JP4006277B2

JP4006277B2 - Electronic detonator

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Publication number: JP4006277B2
Application number: JP2002193918A
Authority: JP
Inventors: 和弘黒木; 幹生高田; 隆平内山
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP2004036984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子雷管に関し、詳細には、破壊対象（例えば、岩盤や建造物）に複数の爆薬体を装薬し、これらに遠隔で給電あるいは制御し、順次起爆する発破作業において用いられる電子雷管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遠隔位置に配置された発破器あるいは制御器から供給された電気エネルギを電源回路であるエネルギ蓄積回路に蓄積し、その蓄積エネルギによりタイマ回路を動作させ、且つ、タイマ回路の動作を制御し、最終的には所望する遅延時間後に起爆する電子雷管が知られている。
【０００３】
最近では、上記タイマ回路の遅延時間の計時機構は、計時基準となるクロック・パルスを生成して出力する発振回路と、該クロック・パルスを計数してトリガ信号を生成するカウンタ回路とからなる技術が主流となっている。
【０００４】
これらの電子雷管には、特開昭６３−８３５９９号公報、ＵＳＰ４，４４５，４３５号公報、特開平５−７９７９７号公報の電子雷管のように、上記カウンタ回路のリセット状態を解除して、予め設定された遅延時間を計時した後、上記エネルギ蓄積回路に充電された電荷（電気エネルギ）を放電して、起爆するリセット解除制御型のものがある。
【０００５】
また、ＵＳＰ４，６７４，０４７号公報、ＵＳＰ５，４６０，０９３号公報、ＵＳＰ５，４０６，８９０号公報の電子雷管のように、遠隔位置に配置された発破器あるいは制御器が電子雷管の動作を制御する制御信号を発生し、電子雷管が上記制御器からの制御信号を受信し、段階的なシーケンス動作によって制御されるシーケンス制御型のものがある。
【０００６】
上記シーケンス動作としては、例えば、ＵＳＰ５，４６０，０９３号公報の電子雷管のように、所望する遅延時間の計時開始の前に、起爆計時開始準備のための信号（ＡＲＭ信号）を受ける計時準備段階を経て、起爆計時開始信号（ＦＩＲＥ信号）を受けて上記カウンタ回路のリセット状態を解除して上記設定された遅延時間を計時し、起爆する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電子雷管は、一般に破壊対象（例えば、岩盤や建造物）に対して、複数の爆薬体を装薬し、これらに遠隔で給電あるいは制御し、順次起爆するために用いられる。
【０００８】
このため、前段の爆発の影響、特に爆発によって生じる電磁波や衝撃波の影響を受けることが懸念される。
【０００９】
上記タイマ回路の電気系統で懸念される影響として、電源回路の出力電圧の変動あるいは一時的停電現象が挙げられる。
【００１０】
本願発明者らは、上記電源回路として電解コンデンサを用いた場合に、前段の爆発の影響による一時的停電現象が発生することを実験的に確認した。
【００１１】
上記のように観測された一時的停電現象は、充電してある電圧レベルが一旦０ボルトレベルまで約１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃの間低下し、その後、急速に復帰するものであった。
【００１２】
上記のような一時的停電現象が発生すると、上記タイマ回路の電気系統が一旦停止するため、上記リセット解除制御型の電子雷管では、上記カウンタ回路が再度リセット状態に陥り、リセットが解除されない限り不発に至るか、若しくは特開平５−７９７９７号公報のような自発的にリセットを解除する機能を有するものであれば、上記一時的停電の終了時点から再度計時を開始して、予定した遅延時間より遅れて起爆される。
