EA045666B1

EA045666B1 - WIRELESS ELECTRONIC DETONATOR CONTAINING A POWER SWITCH CONTROLLED BY AN OPTICAL SIGNAL, A WIRELESS DETONATOR SYSTEM AND A METHOD FOR ACTIVATING SUCH A DETONATOR

Info

Publication number: EA045666B1
Application number: EA202291883
Authority: EA
Inventors: Лайонел Биард; Бернар Пиаже; Мелани Дешарль; Винсент Берг; Франк Гюйон
Original assignee: Коммиссариат А Л'Энерджие Атомикуе Ет Аукс Энерджиес Алтернативес; Дэвей Бикфорд
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2023-12-14

Description

Настоящее изобретение относится к беспроводному электронному детонатору.The present invention relates to a wireless electronic detonator.

Изобретение также относится к беспроводной системе детонации, а также к способу активации указанного электронного детонатора.The invention also relates to a wireless detonation system, as well as a method for activating said electronic detonator.

В этом документе способ активации означает включение или выключение электронного детонатора независимо от его инициирования.In this document, activation method means turning on or off the electronic detonator regardless of its initiation.

Изобретение применяют в сфере инициирования пиротехники, в любом секторе, где обычно требуется реализовать сеть из одного или более детонаторов. Типичными примерами применения являются разработка шахт, карьеров, сейсмическая разведка или сектор строительства и гражданской инфраструктуры.The invention is used in the field of initiating pyrotechnics, in any sector where it is usually necessary to implement a network of one or more detonators. Typical applications are in mining, quarrying, seismic exploration or the construction and civil infrastructure sector.

Во время применения электронные детонаторы, соответственно, размещают в местах, приспособленных для их приема и предназначенных для загрузки взрывчаткой. Такими местами являются, например, ямы, вырытые в грунте. Далее инициирование электронных детонаторов осуществляют согласно предварительно заданной последовательности.During use, electronic detonators are accordingly placed in areas adapted to receive them and designed to be loaded with explosives. Such places are, for example, holes dug in the ground. Next, the electronic detonators are initiated according to a predetermined sequence.

Чтобы добиться этого результата, задержку инициирования ассоциируют отдельно с каждым электронным детонатором, а общий порядок взрывания транслируют в сеть электронных детонаторов с помощью пульта управления.To achieve this result, the initiation delay is associated separately with each electronic detonator, and the overall firing order is transmitted to the network of electronic detonators using a control panel.

Этот общий порядок взрывания позволяет синхронизировать обратный отсчет времени задержки инициирования всех электронных детонаторов.This general firing order allows the initiation delay countdown of all electronic detonators to be synchronized.

После приема команды на подрыв каждый электронный детонатор осуществляет обратный отсчет конкретной задержки инициирования, которая ассоциирована с ним, а также собственное инициирование.Upon receipt of a detonation command, each electronic detonator counts down the specific initiation delay that is associated with it, as well as its own initiation.

Известны беспроводные электронные детонаторы, которые активируют с помощью пульта дистанционного управления, выполненного с возможностью осуществления связи с детонаторами с помощью радиоволн, например, для обмена с ними командами или сообщениями об их состоянии, или для передачи им команды на инициирование. Поэтому важным условием для создания беспроводного детонатора является энергонезависимость.Wireless electronic detonators are known that are activated using a remote control configured to communicate with the detonators using radio waves, for example, to exchange commands or messages about their status with them, or to send them an initiation command. Therefore, an important condition for creating a wireless detonator is energy independence.

В документе WO 2019/073148 описан беспроводной электронный детонатор, включающий в себя источник энергии и функциональные модули, а также первое средство коммутации, расположенное между источником энергии и функциональными модулями, позволяющее подключать или не подключать источник энергии к функциональным модулям, и модуль управления первым средством коммутации, включающий в себя модуль для улавливания энергии радиоизлучения, выполненный с возможностью приема радиосигнала, поступающего от пульта управления, улавливания электрической энергии из указанного принятого радиосигнала, генерирования сигнала из уловленной энергии, соответствующего уровню уловленной электрической энергии, и генерирования на выходе сигнала управления в соответствии с уловленной энергией, причем указанный сигнал управления обеспечивает управление указанным средством коммутации.WO 2019/073148 describes a wireless electronic detonator including a power source and functional modules, as well as a first switching means located between the power source and the functional modules, allowing the power source to be connected or not to the functional modules, and a control module for the first means. switching device, including a module for capturing radio energy, configured to receive a radio signal coming from a control panel, capturing electrical energy from said received radio signal, generating a signal from the captured energy corresponding to the level of the captured electrical energy, and generating an output control signal in accordance with with the captured energy, wherein said control signal provides control of said switching means.

Таким образом, радиосигнал поступает от пульта управления на детонатор. На стороне детонатора для управления механизмом переключателя питания указанный принцип предполагает улавливание присутствующей в радиосигнале энергии с помощью соответствующей системы приема, т.е. модуля для улавливания энергии радиоизлучения. Это решение, в частности, обеспечивает следующие преимущества:Thus, the radio signal is transmitted from the control panel to the detonator. On the detonator side to control the power switch mechanism, this principle involves capturing the energy present in the radio signal using an appropriate receiving system, i.e. module for capturing radio energy. This solution provides the following benefits in particular:

активация не имеет приводимых в действие механических элементов, что позволяет разработать полностью герметичный корпус для детонатора, устойчивый к влиянию окружающей среды и обращению, и, таким образом, повысить надежность системы;activation has no actuated mechanical elements, which allows the development of a completely sealed housing for the detonator, resistant to environmental influences and handling, and thus increasing the reliability of the system;

активация детонатора может быть осуществлена только лицом, имеющим соответствующий пульт управления, то есть ограничена возможность активации любым лицом, не имеющим нужного оборудования;activation of the detonator can only be carried out by a person who has the appropriate control panel, that is, the possibility of activation by any person who does not have the necessary equipment is limited;

система является простой и быстрой в применении: для активации детонатора достаточно приблизить пульт, чтобы дистанционно подать питание в систему переключателя и запустить автоматический контроллер беспроводного детонатора.The system is simple and quick to use: to activate the detonator, simply bring the remote control closer to remotely energize the switch system and activate the automatic wireless detonator controller.

Однако эта система имеет недостатки.However, this system has disadvantages.

В частности, радиус действия системы радиодетонации является довольно ограниченным. На практике он не превышает нескольких десятков сантиметров из-за нормативных ограничений на мощность радиоизлучения, что является помехой простоте применения.In particular, the range of the radio detonation system is quite limited. In practice, it does not exceed a few tens of centimeters due to regulatory restrictions on radio power, which hinders ease of use.

Кроме того, не всегда можно четко нацелиться на конкретный детонатор, особенно когда несколько детонаторов расположены рядом друг с другом. Однако эта способность к различению является обязательной, чтобы со схемой подрыва не был ассоциирован неправильный детонатор, или чтобы детонатору не была назначена неправильная задержка инициирования. Существуют технологии, основанные на близком взаимодействии, направленных антеннах или на оценке расстояния между пультом активации и детонатором, например, предложенные в документе WO2019/073148, но их реализация на практике является сложной.Additionally, it is not always possible to clearly target a specific detonator, especially when multiple detonators are located next to each other. However, this discrimination ability is required so that the wrong detonator is not associated with the firing pattern, or that the detonator is not assigned the wrong initiation delay. There are technologies based on close interaction, directional antennas or on estimating the distance between the activation panel and the detonator, such as those proposed in WO2019/073148, but their implementation in practice is complex.

В связи с этим одной целью настоящего изобретения является по меньшей мере частичное преодоление вышеупомянутых недостатков, с одновременным обеспечением возможности получения другихIn this regard, one object of the present invention is to at least partially overcome the above-mentioned disadvantages, while simultaneously making it possible to obtain other

- 1 045666 преимуществ.- 1,045,666 benefits.

Задачей настоящего изобретения является, в частности, предложить технологию дистанционной активации, которая обеспечивает более эффективное решение проблем, упомянутых выше.It is an object of the present invention, in particular, to provide a remote activation technology that provides a more effective solution to the problems mentioned above.

В частности, задача настоящего изобретения относится к системе управления переключателем, то есть механизму, позволяющему выполнять или не выполнять активацию детонатора.In particular, the object of the present invention relates to a switch control system, that is, a mechanism allowing activation or non-activation of a detonator.

С этой целью, согласно первому аспекту изобретения, предложен беспроводной электронный детонатор, включающий в себя основной источник энергии и по меньшей мере один функциональный модуль, переключатель питания, расположенный между основным источником энергии и функциональным модулем, выполненный с возможностью соединения или разъединения функционального модуля и основного источника энергии, а также модуль управления переключателем питания, отличающийся тем, что модуль управления переключателем питания включает в себя оптический приемник, выполненный с возможностью распознавания и демодуляции светового сигнала, излучаемого пультом управления, и генерирования на выходе сигнала управления в соответствии с демодулированным световым сигналом, при этом указанный сигнал управления выполнен с возможностью по меньшей мере управления переключателем питания.To this end, according to a first aspect of the invention, there is provided a wireless electronic detonator including a main power source and at least one functional module, a power switch located between the main power source and the functional module, configured to connect or disconnect the functional module and the main a power source, as well as a power switch control module, characterized in that the power switch control module includes an optical receiver configured to recognize and demodulate a light signal emitted by the control panel, and output a control signal in accordance with the demodulated light signal, wherein said control signal is configured to at least control the power switch.

Таким образом, детонатор выполнен с возможностью приема и демодуляции светового сигнала, принятого от пульта управления (также называемого пультом телеактивации).Thus, the detonator is configured to receive and demodulate a light signal received from a control panel (also called a teleactivation panel).

Когда световой сигнал демодулирован правильно, происходит активация переключателя питания и включение остальных электронных компонентов детонатора.When the light signal is demodulated correctly, the power switch is activated and the remaining electronic components of the detonator are turned on.

Основной источник энергии выполнен с возможностью питания разнообразных других элементов детонатора через переключатель питания.The main power source is configured to power a variety of other elements of the detonator through a power switch.

Он включает в себя, например, автономный источник энергии или модуль для улавливания энергии в сочетании с локальным накопителем энергии, или модуль для обеспечения энергией, подключаемый с помощью кабеля.It includes, for example, a self-contained energy source or an energy harvesting module combined with a local energy storage unit, or a cable-connected energy supply module.

Основной источник энергии, например, также выполнен с возможностью передачи энергии в элемент накопления энергии, предназначенный для инициирования подрывного запала функционального модуля.The main energy source, for example, is also configured to transfer energy to an energy storage element for initiating a blast fuse of the functional module.

Переключатель питания может походить на один из вариантов осуществления, представленных в документе WO 2019/073148.The power switch may be similar to one of the embodiments presented in WO 2019/073148.

