CN202470915U

CN202470915U - 一种基于avr优化控制的电子延期雷管

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Publication number: CN202470915U
Application number: CN2011205044648U
Authority: CN
Inventors: 李红月; 刘锋; 颜事龙; 杨岸; 胡霞; 李梅
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-07

Abstract

本实用新型涉及一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其包括管体以及收容在管体内的延期元件与点火药头。延期元件为收容在管体内的控制电路板，控制电路板包括采用AVR单片机作为控制芯片来实现延时的智能控制单元。本实用新型的优点为：所述电子延期雷管采用以AVR单片机为控制核心的延期电路板取代普通烟火延期雷管中的延期体，这样不仅可以大大提高延时精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差。

Description

一种基于AVR优化控制的电子延期雷管

技术领域

本实用新型涉及一种雷管，尤其涉及一种电子延期雷管。

背景技术

现代爆破技术的迅速发展，对爆破器材性能提出了越来越高的要求。如对城市高层废弃建筑物的拆除控制爆破，就要实现对爆破有害效应、破坏范围、方向和程度进行有效控制，这样就必须结合建筑物失稳的力学要求精心设计炸药起爆的先后次序和间隔时差。因此，延期雷管的延时精度及其组网能力已成为爆破技术实现爆破预期效果的关注焦点。普通工业电雷管通过延期元件中延期药的燃烧效应来实现延期时间的控制和分段，但是延期元件中延期药的燃烧效应易受外界环境条件(如环境温度、压力等)及延期体在制作过程中工艺条件的影响，因此普通电雷管存在延期时间稳定性差、波动范围大、可调性差等缺点，不能满足一些对于延期时间精度有较高要求的工程爆破需要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型有必要提供一种能提高延时精度的基于AVR优化控制的电子延期雷管。

本实用新型是这样实现的，一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其包括管体以及收容在所述管体内的延期元件与点火药头，所述延期元件用于延时所述点火药头的点火时间，其中，所述延期元件为收容在所述管体内的控制电路板，所述控制电路板包括采用AVR单片机作为控制芯片来实现延时的智能控制单元。作为上述方案的进一步改进，所述控制电路板还包括整流电路、充电控制及充电电路、安全放电控制及放电电路、检测变换电路、发火控制及点火电路、通信接口电路以及电源管理电路，其中，所述AVR单片机分别与所述充电控制及充电电路、所述安全放电控制及放电电路、所述检测变换电路、所述发火控制及点火电路、所述通信接口电路以及所述电源管理电路电性连接，所述通信接口电路还连接至脚线，所述整流电路分别与所述电源管理电路以及所述充电控制及充电电路电性连接，所述充电控制及充电电路、所述安全放电控制及放电电路、所述检测变换电路、所述发火控制及点火电路均电性连接于一储能装置。

作为上述方案的进一步改进，所述充电控制及充电电路包括充电控制电路与充电电路，所述充电控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述充电电路之间，所述充电电路还电性连接于所述储能装置。

作为上述方案的进一步改进，所述安全放电控制及放电电路包括安全放电控制电路与安全放电电路，所述安全放电控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述安全放电电路之间，所述安全放电控制电路还电性连接于所述储能装置。

作为上述方案的进一步改进，所述发火控制及点火电路包括发火控制电路与点火装置，所述发火控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述点火装置之间，所述发火控制电路还电性连接于所述储能装置。

作为上述方案的进一步改进，所述电子延期雷管还包括橡胶塞、橡胶套以及火药组件，其中，所述火药组件、所述点火药头、所述延时装置、所述橡胶套依次收容在所述管体内，所述橡胶塞密封所述管体，所述控制电路板通过基片、桥丝与所述点火药头相连，还通过脚线与外部设备电性连接，所述脚线经由所述橡胶套与所述橡胶塞而延伸在所述管体外。