【００１３】
また、上記シーケンス制御型の電子雷管では、起爆動作の途中で上記一時停電が発生した場合には、全ての機能がリセットされる上、前段の爆発によって破壊対象の一部が破壊されるため、信号送信のためのリード線等が切断され、上記シーケンス制御信号を送信することが出来なくなることから、確実に不発に至る。
【００１４】
また、無線で上記制御信号を送信する種類の電子雷管の場合には、少なくとも不発を回避するために絶えず上記起爆計時開始信号（ＦＩＲＥ信号）を送信し続けていたとしても、上記一時的停電の終了時点から上記起爆計時開始信号（ＦＩＲＥ信号）を受け付けて再度計時を開始するため、予定した遅延時間より遅れて起爆されることは免れない。
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題を解決することのできる電子雷管を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、遠隔位置に配置された発破器または発破制御器から供給された電気エネルギを蓄積するエネルギ蓄積コンデンサと、該エネルギ蓄積コンデンサからのエネルギによって動作し、前記発破器または前記発破制御器からの計時開始制御信号によって計時を行なう電子回路と、前記計時開始の前までに決定された遅延時間の計時を行い、所望の遅延時間後に前記エネルギ蓄積コンデンサの蓄積エネルギを放電して雷管部を起爆する起爆手段とを備えた電子雷管において、前記エネルギ蓄積コンデンサの一時的停電現象を補償するバックアップコンデンサと、前記エネルギ蓄積コンデンサの充電電圧を入力して前記タイマ回路の適正な動作電圧に変換して電圧を安定的に前記タイマ回路に供給するための定電圧回路と、前記定電圧回路の出力を安定させるための出力安定用コンデンサ及びツエナーダイオードとを有することを特徴とする電子雷管を提供する。
【００１９】
なお、前記のごとき一時的停電現象を補償するバックアップの概念は、例えば特開２００１−１９１８９２号公報、特開平５−３６３４号公報等に記載されている。
【００２０】
上記発明において、さらに、停電前の動作段階を記憶し、該記憶に基づいて停電復帰後の処理を行なう停電処理手段を有することができる。
【００２１】
ここで、前記停電処理手段は、停電前の前記動作段階を記憶する動作段階記憶手段と、電源復帰後に前記動作段階記憶手段に記憶された動作段階の次の動作を実施させる順次動作手段とを有することができる。
【００２２】
なお、前記のごとき停電処理手段およびタイマ回路の概念は、特開平７−１９１７８０号公報、特開平５−１０８５０３号公報、特開平５−２４１６８６号公報、特開平５−２５１５７号公報、特開平５−１０８５０３号公報等に記載されている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１を参照して、本発明に係る電子雷管の実施形態１について説明する。
図１は、本実施形態における電子雷管の電子モジュール１の回路構成を示すブロック図である。
【００２４】
発破器（図示せず）からの電気エネルギの供給を受ける入力端子２４、２５の間に入力抵抗器１１が接続され、入力抵抗器１１に並列に整流回路１２の入力端子が接続される。
【００２５】
整流回路１２の出力端子には、発破器から供給された電気エネルギを充電するエネルギ蓄積コンデンサ１３が接続される。エネルギ蓄積コンデンサ１３の一端（陽極端子）は出力端子２６および逆流防止用ダイオード１５のアノード端子に接続され、逆流防止用ダイオード１５のカソード端子にバックアップ用コンデンサ１４の一端および定電圧回路１６の入力端子が接続される。
【００２６】
バックアップ用コンデンサ１４の位置は、上述の通り定電圧回路１６の入力側に配置されることが好ましく、その静電容量は、エネルギ蓄積コンデンサ１３の静電容量と同じか、それ以下であればよく、想定する一時的停電の継続時間によって任意に選択することができる。正規の充電特性への影響を考慮すれば、エネルギ蓄積コンデンサ１３の静電容量の０．１％乃至１０％が好ましい。
