ES2298779T3 - Detonador que utiliza la seleccion del modo registrador o del modo explosor, basandose en los voltajes detectados. - Google Patents

Abstract

Un detonador electrónico (20) para uso en un sistema explosor electrónico constituido por un explosor (40) y un registrador, donde dicho detonador electrónico (20) está configurado y/o programado para pasar a un modo de explosor cuando se acopla a un explosor (40) y para pasar a un modo de registrador cuando se acopla a un registrador, donde dicho explosor (40) tiene un primer intervalo de voltajes de funcionamiento y dicho registrador tiene un segundo intervalo de voltajes de funcionamiento y dicho detonador electrónico (20) está configurado y/o programado para distinguir entre dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo, y donde dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo no se superponen entre sí.

Description

Detonador que utiliza la selección del modo registrador o del modo explosor, basándose en los voltajes detectados.

Antecedentes del invento

El presente invento hace referencia en general a los sistemas explosores electrónicos y, más particularmente, a un sistema explosor electrónico cuyo detonador electrónico pasa al modo explosor o al modo registrador según el voltaje de funcionamiento detectado del dispositivo principal al que se haya acoplado el detonador. Dicho sistema explosor se conoce por la patente US-6.085.659-A, que forma la base de las reivindicaciones independientes 1, 9 y 14.

Los sistemas explosores electrónicos de tecnologías anteriores no comprenden un detonador electrónico que sea capaz de distinguir automáticamente si el detonador está conectado a un explosor o a un registrador, cuando se conecta al explosor o al registrador. Por ejemplo, los detonadores electrónicos de tecnologías anteriores han sido incapaces de determinar automáticamente, una vez acoplados a un registrador, que están acoplados a un registrador y no a un explosor.

Resumen del invento

El presente invento comprende un sistema explosor electrónico cuyo detonador electrónico, una vez acoplado a un explosor o a un registrador, detecta y determina automáticamente si se ha acoplado a un explosor o a un registrador. Preferiblemente, esto se logra utilizando voltajes de funcionamiento diferentes para el explosor y para el registrador, junto con un detonador capaz de averiguar, basándose en este voltaje, el tipo de dispositivo principal al que se ha conectado.

Por tanto, el presente invento permite aplicar medidas de seguridad automáticas, como un modo de registrador en el que el detonador (en cualquier momento en que no esté acoplado a un explosor o cuando se acople a un registrador) descarga automáticamente su condensador de disparo, inhabilita la carga de su condensador de disparo y/o inhabilita cualquier mecanismo de disparo del detonador.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista de conjunto que presenta el croquis de un sistema explosor electrónico apto para la utilización del presente invento;

La figura 2 es una vista de conjunto que presenta el croquis de una configuración alternativa de dicho sistema explosor electrónico;

La figura 3 es una vista seccional de un detonador preferido que puede utilizarse en el sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 4 es una representación esquemática de los principales aspectos eléctricos del módulo de encendido electrónico (MEE) del detonador de la figura 3, con inclusión de un circuito integrado de aplicaciones específicas (CIAE o ASIC por sus siglas en inglés);

La figura 5 es una representación esquemática de un diseño de circuito preferido para el CIAE o ASIC de la figura 4;

La figura 6a es un gráfico comparativo de voltajes y tiempos que presenta una forma preferida de comunicación basada en la modulación de voltaje entre un explosor y el o los detonadores del sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 6b es un gráfico comparativo de voltajes y tiempos que presenta una forma preferida de comunicación basada en la modulación de voltaje entre un registrador y el o los detonadores del sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 7a es un gráfico comparativo de corrientes y tiempos que presenta una forma preferida de respuesta basada en la modulación de corriente de retorno entre un detonador y un explosor del sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 7b es un gráfico comparativo de corrientes y tiempos que presenta una forma preferida de respuesta basada en la modulación de corriente de retorno entre uno o más detonadores y un registrador del sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 8 es un gráfico que presenta la comunicación a un detonador y la respuesta del detonador a cualquier orden desencadenante de una respuesta que no sea la orden "Detección automática del conductor común";

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La figura 9 es un gráfico que presenta la comunicación a un detonador y la respuesta del detonador a una orden "Detección automática del conductor común";

Las figuras 10a, 10b, 10c y 10d son un organigrama que presenta una secuencia lógica preferida para el funcionamiento de un sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2;

La figura 11 es un organigrama que presenta una secuencia lógica preferida para el funcionamiento de un detonador utilizable en el sistema explosor electrónico de las figuras 1 y 2, y que comienza cuando el detonador recibe una orden "Disparar";

La figura 12 es un gráfico de voltajes y corrientes comparados con tiempos en el condensador de disparo de un detonador como el de la figura 3, que presenta un proceso de carga regulado por voltaje de carril y corriente constante.

Descripción detallada de una forma de realización preferente

Para describir el presente invento en relación con los detalles de una forma concreta de realización preferida, se observa que el presente invento puede utilizarse en un sistema electrónico constituido por una red de dispositivos subordinados, por ejemplo un sistema explosor electrónico en el que los dispositivos subordinados sean detonadores electrónicos. Como se aprecia en la figura 1, una forma de realización de dicho sistema explosor electrónico puede comprender varios detonadores 20, un conductor común de dos líneas 18, alambres del detonador 19 con conectores para acoplar el detonador al conductor común 18, un registrador (que no aparece en la figura) y un explosor 40. Es preferible que los detonadores 20 se conecten al explosor 40 en paralelo (como en la figura 1) o mediante otras disposiciones, por ejemplo conexiones en derivación (como en el caso del conductor común en derivación 18' de la figura 2), ramificadas, en estrella o paralelas múltiples. Seguidamente se describe una forma de realización preferida de dicho sistema explosor electrónico, aunque los expertos en esta tecnología apreciarán inmediatamente la posibilidad de utilizar también otros sistemas o dispositivos, y de efectuar numerosas configuraciones, variaciones y modificaciones incluso del sistema concreto que aquí se describe, sin alejarse del espíritu ni del ámbito del presente invento.

Es preferible que el explosor 40 y el registrador tengan sendos pares de bornes aptos para recibir alambre de cobre desnudo (conductor común) hasta, por ejemplo, el calibre 14. También es preferible que los bornes del registrador estén configurados para recibir alambres de detonador de acero (insensibles a la polaridad), debiendo tener el registrador una interfaz adecuada para conectarlo al explosor 40. Es preferible que el explosor 40 y el registrador pueda manejarlos una persona que vista las prendas normalmente utilizadas para operaciones de minería y voladuras; por ejemplo, guantes gruesos. Es preferible que el explosor 40 y el registrador sean dispositivos portátiles de mano alimentados por batería, que requieran acceso por contraseña para permitir su utilización y tengan visualizadores iluminados para presentar los menús, instrucciones, reproducciones de pulsaciones y mensajes (entre ellos mensajes de error) que sean convenientes. Es preferible que el explosor 40 tenga una tapa articulada y mandos e indicadores que comprendan un bloqueo para la tecla de conexión, un teclado numérico con flechas ascendentes y descendentes y botón de "Intro", un visualizador, un botón de armado, al menos un indicador luminoso, y un botón de disparo.

El explosor 40 y el registrador deberían estar diseñados para funcionar sin fallos en la gama prevista de temperaturas operativas, así como para tolerar las temperaturas de almacenamiento previsibles, considerándose preferible que resistan el contacto con el nitrato amónico y los explosivos emulsionales. Asimismo, es preferible que el explosor 40 y el registrador sean de robustez suficiente para aguantar el tratamiento típico en un entorno de minería o voladuras, como caídas al suelo o pisotones, y en consecuencia que tengan alojamientos muy sólidos, resistentes al agua y a la corrosión y ambientalmente herméticos para que funcionen en casi todas las condiciones atmosféricas. El explosor 40 y el registrador deberían cumplir los correspondientes requisitos aplicables del documento CEN Nº prCEN/TS 13763-27 (NMP 898/FABERG N 0090 D/E) E 2002-06-19 y los requisitos gubernamentales e industriales. En la medida de lo posible, es preferible que el registrador se diseñe para que no pueda disparar ningún detonador eléctrico y electrónico conocido y que el explosor 40 se diseñe para que no pueda disparar ningún detonador eléctrico conocido ni otros detonadores electrónicos conocidos que no se hayan diseñado para utilizarse con el explosor 40. Puede utilizarse una comprobación eléctrica inicial del sistema para detectar dicho dispositivo, a fin de aportar una garantía más de que no se disparen involuntariamente otros detonadores.

