路原理：CPU控制模块的控制信号输入到MOS管V1，MOS管导通，起爆器接口负端接地信号。

开关控制过流检测电路原理：CPU控制模块控制信号输入到MOS管V2，MOS管V2导通，电流采样电阻R1接入电源回路中，电阻R2、R3、R4、R5，放大器N1构成差分放大电路，电阻R1两端电压分别输入差分放大电路的两端，导通时MOS管V2端内阻相对于电阻R1阻值较小，可忽略不计。设定电阻R5/R4＝R3/R2，差分放大电路两端输入电压分别为Vi2、Vi4，输出电压Vo＝(Vi2-Vi4)*R3/R2。

起爆器接口正端电源短路检测电路原理：比较器N2反相端电压值由电源VCC经过电阻R9、R10分压而得。当电源正端短路，电压值降低，经过电阻R7、R8分压后电压值低于比较器N2反相端，比较器输出发生翻转，由高电平变为低电平。

起爆器接口供电电源控制模块原理：根据短路检测电路电压比较器N2输出信号控制起爆器接口正端电源的开关。

CPU控制模块原理：起爆器接口负端的开关控制，起爆器接口供电电源控制模块的控制，检测放大后的过流信号和短路后的比较器输出信号。

图3是本电路过流检测控制方法逻辑图，具体流程如下。

a)CPU控制模块控制MOS管V1、V2的开启；

b)CPU控制模块检测放大器N1放大后的电压信号；

c)CPU控制模块将放大器N1放大后的电压与阈值电压比较，若大于阈值，则判定电路过流，继而输出控制信号关断MOS管V1、V2，保护电路，防止数码雷管起爆。

图4是本电路短路检测控制方法逻辑图，具体流程如下。

a)起爆器接口供电电源控制模块、CPU控制模块分别检测比较器N2输出电压；

b)当正端电源短路，比较器输出电压值由高电平变为低电平，起爆器接口供电电源控制模块关断起爆器接口正端电源；同时CPU模块记录低电平的次数；

c)当起爆器接口正端电源关闭，短路现象消失，供电电源两端电压恢复，重复a)、b)步骤，当CPU控制模块记录低电平达到3次，则判定电路短路，控制供电电源控制模块，彻底关断起爆器接口正端电源，有效防止数码雷管起爆。

本发明创新性主要体现在将起爆器负端电源开关控制电路、开关控制过流检测电路、起爆器正端电源短路检测电路结合在一起，采用差分放大电路检测起爆接口过流信号，采用比较器电路检测起爆接口电源短路低电平信号，具体描述短路及过流控制方法，有效地避免了过流、短路等造成数码雷管意外起爆。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，其特征是，包括：

连接于起爆器接口负端和CPU控制模块之间的起爆器接口负端电源开关控制电路和开关控制过流检测电路，所述CPU控制模块响应于开关控制过流检测电路输出电路过流信号后，断开起爆器接口负端电源开关控制电路和开关控制过流检测电路；

连接于起爆器接口正端和CPU控制模块之间的起爆器接口正端电源短路检测电路和起爆器接口供电电源控制模块，所述CPU控制模块响应于起爆器接口正端电源短路检测电路输出短路信号后，通过起爆器接口供电电源控制模块临时断开起爆器接口正端电源并于信号正常后恢复，所述CPU控制模块响应于起爆器接口正端电源短路检测电路输出短路信号次数超过阈值后，通过起爆器接口供电电源控制模块彻底断开起爆器接口正端电源。

2.根据权利要求1所述的数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，其特征是，所述起爆器接口负端电源开关控制电路包括MOS管V1，其中，MOS管V1的栅极连接CPU控制模块，源极接地GNDP，漏极连接起爆器接口负端。

3.根据权利要求1所述的数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，其特征是，所述开关控制过流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、MOS管V2和放大器N1，其中，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和放大器N1构成差分放大电路，MOS管V2栅极连接CPU控制模块，源极接地GNDP的同时依次串接电阻R4、电阻R5并最终接地GNDD，漏极依次串接电阻R1、电阻R2、电阻R3并接入放大器N1的输出端，放大器N1的反相输入端接入电阻R2和电阻R3之间，放大器N1的正相输入端接入电阻R4和电阻R5之间，所述放大器N1的正相端电压为电源VCC且反向端电压接地GNDD，所述起爆器接口负端接入电阻R1和电阻R2之间。

4.根据权利要求3所述的数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，其特征是，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的阻值满足：R5/R4=R3/R2，所述差分放大电路两端输入电压分别为Vi2、Vi4，输出电压Vo=(Vi2-Vi4)*R3/R2。

5.根据权利要求1所述的数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路，其特征是，所述起爆器接口正端电源短路检测电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和放大器N2，所述起爆器接口正端串接电阻R7并接入放大器N2的正相输入端，所述电阻R8一端接地GNDD且另一端接入放大器N2的正相输入端，所述放大器N2的反相输入端分为两路，一路串接电阻R9后接入电源VCC，另一路串接电阻R10后接地，所述放大器N2的正相端电压为电源VCC且反向端电压接地GNDD，所述放大器N2的输出端分为两路，其中一路串接电阻R11并接入CPU控制模块，另一路串接电阻R12并接入起爆器接口供电电源控制模块。

6.一种基于权利要求1所述的数码雷管起爆控制接口过流短路保护电路的控制方法，其特征是，由CPU控制模块执行，包括过流控制方法和短路控制方法，其中：

所述过流控制方法包括：

开启起爆器接口负端电源开关控制电路和开关控制过流检测电路；

接收开关控制过流检测电路的输出信号；

响应于开关控制过流检测电路输出电路过流信号后，断开起爆器接口负端电源开关控制电路和开关控制过流检测电路；

所述短路控制方法包括：

接收起爆器接口正端电源短路检测电路的输出信号；

响应于起爆器接口正端电源短路检测电路输出短路信号后，通过起爆器接口供电电源控制模块临时断开起爆器接口正端电源并于信号正常后恢复；

响应于起爆器接口正端电源短路检测电路输出短路信号次数超过阈值后，通过起爆器接口供电电源控制模块彻底断开起爆器接口正端电源。

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