【００２７】
また、耐衝撃の観点から、エネルギ蓄積コンデンサ１３が例えばアルミ電解コンデンサの場合は衝撃によって一時的停電が発生することが懸念されるため、本発明においては、バックアップ用コンデンサ１４を耐衝撃のより優れた別の構造のものとすることが好ましく、例えば、積層セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、若しくはタンタルコンデンサとすることができる。
【００２８】
定電圧回路１６は、エネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電圧を入力してタイマ回路２１の適正な動作電圧に変換して、この電圧を安定的にタイマ回路２１に供給するためのものである。
【００２９】
本発明の電子雷管において、タイマ回路２１の動作電圧はエネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電圧よりも低い。したがって、定電圧回路１６の入力電圧は出力電圧よりも高いので、バックアップ用コンデンサ１４として同一静電容量のものを用いる場合には、定電圧回路１６の出力側よりも入力側に配置した方がより多くの電荷を充電することができる。
【００３０】
また、逆流防止用ダイオード１５は上記いずれの配置の場合にも必要であるが、定電圧回路１６の出力側に逆流防止用ダイオード１５を配置すると、逆流防止用ダイオード１５の順方向電圧降下分だけタイマ回路２１への供給電圧が低下することになり好ましくない。
【００３１】
よって、逆流防止用ダイオード１５およびバックアップ用コンデンサ１４からなるバックアップ回路２の配置は定電圧回路１６の入力側が好ましく、エネルギ蓄積コンデンサ１３とともにπ型回路が構成される。
【００３２】
すなわち、エネルギ蓄積コンデンサ１３の他端（陰極端子）とバックアップ用コンデンサ１４の他端は共通（ＧＮＤ）端子に接続され、逆流防止用ダイオード１５を挟んで並列に接続される。
【００３３】
定電圧回路１６の出力端子には、定電圧回路１６の出力電圧を安定させるための出力安定用コンデンサ１７、ツェナーダイオード１８、リセット保持回路３、およびタイマ回路２１の電源端子が接続される。リセット保持回路３はリセット保持回路用抵抗器１９とキャパシタ２０の直列回路で構成され、リセット保持回路用抵抗器１９とキャパシタ２０の接続点にタイマ回路２１の入力端子が接続される。
【００３４】
出力端子２６、２７の間には点火用抵抗線２３が接続され、また、出力端子２７にはＳＣＲ２２のアノード端子が接続される。ＳＣＲ２２のカソード端子は共通（ＧＮＤ）端子に接続され、ゲート端子はタイマ回路２１の出力端子に接続される。
【００３５】
電子モジュール１の基本動作としては、発破器から電気エネルギが供給されるとエネルギ蓄積コンデンサ１３に充電し、いったん充電された後は、エネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電圧によって動作する。
【００３６】
この充電電圧は、定電圧回路１６によって一定の値に安定化された電圧、例えば３．０（Ｖ）とされて出力側に供給される。安定化されたこの出力電圧は、タイマ回路２１およびリセット保持回路３に供給される。
【００３７】
タイマ回路２１は、例えば水晶発振回路（図示せず）と、この水晶発振回路の出力パルスを計数するカウンタ（図示せず）とからなる。このカウンタが予め設定された計数値だけ出力パルスを計数すると、出力端子からトリガ信号を出力してＳＣＲ２２をオンさせ、エネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電荷を点火用抵抗線２３に放電することとなる。
【００３８】
点火用抵抗線２３は所定値以上の電荷（電気エネルギ）の放電を受けると加熱され、これにより、付属の電気雷管（図示せず）を起爆する。