El conductor común 18 puede ser un par dúplex o retorcido y debería escogerse con una resistencia preseleccionada (por ejemplo, en la forma de realización que aquí se describe, preferiblemente de 30 a 75 \Omega por cada conductor). El extremo del conductor común 18 no debería disponerse en derivación, pero el aislamiento de las conexiones debería tener robustez suficiente para asegurar la minimización de las fugas a tierra, de la capacitancia parásita y de la inductancia parásita (por ejemplo, en la forma de realización que aquí se describe, preferiblemente inferiores a una fuga de 100 mA para todo el conductor común, 50 pF/m para la capacitancia parásita entre conductores, y 1 \muH/m para la inductancia parásita entre conductores) en todas las condiciones encontradas sobre el terreno.

Los alambres del detonador 19 y los contactos deberían escogerse para que tengan una resistencia preseleccionada medida entre el borne del detonador y el conector detonador-conductor común (por ejemplo, en la forma de realización que aquí se describe, de 50 a 100 \Omega por cada conductor, más 25 m\Omega por cada contactor de conector). Como es natural, el tipo de conector detonador-conductor común que se utilice puede limitar la selección del alambre del conductor común. Desde un punto de vista funcional, los detonadores 20 pueden acoplarse en cualquier punto del conductor común 18, aunque lógicamente deban hallarse a una distancia segura del explosor 40.

Como se aprecia en la figura 3, un detonador 20 adecuado para utilizarlo en un sistema explosor electrónico como el aquí descrito puede comprender un módulo de encendido electrónico (MEE) 23, un armazón 29, una carga 36 (que preferiblemente comprenda una carga primaria y una carga básica), alambres del detonador 19 y un enchufe terminal 34 que puede doblarse hacia dentro en el extremo abierto del armazón 29. Es preferible que el MEE 23 sea programable y comprenda un dispositivo de encendido 28 y una placa de circuitos impresos a la que puedan conectarse diversos componentes electrónicos. En la forma de realización que aquí se describe, es preferible que el dispositivo de encendido 28 sea un dispositivo herméticamente sellado constituido por una unión vidrio-metal y un puente de ignición 27 diseñado para encender sin fallos una carga contenida en el dispositivo de encendido 28 tras el paso de la electricidad por el puente de ignición 27 a través de clavijas 21 en un nivel de voltaje predeterminado de "disparo total". Es preferible que el MEE 23 (comprendidos sus elementos electrónicos y parte o la totalidad de su dispositivo de encendido 28) sea una encapsulación 31 moldeada por inserción que forme un único conjunto con bornes para el acoplamiento de los alambres del detonador 19. Otras solicitudes de patente estadounidense pendientes de concederse al cesionario, números de serie 10/158.317 (en las páginas 5-8 y las figuras 1-5) y 10/158.318 (en las páginas 3-8 y las figuras 1-6), presentadas en ambos casos el 29 de mayo de 2002, se incorporan al presente documento por referencia en virtud de sus informaciones pertinentes sobre la estructura de dichos detonadores más allá de la descripción que aquí se facilita. Según se informa en dichas solicitudes, un MEE 23 generalmente como el presentado en la figura 3 puede fabricarse y manipularse en forma autónoma, para su posterior incorporación por un usuario a su propio conjunto detonador especial (comprendidos un armazón 29 y una carga 36).

Es preferible que la placa de circuitos del MEE 23 consista en un microcontrolador o en un dispositivo lógico programable, o más preferiblemente en un chip de circuitos integrados para aplicaciones específicas (CIAE o ASIC) 30, un condensador filtrante 24, un condensador de almacenamiento 25 preferiblemente, por ejemplo, de 3,3 a 10 \muF (para contener una carga y alimentar el MEE 23 cuando el detonador 20 responda a un dispositivo principal, como se explicará más adelante), un condensador de disparo 26 (preferiblemente, por ejemplo, de 47 a 374 \muF) (que contenga la reserva de energía utilizada para disparar el detonador 20), componentes electrónicos adicionales y adaptadores de contacto 22 para la conexión a los alambres del detonador 19 y al dispositivo de encendido 28. Un conector a tierra del armazón 32 que sobresale de la encapsulación 31 para el contacto con el armazón 29 y acoplado a, por ejemplo, una clavija metálica del CIAE o ASIC 30 (que se describe más adelante), con conexión a circuitos interiores del CIAE o ASIC 30 (por ejemplo, un diodo o una resistencia controlada de silicio integrada) capaces de aportar protección contra descargas electroestáticas, radiofrecuencia y radiaciones electromagnéticas que, de lo contrario, podrían ocasionar daños y/o funcionamientos defectuosos.

En relación con la figura 4, se presenta una disposición esquemática electrónica preferida de un detonador 20 como el de la figura 3. Es preferible que el CIAE o ASIC 30 sea un chip de señal mixta con unas dimensiones de 3 a 6 mm. Las clavijas 1 y 2 del CIAE o ASIC 30 de la figura son entradas de los alambres del detonador 19 y por tanto del conductor común 18, la clavija 3 enlaza con el conector de tierra del armazón 32 y por tanto con el armazón 29, la clavija 6 se conecta al condensador de disparo 26 y al puente de ignición 27, la clavija 7 se conecta al condensador filtrante 24, la clavija 10 se conecta al puente de ignición 27, la clavija 13 se conecta a tierra y la clavija 14 se conecta al condensador de almacenamiento 25.

Pasando ahora a la figura 5, es preferible que el CIAE o ASIC 30 conste de los módulos siguientes: polaridad correcta, interfaz de comunicaciones, memoria fija de lectura eléctricamente borrable y programable (EEPROM), núcleo lógico digital, generador de referencias, control de condensador de puente, detectores de niveles y transistores de efecto de campo (FET) para puentes de ignición. Como se aprecia en la figura, el módulo de polaridad correcta puede utilizar diodos rectificadores insensibles a la polaridad para transformar el voltaje de entrada (con independencia de su polaridad) en un voltaje de base similar al de los restantes circuitos del CIAE o ASIC 30. Es preferible que la interfaz de comunicaciones reduzca los voltajes recibidos del explosor 40 para hacerlos compatibles con el núcleo digital del CIAE o ASIC 30, y también que alterne y transmita la corriente bidireccional (que se describe más adelante) enviada al puente rectificador (y a las líneas del conductor común del sistema) basándose en la salida procedente del núcleo digital. Es preferible que el módulo EEPROM almacene la identificación en serie singular, el retardo, los registros de los hornillos de mina y los diversos valores de compensación analógicos del CIAE o ASIC 30. Es preferible que el núcleo lógico digital contenga el dispositivo de estado, que trata los datos procedentes del explosor 40 y la información bidireccional transmitida mediante la interfaz de comunicaciones. Es preferible que los generadores de referencias aporten los voltajes regulados necesarios para alimentar el oscilador y el núcleo digital (por ejemplo, 3,3 V) y también las porciones analógicas para cargar el condensador de disparo 26 y descargar el MOSFET (transistor de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico) de disparo. Es preferible que el control del condensador de puente contenga un generador de amperaje constante para cargar el condensador de disparo 26 y también un MOSFET para descargar el condensador de disparo 26 cuando se desee. Es preferible que los detectores de niveles estén conectados al condensador de disparo 26 para determinar, basándose en su voltaje, si se halla en estado cargado o descargado. Por último, es preferible que el MOSFET del puente de ignición permita el paso de carga o corriente procedente del condensador de disparo 26 a través del puente de ignición 27 cuando se active.

