CN2031080U - 智能起爆器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种采用小底板单板机控制，以可控硅作电子开关时间控制的多通道智能起爆器。具有体积小，重量轻，通道数多，起爆能力大，延时范围宽，时间控制精度高，操作简单，安全可靠，方便灵活，通用性强，软硬件均易扩展，成本低等特点，特别适用于微差控制爆破，露天矿山爆破，拆除爆破，使爆破技术向智能化前进了一大步；也可用于军事训练中的炮火模拟控制，还可作通用时间控制器用于多种交直流开关通断控制场合。

Description

本实用新型是一种适用于各种控制爆破和矿山爆破的多路延时起爆器。

目前，国内外使用的各种多路延时起爆器，大多数用机电式或电子式控制。例如，南京工程兵学院生产的QB－Ⅱ型多路延时程序控制起爆器，是用延时继电器进行控制，交流接触器为执行元件。又如，我国专利局公开CN    85    1    03708    A    专利申请“短线微差起爆器”是以电子线路为控制器。1982年US4314507专利报导的《顺序点火系统》也是采用电子线路控制。这类起爆器的点火引爆方法虽然能较好地解决延时连续调节等问题，但具有共同的缺点。即体积大，重量重，起爆能力小。特别是延时时间的控制精度一般都较低。

本实用新型的目的是将现代先进的微电子计算机技术应用到爆破领域，采用小底板单板机来控制可控硅的通断而实现对各通道雷管的电点火控制，可大大减小起爆器之体积和重量，增加通道数目和起爆能力，提高延时时间控制精度，使爆破作业简单灵活、安全可靠，提高质量，降低成本，改善劳动条件。

本智能起爆器由硬件和软件组成，下面结合附图详    述本实用新型的结构和工作原理。

本智能起爆器的硬件由7部分组成，其结构框图如图1所示。其中：（1）小底板单板机    （2）光电耦合电路    （3）可控硅开关    （4）检测电路    （5）加电开关    （6）起爆电源    （7）控制电源

小底板单板机结构如图2所示。其中：（8）CPU    （9）可擦写的程序存贮器    （10）随机存取存贮器    （11）缓冲器    （12）锁存器        （13）锁存器    （14）驱动电路    （15）放大器    （16）键盘    （17）LED显示器    （18）锁存器（多片）    （19）倒相器（多片）    （A）外部输入信号    （B）输入控制信号    （C）起爆控制信号（N个）

由若干片锁存器（18）与倒相器（19）组成起爆控制接口，采用每位控制一个通道方式，故该接口中锁存器（18）与倒相器（19）的数目应与起爆器的通道数目相对应。

N路通道中之任一通道的电路原理图如图3所示，其中：光电耦合电路（2）由电阻和光电耦合器组成；可控硅开关（3）采用双向可控硅元件；检测电路（4）由电阻和显示元件如氖管串联成，并联在雷管组的两端；加电开关（5）由继电器（J）和电子开关组成。其起爆电源（6）可以直接使用110V～、220V～、380V～，也可使用相适应的直流电源，其输出端（O）和（M）接雷管组之两端，        其中（O）为所有通道的公共端。

起爆器控制电源（7）的电路原理图如图4所示，电源电压采用220V～。输出三组直流电压V1、V2、V3给小底板单板机（1）、光电耦合电路（2）和加电开关（5）供电。图中（48）、（49）、（20）为整流硅堆，（21）、（22）、（23）为三端稳压器。

本智能起爆器的小底板单板机的各部分的作用是：CPU（8）输出的扫描信号由锁存器（12）经驱动电路（14）（一般采用集成驱动电路）分别为键盘（16）和显示器（17）提供扫描信号，键盘（16）的回扫信号经缓冲器（11）再输入给CPU（8）进行检测。显示器（17）所需的8段输出信号由CPU（8）通过锁存器（13）经放大器（15）（可采用晶体管放大器或集成电路放大器）后获得。驱动电路（14）输出的控制信号（B）包括一个加电开关的通断检测信号和1至3个其控制信号。例如起爆指示灯通断信号等。控制对象的反馈信号或面板上功能开关如“自检／起爆”开关的信号均通过缓冲器（11）输给CPU（8），以提供其检测。

本智能起爆器的软件可根据其用途不同而异。作为多路延时起爆器用于各种爆破和炮火模拟的程序框图实例如图5所示。作为其用途时，图中①、②、③、④、⑤程序是通用的。其余各框程序为数字键和功能键的解释和执行程序，用户可根据需要自行定义和编制。根据爆破工程需要编制的如图5中的计算程序配备了少量加、减、乘、除程序，使其可进行起爆能力的各种计算。该软件程序的误操作检查包括：1、起爆前是否进行了自检；2、延时参数是否装定完毕；3、面板上“自检／起爆”开关位置是否正确；4、起爆通道数目是否已输入，当以上条件有一条未满足时，计算机将不发出起爆控制信号。并在LED显示器（17）上显示相应的出错信息。