Переключатель питания включает в себя, например, переключатель.The power switch includes, for example, a switch.

Согласно настоящему изобретению детонатор включает в себя модуль управления переключателем питания, то есть модуль управления, выполненный с возможностью управления переключателем питания.According to the present invention, the detonator includes a power switch control module, that is, a control module configured to control the power switch.

Таким образом, модуль управления, например, выполнен с возможностью приема команды на инициирование и отдачи команды на инициирование подрывного запала в соответствии с упомянутой командой на инициирование.Thus, the control module is, for example, configured to receive an initiation command and issue a command to initiate a blast fuse in accordance with said initiation command.

Главным образом, для этого модуль управления включает в себя оптический приемник.Mainly for this purpose, the control module includes an optical receiver.

В предпочтительном иллюстративном варианте осуществления оптический приемник включает в себя оптический датчик, выполненный с возможностью распознавания светового сигнала, излучаемого пультом управления, и преобразование светового сигнала в электрический сигнал.In a preferred illustrative embodiment, the optical receiver includes an optical sensor configured to sense a light signal emitted by a control panel and convert the light signal into an electrical signal.

К примеру, оптический датчик содержит фотодиод, к которому необязательно добавлен резистор распознавания.For example, an optical sensor contains a photodiode, to which a sensing resistor is optionally added.

В предпочтительном иллюстративном варианте осуществления указанный детонатор дополнительно включает в себя демодулятор, выполненный с возможностью демодуляции электрического сигнала.In a preferred illustrative embodiment, said detonator further includes a demodulator configured to demodulate an electrical signal.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, демодулятор включает в себя аналоговое согласующее устройство, выполненное с возможностью преобразования электрического сигнала, поступающего от аналогового оптического датчика, в цифровой сигнал.According to an exemplary embodiment, the demodulator includes an analog matching device configured to convert an electrical signal received from an analog optical sensor into a digital signal.

Аналоговое согласующее устройство включает в себя, например, по меньшей мере один фильтр верхних частот, выполненный с возможностью устранения статической составляющей светового луча или даже фильтр с полосой пропускания.The analog matching device includes, for example, at least one high-pass filter configured to eliminate the static component of the light beam, or even a bandpass filter.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, демодулятор включает в себя цифровой обрабатывающий модуль, выполненный с возможностью демодуляции цифрового сигнала, например, для выявления двоичной последовательности, излучаемой пультом управления, и генерирования сигнала управления для управления переключателем питания, например, согласно двоичной последовательности.According to an exemplary embodiment, the demodulator includes a digital processing module configured to demodulate a digital signal, for example, to detect a binary sequence emitted by a control panel, and generate a control signal for controlling a power switch, for example, according to the binary sequence.

Цифровой обрабатывающий модуль включает в себя, например, по меньшей мере один компьютер и, необязательно, элемент памяти.The digital processing module includes, for example, at least one computer and, optionally, a memory element.

В этом документе элемент памяти обозначает как обычную память, так и регистр.In this document, a memory element refers to both regular memory and a register.

Например, чтобы распознать последовательность активации, принятый сигнал сопоставляют с опорным сигналом, например записанным в элементе памяти.For example, to recognize an activation sequence, the received signal is compared to a reference signal, such as stored in a memory element.

Цифровой обрабатывающий модуль выполнен с возможностью генерирования сигнала управления переключателем питания согласно результату указанного сопоставления.The digital processing module is configured to generate a power switch control signal according to the result of said comparison.

Во всех случаях представленный в настоящем документе оптический приемник должен иметь питание.In all cases, the optical receiver presented in this document must be powered.

- 2 045666- 2 045666

Однако в идеальном случае система детонации должна потреблять как можно меньше энергии во избежание сокращения срока службы батареи детонатора перед его применением на местности, и максимально сохранять энергию основного источника энергии.However, ideally, the detonation system should consume as little energy as possible to avoid shortening the detonator's battery life before field use, and conserve the energy of the main power source as much as possible.

Поэтому энергопотребление должно быть низким, насколько это возможно.Therefore, power consumption should be as low as possible.

Энергопотребление оптического датчика и цифрового обрабатывающего модуля являются теми показателями, которые следует уменьшить в первую очередь, чтобы достичь, если это возможно, энергопотребления системы примерно в несколько микроампер.The power consumption of the optical sensor and digital processing module are the ones that should be reduced first in order to achieve, if possible, a system power consumption of approximately a few microamps.

Энергопотребление оптического датчика обычно прямо пропорционально освещению.The power consumption of an optical sensor is usually directly proportional to the illumination.

Согласно первому примеру детонатор предпочтительно содержит по меньшей мере один оптический фильтр, расположенный перед оптическим датчиком, чтобы уменьшить интенсивность окружающего освещения без снижения эффективности распознавания.According to the first example, the detonator preferably includes at least one optical filter located in front of the optical sensor to reduce the intensity of ambient light without reducing the detection efficiency.

Одной из целей является максимальное увеличение принятой световой мощности, соответствующей оптическому сигналу, с одновременным уменьшением, насколько это возможно, принятой мощности, которая соответствует окружающему освещению.One goal is to maximize the received light power corresponding to the optical signal while reducing, as much as possible, the received power that corresponds to the ambient light.

Это позволяет уменьшить потребляемый оптическим датчиком ток, обусловленный интенсивностью окружающего освещения.This reduces the current consumption of the optical sensor due to the intensity of ambient light.

Согласно второму примеру, оптический датчик предпочтительно включает в себя фотоэлектрический элемент.According to the second example, the optical sensor preferably includes a photoelectric cell.

Таким образом датчик в этом случае применяют в фотоэлектрическом режиме.Thus, the sensor in this case is used in photoelectric mode.

Для этого, например, он не поляризован напряжением источника питания.For this purpose, for example, it is not polarized by the voltage of the power supply.

Конструкция такого типа позволяет устранить, возможно, что и полностью, энергопотребление оптического датчика.This type of design makes it possible to eliminate, possibly completely, the power consumption of the optical sensor.

Таким образом можно очень хорошо контролировать энергопотребление и еще больше не зависеть от условий окружающего освещения.In this way, energy consumption can be controlled very well and is even more independent of ambient lighting conditions.

Согласно третьему примеру, детонатор включает в себя режим низкого энергопотребления, выполненный с возможностью отсечки от питания по меньшей мере цифрового обрабатывающего модуля, что позволяет ограничить потребление электроэнергии в системе.According to a third example, the detonator includes a low power mode configured to cut off power to at least the digital processing module, thereby limiting power consumption in the system.

Так, например, в условиях естественного освещения интенсивность света изменяется медленно, поэтому на выходе аналогового согласующего устройства изменения отсутствуют из-за фильтрации верхних частот.For example, in natural light conditions, the light intensity changes slowly, so there is no change at the output of the analog matching device due to high-pass filtering.

Как только происходит внезапное изменение освещения, на выходе аналогового согласующего устройства появляется перепад, применяемый для пробуждения цифрового обрабатывающего модуля.As soon as a sudden change in illumination occurs, a surge appears at the output of the analog matching device, which is used to wake up the digital processing module.

Эта функция обычно может быть реализована в режиме низкого энергопотребления микроконтроллера.This function can usually be implemented in the low power mode of the microcontroller.

Таким образом, энергопотребление может быть сокращено до менее чем одного микроампера (1 мкА).In this way, power consumption can be reduced to less than one microampere (1 µA).

Согласно четвертому примеру, чтобы избежать любого остаточного энергопотребления, например, в течение периода хранения детонатора (который может длиться несколько месяцев до его применения), применяют отсечку питания оптического приемника в зависимости от уровня освещения (режим темноты).According to a fourth example, in order to avoid any residual power consumption, for example, during the storage period of the detonator (which can last several months before its use), the power supply of the optical receiver is cut off depending on the lighting level (dark mode).

Таким образом, детонатор включает в себя, например, модуль общей отсечки, выполненный с возможностью отсечки питания оптического приемника.Thus, the detonator includes, for example, a general cut-off module configured to cut off power to the optical receiver.

Модуль общей отсечки включает в себя, например, фототранзистор с высоким коэффициентом усиления (например, 40 мкА/100 лк), необязательно соединенный с резистором распознавания, выполненный с возможностью распознавания очень низкого уровня освещения, как правило, менее 100 люкс или даже 80 люкс, или даже 60 люкс, или даже 40 люкс, или даже 20 люкс, или даже 1 люкс.The common cutoff module includes, for example, a high gain (e.g., 40 μA/100 lux) phototransistor, optionally coupled to a sensing resistor, configured to sense very low light levels, typically less than 100 lux or even 80 lux, or even 60 lux, or even 40 lux, or even 20 lux, or even 1 lux.

Детонатор или даже, например, модуль общей отсечки также включает в себя, например, транзистор, действующий как переключатель, и резистор распознавания, выполненный с возможностью управления указанным транзистором.The detonator or even, for example, a common cut-off module also includes, for example, a transistor acting as a switch, and a recognition resistor configured to control said transistor.

Таким образом, когда детонатор находится в темноте, например, его хранят в ящике, питание оптического приемника полностью прекращено. Таким образом, энергопотребление почти равно нулю (за исключением токов утечки транзистора и фототранзистора, которые ничтожно малы).Thus, when the detonator is in the dark, for example when it is stored in a box, power to the optical receiver is completely cut off. Thus, the power consumption is almost zero (except for the transistor and phototransistor leakage currents, which are negligible).

Когда детонатор извлекают из коробки для применения, модуль общей отсечки подает питание на оптический приемник и, таким образом, детонатор переходит в режим ожидания оптической активации, осуществляемой пользователем (через пульт управления).When the detonator is removed from the box for use, the general cut-off module supplies power to the optical receiver and thus the detonator enters a standby mode for optical activation by the user (via the control panel).

Согласно данному документу, функциональный модуль включает в себя, например, по меньшей мере один подрывной запал.According to this document, the functional module includes, for example, at least one blasting fuse.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, представляющему интерес, функциональный модуль дополнительно включает в себя элемент накопления энергии, предназначенный для инициирования подрывного запала.According to an exemplary embodiment of interest, the functional module further includes an energy storage element for initiating a firing fuse.

Из соображений безопасности функциональный модуль предпочтительно также включает в себя переключатель для изолирования элемента накопления энергии, выполненный с возможностью активации или деактивации передачи энергии от основного источника энергии к элементу накопления энергии.For safety reasons, the functional module preferably also includes a switch for isolating the energy storage element configured to activate or deactivate the transfer of energy from the main energy source to the energy storage element.

- 3 045666- 3 045666

Также из соображений безопасности функциональный модуль может также включать в себя разрядное устройство, выполненное с возможностью медленной разрядки элемента накопления энергии для возвращения в безопасное состояние, например, в случае отключения детонатора.Also for safety reasons, the functional module may also include a discharge device configured to slowly discharge the energy storage element to return to a safe state, for example, in the event of detonator shutdown.