Protocolo de comunicaciones

En un sistema como el presentado en las figuras 1 y 2, es preferible que la comunicación de los datos consista en un protocolo en serie, independiente de la polaridad del conductor común bifilar y dispuesto entre los detonadores 20 y un registrador o un explosor 40. Las comunicaciones procedentes del explosor 40 pueden efectuarse en modo individual (dirigidas únicamente a un detonador 20 determinado) o en modo de difusión general, en el que todos los detonadores 20 reciben la misma orden (normalmente órdenes de carga y de disparo). Es preferible que el protocolo de comunicaciones se configure en serie y que contenga comprobación de errores por redundancia cíclica (CRC) y bits de sincronización para una temporización exacta entre los detonadores 20. También hay una orden para la detección automática de detonadores 20 en el conductor común 18 que de otro modo no se habían incorporado al explosor 40.

Una vez establecida la conexión del explosor 40 y los detonadores 20, es preferible que el voltaje en estado inactivo del sistema se fije en V_{B,H}. Seguidamente, es preferible que los detonadores subordinados 20 reciban la energía del conductor común 18 durante el estado alto, para que alimente sus condensadores de almacenamiento 25. Las comunicaciones entre el explosor 40 o el registrador y los CIAE o ASIC 30 se basan en modulación de voltaje pulsada a la velocidad en baudios apropiada, que los CIAE o ASIC descifran e incorporan a los paquetes de datos asociados.

Como se aprecia en las figuras 6a y 6b, el registrador trabaja con unos voltajes de funcionamiento V_{L,L} y V_{L,H} diferentes de los utilizados por el explosor 40, V_{B,L} y V_{B,H}. En las formas de realización que aquí se describen, los valores adecuados para V_{L,L} y V_{L,H} son 1 a 3 V y 5,5 a 14 V, respectivamente, en tanto que los valores adecuados para V_{B,L} y V_{B,H} son 0 a 15 V y un mínimo de 28 V, respectivamente. Además, un detonador 20 del sistema descrito utiliza esta diferencia para detectar si está conectado al explosor 40 o al registrador (es decir, si se halla en modo de registrador o de explosor), pasando al modo de registrador cuando el voltaje es inferior a un valor determinado (por ejemplo, 15 V) y al modo de explosor si supera otro valor (por ejemplo, 17 V). Esta diferenciación permite al CIAE o ASIC 30 del detonador 20, cuando se halla en modo de registrador, activar preferiblemente un MOSFET para descargar el condensador de disparo 26 y/o inhabilitar su lógica de carga y/o de disparo. La diferenciación efectuada por el detonador 20 también se simplifica ventajosamente al no haber superposición alguna entre los intervalos altos/bajos del explosor 40 y del registrador, como se aprecia en las figuras 6a y 6b. (Cada una de estas figuras presenta valores nominales de intervalos altos y bajos, pero igualmente es preferible que los valores aceptables máximos y mínimos de los intervalos altos y bajos tampoco permitan superposiciones).

En otra forma de realización, que no forma parte del presente invento, la comunicación entre los CIAE o ASIC 30 y el explosor 40 o el registrador no se basa en la modulación del voltaje, sino en la modulación de la corriente ("bidireccionalidad de la corriente"), como se aprecia en las figuras 7a y 7b. Con modulación de la corriente, los CIAE o ASIC 30 alternan la cantidad de corriente entre el registrador (entre I_{L,L}, preferiblemente 0 mA, e I_{L,H}, preferiblemente un valor mínimo de 0,l mA, pero sustancialmente inferior a I_{B,H}) y el explosor 40 (entre I_{B,L}, preferiblemente 0 mA, e I_{B,H}, preferiblemente un valor mínimo de 5 mA, pero no tan alto que pueda sobrecargar el sistema cuando respondan varios detonadores 20), que seguidamente detecta y descifra estos paquetes de impulsos de corriente y los incorpora a los datos asociados enviados. Esta bidireccionalidad de la corriente que retorna de los detonadores al dispositivo principal puede realizarse cuando el voltaje del conductor común 18 es alto o bajo, pero si se realiza cuando el conductor común 18 está alto, los CIAE o ASIC 30 reaprovisionan continuamente los condensadores de almacenamiento 25 y ocasionan una intensa llamada de corriente de fondo (sobre todo si hay muchos detonadores 20 conectados al conductor común 18). Sin embargo, cuando el conductor común 18 se mantiene preferiblemente bajo, los diodos de puente rectificador se polarizan inversamente y los CIAE o ASIC 30 absorben corriente de funcionamiento de los condensadores de almacenamiento 25 en lugar de hacerlo del conductor común 18, a fin de mejorar la relación señal-ruido de la corriente bidireccional detectada en el explosor 40 o en el registrador. Por tanto, es preferible realizar la bidireccionalidad de la corriente cuando el conductor común 18 se mantenga bajo. La alternancia adecuada de la corriente por los CIAE o ASIC 30 puede lograrse mediante diversos métodos conocidos, como modulando el voltaje en una resistencia de detección, creando un bucle de realimentación de corriente en un amplificador operativo, o incorporando depresiones del amperaje constante (por ejemplo, un espejo de corriente).

Organización de la comunicación de datos en serie (línea de datos en serie)

En comunicaciones bidireccionales entre dispositivos principales y subordinados, es preferible que la interfaz de comunicación de datos en serie comprenda un paquete constituido por un número variable, o mejor fijo (si es posible entre 10 y 20) de "unidades de información" o "palabras", preferiblemente de 12 bits de longitud, siendo preferible que el bit de máxima significación se envíe en primer lugar. Según la aplicación, también podrían utilizarse otras palabras de tamaño adecuado y/o podría utilizarse un número de palabras diferente dentro del paquete. Además, otra posibilidad sería utilizar una estructura de paquetes para las comunicaciones procedentes del dispositivo principal diferente de las estructuras de las comunicaciones procedentes de los dispositivos subordinados.

Es preferible que la primera palabra del paquete de la forma de realización que aquí se describe sea una palabra de sincronización inicial y que pueda estructurarse de manera que sus tres primeros bits sean cero, para que se reciba efectivamente como una palabra de nueve bits (por ejemplo, 101010101 ó cualquier otra disposición adecuada).

Además de contener los datos diversos que se describen más adelante, es preferible que las palabras subsiguientes también contengan varios bits (por ejemplo, cuatro bits al comienzo o al final de cada palabra) aportados para permitir la resincronización a medio camino (a fin de producir una palabra estructurada como 0101_D7:D0 ó D7:D0_010l, que por tanto tiene ocho bits utilizables para transmitir datos, o "bits de datos"). Los esquemas preferidos de sincronización inicial y resincronización se describen más adelante, así como el encabezamiento correspondiente.

Puede utilizarse otra palabra del paquete para comunicar órdenes, como se describe más adelante tras el encabezamiento correspondiente.

Es preferible que se utilicen de cinco a ocho unidades de información adicionales del paquete para la identificación en serie (ID en serie) a fin de identificar singularmente (como se desee) cada detonador de un sistema. Es preferible que, a efectos de trazabilidad, los bits de datos de los datos de ID en serie consistan al menos en parte de los datos, como el número de la revisión, el número del lote y el número del fulminante. En órdenes difundidas desde el dispositivo principal, estas palabras no necesitan contener una ID en serie para un detonador determinado, por lo cual pueden consistir en valores arbitrarios o en valores ficticios aplicables a algún otro fin.

Es preferible que las palabras adicionales del paquete se utilicen para transmitir información sobre retardos (registro) (y que comprendan suficientes bits de datos para especificar un intervalo adecuado del retardo, por ejemplo en el contexto de un sistema explosor electrónico, un retardo máximo de aproximadamente, por ejemplo, un minuto) en incrementos adecuados, por ejemplo de 1 ms en el contexto de un sistema explosor electrónico. (Un ajuste de cero se considera preferiblemente un error predeterminado).

En la forma de realización que aquí se describe, es preferible que una o más palabras adicionales del paquete se utilicen para información transitoria con la que definir identificaciones de hornillos de mina (identificaciones de hornillos), debiendo comprender estas palabras datos de bits suficientes para acoger el máximo número deseado de identificaciones de hornillos).

