ES2625684T3 - Módulo de temporización - Google Patents

Abstract

Un módulo de temporización (30), para utilizarlo en un sistema de explosión, el cual incluye por lo menos: una primera instalación de discriminación (32) con uno o más sensores los cuales detectan por lo menos una primera característica (40) de un primer parámetro generado por una acción de un tubo de ionización de ondas de choque y una segunda característica (40) de un segundo parámetro generado por la acción del tubo de ionización de ondas de choque, una instalación de validación la cual produce por lo menos una primera señal de salida (42) si las características primera y segunda detectadas son validadas, y un temporizador (34) el cual completa la ejecución de un intervalo de temporización de una duración previamente determinada únicamente si, por lo menos, la primera señal de salida (42) es producida, y en donde: (i) los parámetros primero y segundo coexisten en la acción del tubo de ionización de ondas de choque; (ii) las características (40) están presente en una relación definida una con la otra; (iii) la primera característica (40) es detectada en un primer momento; y (iv) la segunda característica (40) es detectada durante una ventana de una duración definida que comienza un período definido después de que la primera característica es detectada.

Description

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el impulso pueda ser categorizado, con un mayor nivel de certidumbre, como habiendo sido producido por una acción del tubo de ionización de ondas de choque.

La amplitud de un impulso de luz crece desde cero hasta una intensidad máxima y entonces decae rápidamente. Una elevación de la temperatura asociada con un frente de inflamación que avanza en un tubo de ionización de ondas de choque generalmente retrasará la emisión de luz. El tiempo de elevación del impulso de la temperatura será más lento y típicamente tendrá un perfil más cerca de aquél de las curvas P y H. Un posible procedimiento de validación podría entonces basarse en lo siguiente:

a) detección de la presencia de luz por lo menos de una magnitud previamente determinada;

b) detección de la ausencia de luz dentro de una ventana de una duración definida que comienza en un período definido después de completar con éxito la etapa (a); y

c) durante o después del período definido en la etapa (b), supervisión de la velocidad de cambio de la temperatura.

La amplitud de la luz y la velocidad de cambio de la temperatura se validan mediante procesos de comparación. Se debe observar que, inherentemente, se lleva a cabo una validación adicional mediante la utilización de una ventana temporal porque la medición de la velocidad del cambio de la temperatura únicamente estaría afectada y se tendría en cuenta si existiera una ausencia de luz durante la ventana temporal definida.

La figura 1 ilustra una ventana de clasificación 10 la cual tiene una extensión de la amplitud 12 y una extensión del tiempo 14. La ventana empieza en el momento T1 después del comienzo de una acción del tubo de ionización de ondas de choque (tiempo = 0) el cual se toma como el momento en el cual la acción del tubo de ionización de ondas de choque se presenta a un módulo de temporización (como se describe más adelante en este documento). Los parámetros seleccionados los cuales quedan dentro de la ventana son rastreados y los datos que pertenecen a características de cada parámetro son almacenados en una forma adecuada, analógica o digital, para una recuperación subsiguiente, cuando se requiera, como datos de referencia. A partir de pruebas realizadas con tubos de ionización de ondas de choque representativos es posible registrar cómo los parámetros escogidos y las características seleccionadas de los mismos varían, con respecto al tiempo, y las relaciones entre estas características por ejemplo en un momento, amplitud (magnitud), velocidad de cambio o bien otras bases. Estos datos están unívocamente asociados con una acción del tubo de ionización de ondas de choque. Las naturalezas y las relaciones específicas de las características de los parámetros tales como luz, presión, fuerza, temperatura y calor las cuales ocurren en una acción del tubo de ionización de ondas de choque no pueden ser rápidamente simuladas. Además, si se requiere, es posible incorporar en el material en el interior del tubo de ionización de ondas de choque por lo menos uno o más elementos o composiciones particulares ("aditivos"), los cuales se seleccionan específicamente para el propósito, lo cual da lugar a una o más características únicas y distintivas adicionales, las cuales pueden ocurrir dentro de la ventana de clasificación 10 o en algún otro momento. Esta capacidad ofrece beneficios sustanciales desde el punto de vista de la seguridad porque permite que la utilización del tubo de ionización de ondas de choque esté limitada a un módulo de temporización, y a un detonador asociado, con características complementarias, y viceversa.

