Vertraglicher Ursprung der
ErfindungContractual origin of the
invention
Die
Regierung der Vereinigten Staaten hat gemäß Vertrag Nr. DE-AC07-051D14517
zwischen dem Energieministerium der Vereinigten Staaten und Battelle
Energy Alliance gewisse Rechte an der Erfindung.The
Government of the United States has under contract no. DE-AC07-051D14517
between the Department of Energy of the United States and Battelle
Energy Alliance certain rights to the invention.
Verwandte AnmeldungRelated Application
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung S/N
11/297,001, die am 07. Dezember 2005 eingereicht wurde und in die
vorliegende Anmeldung einbezogen ist.These
Application claims the priority of U.S. Patent Application S / N
11 / 297,001, which was filed on December 7, 2005 and in which
present application is included.
Technisches GebietTechnical area
Diese
Erfindung betrifft das Initiieren von Schaltungen im allgemeinen
und spezieller Verfahren und Vorrichtungen zur zeitverzögerten Initiierung von
Sprengvorrichtungen.These
The invention relates to the initiation of circuits in general
and specific methods and apparatus for the time-delayed initiation of
Explosive devices.
Stand der TechnikState of the art
Es
sind zahlreiche Typen von Zündvorrichtungen
und Zündsystemen
entwickelt worden und werden verwendet, welche geeignet sind, ein
umfangreiches Spektrum von Sprengvorrichtungen zu zünden oder
zu initiieren, wie zum Beispiel Stoßwellenrohre und Sprengkapseln.
Ein typisches Zündsystem
ist mit einer elektrischen Energiespeichervorrichtung wie etwa einem
Kondensator ausgestattet, welche die elektrische Energie speichert,
die benötigt wird,
um die Vorrichtung zu initiieren oder zu zünden. Viele derartige Zündvorrichtungen
sind auch mit einer Verzögerungs-
oder Rückwärtszählschaltung (Countdown-Schaltung)
ausgestattet, welche durch einen Benutzer so eingestellt werden
kann, daß sie die
Initiierung (d. h. das Zünden)
der Vorrichtung um eine gewisse Zeitdauer verzögert, nachdem das System scharfgeschaltet
ist. Stattdessen kann das Zündsystem
auch durch entfernte Mittel betätigt
werden, wie zum Beispiel über
ein Funksignal.It
are numerous types of igniters
and ignition systems
have been developed and are used which are suitable
to ignite a wide range of explosive devices or
initiate, such as shockwave tubes and detonators.
A typical ignition system
is with an electrical energy storage device such as a
Condenser equipped, which stores the electrical energy,
that is needed
to initiate or ignite the device. Many such igniters
are also available with a delay
or countdown timer
equipped, which are set by a user so
can she do that
Initiation (ie the ignition)
delays the device by a certain amount of time after the system is armed
is. Instead, the ignition system can
also operated by remote means
be, like over
a radio signal.
Leider
sind jedoch solche Zündsysteme
nicht frei von Problemen. Zum Beispiel beginnen viele Zündsysteme,
die elektrische Energiespeichervorrichtung (z. B. einen Kondensator)
unmittelbar in Reaktion auf eine Benutzereingabe aufzuladen (z.
B. wenn der Benutzer den Countdown auslöst). Falls jedoch die gewählte Countdownzeit
relativ lang ist, bedeutet ein solches Steuerungsschema, daß die elektrische
Energiespeichervorrichtung für
eine Zeitdauer geladen werden kann, welche beträchtlich länger ist als die Countdownzeit.
Demzufolge ist das Zündsystem
dann lange vor dem gewünschten
Zeitpunkt in der Lage, die Vorrichtung zu initiieren, was zu vorzeitigen
Zündungen
führen
kann und Probleme verursachen kann, wenn der Benutzer beschließt, den Countdown
abzubrechen.Unfortunately
However, such ignition systems
not free from problems. For example, many ignition systems start
the electrical energy storage device (eg a capacitor)
to charge immediately in response to a user input (e.g.
When the user triggers the countdown). However, if the selected countdown time
is relatively long, such a control scheme means that the electrical
Energy storage device for
a period of time which is considerably longer than the countdown time can be loaded.
Consequently, the ignition system
then long before the desired
Timing able to initiate the device, leading to premature
ignitions
to lead
can and can cause problems if the user decides to countdown
cancel.
Hinzu
kommt, daß,
obwohl viele Zündsysteme
in sorgfältig
gesteuerten Umgebungen verwendet werden, in denen ein Benutzer genügend Zeit
hat, die richtige Einstellung und Funktionsweise des Zündsystems
sicherzustellen, andere Umgebungen, wie etwa Umgebungen der Rechtsdurchsetzung und/oder
militärische
Umgebungen, oft keine vorsichtige und überlegte Verwendung solcher
Vorrichtungen gestatten. Demzufolge besteht ein ständiger Bedarf
sicherzustellen, daß solche
Zündsysteme
einfach zu verwenden und zu bedienen sind, während die Möglichkeiten für eine Fehlprogrammierung und/oder
unerwünschte
Ergebnisse, wenn die Zeit knapp ist, auf ein Minimum begrenz werden.in addition
comes that,
although many ignition systems
in carefully
controlled environments are used, in which a user has enough time
has, the right attitude and functioning of the ignition system
ensure other environments, such as law enforcement environments and / or
military
Environments, often no careful and considered use of such
Allow devices. Consequently, there is a constant need
to ensure that such
ignition systems
easy to use and operate while the possibilities for misprogramming and / or
undesirable
Results are limited to a minimum when time is short.
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
Eine
Ausführungsform
eines elektronischen Zündsystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine erste Zündschaltung
und eine zweite Zündschaltung
aufweisen. Ein Detektionssystem, das der ersten und der zweiten
Zündschaltung
betriebstechnisch zugeordnet ist, erkennt, ob eine zu zündende Vorrichtung
mit einer der ersten und zweiten Zündschaltung verbunden ist.
Das elektronische Zündsystem
betätigt
eine der ersten und zweiten Zündschaltung,
mit welcher die zu zündende
Vorrichtung verbunden ist.A
embodiment
an electronic ignition system
according to the present
Invention may be a first ignition circuit
and a second ignition circuit
exhibit. A detection system, the first and the second
ignition circuit
operationally assigned, detects whether a device to be ignited
is connected to one of the first and second ignition circuit.
The electronic ignition system
actuated
one of the first and second ignition circuits,
with which to ignite
Device is connected.
Eine
andere Ausführungsform
eines elektronischen Zündsystems
kann eine elektrische Energiespeichervorrichtung und eine mit der
elektrischen Energiespeichervorrichtung betriebstechnisch verbundene
Zündschaltung
aufweisen, welche betrieben werden kann, die elektrische Energie speichervorrichtung
mit einer zu zündenden
Vorrichtung elektrisch zu verbinden. Ein Entladesystem, das der
elektrischen Energiespeichervorrichtung betriebstechnisch zugeordnet
ist, kann betrieben werden, die elektrische Energiespeichervorrichtung
elektrisch zu entladen.A
other embodiment
an electronic ignition system
can be an electrical energy storage device and one with the
electrical energy storage device operatively connected
ignition circuit
which can be operated, the electric energy storage device
with one to ignite
Electrically connect device. A discharge system that the
electrical energy storage device operationally assigned
is, can be operated, the electrical energy storage device
to discharge electrically.
Außerdem wird
eine Ausführungsform
eines elektronischen Zündsystems
offenbart, welches eine elektrische Energiespeichervorrichtung und
eine Ladesystem zum Laden der elektrischen Energiespeichervorrichtung
mit elektrischer Energie aufweist. Eine Zündschaltung, die mit der elektrischen
Energiespeichervorrichtung betriebstechnisch verbunden ist, kann
betrieben werden, um die elektrische Energiespeichervorrichtung
mit einer zu zündenden
Vorrichtung elektrisch zu verbinden. Ein Steuerungssystem, das mit
dem Ladesystem betriebstechnisch verbunden ist, betätigt das
Ladesystem in Reaktion auf einen durch den Benutzer initiierten
Befehl.In addition, will
an embodiment
an electronic ignition system
discloses an electrical energy storage device and
a charging system for charging the electrical energy storage device
having electrical energy. An ignition circuit that works with the electric
Energy storage device is operatively connected, can
operated to the electrical energy storage device
with one to ignite
Electrically connect device. A control system that with
the operating system is connected to the charging system, actuates the
Charging system in response to a user-initiated
Command.
Ein
Verfahren zum Zünden
einer Vorrichtung kann die folgenden Schritte umfassen: Betriebstechnisch
Verbinden der Vorrichtung mit einem elektronischen Zündsystem,
wobei das elektronische Zündsystem
mindestens eine elektrische Energiespeichervorrichtung, eine Zündschaltung,
ein Steuerungssystem und eine Benutzerschnittstelle, die dem Steuerungssystem
betriebstechnisch zugeordnet ist, aufweist; Bedienen der Benutzerschnittstelle,
um eine Betriebsart einzugeben; Einstellen einer Countdownzeit;
und Auslösen
eines Countdowns, wobei das Steuerungssystem die elektrische Energiespeichervorrichtung
während
des Countdowns lädt,
wobei das Steuerungssystem die Zündschaltung
betätigt,
um die Vorrichtung zu zünden,
wenn der Countdown null erreicht.A method of igniting a device may include the steps of: operatively connecting the device to an electronic ignition system, the electronic ignition system having at least one electrical energy storage device, an ignition circuit, a control system, and a user interface operatively associated with the control system; Operating the user interface to enter a mode of operation; Setting a countdown time; and initiating a countdown, wherein the control system charges the electrical energy storage device during the countdown, the control system actuating the ignition circuit to fire the device when the countdown reaches zero.
