CN114858016B - 电子雷管系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子雷管系统及其工作方法，涉及集成电路设计领域及火工品技术领域，包括：脚线接口、模块主控电路、通信电容、发火电容、发火换能元件；模块主控电路还包括整流供电电路、通信与逻辑电路、充放电控制电路、计时器电路、发火控制电路；其中，脚线接口与模块主控电路中的整流供电电路和通信与逻辑电路相连；通信电容与模块主控电路中的整流供电电路相连；发火电容与模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路相连；发火换能元件与模块主控电路中的发火控制电路相连。本发明能够消除安全隐患，且使用更加便利。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域及火工品技术领域，具体地，涉及一种电子雷管系统及其工作方法。
背景技术
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雷管，其本质在于用一个含有微型电子芯片的控制模块驱动点火头。
在电子雷管现场使用时，可能存在一些电子雷管充电后仍有人员在危险区内的情况。例如，若在电子雷管完成充电后发现起爆网络存在问题，现场爆破人员可能不按照标准标准操作规程先对电子雷管进行放电，而是直接进入现场爆破区域进行检查。又例如，在现场使用时，可能存在个别电子雷管因起爆网络故障等原因，虽然完成充电，却未能收到起爆指令，由此导致其它雷管均已起爆的情况下，个别雷管仍未爆且发火电容处于充电状态。无论上述哪种情况发生，都存在可能导致人员伤亡的隐患。
另一方面，在电子雷管现场使用时，若组网数量特别多、爆破区域特别大，则电子雷管的充电过程本身就会需要较长时间，且现场爆破人员也可能在完成充电后花费更长的时间再次确保警戒到位方可引爆。在这些情况下，如果电子雷管模块内部采用固定的倒计时时间，并且在接收到充电指令时即开始倒计时，则会显著影响使用时的便利性。
公开号为CN111207635A的发明专利，公开了一种具备自动放电功能的安全型数码电子雷管芯片及雷管，芯片内封装有：连接雷管脚线的整流桥、起爆开关、起爆电容、放电开关、放电电阻及放电控制模块；所述整流桥通过充电开关依次连接芯片外的发火装置、起爆开关并接地；所述起爆电容与桥丝-起爆开关并联；所述起爆电容并联放电电阻，所述放电电阻与放电开关连接；所述放电开关与放电控制模块连接。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电子雷管系统及其工作方法。
根据本发明提供的一种电子雷管系统及其工作方法，所述方案如下：
第一方面，提供了一种电子雷管系统，所述系统包括：脚线接口、模块主控电路、通信电容、发火电容、发火换能元件；
所述模块主控电路还包括整流供电电路、通信与逻辑电路、充放电控制电路、计时器电路、发火控制电路；
其中，所述脚线接口与模块主控电路中的整流供电电路和通信与逻辑电路相连；
所述通信电容与模块主控电路中的整流供电电路相连；
所述发火电容与模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路相连；
所述发火换能元件与模块主控电路中的发火控制电路相连。
优选地，所述模块主控电路由实现上述各子电路功能的分立器件电路组成；
或由实现上述各子电路功能的单一的集成电路芯片组成；
或由实现上述部分子电路功能的一个或多个集成电路芯片与实现其余子电路功能的分立器件电路共同组成。
优选地，所述脚线接口为电子雷管模块连接到电子雷管起爆网络的接口，电子雷管模块通过脚线接口从电子雷管起爆网络接收供电和指令。
优选地，所述模块主控电路中的整流供电电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的供电，将其整流转换为电子雷管模块所需的直流电源，给模块主控电路中的其余子模块供电，并在通信电容中储存部分电量；
模块主控电路中的通信与逻辑电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的指令，并根据指令控制充放电控制电路和计时器电路；通信与逻辑电路还内置非易失性存储器，存储电子雷管的识别和配置信息；
模块主控电路中的充放电控制电路按照通信与逻辑电路和计时器电路的控制，对发火电容进行充电或放电，并根据发火电容的电压判断充电是否完成；
模块主控电路中的计时器电路，根据通信与逻辑电路的控制，设置内部的状态信息，并配置内部的计时器进行倒计时，在倒计时归零时，根据内部状态信息，相应地控制充放电控制电路进行放电，或者控制发火控制电路进行发火。
模块主控电路中的发火控制电路，根据计时器电路的控制，将发火电容中储存的能量，通过发火换能元件释放。
优选地，所述通信电容由模块主控电路中的整流供电电路控制，储存供电子雷管模块正常工作的电能。
优选地，所述发火电容由模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路控制，储存供发火换能元件发火的电能。
优选地，所述发火换能元件是将电能转化为内能或动能，进而引爆电子雷管中的发火药的元件。