Согласно варианту, представляющему интерес, функциональный модуль может также включать в себя переключатель инициирования, выполненный с возможностью обеспечения передачи энергии между элементом накопления энергии, предназначенным для инициирования, и подрывным запалом.In an embodiment of interest, the functional module may also include an initiation switch configured to provide energy transfer between the energy storage element for initiation and the firing fuse.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, функциональный модуль дополнительно включает в себя компьютер, выполненный с возможностью управления работой детонатора.According to an exemplary embodiment, the functional module further includes a computer configured to control operation of the detonator.

Например, этот компьютер подключают к основному источнику энергии или отсоединяют от него с помощью переключателя питания.For example, this computer is connected to or disconnected from the main power source using a power switch.

Таким образом, компьютер, например, выполнен с возможностью приема сигнала и подачи команды на инициирование подрывного запала функционального модуля в соответствии с упомянутым сигналом.Thus, the computer is, for example, configured to receive a signal and command the firing of the functional module in accordance with the signal.

Согласно другому варианту, представляющему интерес, детонатор выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, когда оптический приемник детонатора, по меньшей мере, распознал световой сигнал, излучаемый пультом управления.According to another embodiment of interest, the detonator is configured to emit a return signal when the optical receiver of the detonator has at least detected a light signal emitted by the control panel.

Пользователь может, например, быть предупрежден о том, что световой сигнал, излучаемый пультом управления, был, по меньшей мере, распознан по меньшей мере целевым детонатором.The user may, for example, be alerted that a light signal emitted by the control panel has been at least detected by at least the target detonator.

Таким образом, включение детонатора производят путем оптической активации.Thus, the detonator is turned on by optical activation.

Например, детонатор выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, непосредственно воспринимаемого пользователем, например, визуального или звукового сигнала.For example, the detonator is configured to emit a return signal directly perceived by the user, such as a visual or audio signal.

Согласно другому примеру, детонатор выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, выполненного с возможностью дальнейшего распознавания пультом управления, например, радиосигнала.According to another example, the detonator is configured to emit a return signal that can be further recognized by the control panel, for example, a radio signal.

Такой детонатор имеет, по меньшей мере, те же преимущества, что и предыдущий уровень техники, представленный выше, в частности:Such a detonator has at least the same advantages as the prior art presented above, in particular:

с точки зрения надежности: это позволяет создать герметичный корпус и устранить механические элементы, ограничить или даже устранить риски плохого контакта и т.п., с точки зрения безопасности: для активации детонатора необходимо иметь соответствующий пульт управления (включающий в себя источник света), или с точки зрения простоты и скорости реализации: для активации детонатора не требуется физически и электрически подключать пульт управления к детонатору - активацию осуществляют бесконтактным способом.from a reliability point of view: this makes it possible to create a sealed housing and eliminate mechanical elements, limit or even eliminate the risks of poor contact, etc., from a safety point of view: to activate the detonator it is necessary to have an appropriate control panel (including a light source), or from the point of view of simplicity and speed of implementation: to activate the detonator, it is not necessary to physically and electrically connect the control panel to the detonator - activation is carried out in a non-contact manner.

И такой детонатор также имеет преимущество, по крайней мере, в том, что обеспечивает упрощенный режим работы благодаря расстоянию телеактивации: то есть нет необходимости применять вспомогательное средство для активации детонатора, например, шест для активации, не наклоняясь, детонатора, расположенного на земле, или люльку для активации детонатора, расположенного на высоте в подземной галерее.And such a detonator also has the advantage of at least providing a simplified mode of operation thanks to the teleactivation distance: that is, there is no need to use an auxiliary means to activate the detonator, for example a pole to activate, without bending, a detonator located on the ground, or a cradle for activating a detonator located at a height in the underground gallery.

Согласно второму аспекту изобретения также предложена беспроводная система детонации, которая включает в себя беспроводной электронный детонатор, включающий в себя по меньшей мере часть вышеуказанных функций, и пульт управления, выполненный с возможностью излучения светового сигнала для упомянутого беспроводного электронного детонатора.According to a second aspect of the invention, there is also provided a wireless detonation system that includes a wireless electronic detonator including at least a portion of the above functions, and a control panel configured to emit a light signal for said wireless electronic detonator.

На практике пользователь должен направить световой сигнал в направлении детонатора, который намерен активировать.In practice, the user must direct the light signal in the direction of the detonator that it intends to activate.

Беспроводная система детонации имеет функции и преимущества, аналогичные описанным выше для беспроводного электронного детонатора.The wireless detonation system has features and benefits similar to those described above for the wireless electronic detonator.

Кроме того, такой детонатор, ассоциированный с соответствующим пультом управления, дополнительно имеет по крайней мере следующие преимущества:In addition, such a detonator, associated with a corresponding control panel, additionally has at least the following advantages:

с точки зрения радиуса действия: радиус действия увеличен, что позволяет на практике активировать детонатор на расстоянии нескольких метров согласно условиям окружающего освещения и мощности источника света.in terms of range: the range is increased, allowing in practice to activate the detonator at a distance of several meters according to the ambient lighting conditions and the power of the light source.

С точки зрения нормативных актов: эта система не подпадает под действие ограничительных норм, относящихся к системе радиоактивации, представленной в предыдущем уровне техники, позволяющей разработать систему с лучшими эксплуатационными характеристиками.From a regulatory perspective, this system is not subject to the restrictive regulations associated with the radioactivation system presented in the prior art, allowing for the development of a better performing system.

С точки зрения безопасности: пульт управления позволяет точно наводить его на нужный детонатор, а направление светового луча, если сигнал излучен в видимом диапазоне, может быть хорошо виден пользователю, что позволяет исключить любую неуверенность.From a safety point of view: the control panel allows it to be precisely aimed at the desired detonator, and the direction of the light beam, if the signal is emitted in the visible range, can be clearly visible to the user, eliminating any uncertainty.

С точки зрения гибкости: система может быть адаптирована к конкретным случаям применения, отличающимся от обычного случая. На практике возможна одновременная активация группы детонаторов за счет применения более широкого объектива, позволяющего подсвечивать несколько детонаторов. Эта технология может быть полезна во время подземных работ или когда схема подрыва уже настроена, и цель состоит в том, чтобы быстро включить питание нескольких детонаторов.In terms of flexibility: the system can be adapted to specific application cases that differ from the usual case. In practice, simultaneous activation of a group of detonators is possible by using a wider lens that allows illumination of several detonators. This technology can be useful during underground work or when the blasting circuit has already been set up and the goal is to quickly power up multiple detonators.

В особенно удобном иллюстративном варианте осуществления пульт управления содержит источ- 4 045666 ник света, выполненный с возможностью излучения светового сигнала.In a particularly convenient illustrative embodiment, the control panel includes a light source configured to emit a light signal.

Такой источник света предпочтительно выполнен с возможностью излучения светового сигнала в видимом диапазоне, то есть светового сигнала с длиной волны примерно 400-800 нм.Such a light source is preferably configured to emit a light signal in the visible range, that is, a light signal with a wavelength of about 400-800 nm.

Однако, согласно потребностям применения, световой сигнал также может быть излучен в инфракрасном (ИК) или ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.However, according to application needs, the light signal can also be emitted in the infrared (IR) or ultraviolet (UV) range.

Применяемые технологии являются идентичными.The technologies used are identical.

В отличие от видимого диапазона световой сигнал, излучаемый в ИК- или УФ-лучах, не воспринимается (как видимый) пользователем, что может осложнить применение системы детонатора, в частности для точного наведения на детонатор.Unlike the visible range, the light signal emitted in the IR or UV rays is not perceived (as visible) by the user, which can complicate the use of the detonator system, in particular for precise targeting of the detonator.

Для преодоления этого осложнения система детонации, таким образом, предпочтительно включает в себя систему помощи при наведении.To overcome this complication, the detonation system thus preferably includes a guidance assist system.

Однако система помощи при наведении также может быть полезна, когда применяют сигнал в видимом диапазоне.However, the pointing assist system can also be useful when a visible signal is used.

Например, в соответствии с мощностью оптического луча или если освещенность среды является значительной, световой сигнал может быть менее заметным.For example, according to the power of the optical beam or if the illumination of the environment is significant, the light signal may be less noticeable.

Таким образом, это может усложнить для пользователя наведение на детонатор.Thus, this may make it difficult for the user to aim the detonator.

В практическом примере пульт управления включает в себя датчик, выполненный с возможностью распознавания обратного сигнала, излучаемого детонатором.In a practical example, the control panel includes a sensor configured to sense a return signal emitted by the detonator.

Согласно варианту, представляющему интерес, пульт управления дополнительно включает в себя индикатор, выполненный с возможностью излучения предупреждающего сигнала, например, визуального или звукового, позволяющего предупредить пользователя о том, что световой сигнал, излучаемый источником света, был по меньшей мере распознан по меньшей мере целевым детонатором, или сообщить, что обратный сигнал действительно распознан пультом управления.In an embodiment of interest, the control panel further includes an indicator configured to emit a warning signal, such as a visual or audible signal, to alert the user that a light signal emitted by the light source has been at least recognized by at least a target detonator, or report that the return signal is indeed recognized by the control panel.

Таким образом, пульт управления включает в себя, например, светодиод или зуммер.Thus, the control panel includes, for example, an LED or a buzzer.

Такая конфигурация системы детонации образует систему помощи при наведении.This configuration of the detonation system forms a guidance assist system.

Таким образом, детонатор, например, выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, когда его освещают лучом пульта управления.Thus, the detonator is, for example, configured to emit a return signal when illuminated by a control panel beam.

Таким образом, в иллюстративном варианте осуществления, представляющим интерес, пульт управления выполнен с возможностью непрерывного излучения светового сигнала либо в течение предварительно заданного времени, либо по требованию пользователя.Thus, in the exemplary embodiment of interest, the control panel is configured to continuously emit a light signal either for a predetermined amount of time or at the request of the user.

Пользователь подсвечивает зону, в которой расположен детонатор, или даже более конкретно, оптический приемник детонатора, широким круговым движением.The user illuminates the area in which the detonator, or even more specifically the optical receiver of the detonator, is located in a wide circular motion.

Когда детонатор распознает ожидаемую световую последовательность, в детонаторе срабатывает простой визуальный обратный сигнал, например, с помощью светодиода, или звук, например, с помощью зуммера.When the detonator recognizes the expected light sequence, the detonator triggers a simple visual feedback signal, such as an LED, or an audible signal, such as a buzzer.

Согласно еще одному варианту, представляющему интерес, пульт управления дополнительно включает в себя объектив, выполненный с возможностью фокусировки светового сигнала по меньшей мере на одном детонаторе.In another embodiment of interest, the control panel further includes a lens configured to focus the light signal on the at least one detonator.

