CN116294854A - 煤矿许用的数码电子雷管控制模块及雷管 - Google Patents

Abstract

本申请涉及民用爆破技术领域，具体为一种煤矿许用的数码电子雷管控制模块，包括：整流电路；LDO模块；起爆电路，用于控制预置延时芯片外部的起爆电容充电，以及为起爆元件提供电能，所述起爆电路包括充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块，所述充电开关、所述起爆开关、所述预置延时模块和所述解码模块依次与所述预置延时芯片外部起爆电容连接；其中，当所述解码模块解码后，充电开关闭合连通所述整流电路与所述起爆电容，使所述起爆电容充电；在起爆电容充电后，所述预置延时模块控制所述起爆开关延时闭合，使所述起爆电容为所述起爆元件提供电能。本申请设有起爆电路使数码电子雷管在应用到煤矿井下爆破的特殊环境中时更加安全。

Description

煤矿许用的数码电子雷管控制模块及雷管

技术领域

本申请属于民用火工品，民用爆破装置技术领域，具体来说是一种适应井下作业环境，符合煤矿许用标准，符合本质安全标准的数码电子雷管控制模块。

背景技术

随着数码电子雷管应用技术的发展，复杂环境下的数码电子雷管产品技术瓶颈不断被攻克，产品质量也趋于成熟。但还未实现数码电子雷管在煤矿井下爆破特殊环境下的应用。究其原因，主要是因为煤矿井下生产环境具有一定的特殊性，主要特点是断面小、周边环境复杂、电磁、高温、含硫、潮湿、并伴随可燃气产生等。因此，在煤矿井下使用的爆破器材和数码电子雷管，必须消除静电火花引燃瓦斯气体的安全隐患。

目前国内依旧采用煤矿许用电雷管爆破，将严重制约民爆行业技术水平及数码电子雷管全面推广应用。如何能使数码电子雷管消除静电火花引燃瓦斯气体的安全隐患，将数码电子雷管应用到煤矿井下爆破的特殊环境下，成为业内人士丞待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种煤矿许用的数码电子雷管控制模块。

本申请第一方面，提供了一种煤矿许用的预置延时芯片，预置延时芯片内部，包括：

整流电路，用于将输入的交流电转换为直流电，并给其他模块供电；

LDO模块，用于为预置延时芯片外部的工作电容充电；

起爆电路，用于控制预置延时芯片外部的起爆电容充电，以及为起爆元件提供电能，起爆电路包括充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块，充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块依次与预置延时芯片外部起爆电容连接；其中，当解码模块解码后，充电开关闭合连通整流电路与起爆电容，使起爆电容充电；在起爆电容充电后，预置延时模块控制起爆开关延时闭合，使起爆电容为起爆元件提供电能。