【００３９】
リセット保持回路３は、水晶発振回路の出力が安定化するまでの間、リセット保持回路用抵抗器１９とキャパシタ２０によって決定される時定数に相当する時間だけカウンタによる計数動作の開始を遅らせた後、リセットを解除する。
【００４０】
バックアップ用コンデンサ１４と逆流防止用ダイオード１５からなるバックアップ回路２は、例えば、エネルギ蓄積コンデンサ１３が外的要因或いは内的要因によって、充電してある電圧レベルが一旦０ボルトレベルまで約１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃの間低下し、その後、急速に復帰するような一時的停電現象を引き起こした場合に、その間だけバックアップ用コンデンサ１４に充電された電荷によって動作エネルギを賄うように動作する。
【００４１】
すなわち、一時的停電現象を引き起こした場合にもタイマ回路２１の電圧降下を防止し、再度のリセット動作を禁止するように作動する。
【００４２】
よって、エネルギ蓄積コンデンサ１３の降下継続の設計時間はバックアップ用コンデンサ１４の静電容量によって設定することができ、上述の時間（約１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃ）には限定されない。
【００４３】
本実施形態の例示では、エネルギ蓄積コンデンサ１３としてアルミ電解コンデンサ（１，０００（μＦ）／定格電圧１６（Ｖ））を使用し、バックアップ用コンデンサ１４として積層セラミックコンデンサ（１（μＦ）／ＧＲＭ４０Ｂ１０５Ｋ１６：村田製作所製）を使用した。
【００４４】
ツェナーダイオード１８は、上述の一時的停電現象を引き起こした場合、エネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電圧の急峻な復帰に際して定電圧回路１６のオーバーシュートを抑制し、タイマ回路２１に悪影響を及ぼす不要な電圧上昇（サージ電圧）を防止する。
【００４５】
本実施形態ではツェナーダイオード１８として、定電圧回路１６の出力電圧３．０（Ｖ）に対して、ツェナー電圧５．６（Ｖ）、消費電流１（μＡ）以下のツェナーダイオード（ＨＺＵ５．６Ｇ：日立製作所製）を用いた。
【００４６】
（実施形態２）
図２を参照して、本発明に係る電子雷管の実施形態２について説明する。
図２は、本実施形態における電子雷管の電子モジュール１０１の回路構成を示すブロック図である。
【００４７】
発破器（図示せず）からの電気エネルギの供給を受ける入力端子２４、２５の間に入力抵抗器１１が接続され、入力抵抗器１１に並列に整流回路１２の入力端子が接続される。
【００４８】
整流回路１２の一出力端子には、制御信号分離用ダイオード２８のアノード端子とタイマ回路１０２の制御信号入力端子が接続される。入力端子２４、２５から整流回路１２を経て入力された制御信号は、整流回路１２の一出力端子から制御信号入力端子（ＳＩＧＮＡＬ−１）に入力される。制御信号分離用ダイオード２８のカソード端子には、発破器から供給された電気エネルギを充電するエネルギ蓄積コンデンサ１３の一端（陽極端子）が接続される。
【００４９】
制御信号分離用ダイオード２８のアノード端子、すなわち整流回路１２の出力（＋）端子には、抵抗器２９とＦＥＴ３０のソース端子が接続される。抵抗器２９はフローティング防止用であり、制御信号の不安定化を防止する。
【００５０】
ＦＥＴ３０のドレイン端子は抵抗器３１を介して共通（ＧＮＤ）端子へ接続され、ゲート端子は、タイマ回路１０２の信号返信端子に接続される。ＦＥＴ３０は、タイマ回路１０２の信号返信端子から返信ハイレベル信号を受けると閉じて、整流回路１２からの電流をバイパスすることで、入力端子２４、２５間の電位或いは消費電流を変化させる。この変化は、タイマ回路１０２からの返信情報として発破制御器に伝達される。
【００５１】
エネルギ蓄積コンデンサ１３の一端（陽極端子）は出力端子２６および逆流防止用ダイオード１５のアノード端子に接続され、逆流防止用ダイオード１５のカソード端子にバックアップ用コンデンサ１４の一端および定電圧回路１６の入力端子が接続される。