Объектив в этом документе обозначает оптический объектив, который называют регулируемым или сменным.Lens in this document refers to an optical lens, which is called adjustable or interchangeable.

Применение такого объектива обеспечивает большую гибкость системы.The use of such a lens provides greater system flexibility.

Например, таким образом возможна одновременная активация группы детонаторов за счет применения более широкоугольного объектива, позволяющего осветить несколько детонаторов.For example, simultaneous activation of a group of detonators is possible in this way by using a wider-angle lens that allows illumination of several detonators.

Эта технология может быть полезна во время подземных работ или когда схема подрыва уже настроена, а цель заключается в том, чтобы быстро включить питание нескольких или всех детонаторов.This technology can be useful during underground work or when the blasting circuit has already been set up and the goal is to quickly turn on power to several or all of the detonators.

С точки зрения безопасности объектив, применяемый в составе пульта управления, позволяет точно нацеливать его на нужный детонатор(-ы).From a safety point of view, the lens used as part of the control panel allows it to be precisely aimed at the desired detonator(s).

В другом иллюстративном варианте осуществления пульт управления дополнительно включает в себя модулятор, выполненный с возможностью модуляции светового сигнала в соответствии с по меньшей мере одной схемой модуляции.In another illustrative embodiment, the control panel further includes a modulator configured to modulate the light signal in accordance with at least one modulation scheme.

Таким образом, световой сигнал может быть смодулирован по схеме модуляции, что позволяет отличать его от естественного или искусственного окружающего освещения во избежание несвоевременного включения детонатора.In this way, the light signal can be modulated in a modulation pattern that allows it to be distinguished from natural or artificial ambient light to avoid untimely activation of the detonator.

Таким образом, предпочтительно, модулированный световой сигнал включает в себя по меньшей мере одну последовательность активации.Thus, preferably, the modulated light signal includes at least one activation sequence.

Одним из преимуществ системы детонации, в которой применена оптическая модуляция, является возможность применения модулированного сигнала для передачи в детонатор полезных цифровых данных.One of the advantages of a detonation system that uses optical modulation is the ability to use a modulated signal to transmit useful digital data to the detonator.

Это позволяет, например:This allows, for example:

непосредственно передавать задержку инициирования детонатора во время его оптической активации.directly transmit the initiation delay of the detonator during its optical activation.

Предоставлять идентификатор пульта, посредством которого детонатор был активирован, или идентификатор пульта инициирования, который будет применен, что позволяет нескольким группам од- 5 045666 новременно разворачивать сети детонаторов в одной зоне.Provide the ID of the console through which the detonator was activated, or the ID of the initiating console that will be applied, allowing multiple groups to simultaneously deploy detonator networks in the same area.

Предоставлять код инициирования, специальный для конкретного детонатора, позволяющий избежать любого случайного инициирования детонаторов, не имеющих указанного кода.Provide an initiation code specific to a specific detonator to avoid any accidental initiation of detonators that do not have the specified code.

Таким образом, например, модулированный световой сигнал включает в себя последовательность данных, выполненную с возможностью отправки в детонатор команд, например, величина задержки, и/или идентификатор, и/или код инициирования, или других.Thus, for example, the modulated light signal includes a data sequence configured to send commands to the detonator, for example, a delay amount, and/or an identifier, and/or an initiation code, or others.

Последовательность данных передают в световом сигнале после последовательности активации.The data sequence is transmitted in a light signal after the activation sequence.

Кроме того, в случае светового луча, излучаемого в видимом диапазоне, пользователь визуально идентифицирует целевой детонатор, что затрудняет перехват или искажение информации и делает систему более безопасной.In addition, in the case of a light beam emitted in the visible range, the user visually identifies the target detonator, which makes the information more difficult to intercept or distort and makes the system more secure.

Согласно еще одному варианту, представляющему интерес, модулированный световой сигнал включает в себя сигнал прекращения работы.In another embodiment of interest, the modulated light signal includes an operation stop signal.

Чтобы осуществлять ту же функцию, что и ручной переключатель, система детонации с применением оптической модуляции предпочтительно позволяет выключать питание детонатора.To perform the same function as a manual switch, the optical modulation detonation system preferably allows power to the detonator to be turned off.

Это обеспечивает дополнительный уровень безопасности, например, если решено прекратить подрыв или просто прекратить работу детонатора, включенного ошибочно.This provides an additional level of safety, for example, if it is decided to stop detonation or simply stop the operation of a detonator that was turned on by mistake.

Учитывая наличие этой функции прекращения, могут быть применены две разные последовательности: одна последовательность для включения питания, а другая последовательность - для отключения питания.Given the presence of this termination function, two different sequences can be applied: one sequence to turn on the power and another sequence to turn off the power.

Таким образом, пульт управления включает в себя, например модуль выбора, выполненный с возможностью разрешения пользователю выбрать одну или другую последовательность (т.е. последовательность активации или последовательность прекращения).Thus, the control panel includes, for example, a selection module configured to allow a user to select one or the other sequence (ie, an activation sequence or an termination sequence).

Наконец, согласно третьему аспекту предложен способ активации беспроводного электронного детонатора, включающего в себя основной источник энергии по меньшей мере один функциональный модуль, переключатель питания, расположенный между основным источником энергии и функциональным модулем, выполненный с возможностью соединения или разъединения функционального модуля и основного источника энергии, а также модуль управления переключателем питания.Finally, according to a third aspect, there is provided a method for activating a wireless electronic detonator including a main power source, at least one functional module, a power switch located between the main power source and the functional module, configured to connect or disconnect the functional module and the main power source, and a power switch control module.

Согласно изобретению указанный способ включает в себя следующие этапы: прием светового сигнала;According to the invention, this method includes the following steps: receiving a light signal;

демодуляция принятого светового сигнала;demodulation of the received light signal;

генерирование сигнала управления в соответствии с демодулированным световым сигналом, причем сигнал управления выполнен с возможностью, по меньшей мере, управления переключателем питания.generating a control signal in accordance with the demodulated light signal, wherein the control signal is configured to at least control the power switch.

Таким образом, функциональный модуль электронного детонатора активируют или включают с помощью переключателя питания, расположенного между основным источником энергии и функциональным модулем, управление которым осуществляют с помощью сигнала управления, сгенерированного, когда демодулированный световой сигнал соответствует, по меньшей мере, командам на активацию электронного детонатора.Thus, the electronic detonator functional module is activated or turned on by a power switch located between the main power source and the functional module, which is controlled by a control signal generated when the demodulated light signal corresponds to at least the electronic detonator activation commands.

Способ активации обладает признаками и преимуществами, аналогичными описанным выше для беспроводного электронного детонатора и беспроводной системы детонации.The activation method has features and advantages similar to those described above for the wireless electronic detonator and wireless detonation system.

Согласно варианту осуществления, представляющему интерес, этап приема светового сигнала включает в себя этап распознавания светового сигнала и этап преобразования светового сигнала в электрический сигнал.According to an embodiment of interest, the step of receiving a light signal includes a step of recognizing the light signal and a step of converting the light signal into an electrical signal.

Согласно варианту осуществления, представляющему интерес, этап демодуляции включает в себя этап преобразования электрического сигнала в цифровой сигнал и этап идентификации в цифровом сигнале по меньшей мере одной последовательности активации.According to an embodiment of interest, the demodulation step includes the step of converting the electrical signal to a digital signal and the step of identifying at least one activation sequence in the digital signal.

Если идентифицирована последовательность активации, то этап генерирования сигнала управления включает в себя этап активации переключателя питания.If an activation sequence is identified, then the control signal generation step includes the power switch activation step.

Например, если цифровой сигнал соответствует опорному сигналу, включая по меньшей мере одну последовательность активации, происходит активация переключателя питания.For example, if the digital signal matches the reference signal, including at least one activation sequence, the power switch is activated.

Здесь активация означает включение или выключение питания электронного детонатора, независимо от его инициирования, другими словами - управление им.Here, activation means turning on or off the power to the electronic detonator, regardless of its initiation, in other words, controlling it.

Согласно варианту, представляющему интерес, этап демодуляции дополнительно включает в себя этап идентификации в цифровом сигнале по меньшей мере одной последовательности данных.In an embodiment of interest, the demodulation step further includes the step of identifying at least one data sequence in the digital signal.

Если последовательность данных идентифицирована, то этап генерирования сигнала управления включает в себя этап генерирования команд, соответствующих последовательности данных.If a data sequence is identified, then the step of generating a control signal includes the step of generating commands corresponding to the data sequence.

К примеру, после включения электронного детонатора с ним может быть ассоциирована задержка инициирования.For example, once an electronic detonator is turned on, an initiation delay may be associated with it.

Это ассоциирование может быть реализовано немедленно после включения питания или через некоторое время после него.This association may occur immediately upon power-up or some time afterward.

В соответствии с различными вариантами осуществления, включение питания и ассоциирование задержки могут быть произведены с одного и того же пульта управления или с разных пультов управления.According to various embodiments, power-up and delay association can be performed from the same control panel or from different control panels.

- 6 045666- 6 045666

Таким образом, развертывание электронных детонаторов может быть осуществлено разными способами.Thus, the deployment of electronic detonators can be accomplished in a variety of ways.

При ассоциировании задержки с помощью различных пультов управления для включения питания и ассоциирования задержки, включение может быть осуществлено при установке, а ассоциирование задержки может быть осуществлено позже, когда все детонаторы включены.By associating the delay using various control panels to power up and associate the delay, the enable can be done at installation and the delay association can be done later when all the detonators are turned on.

При отложенном ассоциировании задержки все электронные детонаторы сначала включают во время их установки с помощью пульта управления. Затем электронные детонаторы могут быть переведены в спящий режим или в режим ожидания с периодической процедурой пробуждения. После установки и включения питания всех электронных детонаторов, задержки ассоциируют со всеми электронными детонаторами. Для этого электронные детонаторы могут быть оснащены любой заданной системой определения местоположения (например, GPS, системой измерения относительных расстояний или принятых мощностей сигнала между каждым электронным детонатором сети, необязательно требующей этапа постобработки и т.п.). Чтобы создать карту сети электронных детонаторов с их идентификаторами, необработанные данные каждого электронного детонатора (например, абсолютное местоположение, относительные расстояния или принятая мощность и т.п.) собирают, например, по радио с помощью пульта управления. Зная эту карту можно ассоциировать задержку с каждым электронным детонатором.With delayed delay association, all electronic detonators are first turned on during their installation using the control panel. The electronic detonators can then be put into sleep or standby mode with a periodic wake-up procedure. Once all electronic detonators are installed and powered up, delays are associated with all electronic detonators. To achieve this, the electronic detonators can be equipped with any specified location system (for example, GPS, a system for measuring relative distances or received signal strengths between each electronic detonator in a network, not necessarily requiring a post-processing step, etc.). To create a map of the network of electronic detonators with their identifiers, the raw data of each electronic detonator (eg absolute location, relative distances or received power, etc.) is collected, for example, by radio using a control panel. Knowing this map, you can associate a delay with each electronic detonator.