本实用新型实施方式提供的基于AVR优化控制的电子延期雷管，采用以AVR单片机为控制核心的智能控制单元取代普通烟火延期雷管中的延期体，这样不仅可以大大提高延时精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差；雷管的延时可在0～12000ms范围内通过软件编程任意设定，可以通过CAN总线和起爆控制管理层通信，管理层可在线完成对电子雷管的延时时间设定和向电子雷管发各种控制命令，而电子雷管也可以将单片机检测的电子雷管状态发送给控制中心为管理人员提供决策依据，能较好控制爆炸引起的震动，提高工程爆破的质量和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施方式提供的基于AVR优化控制的电子延期雷管的结构示意图。

图2是图1中电子延期雷管的控制电路板的模块结构示意图。

图3是图2中控制电路板的智能控制单元的模块结构图。

图4是图3中智能控制单元的通信软件流程图。

符号说明

电子延期雷管 100

管体 9

橡胶塞 2

橡胶套 3

延期元件 4

点火药头 8

火药组件 10

脚线 1

基片 6

桥丝 7

板孔 5

整流电路 41

AVR单片机 42

复位电路 43

检测变换电路 44

时钟电路 45

通信接口电路 46

电源管理电路 47

充电控制电路 48

充电电路 49

安全放电控制电路 410

安全放电电路 411

发火控制电路 412

点火装置 413

储能装置 414

软件优化模块 51

加密/解密模块 53

延长时间重置模块 55

通讯模块 57

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型较佳实施方式提供的基于AVR优化控制的电子延期雷管100的结构示意图，电子延期雷管100包括管体9、橡胶塞2、橡胶套3、延期元件4、点火药头8以及火药组件10。管体9一端封闭且另一端开口，火药组件10、点火药头8、延期元件4、橡胶套3依次收容在管体9内，橡胶塞2密封管体9。延期元件4为收容在管体9内且位于橡胶套3与点火药头8之间的控制电路板，所述控制电路通过基片6、桥丝7与点火药头8相连，还通过脚线1与外部设备电性连接，脚线1经由橡胶套3与橡胶塞2而延伸在管体9外。所述控制电路板上开设有板孔5。

请结合图2，所述控制电路板上设置有整流电路41、充电控制及充电电路、安全放电控制及放电电路、检测变换电路44、发火控制及点火电路、通信接口电路46、电源管理电路47以及主要由AVR单片机42、复位电路43、时钟电路45组成的智能控制单元。其中，所述充电控制及充电电路包括充电控制电路48与充电电路49，所述安全放电控制及放电电路包括安全放电控制电路410与安全放电电路411，所述发火控制及点火电路包括发火控制电路412与点火装置413。

AVR单片机42分别与复位电路43、时钟电路45、通信接口电路46、电源管理电路47、充电控制电路48、安全放电控制电路410、检测变换电路44、发火控制电路412电性连接。通信接口电路46还连接至脚线1，整流电路41分别与电源管理电路47以及充电控制电路48电性连接，检测变换电路44电性连接于一储能装置414。充电控制电路48电性连接于AVR单片机42与充电电路49之间，充电电路49还电性连接于储能装置414。安全放电控制电路410电性连接于AVR单片机42与安全放电电路411之间，安全放电控制电路410还电性连接于储能装置414。发火控制电路412电性连接于AVR单片机42与点火装置413之间，发火控制电路412还电性连接于储能装置414。

一般情况下，电子雷管的延时精度及安全性能存在以下影响因素；

①安全性影响因素，主要从硬件和软件两个方面分析影响电子雷管及其系统安全性的因素。外部静电、射频、杂散电流等是影响雷管安全性的主要因素，直接影响雷管的生产、储存、使用的安全。而传统电雷管的管理不便控制，未经授权的人员有可能接触到这种危险品，从而影响社会的安全。因此我们要从软件方面加强管理，增强雷管的可控制性。

②延时精度影响因素，也是从硬件和软件两个方面分析影响电子雷管的延期精度。包括软件延时的误差及分析，发火控制电路的延时影响等。

基于以上影响因素的分析，延电子延期雷管100的所述控制电路板按功能划分成7个部分：AVR单片机42组成的智能控制单元，整流电路41，所述充电控制及充电电路(包括充电控制电路48与充电电路49)，所述安全放电控制及放电电路(包括安全放电控制电路410与安全放电电路411)，检测变换电路44，所述发火控制及点火电路(包括发火控制电路412与点火装置413)，通信接口电路46，电源管理电路47，然后根据7个部分的功能进行电路设计，化繁为简，7个部分的功能划分清楚，并将7个部分整合形成电子雷管延期控制电路(见图2)。