En un aspecto las características las cuales se van a supervisar se pueden clasificar en dos categorías. Una primera categoría de características incluye aquellas características las cuales son determinadas sustancialmente de forma instantánea, por ejemplo una magnitud absoluta, la presencia o ausencia de una señal, o la velocidad de cambio de una característica, en un momento determinado. Una segunda categoría de características incluye aquellas las cuales dependen del tiempo, por ejemplo la duración de una señal, el tiempo tomado por una señal para aparecer y después ausentarse y un valor el cual está proporcionado por una integral de una señal que depende del tiempo. Con las características primeras, los procesos de validación pueden ser llevados a cabo más rápidamente que para las características las cuales quedan dentro de la segunda categoría.

Las características seleccionadas se clasifican como un estímulo de entrada el cual puede ser electrónicamente detectado y procesado. El número de estímulos los cuales pueden ser detectados se podría incrementar para conseguir un incremento proporcionado en el nivel de certeza en el que ha sido identificada una acción del tubo de ionización de ondas de choque genuino. Este aspecto de la invención se basa en el principio de que una acción del tubo de ionización de ondas de choque puede ser identificada positivamente y con precisión mediante las características las cuales están unívocamente asociadas con los parámetros seleccionados producidos cuando se presenta una acción del tubo de ionización de ondas de choque en una ubicación definida y las cuales se prestan ellas mismas a procedimientos de validación. Los datos de entrada a partir de una acción tentativa del tubo de ionización de ondas de choque son sometidos a procesos de validación los cuales son llevados a cabo con un grado excepcional de fiabilidad. En el momento de la validación de un proceso de temporización se completa un intervalo de tiempo definido. Se utilizan medios electrónicos para controlar la duración del intervalo de temporización porque de este modo se consigue un grado deseado de precisión.

La figura 2 es una representación de un diagrama de bloques de ciertos aspectos de un circuito de un módulo de temporización 30 según una forma de la invención. El módulo de temporización incluye una instalación de

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discriminación 32 la cual controla el funcionamiento de un temporizador eléctrico 34. Una batería 36 alimenta la instalación 32 y el temporizador 34.

Un extremo de un tubo de ionización de ondas de choque 38 se presenta a la instalación de discriminación 32. Esto se puede hacer de un modo apropiado. De forma conveniente el extremo, no representado, está conectado a través de un acoplamiento adecuado a un alojamiento el cual contiene el módulo de temporización 30. Se puede utilizar un acoplamiento individual el cual permita la detección de los parámetros los cuales están presentes en el extremo del tubo de ionización de ondas de choque. Esto es ejemplar únicamente y no limitativo. En una instalación alternativa dos o más conexiones se realizan a un tubo de ionización de ondas de choque, preferiblemente cerca de un extremo del tubo. Estas conexiones están separadas en una dirección alargada del tubo de ionización de ondas de choque. En cada conexión del tubo de ionización de ondas de choque se supervisa, utilizando sensores adecuados, la presencia o la ausencia de características de los parámetros previamente determinadas. La separación entre las conexiones se presta ella misma, de forma inherente, a la supervisión de otras características es decir la velocidad de propagación de una frente de onda (frente de ignición) en el tubo de ionización de ondas de choque. Por ejemplo en un punto de conexión la magnitud de un impulso de luz, la velocidad de cambio de la temperatura y el intervalo de tiempo entre una amplitud máxima del impulso de luz y una temperatura máxima se pueden detectar y medir. Estas mediciones pueden entonces ser sometidas a procesos de validación. Alternativamente o adicionalmente, las mismas características de los parámetros se detectan y se miden en un segundo punto de conexión el cual está a una distancia conocida del primer punto de conexión. Los dos conjuntos de características de los parámetros debieran ser idénticos, excepto por un intervalo de tiempo el cual es de una duración conocida. Los procesos de validación se completan entonces comparando un conjunto de características de los parámetros con el segundo conjunto de características de los parámetros. Este ejercicio, el cual puede ser llevado a cabo en un proceso de validación individual o en un proceso de validación adicional, permite que sean verificadas la velocidad y la dirección de la propagación de una acción del tubo de ionización de ondas de choque en un tubo de ionización de ondas de choque.