【００５２】
逆流防止用ダイオード１５およびバックアップ用コンデンサ１４からなるバックアップ回路２は、実施形態１において説明した理由で定電圧回路１６の入力側に配置され、エネルギ蓄積コンデンサ１３とともにπ型回路が構成される。
【００５３】
すなわち、エネルギ蓄積コンデンサ１３の他端（陰極端子）とバックアップ用コンデンサ１４の他端は共通（ＧＮＤ）端子に接続され、逆流防止用ダイオード１５を挟んで並列に接続される。
【００５４】
また、バックアップ用コンデンサ１４の静電容量については、実施形態１と同様にエネルギ蓄積コンデンサ１３の静電容量と同じか、それ以下であればよく、想定する一時的停電の継続時間によって任意に選択することができる。正規の充電特性への影響を考慮すれば、エネルギ蓄積コンデンサ１３の静電容量の０．１％乃至１０％が好ましい。
【００５５】
また、バックアップ用コンデンサ１４の構造については、実施形態１と同様に耐衝撃のより優れた構造のものもとすることが好ましく、例えば、積層セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、若しくはタンタルコンデンサとすることができる。
【００５６】
定電圧回路１６の出力端子には、定電圧回路１６の出力電圧を安定させるための出力安定用コンデンサ１７、ツェナーダイオード１８、リセット用時定数回路４、およびタイマ回路１０２の電源端子が接続される。リセット用時定数回路４はリセット保持回路用抵抗器１９とキャパシタ２０の直列回路で構成され、リセット保持回路用抵抗器１９とキャパシタ２０の接続点にタイマ回路１０２のリセット端子（ＲＥＳＥＴ）が接続される。
【００５７】
出力端子２６、２７の間には点火用抵抗線２３が接続され、また、出力端子２７にはＳＣＲ２２のアノード端子が接続される。ＳＣＲ２２のカソード端子は共通（ＧＮＤ）端子に接続され、ゲート端子はタイマ回路１０２の出力端子（ＯＵＴ）に接続される。
【００５８】
タイマ回路１０２の構成について、図３を参照して説明する。
図３は、タイマ回路１０２の主要な構成要素の配置を示すブロック図である。
【００５９】
タイマ回路１０２は、中央制御回路２００、リセット保持用コンパレータ２０１、分圧抵抗回路２０２、制御信号デコーダ２０３、返信デコーダ２０４、例えば水晶発振回路やＲＣ発振回路等からなるクロックパルス発生回路２０５、制御状態記憶回路２０６、第１カウンタ２０７、第２カウンタ２０８、およびプリセット回路２０９から構成される。
【００６０】
リセット保持用コンパレータ２０１は、リセット用時定数回路４からのリセット信号を受け取り、分圧抵抗回路２０２によって生成される基準電圧とを比較して、リセット信号電圧が前記基準電圧を越えたときにリセット解除信号を生成する。制御信号デコーダ２０３は、制御信号入力端子（ＳＩＧＮＡＬ−１）から入力される信号を解読して中央制御回路２００に伝達する。返信デコーダ２０４は、中央制御回路２００が出力する信号を返信信号として出力端子（ＳＩＧＮＡＬ−２）から出力する。
【００６１】
第１カウンタ２０７は、中央制御回路２００によりリセット解除されて第１の計時時間（ｄＴ１）に相当するクロックパルス発生回路２０５からのクロックパルスを計数して、第１計時終了信号を出力する。第２カウンタ２０８は、第１カウンタ２０７の第１計時終了信号を受けてリセット解除され、プリセット回路２０９にセットされた第２の計時時間（ｄＴ２）に相当するクロックパルス発生回路２０５からのクロックパルスを計数して、第２計時終了信号を出力端子（ＯＵＴ）から出力する。
【００６２】
制御状態記憶回路２０６は、中央制御回路２００により制御されて、第１計時時間（ｄＴ１）の間に動作状態を記憶する。制御状態記憶回路２０６は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ回路から構成され、中央制御回路２００の動作シーケンスの状態、第２カウンタ２０８の既計数値、更には後述の発破作業に使用される電子雷管の複数の各々に割り振られた認識番号コード、および予めプログラムされる第２カウンタの計数値を記憶する。