本申请第二方面，提供了一种电子控制模块，包括：

上述本申请第一方面的煤矿许用的预置延时芯片；

工作电容，工作电容第一端与LDO模块输入端连接，第二端接地，用于为预置延时芯片提供电能；

工作电容保护电路，工作电容保护电路第一端连接LDO模块输入端，第二端和第三端分别与总线的第一端和第二端连接，用于保护工作电容；

起爆电容，起爆电容第一端与充电开关和起爆元件第一端连接，起爆元件第二端连接起爆开关，起爆电容第二端接地，起爆电容用于为起爆元件提供电能；

起爆电容保护电路，起爆电容保护电路第一端与总线和整流电路连接，第二端接地，用于保护起爆电容。

在其中一个实施例中，工作电容保护电路包括：

第一二极管，第一二极管第一端连接总线的第一端，第二端连接LDO模块输入端；

第二二极管，第二二极管第二端连接总线的第一端，第一端接地；

第三二极管，第三二极管第二端连接总线的第二端，第一端接地；

第四二极管，第四二极管第一端连接总线的第二端，第二端连接LDO模块输入端。

在其中一个实施例中，起爆电容保护电路包括：

第五二极管，第五二极管第一端连接总线的第一端，第二端连接整流电路；

第六二极管，第一端连接总线的第二端，第二端连接整流电路；

第一电阻，第一电阻第一端连接整流电路和第五二极管第二端，第二端接地；

第二电阻，第二电阻第一端连接整流电路和第六二极管第二端，第二端接地。

在其中一个实施例中，总线上还设有防静电电路，防静电电路包括：

第一变阻器，第一变阻器第一端连接总线第一端，第二端接地；

第二变阻器，第二变阻器第一端连接总线第一端，第二变阻器第二端连接总线第二端。

在其中一个实施例中，整流电路还并联有通信模块。

在其中一个实施例中，总线的第一端连接有第三电阻；第二端连接有第四电阻。

在其中一个实施例中，起爆元件包括：通电后能够产生热能的镍铬桥丝，镍铬桥丝上蘸有点火药剂；或MEPIC电阻；或半导体桥发火元件。

第三方面，提供了一种数码电子雷管，其特征在于，包括：

上述任一项的煤矿许用的数码电子雷管控制模块；

雷管外壳；

起爆药剂。

本申请提供的预置延时芯片，通过设置预置延时模块和解码模块，使解码模块解码后，所述充电开关闭合连通所述整流电路与所述起爆电容，使所述起爆电容充电；在所述起爆电容充电后，所述预置延时模块控制所述起爆开关延时闭合，使所述起爆电容为所述起爆元件提供电能，使数码电子雷管在应用到煤矿井下爆破的特殊环境中时更加安全。本申请还设有工作电容保护电路和起爆电容保护电路，有效防止工作电容和起爆电容上的残电返灌到总线，消除静电火花引燃瓦斯气体的安全隐患。使数码电子雷管可以应用到煤矿井下爆破的特殊环境中，推动了民爆行业技术水平及数码电子雷管全面推广应用。

附图说明：

图1为本申请一种煤矿许用的数码电子雷管控制模块的结构示意图。

具体实施方式：

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如图1所示，在本申请的一个实施例中，提供了一种煤矿许用的预置延时芯片，预置延时芯片内部，包括：

整流电路，用于将输入的交流电转换为直流电，并给其他模块供电；

LDO模块，用于为预置延时芯片外部的工作电容充电；

起爆电路，用于控制预置延时芯片外部的起爆电容充电，以及为起爆元件提供电能，起爆电路包括充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块，充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块依次与预置延时芯片外部起爆电容连接；其中，当解码模块解码后，充电开关闭合连通整流电路与起爆电容，使起爆电容充电；在起爆电容充电后，预置延时模块控制起爆开关延时闭合，使起爆电容为起爆元件提供电能。

在本申请的一个实施例中，提供了一种煤矿许用的电子控制模块，包括：上述实施例中的预置延时芯片U1；工作电容C1，工作电容C1第一端与LDO模块输入端连接，第二端接地，用于为预置延时芯片U1提供电能；工作电容保护电路，工作电容保护电路第一端连接LDO模块输入端，第二端和第三端分别与总线的第一端BUS1和第二端BUS2连接，用于保护工作电容C1上的残电返灌；起爆电容C3，起爆电容C3第一端与充电开关和起爆元件J2第一端连接，起爆元件J2第二端连接起爆开关，起爆电容C3第二端接地，起爆电容C3用于为起爆元件J2提供电能；起爆电容保护电路，起爆电容保护电路第一端与总线和整流电路连接，第二端接地，用于保护起爆电容。

具体地，煤矿许用的数码电子雷管控制模块，包括：预置延时芯片U1、工作电容C1、起爆电容C3和起爆电容保护电路。预置延时芯片U1内部集成有LDO模、整流电路、充电开关和起爆开关。

具体地，工作电容C1第一端通过引脚2与预置延时芯片U1内的LDO模块输入端连接，工作电容C1第二端接地，工作电容C1用于为预置延时芯片U1提供电能。工作电容保护电路第一端通过引脚2连接预置延时芯片U1内LDO模块输入端。工作电容保护电路第二端和第三端分别与总线的第一端和第二端连接，工作电容保护电路用于保护工作电容C1上的残电返灌。总线可通过工作电容保护电路为工作电容C1充电。在工作电容C1饱和时，工作电容C1的电能无法通过工作电容保护电路，因此，工作电容保护电路用于保护工作电容C1。

具体地，起爆电容C3第一端通过引脚10与预置延时芯片U1内的充电开关连接，充电开关用于控制总线为起爆电容C3充电。起爆电容C3第一端还连接起爆元件J2第一端连接，起爆电容C3第二端接地。起爆元件J2第二端通过引脚8和引脚9连接预置延时芯片U1内部的起爆开关，当预置延时芯片U1接收到起爆指令，解码模块解码后，充电开关闭合连通整流电路与起爆电容C3，使起爆电容C3充电，在起爆电容充电后，预置延时模块控制起爆开关延时闭合，