用户程序C0～C9的入口地址表放在程序存贮器的指定位置。用户使用时只要将该程序入口地址写入EPROM中的指定地址单元，即可用“F”键和相应的一数字键启动该程序运行。

本实用新型的工作过程如下：

小底板单板机是本智能起爆器的控制核心，其功能是输入，存贮和检查各通道的延迟时间，显示计算机的反馈信息并在操作无误的情况下，根据操作者输入的延时参数、顺序向各通道发出起爆控制信号。

起爆开始前，操作员首先按下“自检／起爆”键。这时，面板上的“自检／起爆”开关处于自检位置。图5中的自检程序给起爆器所有通道顺序发出（或编组发出）起爆信号，在未接雷管的情况下，可观察各通道检测电路（4）中指示元件是否发亮来检查各通道工作是否正常。在自检正常的情况下，操作员按原设计的数据输入各通道的相对延迟时间，然后将面板上的“自检／起爆”开关置于起爆位置，再按下“自检／起爆”键，在全部操作无误的情况下小底板单板机（1）进入起爆程序运行。这时，CPU（8）首先经锁存器（12）和驱动电路（14）发出一个接通加电开关（5）的信号（B），该信号（B）使加电开关（5）的继电器（J）吸合，这就使起爆电源（6）接入回路，但由于可控硅未导通，故所有通道的雷管均不会起爆。

当小底板单板机（1）发出的使某一路通道起爆的控制信号经控制起爆接口［由锁存器（18）与倒相器（19）组成］送到该通道的光电耦合电路（2）的初级后，经光电转换在其次级上得到一个负脉冲信号。并被送到可控硅开关（3）的控制级，由于该电路中的可控硅采用了Ⅰ_和Ⅲ_的触发方式，因此这时可控硅导通，从而使该通道的起爆回路全部接通。雷管组起爆（用作其他用途时即产生其他被控制的动作）

该智能起爆器的各大部件既可采取整体式也可采取分离式，装入一个便于随身携带的公文箱或小手体箱等包装内。

该智能起爆器与现有各种起爆器相比较具有明显的优越性：体积小、重量轻、便于携带、使用方便、结构简单、设计新颖、控制时间精度高（如以下的实施例控制时间精度达1％）抗干扰性强。通道数目多。还可直接用于军事训练中大规模炮火模拟；只需改变部分软件程序还能用于各种交直流电压开关的定时控制。用于实现对灯光、电机、水泵、机械等设备或生产线的自动管理和控制。

实施例。现设计一个具有24个通道的作为多路延时起爆和炮火模拟用的智能起爆器。该起爆器采用分离式结构，全部部件装入一个如图7所示的公文箱（24）内。（25）为主机盒。内装采用图2结构的小底板单板机（1）和8个通道的有关线路。各通道的线路都如图3所示；（26）为电源盒，内装如图4所示结构的电源部分和图3所示中的加电开关（5）；（27）为扩展盒，内装其余16个如图3所示的通道及其有关电路；（28）为远程长线控制插座；（J1）和（J2）为插头座，其中（J2）为起爆器与外部线路及电源的连接插座。

本实施例采用的专用键盘结构如图6所示。除0－9为数字键外，其余功能键的定义如下：

“A”－“输入／读”键。用来输入或读出某一通道相对于前一通道的相对延迟时间。

“B”－“自检／起爆”键，它与面板上的“自检／起爆”开关配合，对机器进行自检或发出起爆命令。远程长线控制起爆的按钮应与此键并联，两者功能相同。

“C”－“分／秒”键，时间单位转换键。

“D”－“装定／结束”键，进入或退出装定状态的标志键。

“E”－“计算／上一个”键，在装定（输入延时参数）时，按此键可退回到上一个通道延时参数的装定。其他情况下，按此键则进入计算程序。

“F”－“·／扩展”键，在计算时，此键用来输小数点，其他情况下，它与数字键配合，用来分别启动10个用户程序运行。

本实施例的软件程序框图采用如图5所示结构，小底板单板机的CPU（8）采用Z80CPU，其时钟频率为4MC，可擦    写存贮器（9）采用一片2716，它有2K字节，其地址为0000H～07FFH；随机存取器（10）采用一片6116，也是2K字节，其地址是0800H～0FFFH；由4个8段数码管X1～X4组成LED显示器（17），其中X1用来显示提示符，X1和X2用来显示通道号，X2～X4用来显示延时参数，起爆控制接口采用三片8锁存器74LS273和4片6倒相器74LS04，在小底板单板机（1）面板上设置了一个“自检／起爆”功能开关，当它位于“起爆”位置时，输出高电平，这时CPU才能发出起爆信号，“自检／起爆”开关输出的信号由（A）通过8缓冲器（11）（采用74LS244）送给Z80CPU（8）检测，由驱动电路（4）｛采用集成驱动电路75452｝输出的控制信号（B）共用了两个，其中一个送到加电开关（5），用来控制加电继电器（J）的通断，另一个信号用于点亮一个发光二级管作为起爆指示灯，使它在各通道起爆期间发亮。