La instalación de discriminación 32 incluye una serie de sensores (descritos más adelante en este documento) los cuales supervisan los parámetros de una acción del tubo de ionización de ondas de choque para detectar las características 40 de la misma. Si se detecta una característica y se identifica o valida positivamente, se produce una señal 42. El temporizador se causa que empiece un ciclo de temporización en el momento de la detección de la característica.

Durante la ejecución del ciclo de temporización, características adicionales presentadas por parámetros de la acción del tubo de ionización de ondas de choque a la instalación de discriminación se detectan y validan. Si todas las entradas a la instalación de discriminación son validadas entonces se permite que el temporizador complete su ciclo de temporización y al final del mismo se genera una señal de salida de temporización 44.

En el ejemplo anterior el ciclo de temporización se inicia en el momento de la detección de la señal de luz. La amplitud de la señal de luz y la velocidad del cambio de la temperatura se validan entonces. Alternativamente el comienzo del ciclo de temporización tiene lugar únicamente si estas dos características son validadas. En cada caso el ciclo de temporización únicamente se completa si, en la segunda conexión, se miden señales sustancialmente idénticas para la amplitud de la luz y la velocidad de cambio de la temperatura.

Si las características no se validan o si la validación no tiene lugar dentro de un período el cual es inferior a la duración del intervalo o ciclo de temporización, una señal 46 es enviada al temporizador para detener su funcionamiento. La señal de salida de temporización 44 no se genera entonces y se termina la ejecución del intervalo de temporización. Por lo tanto el temporizador únicamente se permite que continúe con la ejecución del ciclo de temporización si se produce la señal 42. Si la señal no se produce, esto es no tiene lugar validación dentro de un intervalo de tiempo previamente determinado, se detiene la ejecución del ciclo de temporización completo. En otra implantación el temporizador empieza la ejecución del ciclo de temporización únicamente cuando se produce la señal 42.

En una forma de realización particularmente preferida un sensor individual, tal como un fotodiodo, se utiliza para supervisar dos parámetros de una acción del tubo de ionización de ondas de choque. Por ejemplo la luz, preferiblemente la amplitud de la luz, y la temperatura (la magnitud de la temperatura) se pueden supervisar mediante la utilización de un fotodiodo el cual es polarizado a través de la utilización de un circuito apropiado en un primer modo de forma que sea sensible a una señal de luz y después de ello es polarizado en un segundo modo de forma que sea sensible a la temperatura.

La señal de salida de temporización puede ser utilizada, en un arnés de conectores en un sistema de explosión, para propagar un retraso a lo largo del mazo. Alternativamente, como se describe adicionalmente en este documento, la señal de salida de temporización se utiliza para controlar el encendido de un elemento de iniciación en un detonador el cual ha sido colocado en un taladro.

La figura 3 ilustra aspectos adicionales del módulo de temporización. La instalación de discriminación 32 está encerrada en una línea de puntos. Conectado a la instalación de discriminación está un procesador 50 el cual

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incluye un circuito de gestión de la energía y, opcionalmente, un conjunto de comunicación (como se describe más adelante en este documento), una instalación de conmutación 52, un condensador de almacenaje de energía 56 y una memoria 58. La batería 36 está conectada a la instalación de discriminación 32 a través de un fusible 60. La instalación de discriminación 32 incluye un filtro digital 62, tres puertas Y 64, 66 y 68 respectivamente, circuitos de enclavamiento 70, 72 y 74, un conjunto de inicialización del disparo 76, puertas Y 78, 80 y 82, conmutadores 84, 86 y 88 respectivamente los cuales están conectados a salidas de las puertas Y 78 a 82 y un dispositivo de iniciación 90 el cuál es de cualquier clase apropiada y el cuál está conectado en serie con los conmutadores 84 a 88.

Tres sensores 100 a 104 están conectados respectivamente a las puertas Y 64 a 68 y tienen entradas conectadas a una puerta O 106. Las entradas también van al filtro 62.