第二方面，提供了一种电子雷管工作方法，所述方法包括：
步骤S1：当接收到来自电子雷管起爆网络的充电指令后，通信与逻辑电路首先控制充放电控制电路对发火电容进行充电，当充放电控制电路完成对发火电容的充电后，通信与逻辑电路读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD；
步骤S2：通信与逻辑电路进入待机状态，每个时钟周期判断一次是否收到新指令；同时，计时器电路每个时钟周期将计数值减1，然后判断计数值是否为0；
若是，则控制充放电控制电路对发火电容进行放电；若否，则继续将计数值减1。
优选地，所述步骤S2中每个时钟周期判断一次是否收到新指令，若是，则重新读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD；若否，则继续进入待机状态。
优选地，所述TWD的值存储在通信与逻辑电路中内置的非易失性存储器内，在电子雷管模块出厂前进行配置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用以计时器电路控制充放电电路的结构，结合在对发火电容充电完成后进行倒计时，若倒计时归零则对发火电容放电的方法，解决了人员可能已经进入现场而电子雷管仍然长期带电的问题，达到了消除上述安全隐患的效果；
2、本发明通过采用使倒计时时间可以在内置的存储器中设置，同时仅在充电完成后才开始倒计时，并使倒计时可由电子雷管起爆网络发送的新指令重置的方法，为雷管厂商和现场操作人员基于各自的标准操作流程自由设置倒计时时间提供了可行性，解决了影响使用便利性的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为电子雷管模块原理框图；
图2为计时放电方法流程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种电子雷管系统，参照图1所示，该系统具体包括：脚线接口、模块主控电路、通信电容、发火电容、发火换能元件；模块主控电路还包括整流供电电路、通信与逻辑电路、充放电控制电路、计时器电路、发火控制电路。
模块主控电路可由实现上述各子电路功能的分立器件电路组成；也可由实现上述各子电路功能的单一的集成电路芯片组成；也可由实现上述部分子电路功能的一个或多个集成电路芯片与实现其余子电路功能的分立器件电路共同组成。
其中，脚线接口与模块主控电路中的整流供电电路和通信与逻辑电路相连；通信电容与模块主控电路中的整流供电电路相连；发火电容与模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路相连；发火换能元件与模块主控电路中的发火控制电路相连。
在电子雷管模块中的模块主控电路中，整流供电电路对外与脚线接口和通信电容相连，对内与其它所有子电路相连；通信与逻辑电路对外与脚线接口相连，对内与充放电控制电路和计时器电路相连；充放电控制电路对外与发火电容相连，对内与通信与逻辑电路和计时器电路相连；计时器电路与通信与逻辑电路、充放电控制电路和发火控制电路相连；发火控制电路与计时器电路相连。
脚线接口是电子雷管模块连接到电子雷管起爆网络的接口，电子雷管模块通过脚线接口从电子雷管起爆网络接收供电和指令。
模块主控电路中的整流供电电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的供电，将其整流转换为电子雷管模块所需的直流电源，给模块主控电路中的其余子模块供电，并在通信电容中储存部分电量。
模块主控电路中的通信与逻辑电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的指令，并根据指令控制充放电控制电路和计时器电路；通信与逻辑电路还内置非易失性存储器，存储电子雷管的识别和配置信息。
模块主控电路中的充放电控制电路按照通信与逻辑电路和计时器电路的控制，对发火电容进行充电或放电，并根据发火电容的电压判断充电是否完成。
模块主控电路中的计时器电路，根据通信与逻辑电路的控制，设置内部的状态信息，并配置内部的计时器进行倒计时，在倒计时归零时，根据内部状态信息，相应地控制充放电控制电路进行放电，或者控制发火控制电路进行发火。
模块主控电路中的发火控制电路，根据计时器电路的控制，将发火电容中储存的能量，通过发火换能元件释放。
通信电容由模块主控电路中的整流供电电路控制，储存供电子雷管模块正常工作的电能。
发火电容由模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路控制，储存供发火换能元件发火的电能。
发火换能元件是将电能转化为内能或动能，进而引爆电子雷管中的发火药的元件。通常使用桥丝电阻，或者贴片式点火电阻，或者飞片式点火装置。
本发明还提供了一种电子雷管工作方法，包括：
步骤S1：当接收到来自电子雷管起爆网络的充电指令后，通信与逻辑电路首先控制充放电控制电路对发火电容进行充电，当充放电控制电路完成对发火电容的充电后，通信与逻辑电路读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD。