Es preferible que una o más palabras adicionales del paquete se utilicen para una comprobación de errores por redundancia cíclica (por ejemplo, empleando un algoritmo CRC-8 basado en el polinomio x^{8} + x^{2} + x + 1), o menos preferiblemente para una comprobación de paridad o una comprobación correctora de errores; por ejemplo, utilizando un código de Hamming. Es preferible que la palabra de sincronización inicial y los bits de sincronización no se utilicen en el cálculo de la CRC, tanto para la transmisión como para la recepción.

Palabra de sincronización y bits de resincronización

En la forma de realización y en la aplicación que aquí se describen, un intervalo preferido de velocidades de comunicación posibles es el de 300 a 9.600 baudios. En un paquete enviado por el dispositivo principal, la palabra de sincronización inicial se utiliza para determinar la velocidad con que el dispositivo subordinado recibe y trata la siguiente palabra del paquete procedente del dispositivo principal; igualmente, en un paquete enviado por el dispositivo subordinado, la palabra de sincronización inicial se utiliza para determinar la velocidad con que el dispositivo principal recibe y trata la siguiente palabra procedente del dispositivo subordinado. Es preferible que se realice un muestreo de algunos (en número suficiente para obtener una sincronización relativamente exacta) de los primeros bits de esta palabra de sincronización inicial, a fin de dar tiempo suficiente para tratar y determinar la velocidad de comunicación antes de recibirse la palabra subsiguiente. La sincronización puede efectuarse, por ejemplo, utilizando transiciones de supervisión de contador/temporizador en cuanto al nivel del voltaje, de bajo a alto o de alto a bajo, siendo preferible que se calculen conjuntamente los promedios de las velocidades de los bits objeto del muestreo. Durante la transmisión de las palabras subsiguientes del paquete (es decir, "a medio camino") es preferible que la resincronización la realice el dispositivo receptor, suponiendo que (preferiblemente todas) esas palabras subsiguientes aporten porciones de sincronización (por ejemplo, de 4 bits). De esta manera puede garantizarse que no se pierda la sincronización durante la transferencia de un paquete.

Si se le solicita, después de la transmisión de un paquete procedente del dispositivo principal, un dispositivo subordinado responde a la última velocidad muestreada de ese paquete, que es preferiblemente la de la última palabra del paquete. (Esta velocidad puede considerarse que es la velocidad de la palabra de sincronización inicial tal como se desvió durante la transmisión del paquete; en un explosor electrónico, dicha desviación suele ser más pronunciada durante la comunicación entre el detonador y el registrador). En las figuras 8 y 9 se presenta la comunicación entre un dispositivo principal y uno subordinado, y la respuesta sincronizada procedente del dispositivo subordinado.

Como se aprecia en la figura 8, es preferible que el dispositivo se configure y programe para iniciar una respuesta a órdenes dirigidas individualmente antes de que concluya un período predeterminado (después del borde posterior final de la transferencia de entrada en serie) que comprende el tiempo requerido para completar la transferencia de entrada, la configuración de la interfaz en serie para una respuesta, y la porción inicial de la palabra de sincronización (por ejemplo, 000101010101). Es preferible que el conductor común 18 se sitúe (y mantenga) bajo dentro del retardo de la captación y el tratamiento.

Palabra de orden

Es preferible que los bits de datos de la palabra de orden procedente del dispositivo principal (por ejemplo, el explosor o el registrador) en el paquete de comunicación en serie puedan organizarse de manera que un bit se utilice para indicar (por ejemplo, mediante un ajuste alto) que el dispositivo principal está comunicando, otro sirva para indicar si se está solicitando una lectura o una escritura, otro para indicar si la orden es de difusión general o de un dispositivo singular, y otros bits sirvan para transmitir la orden en cuestión. De manera similar, es preferible que los bits de datos de la palabra de orden procedente del dispositivo subordinado (por ejemplo, el detonador) puedan organizarse de manera que un bit se utilice para indicar que el dispositivo está respondiendo (por ejemplo, mediante un ajuste alto), otro indique si se ha producido un error CRC, otro indique si ha ocurrido un error de dispositivo (por ejemplo, verificar carga) y otros bits se utilicen discretamente para transmitir "señalizadores de estado".

Los bits de datos de señalizador procedentes de los dispositivos pueden utilizarse para indicar el estado actual del dispositivo y es preferible que se incluyan en todas las respuestas de dispositivos. Estos señalizadores pueden disponerse, por ejemplo, de manera que uno indique si el dispositivo se ha detectado en el conductor común, otro indique si se ha calibrado, otro indique si actualmente está cargado, y otro indique si ha recibido una orden "Disparar". Por tanto, un valor de señalizador 1 (alto) puede significar una respuesta afirmativa y un valor 0 (bajo) una respuesta negativa.

Un conjunto preferido de ordenes sustantivas y útiles para explosor/registrador puede comprender las siguientes: "Repetir mensaje de detonador desconocido" (de los ajustes del dispositivo); "Comprobar continuidad singular" (del puente de ignición del detonador); "Retardo del programa/información transitoria"; "Detección automática del conductor común" (detectar dispositivos sin identificar); "Repetir mensaje de detonador conocido"; "Comprobar continuidad" (de los puentes de ignición de los detonadores); "Cargar" (los capacitadores de disparo); "Verificar carga"; "Calibrar" (los relojes internos de los CIAE o ASIC); "Verificar calibración"; "Disparar" (inicia la secuencia que conduce al disparo de los detonadores); "Descargar"; "Verificar descarga"; y "Descarga singular". Como se explicará más adelante, algunas de estas órdenes son "de difusión general" (enviadas con cualquier identificación en serie arbitraria y su correspondiente código CRC) que sólo obtienen una respuesta de cualquier detonador o detonadores sin identificar o en los cuales se haya producido un error, mientras que otras se dirigen a un detonador concreto identificado por su ID en serie. Las figuras 10a-d presentan un organigrama de una secuencia lógica preferida sobre la forma de aplicar dichas órdenes a la utilización de un sistema explosor electrónico, exponiéndose los detalles específicos de la forma de realización preferida aquí descrita, para cada orden individual, bajo los encabezamientos "Utilización".

Utilización - mediante el registrador

En uso, es preferible que cada detonador 20 se conecte primero individualmente a un registrador, que preferiblemente lea la ID en serie del detonador, realice un diagnóstico y correlacione el número del hornillo con una ID en serie del detonador. En este momento, el usuario puede pasar a programar el retardo del detonador, si todavía no se ha programado. Una vez se ha conectado un detonador 20 al registrador, el usuario activa el registrador y ordena la lectura de la ID en serie, la realización de los diagnósticos y, si se desea, la lectura de un retardo. Mientras se lee la ID en serie, el registrador puede asignar un número de hornillo secuencial y retiene constancia escrita del número del hornillo, la ID en serie y el retardo.

Dicha secuencia puede realizarse ventajosamente utilizando las órdenes mencionadas de "Repetir mensaje de detonador desconocido" y "Comprobar continuidad singular", así como posiblemente la orden "Retardo del programa/información transitoria". Los detalles preferidos de estas órdenes se explican seguidamente.

"Repetir mensaje de detonador desconocido"

Mediante esta orden, el explosor 40 o el registrador solicita una repetición de la ID en serie, el retardo, la información transitoria y los señalizadores de estado (con inclusión especial del estado de carga) de un detonador singular desconocido 20. El señalizador de detección del conductor común no se configura con esta orden. (Como alternativa a esta orden, el registrador podría realizar una versión de las órdenes "Detección automática del conductor común" y "Repetir mensaje de detonador conocido", que se describen más adelante).