【００６３】
実施形態２の電子雷管の動作を図３および図４を参照して説明する。
図４は、実施形態２における電子雷管の基本動作の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
発破制御器から供給された電気エネルギは、エネルギ蓄積コンデンサ１３に充電される（Ｓ４０２）。この充電電圧は、定電圧回路１６によって一定の値に安定化された電圧、例えば３．０（Ｖ）とされて出力側に供給される。安定化されたこの出力電圧は、タイマ回路１０２およびリセット用時定数回路４に供給される。
【００６５】
リセット用時定数回路４からの信号電圧がタイマ回路１０２に入力されると内部のリセット保持用コンパレータ２０１が反転し、中央制御回路２００がリセットされてタイマ回路１０２は動作を開始する（Ｓ４０６）。このとき、クロックパルス発生回路２０５は既に動作を開始している（Ｓ４０４）。
【００６６】
次に、中央制御回路２００が制御状態記憶回路２０６に記憶された制御状態を確認する（Ｓ４０８）。ステップＳ４１０において、制御状態が後述の第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態に突入していたことが検知されると、後述の第２制御状態にジャンプし、第１カウンタ２０７が計数動作を開始する。一方、ステップＳ４１０において第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態ではないことが検出されると、発破制御器からの制御信号待ちの状態となる。この状態を初期状態と呼称する。
【００６７】
発破作業に使用される電子雷管の複数の各々に発破制御器から割り振られた認識番号コードを付加して、個々の電子雷管に対して第１の制御（準備；ＲＥＡＤＹ）信号が入力され（Ｓ４１２）、第１の制御信号により中央制御回路２００は制御信号との同期を開始し（Ｓ４１４）、同期が成立すると電子雷管に割り振られた認識番号コードを付加して、準備完了（ＳＴＡＮＤＢＹ）信号を返信する（Ｓ４２０）。上記動作によって、電子雷管個々の全体システムへの接続状態が確認できる。
上記の状態を第１状態と呼称する。
【００６８】
この第１状態の制御動作は、使用予定個数の全ての電子雷管に対して認識番号コード順に順次実施される。また、第１状態の制御において、電子雷管個々の起爆遅延時間をプログラムする制御（Ｓ４１６，Ｓ４１８）を付加しても構わない。プログラムした結果は制御状態記憶回路２０６に記憶される。
【００６９】
発破制御器は、ステップＳ４１２〜Ｓ４２０を繰り返し実行して全ての電子雷管から準備完了（ＳＴＡＮＤＢＹ）信号を受け取った後（Ｓ４２２でＹＥＳ）、全ての電子雷管に対して、同時に第２制御（点火；ＦＩＲＥ）信号を出力する（Ｓ４２４）。
【００７０】
中央制御回路２００は、第２制御（点火；ＦＩＲＥ）信号を受信した後、制御状態記憶回路２０６に記憶された電子雷管個々の起爆遅延時間をプリセット回路２０９にセットする（Ｓ４２８）。中央制御回路２００はまた、ステップＳ４２８に先だって第１計時時間ｄＴ１の計時動作をスタートし、全ての電子雷管に共通である予め決定された時間（ｄＴ１）を計時しながら、第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態に突入したことを制御状態記憶回路２０６に記憶するよう制御する（Ｓ４３０）。第１計時時間（ｄＴ１）は、制御状態記憶回路２０６への書き込み所要時間、例えばＥＥＰＲＯＭへの書き込み所要時間（５０ｍｓｅｃ）である。
上記の状態を第２状態と呼称する。
【００７１】
引き続いて、第２計時時間ｄＴ２の計時動作をスタートする（Ｓ４３２）。すなわち、第２カウンタ２０８が第１カウンタ２０７の第１計時終了信号を受けてリセット解除され、クロックパルス発生回路２０５の出力パルスの計数を開始し、プリセット回路２０９にセットされた遅延時間に相当する数のパルスを計数する。その後、ＳＣＲ２２に対してトリガ信号を出力してＳＣＲ２２をオンし（Ｓ４３４）、エネルギ蓄積コンデンサ１３の充電電荷を点火用抵抗線２３に放電させる。