Можно выявить несоответствие между планируемой схемой подрыва и реальной картой электронных детонаторов, что позволяет отключить питание детонаторов, имеющих это несоответствие.It is possible to identify a discrepancy between the planned detonation scheme and the actual map of electronic detonators, which makes it possible to turn off the power to detonators that have this discrepancy.

Когда включение питания и ассоциирование задержки производят с помощью различных пультов управления, эти две операции выполняют в разные моменты времени, с интервалом от нескольких минут до нескольких часов или даже нескольких дней, в зависимости от конкретного случая. В этом интервале могут быть учтены условия отключения, чтобы позволить электронному детонатору вернуться в выключенное состояние. Например, при отсутствии запроса световым сигналом через определенное время или отсутствии обмена или получения сообщений пультом управления во время операций периодического пробуждения электронного детонатора, цифровой обрабатывающий модуль может отключить питание электронного детонатора.When power-up and delay association are performed using different control panels, these two operations are performed at different times, ranging from several minutes to several hours or even several days, depending on the specific case. In this interval, shutdown conditions may be considered to allow the electronic detonator to return to the off state. For example, if there is no request by a light signal after a certain time or no messages are exchanged or received by the control panel during periodic wake-up operations of the electronic detonator, the digital processing module may turn off power to the electronic detonator.

В конце концов, каждый из этих подходов завершается выполнением процедуры обычного инициирования.Ultimately, each of these approaches ends with a normal initiation procedure.

Изобретение, согласно иллюстративному варианту осуществления, будет хорошо понято, а его преимущества будут очевидны после изучения следующего подробного описания, предоставленного исключительно с целью информирования, а не наложения каких-либо ограничений, со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:The invention, according to the illustrative embodiment, will be well understood and its advantages will be apparent upon examination of the following detailed description, which is provided solely for informational purposes and not to be limiting in any way, with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 показана система детонации согласно иллюстративному варианту осуществления данного изобретения;in fig. 1 shows a detonation system according to an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 2 показан пример псевдослучайной последовательности, соответствующей схеме модуляции;in fig. 2 shows an example of a pseudo-random sequence corresponding to a modulation scheme;

на фиг. 3 показан беспроводной детонатор согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения;in fig. 3 shows a wireless detonator according to an exemplary embodiment of the invention;

на фиг. 4 показан иллюстративный вариант осуществления оптического приемника;in fig. 4 shows an exemplary embodiment of an optical receiver;

на фиг. 5 показан первый иллюстративный вариант осуществления оптического приемника;in fig. 5 shows a first exemplary embodiment of an optical receiver;

на фиг. 6 схематически показан пример спектра излучения источника света, содержащего светодиоды, в соответствии с длиной волны;in fig. 6 schematically shows an example of the emission spectrum of a light source containing LEDs according to wavelength;

на фиг. 7 схематически показана спектральная чувствительность фотодиода по длине волны;in fig. 7 schematically shows the spectral sensitivity of the photodiode by wavelength;

на фиг. 8 показаны спектральные характеристики фильтра, полученные на основе спектра излучения по фиг. 6 и чувствительности фотодиода по фиг. 7, в соответствии с длиной волны;in fig. 8 shows the spectral characteristics of the filter obtained from the emission spectrum of FIG. 6 and the sensitivity of the photodiode in FIG. 7, according to wavelength;

на фиг. 9 показан второй иллюстративный вариант осуществления оптического приемника;in fig. 9 shows a second exemplary embodiment of an optical receiver;

на фиг. 10 показан третий вариант иллюстративного осуществления оптического приемника.in fig. 10 shows a third exemplary embodiment of an optical receiver.

Одинаковые элементы, показанные на вышеперечисленных графических материалах, идентифицированы одинаковыми номерами позиций.Identical elements shown in the above graphics are identified by the same item numbers.

Согласно иллюстративному варианту осуществления аспекта изобретения, представленного на фиг. 1, система 10 детонации, главным образом, включает в себя:According to an illustrative embodiment of the aspect of the invention shown in FIG. 1, the detonation system 10 mainly includes:

пульт 100 управления, выполненный с возможностью излучения модулированного светового сигнала LU, и детонатор 200, автономный с точки зрения энергообеспечения, выполненный с возможностью распознавания и демодуляции светового сигнала LU пульта 100 управления.a control panel 100, configured to emit a modulated light signal LU, and a detonator 200, self-contained in terms of energy supply, configured to recognize and demodulate the light signal LU of the control panel 100.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, пульт 100 управления включает в себя источник модулированного света.According to an exemplary embodiment, the control panel 100 includes a modulated light source.

Как показано на фиг. 1, пульт 100 управления включает в себя, например, источник 110 света, выполненный с возможностью излучения светового луча, содержащего световой сигнал, и модулятор 120, выполненный с возможностью модуляции светового сигнала в соответствии с по меньшей мере одной схемой модуляции.As shown in FIG. 1, the control panel 100 includes, for example, a light source 110 configured to emit a light beam containing a light signal, and a modulator 120 configured to modulate the light signal in accordance with at least one modulation scheme.

Источник 110 света предпочтительно выполнен с возможностью излучения светового сигнала в видимом диапазоне, т.е. светового сигнала с длиной волны примерно 400-800 нм.The light source 110 is preferably configured to emit a light signal in the visible range, i.e. light signal with a wavelength of approximately 400-800 nm.

- 7 045666- 7 045666

Источник света, выполненный с возможностью излучения сигнала в инфракрасном или ультрафиолетовом спектре, можно применять в соответствии с потребностями или предусмотренным применением.The light source configured to emit a signal in the infrared or ultraviolet spectrum can be used according to the needs or intended application.

Согласно варианту, который не показан, пульт управления может дополнительно включать в себя сменный объектив, также называемый регулируемым, выполненный с возможностью фокусировки светового сигнала на один или более детонаторах.In an embodiment not shown, the control panel may further include an interchangeable lens, also referred to as an adjustable lens, configured to focus the light signal on one or more detonators.

Таким образом, пульт управления может активировать один детонатор, например, если объектив выполнен с возможностью пропускания узкого луча, или одновременно активировать группу детонаторов, если объектив выполнен с возможностью пропускания более широкого луча, позволяющего освещать несколько детонаторов.Thus, the control panel can activate a single detonator, for example, if the lens is configured to transmit a narrow beam, or simultaneously activate a group of detonators, if the lens is configured to transmit a wider beam, allowing illumination of multiple detonators.

Согласно варианту, представляющему интерес, детонатор выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, когда его освещают лучом пульта управления.In an embodiment of interest, the detonator is configured to emit a return signal when illuminated by a control panel beam.

Детонатор включает в себя, например, визуальный или звуковой индикатор.The detonator includes, for example, a visual or audible indicator.

Детонатор также может быть выполнен с возможностью излучения обратного сигнала, выполненного с возможностью дальнейшего распознавания пультом управления, например, радиосигнала.The detonator may also be configured to emit a return signal that can be further recognized by the control panel, for example a radio signal.

Согласно по меньшей мере одному другому варианту, представляющему интерес, пульт 100 управления может также дополнительно включать в себя датчик, выполненный с возможностью распознавания обратного сигнала, излучаемого детонатором, и индикатор, например, визуальный или звуковой, выполненный с возможностью оповещения пользователя о том, что световой сигнал, излучаемый источником 110 света, был по меньшей мере распознан по меньшей мере целевым детонатором или о том, что обратный сигнал действительно был распознан пультом управления.According to at least one other embodiment of interest, the control panel 100 may also further include a sensor configured to sense a return signal emitted by the detonator and an indicator, such as a visual or audible one, configured to notify a user that the light signal emitted by the light source 110 has been at least recognized by at least the target detonator or that the return signal has actually been recognized by the control panel.

Индикатор пульта управления или детонатора включает в себя, например, светодиод или зуммер.The control panel or detonator indicator includes, for example, an LED or a buzzer.

Таким образом, система детонации оснащена системой помощи при наведении.The detonation system is therefore equipped with a guidance assist system.

Пульт управления предпочтительно непрерывно излучает световую последовательность либо в течение предопределенного времени, либо по требованию пользователя.The control panel preferably continuously emits a light sequence, either for a predetermined time or as required by the user.

Пользователь подсвечивает зону, в которой расположен детонатор 200, или даже более конкретно, оптический приемник 220 детонатора 200 (описанный далее), широким круговым движением.The user illuminates the area in which the detonator 200, or even more specifically, the optical receiver 220 of the detonator 200 (described below), is located in a wide circular motion.

На фиг. 2 показан пример схемы модуляции М, применяемой для модуляции светового сигнала LU, излучаемого пультом 100 управления.In fig. 2 shows an example of a modulation circuit M used to modulate a light signal LU emitted by the control panel 100.

На этой схеме представлена, в частности, модулированная псевдослучайная последовательность OOK (амплитудная манипуляция), но возможны и другие типы оптической модуляции.This diagram shows, in particular, a modulated pseudo-random OOK (amplitude shift keying) sequence, but other types of optical modulation are also possible.

Модуляция типа OOK имеет преимущество с точки зрения простоты реализации и не слишком сложной демодуляции, что позволяет ограничить стоимость детонатора.OOK type modulation has the advantage of ease of implementation and not too complex demodulation, which helps limit the cost of the detonator.

Предпочтительно, для модуляции оптического сигнала, излучаемого пультом, применяют известную приемнику псевдослучайную последовательность, чтобы иметь возможность отличить ее с наименьшей возможной погрешностью от естественного или искусственного света (искусственное освещение определенного типа действительно имеет сигнал, хешированный в форме прямоугольных колебаний).Preferably, a pseudo-random sequence known to the receiver is used to modulate the optical signal emitted by the remote control in order to be able to distinguish it with the smallest possible error from natural or artificial light (certain types of artificial lighting do have the signal hashed in the form of a square wave).

Чтобы избежать ложных срабатываний сигнализации, размер псевдослучайной последовательности должен быть достаточно длинным, как правило, более 32 битов.To avoid false alarms, the size of the pseudorandom sequence must be sufficiently long, typically more than 32 bits.

Предпочтительно, чтобы скорость модуляции (частота) обычно составляла между 100 Гц и 10 кГц.Preferably, the modulation rate (frequency) is typically between 100 Hz and 10 kHz.

Это значение является достаточным, чтобы не быть слишком чувствительным к движениям пользователя, и не слишком высоким, что дает возможность ограничить стоимость приемника 220 путем, например, применения фотодиода 231 (показанного на фиг. 5), который имеет ограниченную производительность.This value is sufficient to not be too sensitive to user movement and not too high, allowing the cost of receiver 220 to be limited by, for example, using a photodiode 231 (shown in FIG. 5), which has limited performance.