Ein
Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Zündsystems kann die folgenden
Schritte umfassen: Auslösen
eines Countdowns; Laden eines elektrischen Energiespeichersystems,
während
der Countdown durchgeführt
wird; Erkennen, ob eine zu zündende
Vorrichtung mit einem Zündanschluß des elektronischen
Zündsystems
verbunden ist; und Anlegen von Spannung an den Zündanschluß, mit welchem die zu zündende Vorrichtung
verbunden ist, wenn der Countdown null erreicht.One
Method of operating an electronic ignition system may be the following
Steps include: Triggering
a countdown; Charging an electrical energy storage system,
while
the countdown was done
becomes; Recognize if one to ignite
Device with an ignition connection of the electronic
ignition system
connected is; and applying voltage to the ignition terminal to which the device to be ignited
connected when the countdown reaches zero.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Veranschaulichende
und gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in der beigefügten
Zeichnung dargestellt, wobei:Illustrative
and present
preferred embodiments
of the invention are in the attached
Drawing shown, wherein:
1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines elektronischen
Zündsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; 1 a perspective view of an embodiment of an electronic ignition system according to the present invention;
2 ein
Blockschaltbild einer Ausführungsform
des elektronischen Zündsystems
ist; 2 a block diagram of an embodiment of the electronic ignition system is;
3 ein
elektrisches Prinzipschaltbild einer Ausführungsform des elektronischen
Zündsystems ist; 3 is an electrical schematic diagram of an embodiment of the electronic ignition system;
4 ein
Flußdiagramm
einer Ausführungsform
eines Verfahrens zum Zünden
einer Vorrichtung ist; 4 Fig. 10 is a flowchart of one embodiment of a method for igniting a device;
5 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines elektronischen
Zündsystems ist,
welche die Drehung des Einschaltschlüssels aus einer "Aus"-Position in eine "Ein"-Position zeigt;
und 5 Figure 4 is a perspective view of one embodiment of an electronic ignition system showing the rotation of the power key from an "off" position to an "on"position; and
6 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines elektronischen
Zündsystems ist,
welche das Abziehen des Einschaltschlüssels zeigt, um das elektronische
Zündsystem
scharfzumachen. 6 Figure 4 is a perspective view of one embodiment of an electronic ignition system showing the removal of the power-on key to arm the electronic ignition system.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
AusführungsformenDetailed description of the preferred
embodiments
Eine
Ausführungsform
eines elektronischen Zündsystems 10 ist
am besten in den 1 und 2 zu erkennen
und kann eine Anzahl von Systemen und Komponenten umfassen, die
mit einem Gehäuse 12 betriebstechnisch
in Verbindung stehen. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform
das Gehäuse 12 des
elektronischen Zündsystems 10 mit einem
Benutzereingabesystem 14 ausgestattet sein, das eine oder
mehrere Tasten 16 umfaßt,
und mit einem Anzeigesystem 18, das eine LED-Anzeige 20 umfaßt. Das
elektronische Zündsystem 10 kann
außerdem
mit einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen oder Verbindern 22 ausgestattet
sein, wie etwa einem Stoßwellenrohr-Verbinder 24 und
einem Sprengkapsel-Verbinder 26, um zu ermöglichen,
daß eine
zu zündende
Vorrichtung 28 (in 2 schematisch
dargestellt), wie etwa ein Stoßwellenrohr 30 oder
eine Sprengkapsel 32 (welche beide ebenfalls in 2 schematisch
dargestellt sind), mit dem elektronischen Zündsystem 10 verbunden
wird. Das elektronische Zündsystem 10 kann
außerdem
mit einem Einschaltschlüssel 34 ausgestattet
sein, um zu ermöglichen,
daß das elektronische
Zündsystem 10 im Einklang
mit den hier dargelegten Lehren betätigt, scharf gemacht und entschärft wird.An embodiment of an electronic ignition system 10 is best in the 1 and 2 and can include a number of systems and components that come with a housing 12 operationally related. For example, in one embodiment, the housing 12 of the electronic ignition system 10 with a user input system 14 be equipped with one or more buttons 16 includes, and with a display system 18 that has a LED indicator 20 includes. The electronic ignition system 10 can also use one or more output ports or connectors 22 equipped, such as a shock tube connector 24 and a detonator connector 26 to allow a device to be ignited 28 (in 2 shown schematically), such as a shock tube 30 or a detonator 32 (which both also in 2 are shown schematically), with the electronic ignition system 10 is connected. The electronic ignition system 10 can also use a power-on key 34 be equipped to allow the electronic ignition system 10 operated in accordance with the teachings outlined here, sharpened and defused.
Es
wird nun primär
auf 2 Bezug genommen: Das elektronische Zündsystem 10 kann
außerdem
eine elektrische Energiespeichervorrichtung 36 umfassen,
wie etwa einen Kondensator 38, sowie eine Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 und
eine Sprengkapsel-Zündschaltung 42.
Wie weiter unten ausführlicher
beschrieben wird, können
die Zündschaltungen 40 und 42 so
betätigt
werden, daß sie die
elektrische Energiespeichervorrichtung 36 mit der zu zündenden
Vorrichtung 28 (z. B. einem Stoßwellenrohr 30 oder
einer Sprengkapsel 32) elektrisch verbinden. Das elektronische
Zündsystem 10 kann außerdem ein
Detektorsystem 44 zum Erkennen, ob eine zu zündende Vorrichtung 28 mit
den Zündschaltungen 40, 42 verbunden
ist, umfassen. Zum Beispiel erkennt bei einer Ausführungsform
das Detektorsystem 44, ob eine Sprengkapsel 32 mit
der Sprengkapsel-Zündschaltung 42 verbunden
ist. Ist dies der Fall, wird die Sprengkapsel-Zündschaltung 42 gezündet oder
aktiviert. Ist dies nicht der Fall, wird die Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 gezündet oder
aktiviert.It's going to be primary now 2 Reference: The electronic ignition system 10 may also be an electrical energy storage device 36 include, such as a capacitor 38 , as well as a shock tube ignition circuit 40 and a detonator ignition circuit 42 , As will be described in more detail below, the ignition circuits 40 and 42 be operated so that they the electrical energy storage device 36 with the device to be ignited 28 (eg a shock tube 30 or a detonator 32 ) electrically connect. The electronic ignition system 10 can also have a detector system 44 for detecting whether a device to be ignited 28 with the ignition circuits 40 . 42 is connected. For example, in one embodiment, the detector system detects 44 whether a detonator 32 with the detonator ignition circuit 42 connected is. If this is the case, the detonator ignition circuit 42 ignited or activated. If this is not the case, the shock tube ignition circuit 40 ignited or activated.
Das
elektronische Zündsystem 10 kann
außerdem
mit einem Entladesystem 46 zum Entladen der elektrischen
Energiespeichervorrichtung 36 ausgestattet sein, wodurch
das unerwünschte
Zurückbehalten
von elektrischer Ladung (d. h. Energie) innerhalb des elektronischen
Zündsystems 10 verhindert wird.
Ein Ladesystem 48 kann ebenfalls vorgesehen sein, um die
elektrische Energiespeichervorrichtung 36 zu laden. Das
elektronische Zündsystem 10 kann außerdem mit
einem Steuerungssystem 50 zum Steuern der Funktion und
des Betriebs der verschiedenen Vorrichtungen und Systeme, aus denen
das elektronische Zündsystem 10 besteht,
ausgestattet sein.The electronic ignition system 10 can also use a discharge system 46 for discharging the electrical energy storage device 36 be equipped, whereby the unwanted retention of electrical charge (ie energy) within the electronic ignition system 10 is prevented. A charging system 48 may also be provided to the electrical energy storage device 36 to load. The electronic ignition system 10 can also with a control system 50 for controlling the function and operation of the various devices and systems that make up the electronic ignition system 10 exists, be equipped.
Es
wird nun auf 4 Bezug genommen: Das elektronische
Zündsystem 10 kann
wie folgt bedient werden, um eine zu zündende Vorrichtung 28 (2),
welche mit dem elektronischen Zündsystem 10 verbunden
sein kann, zu zünden
(d. h. zu initiieren). Unter der Annahme, daß eine zu zündende Vorrichtung 28,
wie etwa ein Stoßwellenrohr 30 oder eine
Sprengkapsel 32, mit dem Stoßwellenrohr-Verbinder 24 bzw.
mit dem Sprengkapsel-Verbinder 26 betriebstechnisch in
Verbindung steht, kann das elektronische Zündsystem 10 aktiviert
werden, indem der Einschaltschlüssel 34 aus
einer "Aus"-Position in eine "Ein"-Position gedreht
wird, d. h. im allgemeinen in der Richtung des Pfeils 52.
Siehe 5. Ein Benutzer kann dann eine Verzögerungs-
oder Countdownzeit einstellen, indem er verschiedene Tasten 16 des
Benutzereingabesystems 14 aktiviert. Die gewählte Verzögerungs-
oder Countdownzeit wird dann auf dem Anzeige system 18 angezeigt.
Stattdessen kann auch eine Standard-Countdownzeit gewählt werden.
Der Benutzer kann dann den Countdown-Vorgang initiieren, indem er
den Einschaltschlüssel 34 von
dem Gehäuse 12 abzieht,
d. h. im allgemeinen in der Richtung des Pfeils 54. Siehe 6.
Das Abziehen des Einschaltschlüssels 34 bewirkt,
daß das
Steuerungssystem 50 die Funktion und Betätigung der
verschiedenen Systeme und Komponenten des elektronischen Zündsystems 10 übernimmt.It will be up now 4 Reference: The electronic ignition system 10 can be operated as follows to a device to be ignited 28 ( 2 ), which with the electronic ignition system 10 may be connected to ignite (ie initiate). Assuming that a device to be ignited 28 such as a shock tube 30 or a detonator 32 , with the shock tube connector 24 or with the detonator connector 26 operationally related, the electronic ignition system 10 be activated by the power-on key 34 is rotated from an "off" position to an "on" position, ie, generally in the direction of the arrow 52 , Please refer 5 , A user can then set a delay or countdown time by pressing different keys 16 of the user input system 14 activated. The selected delay or countdown time is then displayed on the display system 18 displayed. Instead, a standard countdown time can also be selected. The user can then initiate the countdown process by pressing the power-on key 34 from the case 12 that is, generally in the direction of the arrow 54 , Please refer 6 , The removal of the power-on key 34 causes the control system 50 the function and operation of the various systems and components of the electronic ignition system 10 takes over.
Zum
Beispiel aktiviert bei einer Ausführungsform beim Abziehen des
Einschaltschlüssels 34 das Steuerungssystem 50 zu
dem geeigneten Zeitpunkt während
des Countdowns das Ladesystem 48, um das Laden des Kondensators 38 zu
initiieren. Das Steuerungssystem 50 kann auch den Ladevorgang überwachen,
um sicherzustellen, daß der
Kondensator 38 vollständig
geladen bleibt. Außerdem
kann das Steuerungssystem 50, das in Verbindung mit dem Detektorsystem 44 arbeitet,
bestimmen, ob eine Sprengkapsel 32 mit dem Sprengkapsel-Verbinder 26 verbunden
ist. Falls eine Sprengkapsel 32 erkannt wird, aktiviert
dann das Steuerungssystem 50 die Sprengkapsel-Zündschaltung 42,
wenn der Countdown null erreicht. Falls keine Sprengkapsel 32 erkannt
wird, aktiviert das Steuerungssystem 50 die Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40,
wenn der Countdown null erreicht. Das Steuerungssystem 50 kann außerdem den
Zündvorgang überwachen
und auf dem Anzeigesystem 18 eine Angabe darüber liefern, ob
der Zündvorgang
erfolgreich war und welche Vorrichtung gezündet wurde.For example, in one embodiment, when the power-on key is removed, it activates 34 the control system 50 at the appropriate time during the countdown, the charging system 48 to charge the capacitor 38 to initiate. The control system 50 can also monitor the charging process to make sure that the capacitor 38 completely charged. In addition, the control system 50 that works in conjunction with the detector system 44 works, determine if a detonator 32 with the detonator connector 26 connected is. If a detonator 32 is detected, then activates the control system 50 the detonator ignition circuit 42 when the countdown reaches zero. If no detonator 32 is detected, activates the control system 50 the shock tube ignition circuit 40 when the countdown reaches zero. The control system 50 can also monitor the ignition process and on the display system 18 provide an indication of whether the ignition was successful and which device was fired.
Wie
oben erwähnt,
kann das elektronische Zündsystem 10 auch
mit einem Entladesystem 46 ausgestattet sein. Bei einer
Ausführungsform
kann das Entladesystem 46 mit einem aktiven Entladesystem
ausgestattet sein, welches durch das Steuerungssystem 50 betätigt werden
kann, um die elektrische Energiespeichervorrichtung 36 in
Reaktion auf einen Befehl des Steuerungssystems 50 zu entladen. Eine
solche Entladung kann wünschenswert
sein, falls zum Beispiel ein Benutzer den Countdown-Vorgang abbrechen
möchte,
indem er den Einschaltschlüssel 34 während des
den Countdown-Vorgangs wieder einsteckt. Das Entladesystem 46 kann
auch mit einem passiven Entladesystem ausgestattet sein, welches
den Kondensator 38 entlädt,
ohne daß ein spezieller
Befehl von dem Steuerungssystem 50 notwendig ist. Es sind
noch weitere Entladevorgänge und
-funktionen möglich,
die weiter unten ausführlicher
beschrieben werden.As mentioned above, the electronic ignition system 10 also with a discharge system 46 be equipped. In one embodiment, the unloading system 46 be equipped with an active unloading system, which by the control system 50 can be actuated to the electrical energy storage device 36 in response to a command from the control system 50 to unload. Such a discharge may be desirable if, for example, a user wishes to abort the countdown process by using the power-on key 34 during the countdown process again. The unloading system 46 can also be equipped with a passive discharge system, which is the capacitor 38 unloads without a special command from the control system 50 necessary is. There are still further unloading and functions possible, which will be described in more detail below.