"Comprobar continuidad singular"

Mediante esta orden, el registrador solicita una comprobación de continuidad de un solo detonador 20 cuya ID en serie se conoce. El registrador puede (preferiblemente) emitir esta orden antes de programarse (o reprogramarse) un retardo para el detonador 20 en cuestión. En respuesta a esta orden, el CIAE o ASIC 30 del detonador 20 hace que se realice una comprobación de continuidad en el puente de ignición 27. La comprobación de continuidad puede lograrse ventajosamente, por ejemplo, si el CIAE o ASIC 30 (a su voltaje de funcionamiento) hace que una corriente constante (por ejemplo, de unos 27 \muA con un puente de ignición 27 que tenga nominalmente 1,8 \Omega en la forma de realización aquí descrita) atraviese el puente de ignición 27 mediante, por ejemplo, un conmutador MOSFET y mida el voltaje resultante en el puente de ignición 27 con, por ejemplo, un elemento analógico-digital. Seguidamente, la resistencia total del puente de ignición 27 puede calcularse por la caída óhmica en el puente de ignición 27 y la corriente constante utilizada. Si la resistencia calculada supera un intervalo de valores liminares (por ejemplo, en la forma de realización aquí descrita, un intervalo de 30 a 60 \Omega), se considera que el puente de ignición 27 está abierto; es decir, que es discontinuo. Si se detecta dicho error, el detonador 20 responde con un código de error correspondiente (es decir, el fallo de la comprobación de continuidad indicado por el respectivo bit de datos de la palabra de orden).

"Retardo del programa/información transitoria"

Mediante esta orden, si el detonador 20 aún no se ha programado con un retardo o si se desea un nuevo retardo, el usuario puede programar el detonador 20 convenientemente. A través de esta orden, el explosor 40 o el registrador solicita la escritura del retardo y la información transitoria correspondientes a un detonador singular 20 cuya ID en serie se desconoce. Preferiblemente, esta orden también fija el señalizador de detección del conductor común (transmitido por el correspondiente bit de datos de la palabra de orden) en un nivel alto.

Utilización - mediante el explosor

Cuando el registrador haya tratado algunos o todos los detonadores 20 de esta manera, quedarán conectados al conductor común 18. Pueden conectarse varios detonadores 20, en función de las características concretas del sistema (por ejemplo, hasta un millar o más en la forma de realización que aquí se describe). El usuario activa entonces el explosor 40, que comprueba la presencia de detonadores incompatibles y fugas, y es preferible que se le solicite la introducción de una contraseña para proseguir. Seguidamente, el registrador se conecta al explosor 40 y se emite una orden de transferencia de la información registrada (es decir, número del hornillo, ID en serie y retardo, de todos los detonadores registrados), y el explosor 40 aporta una confirmación cuando recibe estos datos. (Aunque se utilice en la forma de realización preferida, no es imprescindible el uso separado de un registrador para registrar detonadores 20, pudiendo configurarse un sistema mediante el cual el explosor 40 registra los detonadores 20, por ejemplo, utilizando la orden "Detección automática del conductor común", o pudiendo utilizarse otros medios para transmitir la información pertinente al explosor 40 y/o realizar cualquier otra función normalmente asociada a un registrador, por ejemplo las funciones descritas anteriormente).

Es preferible que el explosor 40 se programe para que solicite entonces al usuario que disponga una comprobación de diagnóstico del sistema antes de pasar al armado de los detonadores 20, o para que dicha comprobación se realice automáticamente. Mediante esta orden, el explosor 40 comprueba y realiza diagnósticos de cada uno de los detonadores 20 previstos y comunica los errores detectados, que deberán resolverse antes de poder efectuarse el disparo. Asimismo, es preferible que el explosor 40 y/o los CIAE o ASIC 30 se programen de manera que el usuario también pueda programar o cambiar como desee el retardo de determinados detonadores 20.

Igualmente, es preferible que el explosor 40 y/o los CIAE o ASIC 30 se programen para que el usuario pueda armar los detonadores 20, es decir, emitir la orden "Cargar" (y para que los CIAE o ASIC 30 puedan recibir la orden) cuando se compruebe la ausencia de errores, iniciándose así la carga de los condensadores de disparo 26. Igualmente, es preferible que el explosor 40 y/o los CIAE o ASIC 30 se programen para que el usuario pueda emitir la orden "Disparar" (y para que los CIAE o ASIC 30 puedan recibirla) cuando se hayan cargado y calibrado los condensadores de disparo 26. También es preferible que el explosor 40 y/o los CIAE o ASIC 30 se programen de manera que, si transcurre un período determinado (por ejemplo, 100 s) sin emitirse la orden "Disparar", se descarguen los condensadores de disparo 26 y el usuario deba comenzar de nuevo la secuencia, si se desea realizar un
disparo.

Es igualmente preferible que el explosor 40 se programe de manera que, tras completarse el armado, se encienda un indicador de armado (por ejemplo, de color rojo) y de manera que, tras completarse satisfactoriamente la carga de los detonadores 20, ese indicador cambie de color (por ejemplo, se ponga verde) o se encienda otro indicador para confirmar que el sistema ya puede dispararse. También es preferible que el explosor 40 se programe de manera que el usuario deba mantener pulsados conjuntamente un botón de armado y otro de disparo hasta realizarse el disparo, y que, en caso contrario, los condensadores de disparo 26 se descarguen y el usuario deba comenzar de nuevo la secuencia para realizar el disparo.

La secuencia precedente puede realizarse de manera ventajosa con otras órdenes ya indicadas anteriormente, cuyos detalles preferidos se explican a continuación.

"Detección automática del conductor común"

Esta orden permite al explosor 40 detectar detonadores 20 desconocidos (es decir, sin registrar) y conectados al conductor común 18, obligando a dichos detonadores a responder con su ID en serie, datos de retardo, datos transitorios y ajustes de los señalizadores del estado actual. Es preferible que el explosor 40 y el CIAE o ASIC 30 puedan configurarse y programarse de manera que esta orden se utilice como sigue:

1. El explosor 40 difunde el paquete de la orden "Detección automática del conductor común" en el conductor común 18. Todos los detonadores 20 que reciben la orden y no se han detectado anteriormente en el conductor común 18 (conforme indican sus respectivos ajustes de los señalizadores del estado de detección del conductor común) calculan un valor "de reloj" correlacionado con sus identificaciones en serie y/o su información sobre retardos, y pasan a un estado de espera. El valor de reloj correlacionado puede, por ejemplo, calcularse partiendo de un número de 11 bits derivado del CRC-8 de la combinación formada por los bits de datos seleccionados y la ID en serie (por ejemplo, 8 bits) de la palabra de registro de retardo correspondiente al paquete de la orden "Detección automática del conductor común", de manera que se asigne un tiempo adecuado entre los valores de reloj posibles para la iniciación de una respuesta (incluido cualquier retardo descrito más adelante) procedente de su correspondiente detonador 20.

2. Seguidamente, el explosor 40 empieza a emitir una secuencia "de reloj" en el conductor común 18 que continúa (excepto si se detiene o aborta como se describe más adelante) hasta alcanzar un número correlacionado con la ID en serie de detonador más alta posible del sistema (por ejemplo, utilizando el número de 11 bits descrito anteriormente puede haber 2.048 valores de reloj). Debe concederse tiempo entre el final del paquete de la orden "Detección automática del conductor común" y la emisión de una señal de reloj correlacionada con la primera ID en serie posible, para permitir que los CIAE o ASIC 30 calculen los valores de reloj correlacionados con sus identificaciones en serie. Esto puede lograrse intercalando un tiempo de espera (por ejemplo, 10 \mus en la forma de realización aquí descrita) entre el final del paquete de la orden de detección y el borde anterior de la primera transición del reloj. Para posibilitar la bidireccionalidad de la corriente (descrita en otro lugar de este documento) es preferible que el conductor común 18 se mantenga bajo durante este tiempo, aunque también puede mantenerse alto.

3. Cuando se alcanza el valor de reloj correspondiente a un determinado detonador 20 sin registrar, el CIAE o ASIC 30 de ese detonador 20 responde. En la forma de realización que aquí se describe, se concede tiempo (durante el cual el conductor común 18 se mantiene alto o bajo, preferiblemente bajo) para la iniciación de una respuesta retardada por causa de un período predeterminado, como se aprecia en la figura 9.Es preferible que el sistema pueda configurarse de manera que el proceso quede abortado si el conductor común 18 no se baja antes de agotarse un período predeterminado de desconexión (por ejemplo, 4,096 ms).