Этот пример не является ограничительным. Могут быть применены другие типы модуляции, другие типы последовательностей, другие скорости модуляции.This example is not limiting. Other types of modulation, other types of sequences, other modulation rates can be applied.

Еще одним преимуществом системы с оптической модуляцией является возможность применения модулированного светового сигнала для передачи информации, то есть цифровых данных, требуемых для детонатора, оптическим способом.Another advantage of an optical modulation system is the ability to use a modulated light signal to transmit information, that is, the digital data required for the detonator, optically.

Для этого в пульте управления модулируемый световой сигнал LU включает в себя, например, предпочтительно последовательность активации, которая имеет хорошие автокорреляционные свойства, как правило, это последовательность Касами.For this purpose, in the control panel, the modulated light signal LU preferably includes, for example, an activation sequence that has good autocorrelation properties, typically a Kasami sequence.

Это позволяет приемнику, то есть детонатору, должным образом синхронизироваться с принятым сигналом, чтобы извлечь из него данные.This allows the receiver, i.e. the detonator, to properly synchronize with the received signal in order to extract data from it.

Последовательность данных включает в себя, например, двоичные данные, которые просто сцеплены с последовательностью активации.The data sequence includes, for example, binary data that is simply concatenated with the activation sequence.

Сообщение, отправленное пультом управления, включает в себя, например, следующие последовательности: [последовательность активации] - [последовательность данных].The message sent by the control panel includes, for example, the following sequences: [activation sequence] - [data sequence].

Последовательность данных выполнена с возможностью отправки, например, значения задержкиThe data sequence is configured to send, for example, a delay value

- 8 045666 и/или идентификатора, и/или кода инициирования, или других данных.- 8 045666 and/or identifier, and/or initiation code, or other data.

Согласно одному примеру дополнительно к сообщению может быть добавлен контроль целостности типа CRC (контроль на основе циклического избыточного кода), чтобы иметь возможность контролировать результат демодуляции последовательности данных в детонаторе (т.е. приемнике).According to one example, a CRC (Cyclic Redundancy Check) type integrity check may be added to the message in addition to being able to monitor the result of demodulation of the data sequence at the detonator (ie, the receiver).

Таким образом, сообщение, отправленное пультом управления, включает в себя, например, следующие последовательности: [последовательность активации] - [последовательность данных] - [последовательность контроля].Thus, the message sent by the control panel includes, for example, the following sequences: [activation sequence] - [data sequence] - [control sequence].

Согласно другому примеру также может быть добавлен код корректировки.According to another example, an adjustment code may also be added.

Таким образом, сообщение, отправленное пультом управления, включает в себя, например, следующие последовательности: [последовательность активации] - [последовательность данных] - [последовательность контроля] - [последовательность корректировки].Thus, the message sent by the control panel includes, for example, the following sequences: [activation sequence] - [data sequence] - [monitoring sequence] - [correction sequence].

Таким образом, согласно иллюстративному варианту осуществления, может быть применен блочный код Хемминга, включающий в себя последовательность данных и последовательность корректировки.Thus, according to an exemplary embodiment, a block Hamming code including a data sequence and an adjustment sequence can be applied.

На стороне приемника, то есть на стороне детонатора, могут быть применены обычные технологии цифровой демодуляции.On the receiver side, that is, on the detonator side, conventional digital demodulation technologies can be applied.

Последовательность активации позволяет синхронизировать приемник с началом отправленного сообщения.The activation sequence allows the receiver to be synchronized with the beginning of the sent message.

Простая регулярная выборка или фронтальное распознавание позволяют демодулировать содержимое сообщения.Simple regular sampling or frontal sensing allows the message content to be demodulated.

Согласно еще одному варианту, представляющему интерес, модулированный световой сигнал LU включает в себя сигнал прекращения.In another embodiment of interest, the modulated light signal LU includes a stop signal.

Чтобы осуществлять ту же функцию, что и ручной переключатель, система детонации с применением любой оптической модуляции предпочтительно позволяет выключать питание детонатора.To perform the same function as a manual switch, the detonation system using any optical modulation preferably allows the power to the detonator to be turned off.

Две последовательности предпочтительно являются квазиортогональными, чтобы ограничить риски неудовлетворительного распознавания излучаемой последовательности.The two sequences are preferably quasi-orthogonal to limit the risks of poor recognition of the emitted sequence.

Например, две разные последовательности Касами позволяют удовлетворить это условие.For example, two different Kasami sequences satisfy this condition.

Одной из альтернатив может являться применение знака последовательности: обычно излучаемая последовательность приводит к положительному пику корреляции для запуска, но, излучаемая инверсным образом, она дает отрицательный пик корреляции, например, для прекращения работы.One alternative would be to use the sign of the sequence: normally the emitted sequence would result in a positive correlation peak for triggering, but when emitted in an inverse manner it would produce a negative correlation peak for, for example, stopping operation.

То есть необходим единственный коррелятор, решающее значение в котором имеет только знак результата.That is, a single correlator is needed, in which only the sign of the result is decisive.

Однако последовательности Касами предпочтительны, поскольку для взаимной корреляции, независимо от смещения между последовательностями, они дают результат, близкий к 0.However, Kasami sequences are preferred because for cross-correlation, regardless of the offset between sequences, they produce a result close to 0.

Таким образом, пульт управления должен позволять пользователю выбирать одну или другую последовательность (т.е. последовательность активации или последовательность прекращения).Thus, the control panel must allow the user to select one or the other sequence (ie, the activation sequence or the termination sequence).

В приемнике цифровой обрабатывающий модуль оптического приемника детонатора (описанный ниже) выполнен с возможностью, например, распознавания одной или другой последовательности. Корреляционные обработки, например, дублируют путем поочередного применения одной последовательности, а затем другой последовательности в качестве опорной последовательности.In the receiver, the detonator optical receiver digital processing module (described below) is configured to, for example, recognize one or the other sequence. Correlation treatments, for example, are duplicated by alternately using one sequence and then another sequence as a reference sequence.

На фиг. 3 показан иллюстративный вариант осуществления детонатора 200.In fig. 3 shows an exemplary embodiment of a detonator 200.

Детонатор 200, по изобретению являющийся автономным с точки зрения энергообеспечения, согласно настоящему документу включает в себя модуль 210 управления, который включает в себя оптический приемник 220, выполненный с возможностью оптической активации детонатора.The inventive detonator 200, which is self-powered, herein includes a control module 210 that includes an optical receiver 220 configured to optically activate the detonator.

Оптический приемник 220 позволяет, в частности, демодулировать световой луч LU, отправленный пультом 100, и генерировать сигнал для управления переключателем 240 питания.The optical receiver 220 allows, in particular, to demodulate the light beam LU sent by the remote control 100 and generate a signal to control the power switch 240.

Кроме того, детонатор 200 включает в себя, например, следующие элементы:In addition, the detonator 200 includes, for example, the following elements:

основной источник 230 энергии (например, автономный источник энергии, или модуль для улавливания энергии в сочетании с локальным накопителем энергии, или модуль для обеспечения энергией, подключаемой с помощью кабеля), который позволяет питать различные другие элементы детонатора через переключатель 240 питания и передавать энергию в элемент 253 накопления энергии, предназначенный для инициирования подрывного запала 256;a primary power source 230 (e.g., a self-contained power source, or an energy harvesting module coupled with a local energy storage unit, or a cabled power supply module) that allows various other elements of the detonator to be powered through the power switch 240 and to transfer power to an energy storage element 253 for initiating a blast fuse 256;

переключатель питания 240, например, включает в себя переключатель K10, который позволяет управлять питанием различных электронных элементов функционального модуля 250 от основного источника 230 энергии. Этот переключатель 240 питания может походить на один из вариантов осуществления, представленных в документе WO 2019/073148;power switch 240, for example, includes switch K10, which allows control of power to various electronic elements of function module 250 from main power source 230. This power switch 240 may be similar to one of the embodiments presented in WO 2019/073148;

и функциональный модуль 250.and function module 250.

Функциональный модуль 250 включает в себя, например, следующие электронные элементы:Function module 250 includes, for example, the following electronic elements:

- 9 045666 компьютер 251, который позволяет управлять работой электронного детонатора. Компьютер 251 подсоединяют к основному источнику 230 энергии или отсоединяют от него с помощью переключателя- 9 045666 computer 251, which allows you to control the operation of the electronic detonator. The computer 251 is connected to or disconnected from the main power source 230 using a switch

240 питания;240 food;

элемент 253 накопления энергии, предназначенный для инициирования подрывного запала 256;an energy storage element 253 for initiating a blast fuse 256;

переключатель 252 для изолирования элемента накопления энергии, включающий в себя, например, переключатель K20, позволяющий активировать или деактивировать передачу энергии от основного источника 230 энергии к элементу 253 накопления энергии, независимо от поступления энергии от основного источника 230 энергии к компьютеру 251;a switch 252 for isolating the power storage element, including, for example, a switch K20 for enabling or disabling the transfer of power from the main power source 230 to the power storage element 253, regardless of the supply of power from the main power source 230 to the computer 251;

разрядное устройство 254, которое образует механизм безопасности и позволяет медленно разряжать предназначенный для инициирования элемент 253 накопления энергии, чтобы вернуться в безопасное состояние при выключении питания;a discharge device 254 that forms a safety mechanism and allows the initiation energy storage element 253 to be slowly discharged to return to a safe state when the power is turned off;

переключатель 255 инициирования, включая, например, переключатель K30, позволяющий передавать энергию между элементом 253 накопления энергии, предназначенным для инициирования, и подрывным запалом 256;an initiation switch 255, including, for example, a switch K30 allowing energy to be transferred between the initiation energy storage element 253 and the firing fuse 256;

и подрывной запал 256.and subversive fuse 256.

Оптический приемник 220 согласно иллюстративному варианту осуществления изображен на фиг. 4.An optical receiver 220 according to an exemplary embodiment is shown in FIG. 4.

Оптический приемник 220 на фиг. 4 главным образом включает в себя:Optical receiver 220 in FIG. 4 Mainly includes:

оптический датчик 221, выполненный с возможностью преобразования принятого светового сигнала LU в электрический сигнал; и демодулятор 222, выполненный с возможностью демодуляции принятого светового сигнала и генерирования сигнала управления переключателем 240 питания.an optical sensor 221 configured to convert the received light signal LU into an electrical signal; and a demodulator 222 configured to demodulate the received light signal and generate a power switch 240 control signal.

В этом документе демодулятор 222 включает в себя, например:Herein, demodulator 222 includes, for example:

аналоговое согласующее устройство 223, выполненное с возможностью преобразования электрического сигнала оптического датчика 221, являющегося аналоговым, в цифровой сигнал; и цифровой обрабатывающий модуль 224, выполненный с возможностью демодуляции цифрового сигнала с целью выявления двоичной последовательности, излучаемой пультом 100 управления, и генерирования сигнала управления, по меньшей мере, для управления переключателем 240 питания согласно указанной двоичной последовательности.an analog matching device 223 configured to convert an electrical signal from the optical sensor 221, which is analog, into a digital signal; and a digital processing module 224 configured to demodulate the digital signal to detect a binary sequence emitted by the control panel 100 and generate a control signal for at least controlling the power switch 240 according to the binary sequence.