控制电路各个功能模块功能的实现是通过接收到控制命令之后，智能控制单元通过检测当前状态做出相应反应的结果。如要对储能装置414进行充电：智能单元接收到充电控制命令后，在相应的管脚输出控制信号，使充电控制电路48中的电子开关处在闭合状态，充电电路49向控制电路芯片外的储能装置414进行充电。充电时间到，智能控制单元发控制信号，将充电控制电路48中的电子开关打开。充电完成后，通过检测变换电路44将充电情况通过AVR单片机42的A口10位AD转换电路转换成相应数据，再通过通信接口电路46回送给控制管理层以便做出正确决策。

每一部分的功能如下。

1.主要由AVR单片机42、复位电路43、时钟电路45组成的智能控制单元。

编程使之与外部通信，实现在线可在0～12000ms范围内任意设定延时时间，接收起爆装置发送的各种控制命令并向各个控制电路发出控制命令，如接收到充电命令后通过充电控制电路48和电源管理电路47向充电电路49进行充电，为雷管起爆做能量准备；若接收到发火命令则通过发火控制电路412将充电电路49的能量在瞬间通过桥丝7和点火药头8放出；在充电完成后智能控制单元能检测充电情况并将充电结果发送给起爆装置(具体见图3)。

本智能控制单元(即AVR单片机42)与下述的各个功能模块均有连接，由电源管理模块(即电源管理电路47)供电，时钟电路提供工作时序，复位电路43可以使智能控制单元恢复到初始状态，同时，智能控制单元可以通过检测变换电路44检测充电回路的当前充电情况。通过通信单元接收点火装置413发送的控制命令，然后经分析后通过不同的管脚向各个控制电路如充电控制电路48、安全放电控制电路410、发火控制电路412等发出控制信号使充电电路49进行充电、安全放电电路放电411、储能装置414向点火装置413释放能量以点燃点火药头8等。

2.安全放电电路411：当电子雷管100进行充电并接收到发火命令后若没有可靠起爆，就可以通过安全放电电路411将充电电路49的能量安全消耗，提高了电子雷管及其系统的安全性能。

3.所述充电控制及充电电路：当智能控制单元通过通信接口电路46接收到起爆装置层发出的充电命令后智能控制单元通过充电控制电路48及整流电路41向充电电路49进行充电，为电子雷管的起爆储存点火能量。

4.检测变换电路44：将充电情况通过AVR单片机42的A口10位AD转换电路转换成相应数据，再通过通信接口电路46回送给控制管理层以便做出正确决策。

5.所述发火控制及点火电路:接收智能控制单元发出的控制命令将储能装置414储存的能量经点火装置413释放点燃点火药头8。

6.电源管理电路47：提供本优化控制电路各个功能模块的用电需求。

7.整流电桥电路即整流电路41：向充电电路49和充电控制电路48供电，提高了控制电路芯片使用的安全可靠性，施工时使用起来更加安全简便。

请结合图3，本实用新型提供的基于AVR优化控制的电子延期雷管100还利用软件提高了雷管延时精度及安全性能，实现了在线设定延期时间及收发各种信息，其实现的方法和途径如下：

①所述智能控制单元还包括用于对延时功能进行优化的软件优化模块51，其用于优化软件设计和编程，提高了软件延时精度；

②所述智能控制单元还包括对电子延期雷管100进行加密/解密的加密/解密模块53，其用于设置管理员密码、软件加密等方式提高了雷管使用的安全性能；

③所述智能控制单元还包括延长时间重置模块55，其用于对AVR单片机42进行编程使之能与外部通信，实现在线可在0～12000ms范围内任意设定延时时间，接收起爆装置发送的各种控制命令；