Mit
dem elektronischen Zündsystem 10 und den
Verfahren zum Zünden
einer Vorrichtung sind wesentliche Vorteile und Merkmale verknüpft. Zum Beispiel
kann das Detektorsystem 44 verwendet werden, um automatisch
zu erkennen, ob eine zu zündende
Vorrichtung 28 mit den Aus gangsverbindern 22 des
elektronischen Zündsystems 10 verbunden ist,
und danach sicherzustellen, daß die
richtige Zündschaltung
betätigt
wird. Durch die automatische Wahl und Betätigung der richtigen Zündschaltung entfällt die
Notwendigkeit, daß der
Benutzer die richtige Zündschaltung
manuell wählt.
Außerdem schließt das Detektorsystem 44 durch
das automatische Zünden
der richtigen Zündschaltung
die Möglichkeit
aus, daß der
Benutzer versehentlich die falsche Zündschaltung gewählt hat.With the electronic ignition system 10 and the methods for igniting a device are associated with significant advantages and features. For example, the detector system 44 used to automatically detect if a device to be ignited 28 with the output connectors 22 of the electronic ignition system 10 and then ensure that the correct ignition circuit is actuated. The automatic selection and operation of the correct ignition circuit eliminates the need for the user to manually select the correct ignition circuit. In addition, the detector system closes 44 by the automatic ignition of the correct ignition circuit the possibility that the user has accidentally selected the wrong ignition circuit.
Mit
dem Entladesystem 46 sind noch weitere Vorteile verknüpft. Zum
Beispiel kann das Entladesystem 46 verwendet werden, um
die elektrische Energiespeichervorrichtung 36, z. B. den
Kondensator 38, zu entladen und dadurch eine unerwünschte Energiespeicherung
in dem elektronischen Zündsystem 10 zu
verhindern. Das Verhindern einer unerwünschten Energiespeicherung
sorgt für
eine erhöhte
Sicherheit im Hinblick auf unbeabsichtigte und/oder versehentliche
Zündungen.
Bei einer Ausführungsform
kann das Entladesystem 46 aktive und passive Elemente umfassen,
um eine zusätzliche
Absicherung gegen eine unerwünschte
Energiespeicherung zu gewährleisten.With the unloading system 46 There are other advantages associated with it. For example, the unloading system 46 used to power the electrical energy storage device 36 , z. B. the capacitor 38 to discharge and thereby undesirable energy storage in the electronic ignition system 10 to prevent. Preventing unwanted energy storage provides increased safety with regard to inadvertent and / or accidental ignition. In one embodiment, the unloading system 46 include active and passive elements to provide additional protection against unwanted energy storage.
Die
Verwendung des Steuerungssystems 50, um die Funktion und
den Betrieb der verschiedenen Systeme und Komponenten zu steuern,
aus denen das elektronische Zündsystem 10 besteht,
bietet noch weitere Vorteile. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform
das Ladesystem 48 durch das Steuerungssystem 50 betätigt, anstatt
daß es
durch einen Benutzer direkt betätigt
wird. Eine solche indirekte Steuerung des Ladesystems 48 ermöglicht eine verbesserte
Steuerung des Ladevorgangs sowie die Bereitstellung von zusätzlichen
sicherheitsgerichteten Maßnahmen,
wie zum Beispiel der Fähigkeit,
den Ladevorgang während
des Countdown-Vorgangs so lange wie möglich zu verzögern sowie
den Ladevorgang zu beenden, nachdem er begonnen wurde.The use of the control system 50 To control the function and operation of the various systems and components that make up the electronic ignition system 10 exists, offers even more benefits. For example, in one embodiment, the charging system becomes 48 through the control system 50 instead of being directly operated by a user. Such indirect control of the charging system 48 allows one improved control of the charging process and the provision of additional safety-related measures, such as the ability to delay the charging process during the countdown process as long as possible and to stop the charging process after it has started.
Nachdem
das elektronische Zündsystem 10 sowie
einige seiner wesentlicheren Merkmale und Vorteile kurz beschrieben
wurden, werden nun verschiedene Ausführungsformen des elektronischen Zündsystems
und Verfahren zum Zünden
einer Vorrichtung im einzelnen beschrieben. Bevor jedoch mit der
Beschreibung fortgefahren wird, ist anzumerken, daß das elektronische
Zündsystem
und die Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung so dargestellt und beschrieben werden, wie sie implementiert
werden könnten,
um entweder ein Stoßwellenrohr
oder eine Sprengkapsel zu zünden.
Es könnten
jedoch auch andere Typen von Vorrichtungen, welche derzeit in der
Technik bekannt sind oder welche in der Zukunft entwickelt werden
können,
gezündet
oder initiiert werden, wie für
einen Durchschnittsfachmann ersichtlich wird, nachdem er sich mit den
hier dargelegten Lehren vertraut gemacht hat. Demzufolge dürfen das
Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht als
auf die speziellen Komponenten, Umgebungen und Funktionsabläufe beschränkt betrachtet
werden, die hier dargestellt und beschrieben sind.After the electronic ignition system 10 As well as briefly describing some of its more essential features and advantages, various embodiments of the electronic ignition system and method for igniting a device will now be described in detail. However, before proceeding with the description, it should be noted that the electronic ignition system and methods of the present invention are illustrated and described as they could be implemented to fire either a shock tube or a detonator. However, other types of devices currently known in the art, or which may be developed in the future, could be fired or initiated, as would be apparent to one of ordinary skill in the art, after becoming familiar with the teachings set forth herein. Accordingly, the method and apparatus of the present invention should not be considered as limited to the particular components, environments, and functionalities illustrated and described herein.
Es
wird nun nochmals auf die 1 und 2 Bezug
genommen; eine Ausführungsform
eines elektronischen Zündsystems 10 kann
ein Gehäuse 12 umfassen,
das so bemessen ist, daß es
die verschiedenen Systeme und Komponenten aufnehmen kann, aus denen
das elektronische Zündsystem 10 besteht.
Bei einer Ausführungsform
umfaßt
das Gehäuse 12 eine
im allgemeinen rechteckig gestaltete Konstruktion mit einer Frontplatte 56,
die so bemessen ist, daß sie
Platz für
das Benutzereingabesystem 14 sowie das Anzeigesystem 18 bietet.
Eine Seitenplatte 58 kann so bemessen sein, daß sie die Ausgangsverbinder 22 des
elektronischen Zündsystems 10 sowie
den Einschaltschlüssel 34 aufnehmen kann.
Stattdessen könnte
das Gehäuse 12 auch
andere Formen aufweisen, und die verschiedenen Komponenten könnten in
anderen Konfigurationen angeordnet sein, wie für einen Durchschnittsfachmann
ersichtlich wird, nachdem er sich mit den hier dargelegten Lehren
vertraut gemacht hat. Demzufolge darf die vorliegende Erfindung
nicht als auf die speziellen Konfigurationen beschränkt betrachtet werden,
die hier dargestellt und beschrieben sind.It will now again on the 1 and 2 Reference is made; an embodiment of an electronic ignition system 10 can be a case 12 which is sized to accommodate the various systems and components that make up the electronic ignition system 10 consists. In one embodiment, the housing comprises 12 a generally rectangular design with a front panel 56 , which is sized to accommodate the user input system 14 as well as the display system 18 offers. A side plate 58 can be sized to fit the output connectors 22 of the electronic ignition system 10 as well as the power-on key 34 can record. Instead, the case could be 12 also have other shapes, and the various components could be arranged in other configurations, as will be apparent to one of ordinary skill in the art, after becoming familiar with the teachings set forth herein. Accordingly, the present invention should not be considered limited to the specific configurations shown and described herein.
Das
Gehäuse 12 kann
aus irgendeinem Material aus einem breiten Spektrum von Materialien
(z. B. Metallen, Kunststoffen oder Kombinationen davon) hergestellt
werden, die für
die beabsichtigte Anwendung geeignet sind. Beispielsweise ist bei
einer Ausführungsform
das Gehäuse 12 aus
ABS-Kunststoff hergestellt.The housing 12 can be made of any material from a wide range of materials (e.g., metals, plastics, or combinations thereof) that are suitable for the intended application. For example, in one embodiment, the housing 12 made of ABS plastic.
Das
Benutzereingabesystem 14 kann irgendeines aus einem breiten
Spektrum von Systemen und Vorrichtungen sein, die geeignet sind,
einem Benutzer zu ermöglichen,
dem elektronischen Zündsystem 10 die
entsprechenden Eingangssignale zu liefern, z. B. um die Countdownzeit
einzustellen, und beliebige andere gewünschte Benutzereingaben vorzunehmen.
Beispielsweise umfaßt
bei einer Ausführungsform
das Benutzereingabesystem 14 ein Membrantastenfeld, das
mehrere Tasten 16 aufweist. Bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform
umfaßt
das Benutzereingabesystem 14 eine Taste "SET" (Einstellen), eine
Minuten-Zehner-Taste "10", eine Minuten-Einer-Taste "1", eine Sekunden-Zehner-Taste "10" und eine Sekunden-Einer-Taste "1". Die Tasten 16 können entsprechend
den hier gegebenen Beschreibungen verwendet werden, um die Countdownzeit
einzustellen und verschiedene andere Funktionen und Abläufe des
elektronischen Zündsystems 10 zu
steuern.The user input system 14 can be any of a wide range of systems and devices capable of enabling a user, the electronic ignition system 10 to provide the appropriate input signals, e.g. To set the countdown time, and any other desired user input. For example, in one embodiment, the user input system includes 14 a membrane keypad that has multiple buttons 16 having. At the in 1 The illustrated embodiment includes the user input system 14 a "SET" key, a ten-minute key "10", a one-minute key "1", a second-ten key "10" and a one-second key "1". The button's 16 can be used according to the descriptions given here to set the countdown time and various other functions and operations of the electronic ignition system 10 to control.
Das
Anzeigesystem 18 kann irgendeines aus einem breiten Spektrum
von Systemen und Vorrichtungen sein, die geeignet sind, die gewünschten Informationen
anzuzeigen. Beispielsweise umfaßt bei
einer Ausführungsform
das Anzeigesystem 18 eine 7-Segment-LED-Anzeige 20 zum
Anzeigen der gewählten
Countdownzeit sowie verschiedener Fehlermeldungen und Codes, wie
weiter unten beschrieben wird. Das Anzeigesystem 18 kann
auch mit einer separaten LED "Ladevorgang" ausgestattet sein,
um den Zustand des Ladevorgangs anzuzeigen, wie ebenfalls weiter
unten ausführlicher
beschrieben wird.The display system 18 may be any of a wide variety of systems and devices capable of displaying the desired information. For example, in one embodiment, the display system 18 a 7-segment LED display 20 to display the selected countdown time and various error messages and codes, as described below. The display system 18 may also be provided with a separate LED "charge" to indicate the state of charge, as also described in more detail below.