通过起爆开关控制将起爆电容C3接地端短路，使起爆电容C3为起爆元件J2提供电能。起爆电容保护电路第一端与总线和预置延时芯片U1内部整流电路连接，第二端接地，用于保护起爆电容C3上的残电返灌。

在本实施例中，煤矿许用的数码电子雷管控制模块，通过设置工作电容保护电路和起爆电容保护电路，有效防止工作电容和起爆电容上的残电返灌到总线，消除静电火花引燃瓦斯气体的安全隐患。使数码电子雷管可以应用到煤矿井下爆破的特殊环境中，推动了民爆行业技术水平及数码电子雷管全面推广应用。

在其中一个实施例中，工作电容保护电路包括：第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D4、第四二极管D3。第一二极管D5第一端连接总线的第一端BUS1，第二端连接LDO模块输入端；第二二极管D6第二端连接总线的第一端BUS1，第一端接地；第三二极管D4第二端连接总线的第二端BUS2，第一端接地；第四二极管D3第一端连接总线的第二端BUS2，第二端连接LDO模块输入端。

具体地，第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D4、第四二极管D3四个二极管组成的工作电容保护电路整流桥，与预置延时芯片U1内部整流桥形成双重保护。工作中仅能使总线上电流通过为工作电容C1充电，将工作电容C1流出的电流截止，保护工作电容C1上的残电返灌到总线第一端BUS1和总线第二端BUS2中。

在本实施例中，工作电容保护电路由第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D4、第四二极管D3四个二极管组成的整流桥，与预置延时芯片U1内部整流桥形成双重保护，防止工作电容C1上的残电返灌到总线第一端BUS1和总线第二端BUS2中。

在其中一个实施例中，起爆电容保护电路包括：第五二极管D7，第五二极管D7第一端连接总线的第一端BUS1，第二端连接整流电路；第六二极管D8，第一端连接总线的第二端BUS2，第二端连接整流电路；第一电阻R4，第一电阻R4第一端连接整流电路和第五二极管D7第二端，第二端接地；第二电阻R3，第二电阻R3第一端连接整流电路和第六二极管D8第二端，第二端接地。

具体地，起爆电容保护电路包括：第五二极管D7、第六二极管D8、第一电阻R4和第二电阻R3，其中，第五二极管D7、第六二极管D8分别连接总线，并通过脚4和脚5与预置延时芯片U1内的整流电路连接，使总线内电流可通过第五二极管D7和第六二极管D8为起爆电容C3充电。在起爆电容C3充满电后，第五二极管D7和第六二极管D8防止起爆电容C3的电流流入总线。

其中，芯片内部整流电路，使总线电流经过整流电路后更稳定。第一电阻R4和第二电阻R3分别通过脚4和脚5与预置延时芯片U1内的整流电路连接，使脚4和脚5内的反馈信息返回。

在本实施例中，起爆电容保护电路包括：第五二极管D7、第六二极管D8、第一电阻R4和第二电阻R3。第五二极管D7和第六二极管D8有效防止工作电容C1上的残电返灌到总线第一端BUS1和总线第二端BUS2中。第一电阻R4和第二电阻R3为通信提供反馈信息回路。

在其中一个实施例中，LDO模块输出端还连接滤波电容C2第一端，滤波电容C2第二端接地。

具体地，预置延时芯片U1外部设有滤波电容C2，通过滤波电容C2为芯片电源提供滤波，提高电源的稳定性。

在其中一个实施例中，总线上还设有防静电电路，防静电电路包括：第一变阻器D2，第一变阻器D2第一端连接总线，第二端接地；第二变阻器D1，第二变阻器D1第一端连接总线第一端BUS1，第二变阻器D1第二端连接总线第二端BUS2。在总线第一端和第二端处设有防静电电路，进一步增强电路的安全性。

在其中一个实施例中，整流电路还并联有通信模块。

具体地，整流电路通过脚4和脚5依次与预置延时芯片U1外部的起爆电容保护电路和总线连接。脚4和脚5连接到芯片内部的整流电路、稳压电路和工作电容C1，将总线BUS1和总线BUS2的输入的电压信号转成稳定的电压电源，为预置延时芯片U1供电。