4. Cuando detecta una respuesta procedente de uno o más detonadores 20, el explosor 40 detiene la secuencia de reloj y mantiene el conductor común (preferiblemente bajo) hasta recibirse todo el paquete de respuestas, momento en que se reanuda la secuencia de reloj. Como alternativa, podría concederse un tiempo adecuado para la transmisión de un paquete completo entre el recuento de cada valor de reloj correlacionado con una ID en serie posible, aunque este proceso sería más lento. El explosor 40 registra al menos la ID en serie (y opcionalmente también los ajustes de dispositivo) de cualquier detonador 20 que responda. Si dos o más CIAE o ASIC 30 empiezan a responder simultáneamente, es preferible que el explosor 40 pase por alto dichas respuestas y reanude la secuencia de reloj, como haría de no haberse producido las mismas.

5. A continuación, el proceso comenzado con el paquete de la orden "Detección automática del conductor común" se repite utilizando un retardo diferente o una ID en serie ficticia diferente hasta que no responda ningún detonador 20 sin registrar (es decir, hasta agotarse una secuencia de reloj completa sin que responda ningún dispositivo), momento en cual se considera que se han identificado todos los detonadores 20 conectados al conductor común 18.

6. Cuando se ha completado la secuencia de detección automática del conductor común, el explosor 40 envía (por identificaciones en serie o en la secuencia que se desee) la orden "Repetir mensaje de detonador conocido" (que se describe seguidamente) a cada uno de los detonadores 20 conocidos, es decir, a todos los que hayan respondido a la orden "Detección automática del conductor común", así como a todos los identificados inicialmente al explosor 40 por el registrador.

"Repetir mensaje de detonador conocido"

Mediante esta orden, el explosor 40 o el registrador solicita una repetición del mensaje de un solo detonador 20 cuya ID en serie se conoce. En respuesta a esta orden, el detonador 20 comunica su ID en serie, retardo, información transitoria y señalizadores de estado (con inclusión especial del estado de carga). Es preferible que esta orden fije el señalizador de detección del conductor común en un nivel alto, para que el dispositivo deje de responder a una orden "Detección automática del conductor común".

"Comprobar continuidad"

El sistema debería configurarse de manera que sea imprescindible la emisión de esta orden antes de que pueda emitirse la orden "Cargar" (que se describe a continuación). Mediante esta orden, el explosor 40 solicita a todos los detonadores 20 conectados al conductor común 18 que realicen una comprobación de continuidad. En respuesta a la solicitud, cada CIAE o ASIC 30 de los detonadores 20 realiza una comprobación de continuidad en el puente de ignición 27 del modo descrito anteriormente respecto a la orden "Comprobar continuidad singular" enviada a un detonador 20 determinado.

"Cargar"

Mediante esta orden, el explosor 40 solicita una carga de todos los detonadores 20 conectados al conductor común 18. Después de cargarse cada detonador 20, su señalizador del estado de carga se fija en nivel alto. Los detonadores 20 sólo responden al explosor 40 si se ha producido un error (por ejemplo, un error CRC, el señalizador de detección del conductor común no está alto, o bien, si se utiliza la carga escalonada descrita más adelante, el registro transitorio está puesto a cero), en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error.

Si se han conectado muchos detonadores 20 al conductor común 18, puede ser preferible escalonar la carga de manera que cada detonador 20 se cargue en un momento diferente, por ejemplo a tenor de los pasos siguientes:

1. El explosor 40 difunde la orden "Cargar" en el conductor común 18.

2. Seguidamente, el explosor 40 empieza a emitir una secuencia de reloj a una frecuencia temporal seleccionada en el conductor común 18, secuencia que continúa hasta alcanzarse determinado número máximo correspondiente al número máximo del registro transitorio, por ejemplo el 4.096.

3. Cuando el número de los relojes alcanza un número programado en el registro transitorio de un determinado detonador 20, ese detonador 20 se carga. Los detonadores 20 pueden tener valores transitorios singulares, o bien agruparse por sus números transitorios formando baterías (de 2 a 100, por ejemplo) que, por tanto, se cargan simultáneamente. La frecuencia de reloj debería programarse, y los valores transitorios de los detonadores deberían fijarse secuencialmente, de manera que se asegure la concesión de un tiempo mínimo deseado de carga individual (es decir, sin superposiciones) a cada detonador 20 o a cada batería de detonadores 20, lo cual puede realizarse de varias formas (por ejemplo, la utilización de números transitorios de 1, 2, 3 _ a una frecuencia de reloj determinada surte el mismo efecto que los números transitorios de 2, 4, 6 _ a una frecuencia de reloj dos veces más rápida). Cuando se recibe el reloj correspondiente al detonador 20, el CIAE o ASIC 30 empieza a cargar el condensador de disparo 26 (véase, por ejemplo, la figura 5) hasta que el voltaje del condensador alcanza un umbral cargado predefinido, en cuyo momento se mantiene la recarga del condensador de disparo 26.

4. Si el umbral del voltaje del condensador no se alcanza dentro de un período deseado especificado (por ejemplo, en la presente forma de realización, entre 1,048 y 8,39 s después de que el CIAE o ASIC 30 empiece a cargar el condensador de disparo 26), el CIAE o ASIC 30 se desconecta automáticamente y sitúa el señalizador del estado de la carga en nivel bajo (pero no necesita programarse para enviar una respuesta que comunique el error en este momento, si se utiliza la orden "Verificar carga" que se describe más adelante).

5. El proceso de carga finaliza cuando el conductor común 18 se mantiene en nivel bajo durante más tiempo del previsto por el período de desconexión automática predeterminado, por ejemplo 4,096 ms.

Por tanto, el tiempo mínimo requerido para cargar una red de detonadores en modalidad escalonada es esencialmente igual al tiempo de carga deseado de un condensador individual o de una batería de condensadores (que a su vez depende del proceso de carga utilizado y del tamaño del condensador de disparo 26) multiplicado por el número de detonadores (o de baterías de detonadores) 20. Por ejemplo, en la presente forma de realización pueden necesitarse unos 3 s por condensador con un sistema de 100 detonadores o baterías de detonadores en que se utilice el proceso regulador de corriente constante descrito más adelante, siendo el resultado un tiempo total de carga de 300 s. Como alternativa, la sincronización de la carga puede controlarse en una amplia gama de valores transitorios; por ejemplo, sincronizando con un número determinado de impulsos (para que se carguen todos los detonadores que tengan valores transitorios hasta dicho número de impulsos), deteniendo el reloj momentáneamente para que estos detonadores se carguen adecuadamente a su máxima capacidad antes de emitir más pulsaciones de reloj, interrumpiendo y reanudando seguidamente el proceso cuando se desee, y así sucesivamente.

Pasando al plano del dispositivo, es preferible que la electricidad suministrada a cada condensador de disparo 26 durante la carga le llegue a través de un proceso de carga regulado por voltaje de carril y corriente constante, como se aprecia en la figura 12. En dicho proceso de carga, la llamada de corriente se mantiene constante en un nivel relativamente bajo (por ejemplo, 1 mA) mientras que el voltaje aumenta linealmente con el tiempo hasta alcanzarse un "carril de voltaje" (que es el voltaje del regulador, escogido adecuadamente junto con la capacitancia del condensador de disparo 26 y la energía de disparo del puente de ignición 27), tras lo cual el voltaje permanece constante en el voltaje de carril y, por tanto, la llamada de corriente disminuye rápidamente. Dicha regulación de la carga (conocida, por ejemplo, en el campo de los cargadores de baterías para ordenadores portátiles) puede lograrse recurriendo a varios métodos, como un espejo de corriente utilizando dos transistores bipolares o transistores MOSFET, un voltaje fijo de fuente-compuerta en un transistor JFET o MOSFET, o una realimentación de corriente utilizando un amplificador operativo o comparador.