Wie
oben erwähnt,
kann das Gehäuse 12 des
elektronischen Zündsystems 10 außerdem mit einem
oder mehreren Ausgangsanschlüssen
oder Verbindern 22 ausgestattet sein, um zu ermöglichen, daß eine zu
zündende
oder zu initiierende Vorrichtung an das elektronische Zündsystem 10 angeschlossen
wird. Bei den hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
ist das elektronische Zündsystem 10 dazu
bestimmt, entweder ein Stoßwellenrohr 30 oder
eine Sprengkapsel 32 zu zünden (welche beide in 2 schematisch
dargestellt sind). Demzufolge umfaßt einer der Ausgangsverbinder 22 einen
Stoßwellenrohr-Verbinder 24, während der
andere der Ausgangsverbinder 22 einen Sprengkapsel-Verbinder 26 umfaßt. Siehe 1.
Der Stoßwellenrohr-Verbinder 24 kann
irgendeiner aus einem breiten Spektrum von Verbindern zur Verwendung
mit Stoßwellenrohren
sein, die in der Technik bekannt sind und daher hier nicht näher beschrieben
werden. In ähnlicher
Weise kann der Sprengkapsel-Verbinder 26 irgendeiner aus
einem breiten Spektrum von in der Technik bekannten Verbindern sein,
welche zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit Leitungsdrähten (nicht
dargestellt) geeignet sind, die zu der Sprengkapsel 32 gehören. Demzufolge
darf der Sprengkapsel-Verbinder 26 nicht als auf irgendeinen
speziellen Typ von Verbindern beschränkt betrachtet werden. Jedoch
umfaßt
beispielsweise bei einer Ausführungsform
der Sprengkapsel-Verbinder 26 einen Verbinder des Typs
mit Isolationsverschiebung, welcher dazu bestimmt ist, die Isolation
auf dem Leitungsdraht zu verschieben (d. h. zu durchschneiden),
wenn der Leitungsdraht in den Verbinder 26 eingeführt wird.
Bei solchen Verbindern mit Isolationsverschiebung entfällt die
Notwendigkeit, zuerst die Isolation von dem Leitungsdraht zu entfernen.As mentioned above, the housing can 12 of the electronic ignition system 10 also with one or more output ports or connectors 22 be equipped to allow a device to be ignited or initiated to the electronic ignition system 10 is connected. In the embodiments illustrated and described herein, the electronic ignition system 10 destined to either a shock tube 30 or a detonator 32 to ignite (which both in 2 are shown schematically). As a result, one of the output connectors comprises 22 a shock tube connector 24 while the other of the output connector 22 a detonator connector 26 includes. Please refer 1 , The shock tube connector 24 may be any of a wide variety of connectors for use with shock tubes that are known in the art and therefore will not be described further herein. Similarly, the detonator connector 26 any of a wide variety of ver. art which are suitable for making electrical contact with lead wires (not shown) leading to the detonator 32 belong. As a result, the detonator connector may 26 not be considered as limited to any particular type of connector. However, in one embodiment, for example, the detonator connector includes 26 an insulation displacement type connector intended to shift (ie, cut through) the insulation on the conductor wire when the conductor wire enters the connector 26 is introduced. In such insulation displacement connectors, there is no need to first remove the insulation from the lead wire.
Die
Seitenplatte 58 des Gehäuses 12 kann außerdem mit
einem Einschaltschlüssel
("Scharfmach-Schlüssel") 34 ausgestattet
sein. Der Einschaltschlüssel 34 wird
verwendet, um das elektronische Zündsystem "ein" und "aus" zu schalten und
außerdem
den Countdown-Vorgang auszulösen,
nachdem die gewünschte
Countdownzeit gewählt
worden ist. Bei der hier dargestellten und be schriebenen Ausführungsform
läßt sich
der Einschaltschlüssel 34 im
Uhrzeigersinn (d. h. in der Richtung, die in 5 durch
den Pfeil 52 angegeben ist) drehen, um das elektronische
Zündsystem 10 einzuschalten.
Der Einschaltschlüssel 34 kann
außerdem
von dem elektronischen Zündsystem 10 abgezogen
werden (d. h. in der Richtung, die in 6 durch
den Pfeil 54 angegeben ist), um den Countdown-Vorgang auszulösen. Der
Countdown-Vorgang kann beendet werden, indem der Einschaltschlüssel 34 wieder
in das Gehäuse 12 eingesteckt
wird, wie weiter unten ausführlicher beschrieben
wird.The side plate 58 of the housing 12 can also with a power-on key ("arming key") 34 be equipped. The power-on key 34 is used to switch the electronic ignition system "on" and "off" and also to trigger the countdown after the desired countdown time has been selected. In the illustrated here and be described embodiment, the power-on key can be 34 in a clockwise direction (ie in the direction in 5 through the arrow 52 indicated) turn to the electronic ignition system 10 turn. The power-on key 34 can also from the electronic ignition system 10 be deducted (ie in the direction in 6 through the arrow 54 is specified) to trigger the countdown operation. The countdown process can be stopped by the power-on key 34 back in the case 12 is plugged in, as will be described in more detail below.
Es
sind auch andere Anordnungen und Betriebskonfigurationen für den Einschaltschlüssel 34 möglich. Zum
Beispiel kann bei einer anderen Ausführungsform der Einschaltschlüssel so
konfiguriert sein, daß er
herausgezogen werden kann, um das elektronische Zündsystem
einzuschalten, und hineingedrückt
werden kann, um es auszuschalten. Der Einschaltschlüssel kann
das System scharf machen, wenn der Schlüssel herausgezogen ist, indem
der Schlüssel
gedreht wird. Wenn der Schlüssel
gedreht ist und daher das System scharf macht, kann er nicht hineingedrückt werden
und dadurch das System ausschalten. Es sind noch weitere Anordnungen
und Betriebskonfigurationen für
den Einschaltschlüssel 34 möglich, wie
für einen
Durchschnittsfachmann ersichtlich wird, nachdem er sich mit den
hier dargelegten Lehren vertraut gemacht hat. Demzufolge darf die vorliegende
Erfindung nicht als auf Einschaltschlüssel beschränkt betrachtet werden, welche
die speziellen Anordnungen und Betriebskonfigurationen aufweisen,
die hier dargestellt und beschrieben sind.There are also other arrangements and operating configurations for the power-on key 34 possible. For example, in another embodiment, the power-on key may be configured to be pulled out to turn on the electronic ignition system and be pushed in to turn it off. The power-on key can arm the system when the key is pulled out by turning the key. If the key is turned and therefore the system is armed, it can not be pushed in and thereby turn off the system. There are still other arrangements and operating configurations for the power-on key 34 as will be apparent to one of ordinary skill in the art, after becoming familiar with the teachings set forth herein. Accordingly, the present invention should not be considered as limited to power-on keys having the particular arrangements and operating configurations illustrated and described herein.
Es
wird nun hauptsächlich
auf die 2 und 3 Bezug
genommen: Das elektronische Zündsystem 10 kann
eine Anzahl von zusätzlichen
Systemen und Komponenten umfassen, welche innerhalb des Gehäuses 12 vorgesehen
sein können.
Zum Beispiel kann das elektronische Zündsystem 10 ferner ein
elektrisches Energiespeichersystem 36 umfassen, wie etwa
einen oder mehrere Kondensatoren 38. Das elektrische Energiespeichersystem 36 wird verwendet,
um eine Menge an elektrischer Energie zu speichern, die ausreichend
ist, um die gewünschte Vorrichtung
zu zünden
oder zu initiieren. Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform,
bei der das elektronische Zündsystem 10 dafür konfiguriert
ist, ein "standardmäßiges" Stoßwellenrohr 30 (z.
B. ein Stoßwellenrohr
mit einem Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 3,8 mm)
und eine "standardmäßige" Sprengkapsel 32 zu
zünden, das
Energiespeichersystem 36 so bemessen, daß es bis
etwa 4 Joule an elektrischer Energie speichern kann. Falls ein Kondensator
oder Kondensatoren 38 als das elektrische Energiespeichersystem 36 verwendet
wird bzw. wer den, liefert eine Gesamtkapazität von ungefähr 200 Mikrofarad (μF) bei einer
Spannung von ungefähr
200 Volt ungefähr
4 Joule an elektrischer Energie.It is now mainly on the 2 and 3 Reference: The electronic ignition system 10 may include a number of additional systems and components that are housed within the housing 12 can be provided. For example, the electronic ignition system 10 Furthermore, an electrical energy storage system 36 include, such as one or more capacitors 38 , The electrical energy storage system 36 is used to store an amount of electrical energy sufficient to ignite or initiate the desired device. For example, in one embodiment, where the electronic ignition system 10 configured for a "standard" shock tube 30 (eg, a shock tube with a diameter in the range of about 2 mm to about 3.8 mm) and a "standard" detonator 32 to ignite, the energy storage system 36 so that it can store up to about 4 joules of electrical energy. If a capacitor or capacitors 38 as the electrical energy storage system 36 A total capacity of approximately 200 microfarads (μF) at a voltage of approximately 200 volts provides approximately 4 joules of electrical energy.
Die
elektrische Energie, die in dem Energiespeichersystem 36 gespeichert
ist, ist mit der zu zündenden
Vorrichtung 28 über
eine oder mehrere Zündschaltungen
elektrisch verbunden. Bei einer Ausführungsform ist das elektronische
Zündsystem 10 mit einer
Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 und
einer Sprengkapsel-Zündschaltung 42 ausgestattet.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen; die Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 kann
einen Thyristor (Silicon Controlled Rectifier, SCR) 60 und
eine Funkenstrecke 62 umfassen, deren Reihenkombination
zu dem Kondensator 38 parallelgeschaltet ist. Bei einer Ausführungsform
ist die Funkenstrecke 62 innerhalb des Stoßwellenrohr-Verbinders 24 vorgesehen,
so daß ein
mit diesem verbundenes Stoßwellenrohr 30 durch
einen Funken initiiert werden kann, der über die Funkenstrecke 62 erzeugt
wird.The electrical energy in the energy storage system 36 is stored with the device to be ignited 28 electrically connected via one or more ignition circuits. In one embodiment, the electronic ignition system is 10 with a shock tube ignition circuit 40 and a detonator ignition circuit 42 fitted. It will be up now 3 Reference is made; the shock tube ignition circuit 40 can use a thyristor (Silicon Controlled Rectifier, SCR) 60 and a spark gap 62 include, their series combination to the capacitor 38 is connected in parallel. In one embodiment, the spark gap is 62 inside the shock tube connector 24 provided so that a connected thereto shock tube 30 can be initiated by a spark passing over the spark gap 62 is produced.