Согласно настоящему документу, цифровой обрабатывающий модуль 224 и/или компьютер 251, например, выполнены с возможностью:According to the present document, the digital processing module 224 and/or the computer 251, for example, is configured to:

управления работой электронного детонатора 200;control the operation of the electronic detonator 200;

анализа сообщений, принятых через пульт 100 управления;analyzing messages received through the control panel 100;

выполнения действий в соответствии с содержанием принимаемых сообщений;performing actions in accordance with the content of received messages;

активации накопления энергии для инициирования в элементе 253 накопления энергии;activating energy storage to initiate energy storage element 253;

осуществления обратного отсчета времени задержки инициирования, ассоциированного с электронным детонатором 200;performing a countdown of the initiation delay time associated with the electronic detonator 200;

активации, после обратного отсчета, передачи энергии от элемента 253 накопления энергии к подрывному запалу 24 через переключатель 255 инициирования;activating, after a countdown, the transfer of energy from the energy storage element 253 to the blasting fuse 24 through the initiation switch 255;

активации разрядного устройства 254;activation of the discharge device 254;

управления переключателем 240 питания;controlling the power switch 240;

управления переключателем 252 изолирования элемента накопления энергии. На фиг. 5 показан иллюстративный вариант осуществления оптического приемника 220, описанного на фиг. 4.control the energy storage element isolation switch 252. In fig. 5 shows an exemplary embodiment of the optical receiver 220 described in FIG. 4.

Оптический датчик 221 включает в себя фотодиод 231, преобразующий световой сигнал LU в электрический ток.The optical sensor 221 includes a photodiode 231 that converts the light signal LU into electric current.

Оптический датчик 221 также включает в себя резистор 232 распознавания, который позволяет обрабатывать напряжение, применяемое в аналоговом согласующем устройстве 223.The optical sensor 221 also includes a sensing resistor 232 that allows the voltage applied to the analog conditioner 223 to be processed.

Резистор 232 распознавания рассчитан так, чтобы в условиях значительной яркости сигнал не становился насыщенным, что могло бы сделать систему неэффективной. И наоборот, слишком низкое значение ухудшает динамические характеристики электрического сигнала, что влечет за собой уменьшение радиуса действия системы детонации.The recognition resistor 232 is designed so that under high brightness conditions the signal does not become saturated, which would render the system ineffective. Conversely, too low a value worsens the dynamic characteristics of the electrical signal, which entails a decrease in the range of the detonation system.

Полагая максимально возможное освещение Emax (обычно 130 000 люкс), чувствительность S фотодиода 231 А/люкс и напряжение питания Vdd, резистор 232 распознавания, имеющий сопротивление, обозначенное как R, следует проверить через соотношение Vdd = R x S x Emax, которое должно находиться на пределе насыщенности в условиях максимального освещения.Assuming the maximum possible illumination Emax (typically 130,000 lux), the sensitivity S of the photodiode 231 A/lux and the supply voltage Vdd, the recognition resistor 232 having a resistance designated as R should be checked through the relationship Vdd = R x S x Emax, which should be at the saturation limit in maximum lighting conditions.

Параметры пары [фотодиод 231 - резистор 232 распознавания], таким образом, определяют, в основном, характеристику системы с точки зрения радиуса действия.The parameters of the pair [photodiode 231 - recognition resistor 232] thus determine mainly the performance of the system in terms of range.

Аналоговое согласующее устройство 223 включает в себя по меньшей мере один фильтр верхних частот, чтобы устранить статическую составляющую, связанную с естественным освещением и движениями пользователя.Analog conditioner 223 includes at least one high pass filter to eliminate static caused by natural light and user movement.

Это устройство может включать в себя полосовой фильтр (который, таким образом, соответствует фильтру верхних частот, к которому добавлен фильтр нижних частот), чтобы также устранить возможные высокочастотные помехи.This device may include a bandpass filter (which thus corresponds to a high-pass filter to which a low-pass filter is added) to also eliminate possible high-frequency interference.

- 10 045666- 10 045666

В примере реализации, показанном на фиг. 5, аналоговое согласующее устройство 223 включает в себя полосовой фильтр (пара R1C1 (резистор-конденсатор) на выводе + (плюс) компаратора 233 определяет высокую частоту, а пара R₂C₂ на выводе -(минус) - низкую частоту), что позволяет устранить статическую составляющую сигнала, связанную с уровнем окружающего освещения.In the example implementation shown in FIG. 5, the analog matching device 223 includes a bandpass filter (the R1C1 (resistor-capacitor) pair on the + (plus) terminal of comparator 233 determines the high frequency, and _the _R2C2 pair on the - (minus) terminal determines the low frequency), which allows eliminate the static component of the signal associated with the level of ambient light.

Отфильтрованные сигналы подают в компаратор 233 для получения двоичного сигнала на выходе компаратора 233, то есть на выходе согласующего аналогового устройства 223.The filtered signals are supplied to comparator 233 to produce a binary signal at the output of comparator 233, that is, the output of analog matching device 223.

Аналоговое согласующее устройство 223 включает в себя, например, компаратор и/или оперативный усилитель.Analog conditioner 223 includes, for example, a comparator and/or an operational amplifier.

Наконец, цифровой обрабатывающий модуль 224, в который подают цифровой сигнал, включает в себя, например, по меньшей мере один компьютер (обычно микроконтроллер или специальную цифровую схему) и, необязательно, элемент памяти.Finally, digital processing module 224, to which the digital signal is supplied, includes, for example, at least one computer (typically a microcontroller or dedicated digital circuit) and optionally a memory element.

Принятый сигнал коррелируется с предусмотренным опорным сигналом так, чтобы распознать наличие сигнала активации.The received signal is correlated with a provided reference signal so as to recognize the presence of an activation signal.

Предусмотренный опорный сигнал может быть предварительно записан в цифровом обрабатывающем модуле 224.The provided reference signal may be pre-recorded in the digital processing module 224.

На этом уровне применима любая известная технология демодуляции цифрового сигнала.Any known digital signal demodulation technology is applicable at this level.

Когда последовательность активации распознана, цифровой обрабатывающий модуль 224 генерирует сигнал управления, выполненный с возможностью управления переключателем 240 питания в активном положении, например в замкнутом положении, если это переключатель, так, чтобы включить питание других элементов детонатора.When the activation sequence is recognized, the digital processing module 224 generates a control signal configured to control the power switch 240 in an active position, such as a closed position if it is a switch, so as to turn on power to other elements of the detonator.

Однако эти функциональные возможности могут быть применены иначе, чем в варианте осуществления, показанном на фиг. 5.However, this functionality may be applied differently than in the embodiment shown in FIG. 5.

Например, для совместного задействования аппаратных ресурсов можно, например, осуществлять цифровую обработку в компьютере 251 функционального модуля 250. Таким образом, общая архитектура должна быть несколько переработана таким образом, чтобы смонтировать компьютер 251 в схеме перед переключателем 240 питания.For example, to share hardware resources, digital processing may, for example, be performed in the computer 251 of the function module 250. Thus, the overall architecture must be slightly redesigned to mount the computer 251 in circuitry ahead of the power switch 240.

Другими словами, компьютер 251 функционального модуля 250 и цифровой обрабатывающий модуль 224 могут, таким образом, быть сгруппированы вместе в единый компонент, предпочтительно расположенный перед переключателем 240 питания, например, в оптическом приемнике 220.In other words, the computer 251 of the function module 250 and the digital processing module 224 can thus be grouped together into a single component, preferably located in front of the power switch 240, for example, in the optical receiver 220.

Кроме того, часть компьютера может оставаться неактивной (в режиме низкого энергопотребления) до тех пор, пока не будет принята световая последовательность.Additionally, part of the computer may remain inactive (in low power mode) until the light sequence is received.

Также возможно применение других стратегий для демодуляции светового сигнала, обусловливающих другую аппаратную архитектуру оптического приемника 220. Например, аналоговое согласующее устройство 223 может быть заменено оцифровкой поступающего от оптического приемника необработанного сигнала с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя), который далее может быть обработан непосредственно компьютером цифрового обрабатывающего модуля 224.It is also possible to employ other strategies for demodulating the light signal, resulting in a different hardware architecture of the optical receiver 220. For example, the analog matching device 223 can be replaced by digitizing the raw signal coming from the optical receiver using an ADC (analog-to-digital converter), which can then be processed directly computer digital processing module 224.

Во всех случаях представленному оптическому приемнику требуется питание.In all cases, the presented optical receiver requires power.

Однако в идеальном случае система детонации должна потреблять как можно меньше энергии во избежание сокращения срока службы батареи детонатора перед его применением на местности.However, ideally, the detonation system should consume as little energy as possible to avoid reducing the battery life of the detonator before field use.

Поэтому энергопотребление должно быть низким, насколько это возможно, чтобы система представляла как можно больший интерес с практической точки зрения.Therefore, power consumption should be as low as possible in order for the system to be as interesting as possible from a practical point of view.

Обычно энергопотребление оптического приемника 220 прямо пропорционально освещенности.Typically, the power consumption of the optical receiver 220 is directly proportional to illumination.

Как правило, для фотодиода с чувствительностью 40 нА/100 лк потребление составляет 52 мкА при максимальном солнечном освещении 130 000 люкс.Typically, for a photodiode with a sensitivity of 40 nA/100 lux, the consumption is 52 µA at maximum solar illumination of 130,000 lux.

Энергопотребление аналогового согласующего устройства 223 обычно составляет от 1 мкА до 30 мкА в зависимости от применяемого компаратора или оперативного усилителя.The power consumption of the analog conditioner 223 is typically between 1 µA and 30 µA depending on the comparator or operational amplifier used.

Выбор компаратора 233, имеющего уменьшенное произведение [коэффициент усиления х полоса пропускания], позволяет выбрать компоненты, энергопотребление которых составляет около одного микроампера (мкА).Selecting the comparator 233, which has a reduced [gain x bandwidth] product, allows the selection of components whose power consumption is around one microampere (µA).

Это происходит в ущерб допустимой скорости модуляции, но она не является критическим элементом системы.This comes at the expense of the permissible modulation rate, but it is not a critical element of the system.

Наконец, цифровой обрабатывающий модуль 224 обычно потребляет несколько миллиампер во время осуществления обработки.Finally, digital processing module 224 typically draws several milliamps during processing.