步骤S2：通信与逻辑电路进入待机状态，每个时钟周期判断一次是否收到新指令，若是，则重新读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD；若否，则继续进入待机状态。同时，计时器电路每个时钟周期将计数值减1，然后判断计数值是否为0；若是，则控制充放电控制电路对发火电容进行放电；若否，则继续将计数值减1。
且TWD的值存储在通信与逻辑电路中内置的非易失性存储器内，可在电子雷管模块出厂前进行配置。
本发明实施例提供了一种电子雷管系统及其工作方法，电子雷管模块在接收到来自电子雷管起爆网络的充电指令并对发火电容充电完成后，启动倒计时，并在倒计时归零后自动对发火电容进行放电；在倒计时期间，如果再次接收到新指令，则自动重置倒计时。并且，该倒计时的时间可在电子雷管模块出厂前进行配置。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种电子雷管系统，其特征在于，包括：脚线接口、模块主控电路、通信电容、发火电容、发火换能元件；
所述模块主控电路还包括整流供电电路、通信与逻辑电路、充放电控制电路、计时器电路、发火控制电路；
其中，所述脚线接口与模块主控电路中的整流供电电路和通信与逻辑电路相连；
所述通信电容与模块主控电路中的整流供电电路相连；
所述发火电容与模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路相连；
所述发火换能元件与模块主控电路中的发火控制电路相连。
2.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述模块主控电路由实现各子电路功能的分立器件电路组成；
或由实现各子电路功能的单一的集成电路芯片组成；
或由实现部分子电路功能的一个或多个集成电路芯片与实现其余子电路功能的分立器件电路共同组成。
3.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述脚线接口为电子雷管模块连接到电子雷管起爆网络的接口，电子雷管模块通过脚线接口从电子雷管起爆网络接收供电和指令。
4.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述模块主控电路中的整流供电电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的供电，将其整流转换为电子雷管模块所需的直流电源，给模块主控电路中的其余子模块供电，并在通信电容中储存部分电量；
模块主控电路中的通信与逻辑电路通过脚线接口接收来自电子雷管起爆网络的指令，并根据指令控制充放电控制电路和计时器电路；通信与逻辑电路还内置非易失性存储器，存储电子雷管的识别和配置信息；
模块主控电路中的充放电控制电路按照通信与逻辑电路和计时器电路的控制，对发火电容进行充电或放电，并根据发火电容的电压判断充电是否完成；
模块主控电路中的计时器电路，根据通信与逻辑电路的控制，设置内部的状态信息，并配置内部的计时器进行倒计时，在倒计时归零时，根据内部状态信息，相应地控制充放电控制电路进行放电，或者控制发火控制电路进行发火；
模块主控电路中的发火控制电路，根据计时器电路的控制，将发火电容中储存的能量，通过发火换能元件释放。
5.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述通信电容由模块主控电路中的整流供电电路控制，储存供电子雷管模块正常工作的电能。
6.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述发火电容由模块主控电路中的充放电控制电路和发火控制电路控制，储存供发火换能元件发火的电能。
7.根据权利要求1所述的电子雷管系统，其特征在于，所述发火换能元件是将电能转化为内能或动能，进而引爆电子雷管中的发火药的元件。
8.一种电子雷管工作方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一项所述的电子雷管系统，包括：
步骤S1：当接收到来自电子雷管起爆网络的充电指令后，通信与逻辑电路首先控制充放电控制电路对发火电容进行充电，当充放电控制电路完成对发火电容的充电后，通信与逻辑电路读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD；
步骤S2：通信与逻辑电路进入待机状态，每个时钟周期判断一次是否收到新指令；同时，计时器电路每个时钟周期将计数值减1，然后判断计数值是否为0；
若是，则控制充放电控制电路对发火电容进行放电；若否，则继续将计数值减1。
9.根据权利要求8所述的电子雷管工作方法，其特征在于，所述步骤S2中每个时钟周期判断一次是否收到新指令，若是，则重新读取内置的非易失性存储器，获取初始计数值TWD，并将计时器电路中的计数值设置为TWD；若否，则继续进入待机状态。
10.根据权利要求8所述的电子雷管工作方法，其特征在于，所述TWD的值存储在通信与逻辑电路中内置的非易失性存储器内，在电子雷管模块出厂前进行配置。
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