Bei
einer Ausführungsform
ist die Funkenstrecke 62 keine freie Luftfunkenstrecke,
sondern umfaßt
vielmehr ein thermoplastisches "Kopfstück" der Art, die zum
Initiieren von Stoßwellenrohren
geeignet ist. Genauer, das thermoplastische Kopfstück umfaßt ein Paar
Drähte,
die in ein Kunststoffmaterial wie etwa Polyphenylensulfid eingebettet
sind. Wenn die Zündspannung
an die eingebetteten Drähte
angelegt wird, beginnt Strom in dem Kunststoff Strom zu fließen und
verursacht dabei dessen Durchbruch, was den Widerstand des Kunststoffes
verringert und so zu einem Lawinendurchbruch des Kunststoffes führt. Das
Ergebnis ist die Bildung eines Funkens von ausreichender Energie,
um das Stoßwellenrohr
zu initiieren. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform
das thermoplastische Kopfstück,
das die Funkenstrecke 62 umfaßt, einen RP-87 Brückenkopf
umfassen, der von Teledyne RISI, Inc. (USA) hergestellt wird. Stattdessen
können
ebensogut auch andere Typen von Kopfstücken verwendet werden, die
von anderen Herstellern bezogen werden können.In one embodiment, the spark gap is 62 no free air gap, but rather comprises a thermoplastic "head" of the type that is suitable for initiating shock wave tubes. More particularly, the thermoplastic header comprises a pair of wires embedded in a plastic material such as polyphenylene sulfide. When the ignition voltage is applied to the embedded wires, current begins to flow in the plastic, causing its breakdown, which reduces the resistance of the plastic and thus results in avalanche breakdown of the plastic. The result is the formation of a spark of sufficient energy to initiate the shock tube. For example, in one embodiment, the thermoplastic header having the Fun kenstrecke 62 comprising an RP-87 bridgehead manufactured by Teledyne RISI, Inc. (USA). Instead, other types of headers that may be obtained from other manufacturers may as well be used.
Es
wird nun mit der Beschreibung fortgefahren. Die Anode des Thyristors 60 ist
mit einer ersten Anschlußklemme
der Funkenstrecke 62 verbunden. Eine zweite Anschlußklemme
der Funkenstrecke 62 ist mit einer ersten Platte des Kondensators 38 verbunden.
Die Kathode des Thyristors 60 ist mit einer zweiten Platte
des Kondensators 38 verbunden. Das Gate des Thyristors 60 steht
mit dem Steuerungssystem 50 betriebstechnisch in Verbindung,
welches dafür
konfiguriert ist, dem Thyristor 60 einen geeigneten "Ein"-Befehl oder ein "Ein"-Signal zuzuführen, wenn der
Countdown null erreicht. Ein zu der Funkenstrecke 62 parallelgeschalteter
Widerstand 64 bewirkt eine Vorwärtsvorspannung für den Thyristor 60.
Daher wird, wenn der Thyristor 60 in Reaktion auf den Befehl
vom Steuerungssystem 50 eingeschaltet oder "gezündet" wird, der Kondensator 38 zu
der Funkenstrecke 62 parallelgeschaltet, was die Bildung
eines Funkens mit ausreichender Energie zur Folge hat, um ein mit
dem Stoßwellenrohr-Verbinder 24 verbundenes
Stoßwellenrohr 30 zu
initiieren oder zu zünden.Now continue with the description. The anode of the thyristor 60 is with a first terminal of the spark gap 62 connected. A second terminal of the spark gap 62 is with a first plate of the capacitor 38 connected. The cathode of the thyristor 60 is with a second plate of the capacitor 38 connected. The gate of the thyristor 60 stands with the control system 50 operatively connected, which is configured for the thyristor 60 to supply an appropriate "on" command or "on" signal when the countdown reaches zero. One to the spark gap 62 parallel resistor 64 causes a forward bias for the thyristor 60 , Therefore, when the thyristor 60 in response to the command from the control system 50 turned on or "ignited", the capacitor 38 to the spark gap 62 connected in parallel, resulting in the formation of a spark with sufficient energy to connect to the shock tube connector 24 connected shock tube 30 to initiate or ignite.
Die
Sprengkapsel-Zündschaltung 42 kann einen
Thyristor 66 umfassen, der mit dem Sprengkapsel-Verbinder 26 in
Reihe geschaltet ist. Genauer, die Anode des Thyristors 66 ist
mit einer ersten Anschlußklemme
des Sprengkapsel-Verbinders 26 verbunden, während eine
zweite Anschlußklemme
des Sprengkapsel-Verbinders 26 mit der ersten Platte des
Kondensators 38 verbunden ist. Das Gate des Thyristors 66 steht
mit dem Steuerungssystem 50 betriebstechnisch in Verbindung,
welches dafür
konfiguriert ist, dem Thyristor 66 ein geeignetes "Ein"-Signal oder einen "Ein"-Befehl zuzuführen, wenn
der Countdown null erreicht. Ein zu dem Sprengkapsel-Verbinder 26 parallelgeschalteter
Widerstand 68 bewirkt eine Vorwärtsvorspannung für den Thyristor 66.
Ein Kondensator 70, der ebenfalls zu dem Sprengkapsel-Verbinder 26 parallelgeschaltet
ist, sorgt für
eine Transienten-Unterdrückung.
Wenn der Thyristor 66 in Reaktion auf den Befehl vom Steuerungssystem 50 eingeschaltet
oder "gezündet" wird, wird der Kondensator 38 an
die Anschlußklemmen des
Sprengkapsel-Verbinders 26 angeschlossen, wodurch er die
elektrische Energie liefert, die erforderlich ist, um eine Sprengkapsel 32 zu
initiieren oder zu zünden,
die mit dem Sprengkapsel-Verbinder 26 elektrisch verbunden
ist.The detonator ignition circuit 42 can be a thyristor 66 that with the detonator connector 26 is connected in series. More precisely, the anode of the thyristor 66 is with a first terminal of the detonator connector 26 while a second terminal of the detonator connector 26 with the first plate of the capacitor 38 connected is. The gate of the thyristor 66 stands with the control system 50 operatively connected, which is configured for the thyristor 66 to supply a suitable "on" signal or "on" command when the countdown reaches zero. One to the detonator connector 26 parallel resistor 68 causes a forward bias for the thyristor 66 , A capacitor 70 which also belongs to the detonator connector 26 is connected in parallel, ensures transient suppression. When the thyristor 66 in response to the command from the control system 50 turned on or "ignited" becomes the capacitor 38 to the terminals of the detonator connector 26 connected, which provides the electrical energy required to make a detonator 32 to initiate or detonate with the detonator connector 26 electrically connected.
Das
Detektorsystem 44 kann ein Paar von Spannungsteilernetzwerken 72 und 74 umfassen,
die zu dem Kondensator 38 parallelgeschaltet sind. Genauer,
ein erstes Spannungsteilernetzwerk 72 kann einen ersten
und einen zweiten Widerstand 76 und 78 umfassen,
die in Reihe an den Kondensator 38 angeschlossen sind.
Ein zweites Spannungsteilernetzwerk 74 kann drei Widerstände 68, 80 und 82 umfassen,
die in Reihe an den Kondensator 38 angeschlossen sind.
Siehe 3. Es ist anzumerken, daß der Widerstand 68 auch
zu der ersten und zweiten Anschlußklemme des Sprengkapsel-Verbinders 26 parallelgeschaltet
ist. Die Anordnung ist so beschaffen, daß der Gesamtwiderstandswert
der Widerstände 68 und 80 ungefähr gleich
dem Widerstandswert des Widerstands 76 des ersten Spannungsteilernetzwerks 72 ist.
In ähnlicher
Weise sollte der Widerstandswert des Widerstands 80 ungefähr gleich
dem Widerstandswert des Widerstands 78 des ersten Spannungsteilernetzwerks 72 sein.The detector system 44 can be a pair of voltage divider networks 72 and 74 include that leading to the capacitor 38 are connected in parallel. More precisely, a first voltage divider network 72 can have a first and a second resistance 76 and 78 include in series to the capacitor 38 are connected. A second voltage divider network 74 can have three resistances 68 . 80 and 82 include in series to the capacitor 38 are connected. Please refer 3 , It should be noted that the resistance 68 also to the first and second terminals of the detonator connector 26 is connected in parallel. The arrangement is such that the total resistance of the resistors 68 and 80 approximately equal to the resistance of the resistor 76 of the first voltage divider network 72 is. Similarly, the resistance of the resistor should be 80 approximately equal to the resistance of the resistor 78 of the first voltage divider network 72 be.
Das
Steuerungssystem 50 steht mit dem Knotenpunkt ("Vcap") zwischen den Widerständen 76 und 78,
dem Knotenpunkt ("CapV") zwischen dem Widerstand 76 und
dem Kondensator 38 so wie mit dem Knotenpunkt ("VBLCap") zwischen den Widerständen 80 und 82 betriebstechnisch
in Verbindung. Falls keine Sprengkapsel 32 an die Anschlußklemmen
des Sprengkapsel-Verbinders 26 angeschlossen
ist, sind die Spannungen an den Knotenpunkten Vcap und VBLCap aufgrund
der ausbalancierten Konfiguration der zwei Spannungsteilernetzwerke 72 und 74 im
wesentlichen identisch. Falls jedoch eine Sprengkapsel 32 (die
normalerweise einen Widerstandswert von ungefähr 2 Ohm aufweist) an die Anschlußklemmen
des Sprengkapsel-Verbinders 26 angeschlossen ist, sind
die Spannungen an den Knotenpunkten Vcap und VBLCap nicht im wesentlichen identisch.
Das Steuerungssystem 50 ist dafür konfiguriert, diese Spannungsdifferenz
zu erkennen und somit zu bestimmen, ob eine Sprengkapsel 32 an den
Sprengkapsel-Verbinder 26 angeschlossen
ist.The control system 50 stands with the node ("Vcap") between the resistors 76 and 78 , the node ("CapV") between the resistor 76 and the capacitor 38 as with the node ("VBLCap") between the resistors 80 and 82 operationally in connection. If no detonator 32 to the terminals of the detonator connector 26 is connected, the voltages at the nodes Vcap and VBLCap are due to the balanced configuration of the two voltage divider networks 72 and 74 essentially identical. If, however, a detonator 32 (which normally has a resistance of about 2 ohms) to the terminals of the detonator connector 26 is connected, the voltages at the nodes Vcap and VBLCap are not substantially identical. The control system 50 is configured to detect this voltage difference and thus to determine if a detonator capsule 32 to the detonator connector 26 connected.
Die
verschiedenen Widerstände 68, 76, 80 und 82,
aus denen das erste und das zweite Spannungsteilernetzwerk 72 und 74 bestehen,
können
irgendwelche aus einem breiten Spektrum von Widerständen sein,
vorausgesetzt, daß sie
auf die bereits beschriebene Art und Weise ausbalancierte Spannungsteilernetzwerk 72 und 74 bilden.
Jedoch sollten, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, da
das erste und das zweite Spannungsteilernetzwerk 72 und 74 zusammen
auch einen passiven Shunt (Nebenschlußwiderstand) 84 des
Entladesystems 46 darstellen, die Widerstandswerte des
ersten und zweiten Spannungsteilernetzwerks 72 und 74 so gewählt werden,
daß auch
ein angemessener Grad des Widerstands für den passiven Shunt 84 des
Entladesystems 46 gewährleistet
wird. Beispielsweise weist bei einer Ausführungsform der Widerstand 68 einen
Widerstandswert von ungefähr
330 Kiloohm (kΩ)
auf, während
der Widerstand 76 einen Widerstandswert von ungefähr 1 Megohm
(MΩ) aufweist. Der
Widerstand 80 kann dann mit einem Widerstandswert von ungefähr 680 kΩ versehen
sein, so daß der
Reihenwiderstandswert der Widerstände 68 und 80 ungefähr 1 MΩ beträgt. Die
Widerstände 78 und 82 können beide
Widerstandswerte von ungefähr
10 kΩ aufweisen.The different resistances 68 . 76 . 80 and 82 which make up the first and second voltage divider networks 72 and 74 may be any of a wide range of resistors, provided that they are voltage balanced in the manner already described 72 and 74 form. However, as will be described in more detail below, there should be the first and second voltage divider networks 72 and 74 together also a passive shunt (shunt resistor) 84 of the unloading system 46 represent the resistance values of the first and second voltage divider networks 72 and 74 be chosen so that also a reasonable degree of resistance for the passive shunt 84 of the unloading system 46 is guaranteed. For example, in one embodiment, the resistor 68 a resistance of about 330 kilohms (kΩ), while the resistance 76 has a resistance of about 1 megohm (MΩ). The resistance 80 can then with a cons value of approximately 680 kΩ, so that the series resistance of the resistors 68 and 80 is about 1 MΩ. The resistors 78 and 82 Both can have resistance values of about 10 kΩ.