Los datos apropiados son almacenados en la memoria 58 la cual está conectada al circuito de gestión de la energía

50. Estos datos, típicamente, incluyen datos de identidad que pertenecen a, o bien asociados de otro modo con, un detonador con el cuál se va a utilizar el módulo de temporización 30, tal como datos de temporización, parámetros del disparador del detonador, información de fabricación y de rastreo del detonador, un identificador del detonador el cual está unívocamente asociado con el detonador y similares. Esta lista es ejemplar únicamente y no es limitativa.

El módulo de temporización 30 también incluye un conjunto de comunicación el cual puede estar incorporado en el procesador 50. El conjunto de comunicación permite que tenga lugar la comunicación entre el aparato de control tal como un control de explosión (no representado) y el resto del circuito de gestión de la energía, el temporizador programable y la memoria. Esta característica es valiosa porque, a través del conjunto de comunicación, los datos en la memoria 58 se pueden variar para condiciones de funcionamiento adecuadas. Por ejemplo, el temporizador podría estar programado para cambiar la duración de un intervalo de temporización el cual es ejecutado en el momento de una validación con éxito de las características de los parámetros, según los requisitos de un programa. La utilización de un detonador también puede ser gestionada rígidamente, para que el encendido del detonador se pudiera inhibir en ausencia de un criterio de entrada definido.

Es posible tener diferentes procesos de validación los cuales son llevados a cabo con respecto a una acción del tubo de ionización de ondas de choque. Cada proceso de validación está estructurado para que sea tan fiable y preciso como cualquier otro proceso de validación. Meramente a título de ejemplo un proceso de validación podría ser con respecto a la amplitud de la luz y la velocidad del cambio de la temperatura mientras otro proceso de validación se podría basar en la duración de un impulso de luz y el intervalo de tiempo entre una amplitud máxima de un impulso de luz y una temperatura máxima. El conjunto de comunicación podría ser empleado para asegurar que se implante un proceso de validación escogido. En una instalación de explosión basada en la utilización de una pluralidad detonadores los datos que pertenecen a cada ejercicio de validación se podrían transferir a la memoria de cada detonador bajo condiciones de campo utilizando los conjuntos de comunicación respectivos. Antes de este ejercicio, el cual es similar a un proceso de armado preliminar, podría no ser posible, sin tener en cuenta el proceso de validación el cual se está llevando a cabo, que un detonador fuera encendido.

De forma similar, los datos a partir de cada detonador, por ejemplo, los datos relativos al estado del detonador, podrían ser transferidos por el conjunto de comunicación respectivo a un programador de la explosión, o a un control de la explosión.

Una función primaria del filtro 62 es derivar los datos a partir de las características de entrada de los parámetros seleccionados para los propósitos de validación o confirmación, o directamente para validar estos datos. Las especificaciones del filtro pueden estar configuradas o determinadas con respecto a cualquier característica adecuada la cual identifique unívocamente una acción del tubo de ionización de ondas de choque, tal como un nivel umbral o un tiempo de elevación de un parámetro, la velocidad de cambio de un parámetro con el tiempo, el valor integrado de un parámetro con respecto a un intervalo de tiempo particular y la presencia y la duración, o la ausencia, de uno o más parámetros dentro de una ventana de temporización de clasificación o dentro de una pluralidad de ventanas de temporización de clasificación. En una implantación, las características relativas a los parámetros que aparecen a partir de una acción del tubo de ionización de ondas de choque son procesadas para los propósitos de validación durante una primera ventana de clasificación y las características a partir de los mismos o de parámetros diferentes, como se desee, son procesadas para la validación durante una segunda ventana de clasificación o una pluralidad de ventanas de temporización de clasificación subsiguientes.

El filtro 62 controla el funcionamiento de la instalación de conmutación 52 y del temporizador 34 el temporizador es programable para ejecutar un periodo de retraso temporal escogido, como es conocido en la técnica. Al final del periodo de retraso temporal el elemento de iniciación 90 es inflamado a fin de encender un detonador, no representado.

Los componentes los cuales están incluidos en el módulo de temporización tienen un bajo consumo de corriente. Esto permite que la batería en la instalación de suministro de energía permanezca conectada permanentemente, por lo menos a la instalación de discriminación. Preferiblemente la batería está conectada, adicionalmente, a las partes aplicables del resto del circuito, por ejemplo a la instalación de validación. Dependiendo de la construcción del temporizador la batería puede estar conectada permanentemente al temporizador y el temporizador puede entonces

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