Таким образом, энергопотребление оптического датчика 221 и цифрового обрабатывающего модуля 224 являются теми показателями, которые следует уменьшить в первую очередь, чтобы достичь, если это возможно, энергопотребления системы примерно в несколько микроампер.Thus, the power consumption of the optical sensor 221 and the digital processing module 224 are the ones that should be reduced first in order to achieve, if possible, a system power consumption of approximately a few microamps.

Таким образом, первый подход предусматривает, например, добавление оптического фильтра перед фотодиодом 231 оптического датчика 221, чтобы уменьшить интенсивность окружающего освещения без ухудшения эффективности распознавания.Thus, the first approach involves, for example, adding an optical filter in front of the photodiode 231 of the optical sensor 221 to reduce the intensity of ambient light without degrading the recognition performance.

- 11 045666- 11 045666

Это позволяет уменьшить потребляемый оптическим датчиком ток, который связан с интенсивностью окружающего освещения.This allows you to reduce the current consumed by the optical sensor, which is related to the intensity of ambient light.

Источник света пульта 100 управления имеет очень специфический спектр излучения (фиг. 6), а фотодиод 231 имеет характерную спектральную чувствительность (фиг. 7).The light source of the control panel 100 has a very specific emission spectrum (FIG. 6), and the photodiode 231 has a characteristic spectral sensitivity (FIG. 7).

Эти два элемента, таким образом, действуют как усилительные фильтрующие каскады Gtx(λ) и Grx(λ), в зависимости от длины волны светового сигнала λ, излучаемого пультом 100 управления.These two elements thus act as amplifier filter stages Gtx(λ) and Grx(λ), depending on the wavelength of the light signal λ emitted by the control panel 100.

Оптическая мощность Prx, превращенная фотодиодом 231 в электрическую мощность, таким образом, выражена через мощность Ptx, излучаемую пультом, рассеивание, связанное с расстоянием R, освещенный телесный угол Ω и соответствующие коэффициенты усиления Gtx и Grx, в соответствии со следующей формулой:The optical power Prx converted by the photodiode 231 into electrical power is thus expressed in terms of the power Ptx emitted by the console, the dissipation associated with the distance R, the illuminated solid angle Ω and the corresponding gains Gtx and Grx, according to the following formula:

Prx=[(Grx.Gtx)/ΩR²].PtxPrx=[(Grx.Gtx)/ΩR ² ].Ptx

Для заданного расстояния и фокусного расстояния принятая мощность является максимальной, когда усиление (Gtx.Grx) является максимальным, то есть для заданной длины волны λ (фиг. 8).For a given distance and focal length, the received power is maximum when the gain (Gtx.Grx) is maximum, that is, for a given wavelength λ (Fig. 8).

Таким образом применение дополнительного фильтра в окрестности этой длины волны позволяет максимально увеличить прием на этой длине волны и уменьшить прием на других длинах волны, что соответствует желаемой цели.Thus, applying an additional filter in the vicinity of this wavelength maximizes reception at that wavelength and reduces reception at other wavelengths, which suits the desired purpose.

Таким образом, оптимальную ширину оптического фильтра рассчитывают в соответствии с реакцией фильтра на естественное освещение, которую желательно уменьшить.Thus, the optimal width of the optical filter is calculated in accordance with the response of the filter to natural light, which it is desirable to reduce.

На практике, таким образом, можно сократить энергопотребление оптического датчика в 3 раза.In practice, this way it is possible to reduce the power consumption of the optical sensor by 3 times.

Второй подход предполагает, например, применение в оптическом датчике 221 фотоэлектрического эффекта фотодетектора 234.The second approach involves, for example, using the photoelectric effect of the photodetector 234 in the optical sensor 221.

Согласно этому документу фотодетектор 234 применяют в фотоэлектрическом режиме, как в схеме, изображенной на фиг. 9.According to this document, the photodetector 234 is used in a photoelectric mode, as in the circuit shown in FIG. 9.

Для этого, например, его не поляризуют напряжением источника питания.For this purpose, for example, it is not polarized with the voltage of the power source.

Фотодиод, как и в предыдущем примере, не позволяет генерировать ток, достаточный для практического применения. Необходимо увеличить поверхность фоточувствительного элемента, применив фотоэлектрическую панель уменьшенных размеров или несколько фотодиодов, включенных параллельно.The photodiode, as in the previous example, does not allow generating a current sufficient for practical use. It is necessary to increase the surface of the photosensitive element by using a photovoltaic panel of reduced dimensions or several photodiodes connected in parallel.

Такая конструкция позволяет устранить, возможно, что и полностью, энергопотребление оптического датчика.This design makes it possible to eliminate, possibly completely, the power consumption of the optical sensor.

Согласно третьему подходу, с целью ограничения энергопотребления также возможна отсечка питания цифрового обрабатывающего модуля.According to the third approach, in order to limit power consumption, it is also possible to cut off the power supply to the digital processing module.

Например, цифровой обрабатывающий модуль 224 включает в себя режим низкого энергопотребления, позволяющий отсекать питание часов и, необязательно, питание цифровой электроники.For example, digital processing module 224 includes a low power mode that allows power to be cut off to the clock and, optionally, power to the digital electronics.

Наличие изменения состояния цифрового сигнала на выходе компаратора применяют, к примеру, для вывода системы из режима низкого энергопотребления.The presence of a change in the state of the digital signal at the output of the comparator is used, for example, to bring the system out of low power mode.

Так, в условиях естественного освещения интенсивность света изменяется медленно, поэтому на выходе аналогового согласующего устройства изменения отсутствуют из-за фильтрации нижних частот.Thus, in natural lighting conditions, the light intensity changes slowly, so there is no change at the output of the analog matching device due to low-pass filtering.

Таким образом, энергопотребление может быть сокращено до по меньшей мере одного микроампера (1 мкА).In this way, power consumption can be reduced to at least one microampere (1 µA).

Согласно четвертому подходу, чтобы избежать любого остаточного энергопотребления, например, в течение периода хранения детонатора (который может длиться несколько месяцев до его применения), применяют общую отсечку питания в зависимости от уровня освещенности (режим темноты).According to the fourth approach, to avoid any residual power consumption, for example, during the storage period of the detonator (which can last several months before its use), a general power cut-off is applied depending on the light level (dark mode).

Как показано на фиг. 10, применен каскад для дополнительного распознавания уровня освещения с возможностью настройки, позволяющей произвольно насыщать выходной сигнал, как только возникает очень низкий уровень освещенности.As shown in FIG. 10, a cascade is applied for additional illumination level sensing with tuning capability to randomly saturate the output signal as soon as a very low illumination level occurs.

Для этого каскад дополнительного распознавания уровня освещенности включает в себя, например, фототранзистор 235 с высоким коэффициентом усиления (например, 40 мкА/100 лк) и резистор 237 распознавания, значение настройки которого позволяет распознавать очень низкий уровень освещения, как правило, в несколько десятков люкс.For this purpose, the additional light level recognition stage includes, for example, a phototransistor 235 with a high gain (for example, 40 μA/100 lx) and a recognition resistor 237, the setting value of which allows the recognition of very low light levels, typically several tens of lux .

Напряжение на выводах резистора 237 распознавания позволяет управлять транзистором 236, действующим как переключатель.The voltage across the terminals of recognition resistor 237 allows control of transistor 236 to act as a switch.

Таким образом, каскад 221 оптического распознавания остается неизменным. Перед последним применен дополнительный каскад (но основанный на том же принципе), при этом этот дополнительный каскад имеет иную настройку каскада оптического распознавания.Thus, the optical recognition cascade 221 remains unchanged. Before the latter, an additional stage is applied (but based on the same principle), while this additional stage has a different setting for the optical recognition stage.

Таким образом, когда детонатор находится в темноте, например, хранится в ящике, его питаниеThus, when the detonator is in the dark, for example stored in a box, its power

--

Claims

completely stopped. Thus, power consumption is almost zero (except for the leakage currents of transistor 236 and phototransistor 235, which are negligible).

When the detonator is removed from the box for use, the common cut-off stage energizes the optical receiver 220 and thus the detonator enters a standby mode for optical activation by the user (via the control panel).

CLAIM

1. A wireless electronic detonator (200), including a main energy source (230) and at least one functional module (250), a power switch (240) located between the main energy source (230) and the functional module (250), is configured to connect or disconnect the functional module (250) and the main energy source (230), as well as a power switch control module (210), characterized in that the functional module (250) additionally contains at least one blasting fuse (256) and an energy storage element (253) designed to initiate a blast fuse (256), and the fact that the power switch control module (210) contains an optical receiver (220) configured to recognize and demodulate the light signal (LU) emitted by the remote control (100 ) control, and outputting a control signal in accordance with the demodulated light signal (LU), said control signal being configured to at least control the power switch (240).

2. Detonator (200) according to claim 1. characterized in that the optical receiver (220) includes an optical sensor (221) configured to recognize a light signal (LU) emitted by the control panel (100) and convert the light signal (LU) into an electrical signal.

3. The detonator (200) according to claim 2, characterized in that the detonator includes at least one optical filter located in front of the optical sensor (221).

4. Detonator (200) according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the optical sensor (221) includes a photoelectric element (234).

5. A detonator (200) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said detonator includes a demodulator (222) configured to demodulate an electrical signal.

6. The detonator (200) according to claim 5, characterized in that the demodulator (222) includes an analog matching device (223) configured to convert the electrical signal received from the optical sensor (221) into a digital signal.

7. The detonator (200) according to claim 6, wherein the demodulator (222) includes a digital processing module (224) configured to demodulate the digital signal and generate a control signal for controlling the power switch (240).

8. The detonator (200) according to claim 7, characterized in that said detonator includes a low power mode configured to cut off power to at least the digital processing module (224).

9. Detonator (200) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it includes a general cut-off module configured to cut off power to the optical receiver (220).

10. The detonator (200) according to claim 9, characterized in that the common cutoff module includes a high gain phototransistor (235) coupled to a sensing resistor (237) configured to sense very low light levels, and a transistor ( 236) acting as a switch, wherein the recognition resistor (237) is configured to control the transistor (236).

11. Detonator (200) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the detonator is configured to emit a return signal when the optical receiver (220) has at least recognized the light signal (LU) emitted by the remote control (100) management.

12. Wireless detonation system (10), including a wireless electronic detonator (200) according to any one of claims 1 to 11, and a control panel (100) configured to emit a light signal (LU) to said wireless electronic detonator (200 ).

13. Detonation system (10) according to claim 12, characterized in that the control panel (100) includes a lens configured to focus a light signal (LU) on at least one detonator (200).

14. The detonation system (10) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the control panel (100) includes a modulator (120) configured to modulate the light signal (LU) according to at least one modulation scheme ( M).

15. Detonation system (10) according to claim 14, characterized in that the modulated light signal (LU) includes at least one activation sequence.

16. Detonation system (10) according to one of claims 14-15, characterized in that the modulated light signal (LU) includes a data sequence configured to send commands to the detonator (200).

-