Wie
oben erwähnt,
kann das elektronische Zündsystem 10 auch
mit einem Entladesystem 46 zum Entladen von elektrischer
Energie, die in dem elektrischen Energiespeichersystem 36 gespeichert ist,
ausgestattet sein. Bei einer Ausführungsform umfaßt das Entladesystem 46 einen
passiven Entladeabschnitt oder passiven Shunt (Nebenschlußwiderstand) 84 und
einen aktiven Entladeabschnitt oder aktiven Shunt 86. Bei
einer Ausführungsform
umfaßt der
passive Shunt 84 des Entladesystems 46 die zwei
Spannungsteilernetzwerke 72 und 74, da sie an die
erste und zweite Platte des Kondensators 38 angeschlossen
sind und daher dazu dienen, den Kondensator 38 im Laufe
der Zeit zu entladen.As mentioned above, the electronic ignition system 10 also with a discharge system 46 for discharging electrical energy contained in the electrical energy storage system 36 stored, be equipped. In one embodiment, the unloading system comprises 46 a passive discharge section or passive shunt (shunt resistance) 84 and an active discharge section or active shunt 86 , In one embodiment, the passive shunt comprises 84 of the unloading system 46 the two voltage divider networks 72 and 74 as it attaches to the first and second plate of the capacitor 38 are connected and therefore serve the capacitor 38 to discharge over time.
Der
aktive Shunt 86 kann einen Feldeffekttransistor (FET) 88 oder
ein anderes geeignetes Schaltelement und einen Strombegrenzungswiderstand
oder Strombegrenzungswiderstände 90 umfassen,
deren Reihenkombination an den Kondensator 38 angeschlossen
ist. Das Gate des FET 88 steht mit dem Steuerungssystem 50 betriebstechnisch
in Verbindung, welches dafür
konfiguriert ist, dem FET 88 ein geeignetes "Ein"-Signal oder einen "Ein"-Befehl zuzuführen, wenn
gewünscht
wird, den Kondensator 38 über den Widerstand 90 schnell
zu entladen. Außerdem
kann ein Schalter 34' (3),
der mit dem Einschaltschlüssel 34 betriebstechnisch
in Verbindung steht, zu dem FET 88 parallelgeschaltet sein, so
daß, wenn
der Einschaltschlüssel 34 eingesteckt wird,
der Schalter 34' schließt, wodurch
er den Kondensator 38 über
den Widerstand 90 kurzschließt. Das heißt, der Widerstand 90 ist
immer an den Kondensator 38 angeschlossen, wenn der Einschaltschlüssel 34 eingesteckt
ist.The active shunt 86 can a field effect transistor (FET) 88 or another suitable switching element and a current limiting resistor or current limiting resistors 90 include, their series combination to the capacitor 38 connected. The gate of the FET 88 stands with the control system 50 operationally in communication, which is configured to the FET 88 to supply a suitable "on" signal or "on" command, if desired, the capacitor 38 about the resistance 90 to unload quickly. In addition, a switch 34 ' ( 3 ), with the power-on key 34 operationally related to the FET 88 be in parallel, so that when the power-on key 34 plugged in, the switch 34 ' closes, causing the capacitor 38 about the resistance 90 shorts. That is, the resistance 90 is always on the capacitor 38 connected when the power-on key 34 is plugged in.
Der
Widerstand 90 kann irgendeiner aus einem Spektrum von Widerständen sein,
die geeignet sind, den Kondensator 38 mit der gewünschten
Geschwindigkeit zu entladen und außerdem den Entladestrom auf
einen sicheren Pegel zu begrenzen. Beispielsweise umfaßt bei einer
Ausführungsform
der Widerstand 90 ein Paar von parallelgeschalteten Widerständen von
200 Ohm (Ω).The resistance 90 may be any of a spectrum of resistors that are suitable for the capacitor 38 to discharge at the desired speed and also to limit the discharge current to a safe level. For example, in one embodiment, the resistor comprises 90 a pair of parallel-connected resistors of 200 ohms (Ω).
Das
Ladesystem 48 kann verwendet werden, um das elektrische
Energiespeichersystem 36 (z. B. den Kondensator 38)
zu laden, so daß es
dann ausreichend Energie enthält,
um die zu zündende Vorrichtung 28 zu
initiieren. Bei einer Ausführungsform
kann das Ladesystem 48 eine Aufwärtswandlerschaltung umfassen,
die eine Induktivität 88 und
einen FET 94 umfaßt,
deren Reihenkombination an eine (z. B. von einer Batterie 96 gelieferte)
Gleichspannung angeschlossen ist. Der Kondensator 38 ist zu
dem FET 94 über
eine Diode 98 parallelgeschaltet, wie in 3 am
besten zu erkennen ist. Das Gate des FET 94 steht mit dem
Steuerungssystem 50 betriebstechnisch in Verbindung, welches
dem FET 94 ein gepulstes Gate-Signal zuführt, um
zu bewirken, daß dieser
ein- und ausgeschaltet wird. Eine Lawinendiode 99 kann
zwischen der Diode 98 und dem Widerstand 90 in
Reihe geschaltet sein, um für
eine Transienten-Unterdrückung
zu sorgen.The charging system 48 Can be used to power the electrical energy storage system 36 (eg the capacitor 38 ) so that it then contains sufficient energy to ignite the device 28 to initiate. In one embodiment, the charging system 48 comprise a boost converter circuit having an inductance 88 and a FET 94 whose series combination is connected to one (eg from a battery 96 supplied) DC voltage is connected. The capacitor 38 is to the FET 94 over a diode 98 connected in parallel, as in 3 best seen. The gate of the FET 94 stands with the control system 50 operationally related to which the FET 94 supplying a pulsed gate signal to cause it to turn on and off. An avalanche diode 99 can be between the diode 98 and the resistance 90 be in series to provide transient suppression.
Der
FET 94 kann zwischen den Zustanden "Ein" und "Aus" mit beliebigen Frequenzen
und relativen Einschaltdauern (d. h. Verhältnissen zwischen "Ein"-Zeit und "Aus"-Zeit) aus einem
weiten Spektrum umgeschaltet werden, um den Kondensator 38 in
der gewünschten
Zeit und bis zu dem gewünschten
Potential zuladen. Bei einer Ausführungsform, bei der das elektronische
Zündsys tem 10,
wie oben beschrieben, mit einem passiven Shunt 84 ausgestattet ist,
sollten die Schaltfrequenz und die relative Einschaltdauer für den FET 94 so
beschaffen sein, daß das
Ladesystem 48 den Kondensator 38 mit einer Geschwindigkeit
lädt, die
wesentlich größer ist
als die, mit der es durch den passiven Shunt 84 entladen wird,
und mit einer Geschwindigkeit, welche ermöglicht, daß der Kondensator 38 vollständig geladen wird,
bevor der Countdown null erreicht. Beispielsweise wird bei einer
bevorzugten Ausführungsform der
FET 94 mit einer Frequenz von ungefähr 10 Kilohertz (kHz) zwischen
den Zuständen "Ein" und "Aus" umgeschaltet. Die "Ein"-Zeit beträgt ungefähr 95 Mikrosekunden (μs) und die "Aus"-Zeit beträgt ungefähr 5 μs. Wenn die
Spannung der Batterie 96 ungefähr 9 Volt beträgt, sind
diese Umschaltzeiten in der Lage, den Kondensator 38 bis
zu einer Spannung von ungefähr
200 Volt oder höher
aufzuladen, welche ausreichend ist, um ein Stoßwellenrohr 30 oder
eine Sprengkapsel 32 zu initiieren.The FET 94 For example, between the "on" and "off" states with arbitrary frequencies and duty cycles (ie, ratios between "on" time and "off" time) can be switched from a wide spectrum to the capacitor 38 in the desired time and up to the desired potential. In one embodiment, wherein the electronic Zündsys system 10 as described above, with a passive shunt 84 equipped, the switching frequency and the duty cycle for the FET 94 be such that the charging system 48 the capacitor 38 loads at a speed much greater than that with which it passes through the passive shunt 84 is discharged, and at a speed which allows the capacitor 38 fully charged before the countdown reaches zero. For example, in a preferred embodiment, the FET 94 with a frequency of about 10 kilohertz (kHz) between the states "on" and "off" switched. The "on" time is about 95 microseconds (μs) and the "off" time is about 5 μs. When the voltage of the battery 96 is about 9 volts, these switching times are capable of the capacitor 38 to a voltage of about 200 volts or higher, which is sufficient to a shock tube 30 or a detonator 32 to initiate.
Das
Steuerungssystem 50 kann irgendeines aus einem breiten
Spektrum von Steuerungssystemen sein, die geeignet sind, die verschiedenen
Systeme und Komponenten des elektronischen Zündsystems 10 gemäß den hier
dargelegten Lehren zu betreiben. Demzufolge darf die Erfindung nicht
als auf irgendeinen speziellen Typ von Steuerungssystemen 50 beschränkt betrachtet
werden. Jedoch kann beispielsweise bei einer Ausführungsform
das Steuerungssystem 50 einen 8-Bit CMOS FLASH Mikrocontroller umfassen,
wie etwa vom Typ PIC16F72, welcher von Microchip Technology, Inc.,
aus Chandler, AZ (USA) beziehbar ist. Der Mikrocontroller kann so
programmiert sein, daß er
verschiedene Systeme auf die hier beschriebene Art und Weise steuert.The control system 50 can be any of a wide variety of control systems that are suitable for the various systems and components of the electronic ignition system 10 operate in accordance with the teachings set forth herein. Consequently, the invention should not be considered as referring to any particular type of control system 50 be considered limited. However, for example, in one embodiment, the control system 50 include an 8-bit CMOS FLASH microcontroller, such as the PIC16F72 type, available from Microchip Technology, Inc. of Chandler, AZ (USA). The microcontroller may be programmed to control various systems in the manner described herein.
Es
wird nun auf die 3 und 4 gleichzeitig
Bezug genommen: Das elektronische Zündsystem 10 kann wie
folgt betrieben werden, um eine zu zündende Vorrichtung 28 (z.