"Verificar carga"

Mediante esta orden, el explosor 40 transmite una petición a todos los detonadores 20 del conductor común 18 para que comprueben que están cargados. Si un CIAE o ASIC 30 no se ha cargado (como indica un ajuste bajo del señalizador del estado de la carga, según el procedimiento de carga descrito anteriormente) o tiene un error CRC, responde inmediatamente facilitando el código de error apropiado y otros datos, entre ellos sus señalizadores de estado. La orden "Verificar carga" también puede aportar una verificación eficaz de la capacitancia correcta del condensador de disparo 26 si se emplea un período de carga como el descrito anteriormente en relación con el proceso de carga, definiéndose sus límites respectivamente a fin de que se correspondan con el tiempo requerido (utilizando el proceso de carga seleccionado) para cargar un condensador de disparo 26 que tenga los límites superior e inferior de la capacitancia aceptable. Por ejemplo, en la forma de realización que aquí se describe, utilizando un proceso de carga limitado de corriente constante (1 mA) y voltaje de carril, un condensador de 47 \muF carga nominalmente a 25 V en 1,2 s, correspondiendo un período de 0,5-3 s a unos limites aceptables de capacitancia máxima/mínima (es decir, aproximadamente entre 20 y 100 \muF), o un condensador de 374 \muF carga nominalmente a 25 V en 9,4 s, correspondiendo un período de 6,25-12,5 s a unos límites aceptables de capacitancia máxima/mínima (es decir, aproximadamente entre 250 y 500 \muF). Si el explosor 40 recibe un mensaje de error en respuesta a esta orden, puede volver a transmitir la orden "Cargar" y concluir la secuencia, aunque también podría configurarse y programarse para permitir el diagnóstico individual y la carga individual de cualquier detonador 20 determinado que responda con errores.

"Calibrar"

Cada detonador 20 contiene un oscilador interno (véase la figura 5) que se utiliza para controlar y medir la duración de cualquier retardo o período generado o recibido por el detonador 20. La frecuencia exacta del oscilador de un determinado detonador 20 no se conoce y depende de la temperatura. Para que la sincronización de la voladura sea repetible y exacta, esta variación debe compensarse. En la presente forma de realización, dicha compensación se logra solicitando al detonador 20 que mida (respecto a la frecuencia de su oscilador) la duración de un impulso de calibración fijo, "NOM" (preferiblemente, por ejemplo, 0,5 a 5 s en una forma de realización como la que aquí se describe), generado por el explosor 40 utilizando su oscilador interno como referencia. En la presente forma de realización, seguidamente el detonador 20 utiliza la duración medida del impulso, "CC", para calcular el retardo de disparo en recuentos de oscilador, según la fórmula siguiente: recuentos = DLY*(CC/NOM), siendo DLY el valor del registro del retardo. (En la presente forma de realización se supone que, en el momento de realizarse la voladura, la temperatura del detonador 20 se ha estabilizado o está cambiando insignificantemente).

Mediante la orden "Calibrar" (cuyas unidades de información de direcciones pueden contener cualquier tipo de datos arbitrarios), el explosor 40 solicita que se calibren todos los detonadores 20 del conductor común 18. Un detonador 20 sólo responde a la orden "Calibrar" si se ha producido un error (por ejemplo, un error CRC, o los señalizadores de detección del conductor común o del estado de la carga no están altos), en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error. Si no hay error, inmediatamente después de recibirse el paquete de calibración, el detonador 20 espera hasta que el conductor común 18 alcanza un nivel alto durante un período determinado (por ejemplo, el período anteriormente descrito como "NOM"), en cuyo momento el CIAE o ASIC 30 empieza a contar a su frecuencia oscilante hasta que el conductor común 18 regresa al nivel bajo para concluir la secuencia de calibración. Seguidamente, el número de recuentos computado por el CIAE o ASIC 30 durante este período fijo se guarda en el registro de calibración del detonador (y posteriormente lo utiliza el CIAE o ASIC 30 para determinar los valores de cuenta atrás) y el señalizador de calibración se sitúa en el nivel alto. El retorno del conductor común 18 al nivel bajo concluye la secuencia de la orden "Calibrar", reconociéndose entonces el borde ascendente de la siguiente transición del conductor común 18 al nivel alto como el comienzo de una nueva orden.

"Verificar calibración"

Mediante esta orden, el explosor 40 solicita que se verifique la calibración de todos los detonadores 20 del conductor común 18. En respuesta, cada detonador 20 comprueba que el valor en su registro de calibración queda dentro de un intervalo determinado (por ejemplo, en la forma de realización que aquí se describe, +/-40%) de un valor correspondiente al número ideal o nominal de ciclos de oscilador que se producirían durante el período NOM. Un detonador 20 sólo responde si el valor de calibración queda fuera del intervalo determinado o si se ha producido otro error (por ejemplo, un error CRC, o los señalizadores de detección del conductor común, de la carga o del estado de la calibración no están altos), en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error.

"Disparar"

Mediante esta orden, el explosor 40 solicita que se disparen todos los detonadores 20 del conductor común 18. Un detonador 20 sólo responde a esta orden si se ha producido un error (por ejemplo, un error CRC, o los señalizadores de detección del conductor común, de la carga o del estado de la calibración no están altos, o el registro del retardo se ha puesto a cero), en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error. Si no se ha producido ningún error, el CIAE o ASIC 30 de cada detonador 20 responde a esta orden iniciando una secuencia de cuenta atrás/disparo y situando el señalizador de disparo en un nivel alto. El explosor 40 y el registrador y/o el CIAE o ASIC 30 pueden configurarse y programarse ventajosamente para que dicho proceso tenga lugar como sigue (véase también la figura 11):

1. A la recepción de la orden "Disparar", si hay errores CRC o de procedimiento y el CIAE o ASIC 30 todavía no ha logrado recibir una orden "Disparar", el dispositivo responde inmediatamente con el código de error apropiado (en cuyo caso, como se aprecia en la figura 10d, es preferible que el explosor 40 responda transmitiendo una orden "Descargar" a todos los detonadores 20; también podría diseñarse para permitir el diagnóstico y la corrección individuales de cualquier detonador 20 que respondiera con un error, o para emitir nuevas órdenes "Disparar" como se indica más adelante en el paso 3). Si no hay errores, el CIAE o ASIC 30 entra en una "cuenta atrás previa al disparo", cuyo retardo se programa mediante la información de retardo del paquete que transmite la orden "Disparar". Por ejemplo, dos bits de una unidad de información del registro de retardos pueden corresponder a cuatro retardos diferentes de cuenta atrás previa al disparo, basados en la precedente secuencia de calibración y desplazamiento; por ejemplo, un valor de 1-1 corresponde a un retardo de 4,096 s, 1-0 a un retardo de 2,048 s, 0-1 a un retardo de 1,024 s, y 0-0 a un retardo de 0,512 s.

2. El detonador 20 puede recibir en cualquier momento durante la cuenta atrás previa al disparo una orden "Descarga singular" o "Descargar", o una nueva orden "Disparar". Si vuelve a enviarse la orden "Disparar", el CIAE o ASIC 30 comprueba que no haya errores CRC. Si hay un error CRC, la nueva orden "Disparar" se pasa por alto y la actual cuenta atrás previa al disparo sigue adelante. Si no hay errores, el CIAE o ASIC 30 restablece su valor de la cuenta atrás previa al disparo según el valor determinado por el registro del retardo del paquete de la nueva orden "Disparar", y comienza una nueva cuenta atrás previa al disparo basada en el nuevo valor del retardo. En función del valor inicial del retardo de la cuenta atrás previa al disparo, es posible, y preferible, enviar la orden "Disparar" varias veces más (tres, en la forma de realización que aquí se describe) antes de que concluya la cuenta atrás previa al disparo.

3. Si no se envía ninguna de las dos órdenes "Descargar" antes de que concluya la cuenta atrás previa al disparo, el CIAE o ASIC 30 comprueba que el voltaje del conductor común 18 supere un valor liminar absoluto mínimo. Si no lo supera, el detonador 20 se descarga automáticamente; en caso contrario, comienza una "cuenta atrás del disparo final" y es preferible que la interfaz de comunicaciones del detonador 20 se desactive, para impedir la recepción de más órdenes. Es preferible que el tiempo de la cuenta atrás del disparo final se determine partiendo de la calibración descrita anteriormente y de un valor de retardo incorporado mediante programación a un registro de retardo del CIAE o ASIC 30. Al concluir la cuenta atrás de este tiempo de cuenta atrás del disparo final, el CIAE o ASIC 30 hace que el condensador de disparo 26 se descargue a través del puente de ignición 27, dando lugar a la detonación.