整流电路还并联有通信模块，使预置延时芯片U1的脚4和脚5可以检测总线BUS1和总线BUS2的电压差，解析起爆器给预置延时芯片U1发出的报文；预置延时芯片U1内部通过开关电路造成4脚、5脚与GND连接，形成带有信息的电流信号返回给起爆器。

在其中一个实施例中，总线的第一端和第二端分别连接有第三电阻R1和第四电阻R2，对总线进行限流。

在本实施例中，起爆元件J2包括：通电后能够产生热能的镍铬桥丝，镍铬桥丝上蘸有点火药剂；或MEPIC电阻；或半导体桥发火元件。

在其中一个实施例中，提供了一种数码电子雷管，包括上述任意的煤矿许用的数码电子雷管控制模块；

雷管外壳；

起爆药剂。

根据本发明的数码电子雷管，采用如上述实施例中的多通道热电偶测量电路，因而具有煤矿许用的数码电子雷管控制模块的全部有益效果，不再赘述。

以上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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种煤矿许用的预置延时芯片，其特征在于，所述预置延时芯片内部，包括：

整流电路，用于将输入的交流电转换为直流电，并给其他模块供电；

LDO模块，用于为所述预置延时芯片外部的工作电容充电；

起爆电路，用于控制所述预置延时芯片外部的起爆电容充电，以及为起爆元件提供电能，所述起爆电路包括充电开关、起爆开关、预置延时模块和解码模块，所述充电开关、所述起爆开关、所述预置延时模块和所述解码模块依次与所述预置延时芯片外部起爆电容连接；其中，当所述解码模块解码后，所述充电开关闭合连通所述整流电路与所述起爆电容，使所述起爆电容充电；在所述起爆电容充电后，所述预置延时模块控制所述起爆开关延时闭合，使所述起爆电容为所述起爆元件提供电能。

2.一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，包括：

权利要求1所述的煤矿许用的预置延时芯片；

工作电容，所述工作电容第一端与所述LDO模块输入端连接，第二端接地，用于为所述预置延时芯片提供电能；

工作电容保护电路，所述工作电容保护电路第一端连接所述LDO模块输入端，第二端和第三端分别与总线的第一端和第二端连接，用于保护所述工作电容；

起爆电容，所述起爆电容第一端与所述充电开关和起爆元件第一端连接，所述起爆元件第二端连接所述起爆开关，所述起爆电容第二端接地，所述起爆电容用于为所述起爆元件提供电能；

起爆电容保护电路，所述起爆电容保护电路第一端与所述总线和所述整流电路连接，第二端接地，用于保护所述起爆电容。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述工作电容保护电路包括：

第一二极管，所述第一二极管第一端连接所述总线的第一端，第二端连接所述LDO模块输入端；

第二二极管，所述第二二极管第二端连接所述总线的第一端，第一端接地；

第三二极管，所述第三二极管第二端连接所述总线的第二端，第一端接地；

第四二极管，所述第四二极管第一端连接所述总线的第二端，第二端连接所述LDO模块输入端。

4.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述起爆电容保护电路包括：

第五二极管，所述第五二极管第一端连接所述总线的第一端，第二端连接所述整流电路；

第六二极管，所述第一端连接所述总线的第二端，第二端连接所述整流电路；

第一电阻，所述第一电阻第一端连接所述整流电路和所述第五二极管第二端，第二端接地；

第二电阻，所述第二电阻第一端连接所述整流电路和所述第六二极管第二端，第二端接地。

5.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述LDO模块输出端还连接滤波电容第一端，所述滤波电容第二端接地。

6.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述总线上还设有防静电电路，所述防静电电路包括：

第一变阻器，所述第一变阻器第一端连接所述总线，第二端接地；

第二变阻器，所述第二变阻器第一端连接所述总线第一端，所述第二变阻器第二端连接总线第二端。

7.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述整流电路还并联有通信模块。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述总线的第一端连接有第三电阻；第二端连接有第四电阻。

9.根据权利要求2所述的一种煤矿许用的电子控制模块，其特征在于，所述起爆元件包括：

通电后能够产生热能的镍铬桥丝，所述镍铬桥丝上蘸有点火药剂；或MEPIC电阻；或半导体桥发火元件。

10.一种数码电子雷管，其特征在于，包括：

权利要求2～9任意一项所述的煤矿许用的数码电子雷管控制模块；

雷管外壳；

起爆药剂。

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