B. ein Stoßwellenrohr 30 oder
eine Sprengkapsel 32) zu initiieren oder zu zünden. Wenn
das elektronische Zündsystem 10 erstmals
eingeschaltet wird, kann das Steuerungssystem 50 zuerst
die Ist-Spannung
der Batterie 96 messen. Bei einer Ausführungsform kann die Batterie 96 eine
herkömmliche
9-Volt-Alkali-Batterie sein, welche, wenn sie "frisch" ist, normalerweise eine Spannung von
ungefähr
9,5 Volt entwickelt. Der Mikrocontroller des Steuerungssystems 50 kann
so programmiert sein, daß er
nach einer Batteriespannung von mindestens 7,5 Volt sucht. Falls
das Steuerungssystem 50 nicht mindestens 7,5 Volt findet, wird
der Verarbeitungsvorgang abgebrochen, und es wird eine Fehlermeldung "Batteriespannung
niedrig" auf dem
Anzeigesystem 18 angezeigt. Der Benutzer ist dann nicht
in der Lage fortzufahren, er kann nur das elektronische Zündsystem 10 ausschalten.It will now be on the 3 and 4 Simultaneously referred to: The electronic ignition system 10 can be operated as follows to a device to be ignited 28 (eg a shock tube 30 or a detonator 32 ) to initiate or ignite. If the electronic ignition system 10 first turned on, the control system 50 first the actual voltage of the battery 96 measure up. In one embodiment, the battery 96 a conventional 9 volt alkaline battery, which when "fresh" normally develops a voltage of about 9.5 volts. The microcontroller of the control system 50 can be programmed to search for a battery voltage of at least 7.5 volts. If the control system 50 does not find at least 7.5 volts, the processing operation is aborted and a "low battery voltage" error message appears on the display system 18 displayed. The user is then unable to proceed; he can only use the electronic ignition system 10 turn off.
Falls
ermittelt wird, daß die
Spannung der Batterie 96 7,5 Volt oder mehr beträgt, kann
das Steuerungssystem 50 dann gleichzeitig sämtliche Segmente
der LED-Anzeige 20 einschalten, wodurch eine Prüflast an
die Batterie 96 angeschlossen wird. Es ist möglich, daß, obwohl
die anfängliche
Batterieprüfung
erfolgreich ist, die Batterie 96 so stark entladen sein
kann, daß sie
nicht die Kapazität
aufweist, um das elektronische Zündsystem 10 über irgendeine
Zeitdauer zu betreiben. Diese Prüflast
wird an die Batterie 96 für eine gewisse Zeitdauer (z.
B. ungefähr zwei
Sekunden) angeschlossen. Das Steuerungssystem 50 kann nochmals
die Spannung der Batterie 96 messen. Falls die Batteriespannung
auf 6,6 Volt oder darunter gesunken ist, verbleiben weniger als 20%
der ursprünglichen
Batteriekapazität.
Wenn dies der Fall ist, wird der Verarbeitungsvorgang abgebrochen,
und es wird eine Fehlermeldung auf dem Anzeigesystem 18 angezeigt.
Der Benutzer ist dann nicht in der Lage fortzufahren, er kann nur
das elektronische Zündsystem 10 ausschalten.If it is determined that the voltage of the battery 96 7.5 volts or more, the control system can 50 then simultaneously all segments of the LED display 20 turn on, causing a test load to the battery 96 is connected. It is possible that, although the initial battery check is successful, the battery 96 can be so heavily discharged that it does not have the capacity to the electronic ignition system 10 to operate for any length of time. This test load is to the battery 96 for a certain period of time (eg, about two seconds). The control system 50 can again the voltage of the battery 96 measure up. If the battery voltage has fallen to 6.6 volts or less, less than 20% of the original battery capacity remains. If so, the processing is aborted and an error message appears on the display system 18 displayed. The user is then unable to proceed; he can only use the electronic ignition system 10 turn off.
Nach
diesen zwei Batterieprüfungen
kann das Steuerungssystem 50 dafür konfiguriert oder programmiert
sein, eine Standard-Verzögerungs- oder
Countdownzeit auf dem Anzeigesystem 18 anzuzeigen. Das
Steuerungssystem 50 wartet dann auf eine Benutzereingabe
von den Tasten 16 der Frontplatte sowie auf das Abziehen
des Einschaltschlüssels 34.
An dieser Stelle kann der Benutzer die Standard-Countdownzeit wählen oder
eine andere Countdownzeit programmieren, indem er die verschiedenen
Tasten 16 betätigt.
In jedem Falle wird die Countdownzeit auf der LED-Anzeige 20 angezeigt.After these two battery tests, the control system can 50 be configured or programmed for a standard delay or countdown time on the display system 18 display. The control system 50 then waits for a user input from the keys 16 the front panel and the removal of the power key 34 , At this point, the user can choose the default countdown time or program another countdown time by pressing the different keys 16 actuated. In any case, the countdown time will be on the LED indicator 20 displayed.
Die
Standard-Countdownzeit sowie die benutzerprogrammierbare Countdownzeit
können
innerhalb eines breiten Spektrums von Zeiten gewählt werden, die für die beabsichtigte
Anwendung geeignet sind. Beispielsweise beträgt bei einer Anwendung die
Standard-Countdownzeit 2 Minuten und 30 Sekunden. Die benutzerprogrammierbare
Countdownzeit kann zwischen einem Maximum von 59 Minuten, 59 Sekunden
und einem Minimum von 15 Sekunden gewählt werden.The
Standard countdown time and the user programmable countdown time
can
be chosen within a wide range of times intended for the intended
Application are suitable. For example, in one application, the
Standard countdown time 2 minutes and 30 seconds. The user programmable
Countdown time can be between a maximum of 59 minutes, 59 seconds
and a minimum of 15 seconds.
Eine
erste passive Sicherheit ist gegeben, wenn der Einschaltschlüssel 34 vollständig eingesteckt
ist. Wenn nämlich
der Einschaltschlüssel 34 vollständig eingesteckt
ist, wird ein Shunt mit niedrigem Widerstandswert (gebildet durch
den Widerstand 90 und den geschlossenen Schalter 34') zu dem Kondensator 38 physisch
parallelgeschaltet, wodurch verhindert wird, daß sich am Kondensator 38 eine
Ladung aufbaut. Dieser Shunt mit niedrigem Widerstandswert baut
dann auch eine eventuelle Ladung ab, die sich möglicherweise am Kondensator 38 aufgebaut
hat, wenn der Einschaltschlüssel 34 abgezogen
wurde. Eine zweite passive Sicherheit ist der hohe Wider standswert
oder passive Shunt 84, welcher zu jedem Zeitpunkt am Kondensator 38 vorhanden
ist. Der passive Shunt 84 verhindert, daß irgendeine
Ladung längere
Zeit im Kondensator 38 verbleibt.A first passive safety is given when the power-on key 34 is completely inserted. If namely the power-on key 34 is fully inserted, a shunt with low resistance (formed by the resistance 90 and the closed switch 34 ' ) to the capacitor 38 physically connected in parallel, thereby preventing the capacitor from becoming 38 build up a cargo. This low-resistance shunt will also deplete any charge that may be on the capacitor 38 has built up when the power-on key 34 was deducted. A second passive safety is the high resistance or passive shunt 84 , which at any time on the capacitor 38 is available. The passive shunt 84 prevents any charge from taking longer in the capacitor 38 remains.
Wie
schon erwähnt,
kann das elektronische Zündsystem 10 auch
mit einem aktiven Shunt 86 ausgestattet sein, welcher durch
das Steuerungssystem 50 gesteuert werden kann. Von dem
Zeitpunkt, zu dem das elektronische Zündsystem 10 eingeschaltet
wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerungssystem 50 den
Kondensator 38 zu laden beginnt, ist der aktive Shunt 86 geschlossen,
was auch verhindert, daß sich
irgendeine Ladung am Kondensator 38 aufbaut, selbst wenn
der Einschaltschlüssel 34 abgezogen
ist. Die Kombination des passiven und des aktiven Shunts 84 und 86,
wie hier beschrieben, erzeugt eine Situation, in welcher es entweder
nicht möglich
ist, eine Ladung am Kondensator 38 aufzubauen, oder wenn
eine Ladung aufgebaut wird, dies eigentlich in einem "Wettlauf" geschieht, mit dem Ziel,
schneller eine ausreichende Ladung aufzubauen und zu halten, als
die Ladung über
den passiven (d. h. einen hohen Widerstandswert aufweisenden) Shunt 84 abgeführt wird.As already mentioned, the electronic ignition system 10 also with an active shunt 86 be equipped by the control system 50 can be controlled. From the time when the electronic ignition system 10 is turned on until the time when the control system 50 the capacitor 38 to load is the active shunt 86 closed, which also prevents any charge on the capacitor 38 builds up, even if the power-on key 34 is deducted. The combination of the passive and the active shunt 84 and 86 As described herein, a situation in which it is either not possible creates a charge on the capacitor 38 or when a cargo is being set up, this is actually done in a "race" with the goal of building and holding a sufficient charge faster than the charge via the passive (ie high resistance) shunt 84 is dissipated.
Nachdem
die gewünschte
Countdownzeit gewählt
worden ist, z. B. über
die Tasten 16, und auf der LED-Anzeige 20 bestätigt wurde,
muß der
Benutzer dann den Einschaltschlüssel 34 abziehen.
Das Abziehen des Einschaltschlüssels 34 bewirkt
zweierlei. Erstens wird dadurch einer der Shunts am Kondensator 38 physisch
entfernt (nämlich
durch Öffnen des
Schalters 34').
Zweitens wird der geänderte
Zustand des Schalters 34' von
dem Steuerungssystem 50 erkannt. Zu diesem Zeitpunkt löst das Steuerungssystem 50 den
Countdown aus und ignoriert jede weitere Eingabe von dem Benutzereingabesystem 14.
Das Steuerungssystem 50 hält den aktiven Widerstand 86 geschlossen,
bis der Countdown eine Minute erreicht (oder weniger, falls die
eingestellte Zeit weniger als eine Minute beträgt). Das Steuerungssystem 50 öffnet dann
den aktiven Shunt 86 und beginnt, die Ladeschaltung 48 anzusteuern,
um den Kondensator 38 zu laden. Wie erwähnt, müssen die Pulsdauer und die
Frequenz des dem FET 88 zugeführten Signals so beschaffen
sein, daß die
Ladeschaltung 48 den Kondensator 38 mit einer
Geschwindigkeit lädt,
welche höher
ist als die Geschwindigkeit, mit welcher der Kondensator 38 durch den
passiven (d. h. einen hohen Widerstandswert aufweisenden) Shunt 84 entladen
wird. Das heißt,
die Ladegeschwindigkeit, die durch die Ladeschaltung 48 bewirkt
wird, muß höher sein
als die Entladegeschwindigkeit über
den passiven Shunt 84. Die Ladegeschwindigkeit sollte auch
ausreichend hoch sein, so daß der
Kondensator 38 vollständig
geladen wird, bevor der Countdown null erreicht.After the desired countdown time has been selected, e.g. B. via the buttons 16 , and on the LED indicator 20 has been confirmed, the user must then the power-on key 34 pull off. The removal of the power-on key 34 does two things. First, this will be one of the shunts on the capacitor 38 physically removed (namely by opening the switch 34 ' ). Second, the changed state of the switch 34 ' from the control system 50 recognized. At this time, the control system triggers 50 countdown and ignores any further input from the user input system 14 , The control system 50 keeps the active resistance 86 closed until the countdown reaches one minute (or less if the set time is less than a minute). The Steue insurance system 50 then opens the active shunt 86 and starts the charging circuit 48 to drive to the capacitor 38 to load. As mentioned, the pulse duration and the frequency of the FET must be 88 supplied signal to be such that the charging circuit 48 the capacitor 38 at a rate higher than the speed at which the capacitor is charged 38 by the passive (ie having a high resistance) shunt 84 unloaded. That is, the charging speed caused by the charging circuit 48 must be higher than the discharge speed over the passive shunt 84 , The charging speed should also be sufficiently high, so that the capacitor 38 fully charged before the countdown reaches zero.