Se ha comprobado que un sistema estructurado según las características específicas preferidas que aquí se describen, con hasta un millar o más de detonadores 20 conectados en red al explosor 40, puede aportar sin fallos una exactitud del retardo de la sincronización superior a 80 ppm (por ejemplo, 0,8 ms con un retardo de 10 s).

"Descargar"

Mediante esta orden, el explosor 40 solicita que se descarguen todos los detonadores 20 del conductor común 18. Un detonador 20 sólo responde a esta orden si se ha producido un error CRC, en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error (en esta situación, la orden "Descargar" no se cumple). De lo contrario, en respuesta a esta orden, el CIAE o ASIC 30 de cada detonador 20 detiene cualquier cuenta atrás de disparo que pueda estar en marcha y hace que se descargue el condensador de disparo 26.

"Verificar descarga"

Mediante esta orden, el explosor 40 solicita que se verifique la descarga de todos los detonadores 20 del conductor común 18. En respuesta a esta orden, el CIAE o ASIC 30 de cada detonador 20 verifica la descarga del condensador de disparo 26, respondiendo sólo si se ha producido un error CRC o de verificación (por ejemplo, un error CRC, o los señalizadores de detección del conductor común, de la carga o del estado de la calibración no están altos), en cuyo caso la respuesta comprende el correspondiente código de error.

"Descarga singular"

Es igual que la orden "Descargar" explicada anteriormente, salvo por el hecho de requerir una ID en serie correcta de un detonador específico 20 en el conductor común 18, respondiendo dicho detonador con su ID en serie, información de retardo y transitoria, señalizadores del estado, y los códigos de error correspondientes.

Cualquier experto en estas tecnologías reconocerá que incluso un sistema tan concreto como el que aquí se ha descrito admite numerosas adiciones y modificaciones. Por ejemplo, no todas las órdenes descritas anteriormente serían absolutamente necesarias, dada la posibilidad de combinarlas, separarlas y modificarlas de otras muchas maneras, así como de implementar gran número de órdenes adicionales. Por citar sólo algunos ejemplos posibles, podría implementarse una orden de anulación de todos los señalizadores de detección del conductor común relativos a los detonadores 20 del conductor común 18 para permitir el restablecimiento del proceso de detección del conductor común, o podría implementarse una orden para permitir la carga individual y/o la verificación de carga individual de determinados detonadores 20, etc. Además, podrían utilizarse otros protocolos y/o esquemas de sincronización (por ejemplo, recurriendo a una tercera línea de reloj en lugar de la sincronización dinámica) si se consideraran adecuados para una aplicación determinada.

Aunque el presente invento se ha descrito en el contexto de una determinada forma de realización preferida, quedará entendido que en el ámbito de las presentes reivindicaciones también se comprenden numerosas variaciones, modificaciones y otras aplicaciones. Por ejemplo, aunque se ha descrito una forma de realización preferida que utiliza voltajes de funcionamiento diferenciados, se comprenderá fácilmente que pueden utilizarse otros medios para permitir que el detonador distinga el dispositivo al que está acoplado, por ejemplo configurando y/o programando el explosor y el registrador para emitir un anuncio identificador inicial interpretable por cualquier dispositivo subordinado acoplado cuando se active el explosor o el registrador y/o cuando sus bornes se conecten a algo. Por tanto, la precedente descripción detallada de una forma de realización preferida no pretende limitar de ninguna forma el presente invento, que sólo queda limitado por las reivindicaciones siguientes.

Claims (20)

1. Un detonador electrónico (20) para uso en un sistema explosor electrónico constituido por un explosor (40) y un registrador, donde dicho detonador electrónico (20) está configurado y/o programado para pasar a un modo de explosor cuando se acopla a un explosor (40) y para pasar a un modo de registrador cuando se acopla a un registrador, donde dicho explosor (40) tiene un primer intervalo de voltajes de funcionamiento y dicho registrador tiene un segundo intervalo de voltajes de funcionamiento y dicho detonador electrónico (20) está configurado y/o programado para distinguir entre dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo, y donde dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo no se superponen entre sí.

2. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 1, donde dicho detonador electrónico (20) también está configurado y/o programado para implementar precauciones de seguridad cuando no se halla en modo de explosor.

3. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, que también comprende un condensador de disparo (26), donde dichas precauciones de seguridad comprenden la descarga automática de un condensador de disparo (26).

4. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, que también comprende un condensador de disparo (26), donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir la carga de un condensador de disparo (26).

5. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir el cierre de un conmutador de disparo de detonador.

6. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir la aceptación de cualquier orden de carga.

7. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir el cierre de un conmutador de carga.

8. El detonador electrónico (20) de la reivindicación 2, que también comprende un condensador de disparo (26) y donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir la aceptación de cualquier orden de disparo.

9. Un sistema explosor electrónico que comprende un detonador electrónico (20) donde dicho sistema se ha configurado y/o programado para que dicho detonador electrónico (20) pase a un modo de explosor o a un modo de registrador según esté acoplado a un explosor (40) o a un registrador, donde dicho sistema comprende un explosor (40) que tiene un primer intervalo de voltajes de funcionamiento, donde dicho registrador tiene un segundo intervalo de voltajes de funcionamiento, y donde dicho detonador electrónico (20) se ha configurado y/o programado para distinguir entre dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo, y donde dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo no se superponen entre sí.

10. El sistema explosor electrónico de la reivindicación 9, donde dicho detonador electrónico (20) está configurado y/o programado para implementar precauciones de seguridad cuando no se halla en modo de explosor.

11. El sistema explosor electrónico de la reivindicación 10, donde dicho detonador electrónico (20) comprende un condensador de disparo (26) y donde dichas precauciones de seguridad comprenden la inhabilitación de dicho condensador de disparo (26).

12. El sistema explosor electrónico de la reivindicación 10, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir el cierre de un conmutador de disparo de detonador.

13. El sistema explosor electrónico de la reivindicación 9, donde dicho detonador electrónico (20) comprende un condensador de disparo (26) y donde dichas precauciones de seguridad comprenden la descarga automática de un condensador de disparo (26).

14. Un método para seleccionar entre el modo de registrador y el modo de explosor en un detonador electrónico (20), que comprende los pasos siguientes: a) acoplamiento a un detonador electrónico (20) de un dispositivo principal que es un explosor (40) que tiene un primer intervalo de voltajes de funcionamiento o bien es un registrador que tiene un segundo intervalo de voltajes de funcionamiento, donde dichos intervalos de voltajes de funcionamiento primero y segundo no se superponen entre sí, sin antes fijar manualmente dicho detonador electrónico (20) en un modo cuya selección se base en si dicho dispositivo principal es un explosor (40) o un registrador; b) utilización de dicho dispositivo principal acoplado en su correspondiente intervalo de voltajes de funcionamiento y emisión de una o más señales procedentes de dicho dispositivo principal; c) distinción por dicho detonador electrónico (20) de si dicho dispositivo principal acoplado es un explosor (40) o un registrador; y d) utilización de dicho detonador electrónico (20) en un modo que corresponda a si dicho dispositivo principal acoplado es un explosor (40) o un registrador.

15. El método de la reivindicación 14, que también comprende el paso consistente en la implementación de precauciones de seguridad por dicho detonador electrónico (20) cuando no se halla en el modo de explosor.

16. El método de la reivindicación 15, donde dicho detonador electrónico (20) comprende un condensador de disparo (26) y donde dichas precauciones de seguridad comprenden la inhabilitación de dicho condensador de disparo (26).

17. El método de la reivindicación 16, donde el paso a) comprende el acoplamiento de dicho dispositivo principal a dicho detonador electrónico (20) mediante una conexión que incluye un conductor común (18).

18. El método de la reivindicación 15, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir el cierre de un conmutador de disparo de detonador.

19. El método de la reivindicación 17, donde dichas precauciones de seguridad comprenden medios para impedir el cierre de un conmutador de disparo de detonador.

20. El método de la reivindicación 14, que también comprende el paso consistente en que dicho detonador electrónico (20) se comunique con dicho dispositivo principal acoplado mediante intercomunicación basada en la modulación de la corriente.