④所述智能控制单元还包括通讯模块57，其用于将监测到的电子雷管当前状态信息及时发送给管理层。

在本实施方式中，软件优化模块51、加密/解密模块53、延长时间重置模块55以及通讯模块57为嵌入在AVR单片机42中的软件模块，在其它实施方式中还可以为与AVR单片机23电性连接的多个电路，该多个电路分别完成软件优化模块51、加密/解密模块53、延长时间重置模块55以及通讯模块57的功能。通过通信网络可以管理层进行信息交流，如通过接收起爆装置发送过来的电子雷管的ID与储存在存储单元本身的ID比较，相同的话，开始接收管理中心发送的充电命令、检测命令、设置延时时间、点火命令等，并根据接收的命令发出相应的控制信号。软件流程见图4。试验采用非破坏性模拟试验，不需要形成真正的电子雷管，只需将点火药头通过桥丝焊接在控制电路板的发火控制电路的板孔上，即可联网测试雷管形成网路后的起爆序列的起爆精度、准确度等参数以及验证系统的安全性。

综上所述，本实用新型实施方式提供的基于AVR优化控制的电子延期雷管，采用以AVR单片机为控制核心的延期电路板取代普通烟火延期雷管中的延期体，这样不仅可以大大提高延时精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差；雷管的延时可在0～12000ms范围内通过软件编程任意设定。可以通过CAN总线和起爆控制管理层通信，管理层可在线完成对电子雷管的延时时间设定和向电子雷管发各种控制命令，而电子雷管也可以将单片机检测的电子雷管状态发送给控制中心为管理人员提供决策依据，能较好控制爆炸引起的震动，提高工程爆破的质量和可靠性。

简而言之，本电子雷管控制优化电路芯片(即AVR单片机)体积小，组装后使电子雷管的外形体积更小，采用AVR单片机作为智能控制单元核心，体积小，片内资源丰富，编程简单，控制方便；可在线编程设定电子雷管的延时时间，延时时间可在0-12000ms之间任意设定；通过硬件的安全放电电路、各种抗干扰优化设计和软件的加密处理，提高了电子雷管使用的安全和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其包括管体以及收容在所述管体内的延期元件与点火药头，所述延期元件用于延时所述点火药头的点火时间，其特征在于，所述延期元件为收容在所述管体内的控制电路板，所述控制电路板包括采用AVR单片机作为控制芯片来实现延时的智能控制单元。

2.如权利要求1所述的一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其特征在于，所述控制电路板还包括整流电路、充电控制及充电电路、安全放电控制及放电电路、检测变换电路、发火控制及点火电路、通信接口电路以及电源管理电路，其中，所述AVR单片机分别与所述充电控制及充电电路、所述安全放电控制及放电电路、所述检测变换电路、所述发火控制及点火电路、所述通信接口电路以及所述电源管理电路电性连接，所述通信接口电路还连接至脚线，所述整流电路分别与所述电源管理电路以及所述充电控制及充电电路电性连接，所述充电控制及充电电路、所述安全放电控制及放电电路、所述检测变换电路、所述发火控制及点火电路均电性连接于一储能装置。

3.如权利要求2所述的一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其特征在于，所述充电控制及充电电路包括充电控制电路与充电电路，所述充电控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述充电电路之间，所述充电电路还电性连接于所述储能装置。

4.如权利要求2所述的一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其特征在于，所述安全放电控制及放电电路包括安全放电控制电路与安全放电电路，所述安全放电控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述安全放电电路之间，所述安全放电控制电路还电性连接于所述储能装置。

5.如权利要求2所述的一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其特征在于，所述发火控制及点火电路包括发火控制电路与点火装置，所述发火控制电路电性连接于所述AVR单片机与所述点火装置之间，所述发火控制电路还电性连接于所述储能装置。

6.如权利要求1所述的一种基于AVR优化控制的电子延期雷管，其特征在于，所述电子延期雷管还包括橡胶塞、橡胶套以及火药组件，其中，所述火药组件、所述点火药头、所述延时装置、所述橡胶套依次收容在所述管体内，所述橡胶塞密封所述管体，所述控制电路板通过基片、桥丝与所述点火药头相连，还通过脚线与外部设备电性连接，所述脚线经由所述橡胶套与所述橡胶塞而延伸在所述管体外。