本实施例已达到的技术指标是：

1、通道数24路。

2、起爆电源110V～、220V～、380V～及相应的直流电源；控制电源220V～。

3、起爆能力：每通道可提供最大起爆电流60A（交流有效值）。

4、延时范围：每通道相对于前一通道的相对延时范围分两档以：“秒”为单位，0～9.99秒，最小可调间隔为0.01秒；以“分”为单位，0～10分，最小可调间隔为1秒。

5、相对延时控制精度≤1％。

6、其它。

（1）具有自检和误操作检查。

（2）起爆控制方式有短线控制（安全撤离时间在0～10分钟内任选）和远程长线控制两种。

（3）计算：能对起爆能力进行粗略计算。

（4）为用户提供10个程序入口，便于扩展功能。

Claims (18)

1、一种采用小底板单板机控制多路延时起爆的具有N个通道的智能起爆器，其特征是它由小底板单板机(1)、N个光电耦合电路(2)、N个可控硅电子开关(3)、N个检测电路(4)、加电开关(5)、起爆电源(6)、控制电源(7)及智能起爆器软件程序所组成。

2、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征是其小底板单板机（1）由CPU（8）、可擦写程序存贮器（9）、随机存贮器（10）、缓冲器（11）、锁存器（12）、（13）和（18）、驱动电路（14）、放大器（15）、专用键盘（16）、显示器（17）、倒相器（19）等所组成。

3、根据权利要求1或2所述的智能起爆器，其特征是其放大器（15）可采用晶体管放大器或集成电路放大器等。

4、根据权利要求1或2所述的智能起爆器，其特征是其小底板单板机（1）有一个具有数字键和功能键、工作于扫描方式的专用键盘（16），它的按键也可采用能实现远程控制的长线控制按钮。

5、根据权利要求1或2所述的智能起爆器，其特征是其小底板单板机的显示器（17）可采用包括4－8个8段数码管的LED显示器，工作于扫描方式。

6、根据权利要求1或2所述的智能起爆器，其特征是其小底板单板机（1）的输入接口采用缓冲器（11），缓冲器（11）有4位用于键盘回扫，余下4位可用来输入外部检测信号（A）。

7、根据权利要求5所述的智能起爆器，其特征是从输入接口缓冲器（11）输进的1至4个外部检测信号（A）可以是控制对象的反馈信息（可用来实现简单的闭环控制）和来自面板上的功能控制开关发出的信息等。

8、根据权利要求1或2所述的智能起爆器，其特征是采用一片或多片锁存器（18）与具有相对应片数的倒相器（19）组成起焊控制接口，输出控制信号（C）中的每一位控制一个通道，通道数一般有8－32个，可以有更多。

9、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征是有N个将小底板单板机（1）输出到各通道的起爆控制信号（C）进行放大，并送到可控硅开关（3）的控制板上，还能使小底板单板机（1）和可控硅开关（3）可靠地隔离的光电耦合电路（2），其中每一个光电耦合电路由电阻和光电耦合器件组成。

10、根据权利要求1或8所述的智能起爆器，其特征在于有N个工作于Ⅰ_和Ⅲ_触发方式的双向可控硅开关（3）。

11、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征是它控制的N个通道的每一个通道均有一个由一个电阻和一个显示元件串联而成的，用来检查和监视本通道工作的检测电路（4），该检测电路（4）并联在本通道的雷管组的两端。

12、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征在于有一个受小底板单板机（1）控制而接通或断开的加电开关（5）。

13、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征在于其软件包括起爆器自检程序，简单计算程序和包括误操作检查在内的起爆程序。

14、根据权利要求1或13所述的智能起爆器，其特征在于其起爆程序包括指定的安全撤离时间程序和完成在后一通道接通时前一通道自动断开的自动闭锁程序。

15、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征在于其软件为用户提供了让用户扩展功能的多个用户程序入口（如10个）。

16、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征在于其除了作为多路延时自动起爆器用于微差控制爆破、露天矿山爆破、拆除爆破外，还可以在军事训练中用作炮火模拟控制和各种交直流电压开关定时控制。

17、根据权利要求1或16所述的智能起爆器，其特征在于其用作各种交直流电压开关定时控制时，加电开关（5）可以省去。

18、根据权利要求1所述的智能起爆器，其特征在于其各大部件可采取整体式结构，也可采取分离式结构，并装入一个随身携带的公文箱或小手提箱内。

Images