Sobald
die am Kondensator 38 anliegende Spannung zum Beispiel
200 Volt erreicht, moduliert das Steuerungssystem 50 die
Ladeschaltung 48 (d. h. schaltet sie ein und aus), um die
Spannung des Kondensators 38 bei ungefähr 200 Volt zu halten. Das
Steuerungssystem 50 kann die Spannung am Kondensator 38 durch Überwachen
der Spannung am Knotenpunkt Vcap bestimmen. Während des Countdowns kann der
Benutzer jederzeit den Einschaltschlüssel 34 wieder einstecken.
Das Wiedereinstecken des Einschaltschlüssels 34 bewirkt dann zweierlei.
Erstens wird dadurch ein Shunt mit niedrigem Widerstandswert am
Kondensator 38 physisch zurückgesetzt, wobei er über den
Widerstand 90 entladen wird. Zweitens schließt das erneute
Einstecken des Einschaltschlüssels 34 einen
Schalter 34' (3),
was von dem Steuerungssystem 50 erkannt wird. Das Steuerungssystem 50 bricht
dann den Countdown ab und wechselt zu einem Betriebszustand, in
dem der Benutzer die Countdownzeit ändern oder neu einstellen kann.
Falls das Steuerungssystem 50 nicht in der Lage ist, das
Wiedereinstecken des Einschaltschlüssels 34 zu erkennen
(d. h. durch Erkennen des geänderten
Zustands des Schalters 34'),
bewirkt das Wiedereinstecken des Einschaltschlüssels 34, daß der Shunt
mit niedrigem Widerstand über
den Kondensator 38 zurückgesetzt wird,
wobei er über
den Widerstand 90 entladen wird und damit jeden weiteren
Aufbau von Ladung verhindert.As soon as the capacitor 38 applied voltage reaches 200 volts, for example, modulates the control system 50 the charging circuit 48 (ie turn it on and off) to the voltage of the capacitor 38 at about 200 volts. The control system 50 can the voltage on the capacitor 38 by monitoring the voltage at node Vcap. During the countdown the user can switch on the power key at any time 34 plug in again. The re-insertion of the power-on key 34 then does two things. First, this creates a low-resistance shunt on the capacitor 38 physically reset, passing over the resistance 90 unloaded. Second, the re-plugging the power key closes 34 a switch 34 ' ( 3 ), what about the control system 50 is recognized. The control system 50 then aborts the countdown and switches to an operating state in which the user can change or reset the countdown time. If the control system 50 is unable to re-insert the power-on key 34 to recognize (ie by detecting the changed state of the switch 34 ' ), the re-insertion of the power-on key causes 34 in that the shunt with low resistance across the capacitor 38 being reset, being aware of the resistance 90 unloaded and thus prevents any further buildup of cargo.
Unter
normalen Umständen,
d. h. wenn der Einschaltschlüssel 34 nicht
wieder eingesteckt wird, setzt das Steuerungssystem 50 den
Countdown bis null fort, wobei es die Spannung am Kondensator 38 bei
ungefähr
der gewünschten
Zündspannung
(z. B. ungefähr
200 Volt) aufrecht erhält,
indem es die Spannung am Knotenpunkt Vcap überwacht und indem es das Ladesystem 48 auf
die bereits beschriebene Art und Weise moduliert. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt
das Steuerungssystem 50, das mit dem Detektorsystem 44 zusammenarbeitet,
ob eine Sprengkapsel 32 an den Sprengkapsel-Verbinder 26 angeschlossen
ist. Diese Detektion wird bewerkstelligt, indem die Spannungen an
den verschiedenen Knotenpunkten des ersten und des zweiten Spannungsteilernetzwerks 72 und 74 verglichen
werden. Das heißt,
falls die Spannung am Knotenpunkt VBLCap ungefähr gleich der Spannung am Knotenpunkt
Vcap ist, schlußfolgert
das Steuerungssystem 50, daß keine Sprengkapsel 32 angeschlossen
ist. Daher betätigt
oder zündet
das Steuerungssystem 50, wenn der Countdown null erreicht,
die Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40.
Andernfalls, wenn die Spannung am Knotenpunkt VBLCap nicht gleich
der Spannung am Knotenpunkt Vcap ist, schlußfolgert das Steuerungssystem 50,
daß eine
Sprengkapsel 32 an den Sprengkapsel-Verbinder 26 angeschlossen
ist. Das Steuerungssystem 50 betätigt oder zündet dann die Sprengkapsel-Zündschaltung 42,
wenn der Countdown null erreicht. Nach dem Zünden zeigt das Steuerungssystem 50 dann
einen Hinweis an, daß es
gezündet
hat, und was es gezündet hat
(d. h. entweder die Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 oder die
Sprengkapsel-Zündschaltung 42).
Das Steuerungssystem 50 beendet außerdem das Ansteuern der Ladeschaltung 48 und
stellt den aktiven Shunt 86 am Kondensator 38 wieder
her.Under normal circumstances, ie when the power-on key 34 not plugged in again, sets the control system 50 the countdown continues to zero, where is the voltage across the capacitor 38 at approximately the desired ignition voltage (eg, about 200 volts) is maintained by monitoring the voltage at node Vcap and passing through the charging system 48 modulated in the manner already described. At this time, the control system determines 50 that with the detector system 44 works together, whether a detonator 32 to the detonator connector 26 connected. This detection is accomplished by adjusting the voltages at the various nodes of the first and second voltage divider networks 72 and 74 be compared. That is, if the voltage at node VBLCap is approximately equal to the voltage at node Vcap, the control system concludes 50 that no detonator 32 connected. Therefore, the control system operates or ignites 50 when the countdown reaches zero, the shock tube ignition circuit 40 , Otherwise, if the voltage at node VBLCap is not equal to the voltage at node Vcap, the control system concludes 50 that a detonator 32 to the detonator connector 26 connected. The control system 50 then actuates or ignites the detonator ignition circuit 42 when the countdown reaches zero. After ignition, the control system shows 50 then an indication that it has ignited and what it has ignited (ie either the shock tube ignition circuit 40 or the detonator ignition circuit 42 ). The control system 50 also stops driving the charging circuit 48 and sets the active shunt 86 on the capacitor 38 come back.
Optional
kann das Steuerungssystem 50 unmittelbar vor dem Zünden der
entsprechenden Zündschaltung
(z. B. entweder der Stoßwellenrohr-Zündschaltung 40 oder
der Sprengkapsel-Zündschaltung 42)
die am Kondensator 38 aufgebaute Spannung über die
Spannung am Knotenpunkt Vcap messen. Bei einer Ausführungsform
sollte die Spannung am Kondensator 38 mindestens 160 Volt
betragen. Falls die Spannung am Kondensator 38 mindestens
160 Volt beträgt,
betätigt
das Steuerungssystem 50 die entsprechende Zündschaltung
auf die bereits beschriebene Art und Weise. Falls die Spannung kleiner
als ungefähr
160 Volt ist, betätigt
das Steuerungssystem 50 nach wie vor die entsprechende Zündschaltung,
doch es bewirkt außerdem
eine Anzeige "Batteriespannung
niedrig" auf dem
Anzeigesystem 18. Eine solche Fehlermeldung weist darauf hin,
daß die
Batterie 96 ausgewechselt werden sollte, bevor ein Versuch
unternommen wird, nochmals mit derselben Countdown-Einstellung oder
einer längeren
Countdown-Einstellung zu zünden.
Falls die Energie nicht ausreichend war, um eine Detonation zu initiieren,
kann das Steuerungssystem 50 eine Anzeige der wahrscheinlichen
Ursache liefern (z. B. eine niedrige Batteriespannung).Optionally, the control system 50 immediately prior to ignition of the corresponding ignition circuit (eg, either the shock tube ignition circuit 40 or the detonator ignition circuit 42 ) on the capacitor 38 measure built-up voltage across the voltage at node Vcap. In one embodiment, the voltage across the capacitor should be 38 at least 160 volts. If the voltage on the capacitor 38 is at least 160 volts, the control system operates 50 the corresponding ignition circuit in the manner already described. If the voltage is less than about 160 volts, the control system operates 50 still the appropriate ignition circuit, but it also causes a "low battery voltage" indication on the display system 18 , Such an error message indicates that the battery 96 should be changed before attempting to fire again with the same countdown setting or a longer countdown setting. If the energy was insufficient to initiate a detonation, the control system may 50 provide an indication of the probable cause (eg a low battery voltage).
nochmals
die Spannung der Batterie 96. So ermöglicht das Messen der Spannung
der Batterie 96 eine Bestimmung, wie stark die Batterie 96 während des
Countdown-Vorgangs entladen wurde. Falls bestimmt wird, daß die Spannung
der Batterie 96 kleiner als ungefähr 6,6 Volt ist, zeigt dann
das Steuerungssystem 50 ein Signal "Batteriespannung niedrig" anstelle einer Zündungsanzeige
an. In diesem Falle verhindert das Steuerungssystem 50 nicht
die Betätigung
der entsprechenden Zündschaltung.
Das Steuerungssystem 50 zeigt vielmehr einfach den Hinweis "Batteriespannung
niedrig" an, was
bedeutet, daß die
Batterie 96 ausgewechselt werden sollte, bevor erneut versucht
wird zu zünden.again the voltage of the battery 96 , This allows measuring the voltage of the battery 96 a determination of how strong the battery is 96 was discharged during the countdown process. If it is determined that the voltage of the battery 96 is less than about 6.6 volts then shows the control system 50 a signal "low battery voltage" instead of an ignition indication. In this Trap prevents the control system 50 not the operation of the corresponding ignition circuit. The control system 50 Rather, it simply displays the indication "low battery voltage", which means that the battery 96 should be replaced before attempting to ignite again.
Nach
dem Zünden
reagiert das Steuerungssystem 50 nicht mehr auf irgendeine
Eingabe von dem Benutzereingabesystem 14 oder dem Einschaltschlüssel 34.
Das elektronische Zündsystem 10 muß aus- und
eingeschaltet werden, um eine weitere Zündsequenz zu beginnen. Dies
dient dazu, eine Systemprüfung
zu erzwingen, bevor erneut ein Countdown ausgelöst werden kann.After ignition, the control system responds 50 no longer on any input from the user input system 14 or the power-on key 34 , The electronic ignition system 10 must be switched off and on to start another ignition sequence. This is to force a system check before a countdown can be triggered again.
Nachdem
hier bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargelegt wurden, wird angenommen, daß geeignete
Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, welche trotzdem innerhalb
des Rahmens der Erfindung bleiben. Die Erfindung darf daher nur
entsprechend den folgenden Ansprüchen
interpretiert werden: After this
here preferred embodiments
of the present invention, it is believed that suitable
Modifications can be made to this, which are still within
remain the scope of the invention. The invention may therefore only
according to the following claims
be interpreted:
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Ein
elektronisches Zündsystem
kann eine erste Zündschaltung
und eine zweite Zündschaltung aufweisen.
Ein Detektionssystem, das mit der ersten und der zweiten Zündschaltung
betriebstechnisch in Verbindung steht, erkennt, ob eine zu zündende Vorrichtung
mit einer der ersten und zweiten Zündschaltung verbunden ist.
Das elektronische Zündsystem betätigt eine
der ersten und zweite Zündschaltung, mit
welcher die zu zündende
Vorrichtung verbunden ist.One
electronic ignition system
may be a first ignition circuit
and a second ignition circuit.
A detection system comprising the first and second ignition circuits
operationally, detects whether a device to be ignited
is connected to one of the first and second ignition circuit.
The electronic ignition system operates a
the first and second ignition circuit, with
which the one to ignite
Device is connected.