【００７２】
点火用抵抗線２３は、所定値以上の電荷（電気エネルギ）の放電を受けると加熱され、付属の電子雷管（図示せず）を起爆する。
この起爆に至るまでの状態を第３状態と呼称する。
【００７３】
第３状態に突入した後に、例えば衝撃等の異常状態によってエネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧が瞬間的に低下したような場合は、中央制御回路２００がエネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧をモニタしているので、電圧によって異常状態を検知することができる。
【００７４】
異常状態が検知されると、中央制御回路２００は第２カウンタ２０８の計数状態を捉え、残余の計数値を制御状態記憶回路２０６に記憶する動作を開始する。この記憶動作に要する時間は、ほぼ第１計時時間（ｄＴ１）である。
【００７５】
さらに、バックアップ用コンデンサ１４の充電電荷の変化によっても異常状態を補償できない状態に陥った場合には、エネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧が復帰した後、初期状態に戻る。この場合、初期状態において、中央制御回路２００が制御状態記憶回路２０６に記憶された制御状態を確認して、この制御状態が第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態に突入していたことを検知するため、第１カウンタ２０７が計数動作を開始し、且つ上記異常状態に陥った時点でエネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧によって記憶した残余の計数値をプリセット回路２０９にセットして、第３状態の残りの動作を継続するよう動作する。
【００７６】
このように本実施形態では、停電前の動作が所望する遅延時間幅（ｄＴ１＋ｄＴ２）の計時動作中である場合において、第１の時間幅ｄＴ１の間に動作段階を記憶しておき、ｄＴ１の後、設定され得る第２の時間幅ｄＴ２の計時開始から停電発生までの時間幅ｄｔ１を捉え、時間幅ｄＴ２から時間幅ｄｔ１を差し引いた残余時間幅ｄｔ２を記憶しておく。そして、電源復帰後に、前記記憶した動作段階を検出して、残余時間幅ｄｔ２を計時するように動作することで、少なくとも時間幅ｄｔ２を記憶するに足りる時間を補償してエネルギ蓄積コンデンサ１３の一時的停電をバックアップすることができる。
【００７７】
【実施例】
実施形態１および実施形態２に記載の機能を搭載したサンプルＡ、Ｂと、搭載しないサンプルＣについて、砂中爆発衝撃印加実験を行なって比較した。
【００７８】
実験では、ドナー爆薬と上記実験サンプルを深さ１ｍに所定の距離を置いて吊し、ドナー爆薬を爆発させて、実験サンプルに爆発衝撃を印加したときの各実験サンプルの挙動を観察した。
【００７９】
ドナー爆薬には、スラリー爆薬（slurry blasting agent）１００ｇを用いた。また、ドナー爆薬と実験サンプルとの距離を１０ｃｍ、１５ｃｍ、および２０ｃｍに設定し、各々の条件において比較実験を行なった。
【００８０】
実験結果は図４に示す通りであった。
図４から明らかなように、実施形態１および実施形態２に記載の機能を搭載したサンプルＡ、Ｂでは、距離１０ｃｍおよび１５ｃｍのときにエネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧の瞬間停電現象が観られたものの、正常な遅延時間で起爆を完結した。距離２５ｃｍのときには瞬間停電現象自体が観られなかった。
【００８１】
一方、本発明の機能を搭載しないサンプルＣにおいては、エネルギ蓄積コンデンサ１３の電圧の瞬間停電現象が観られた場合には、設定した遅延時間の約２倍の遅延時間で起爆し、挙動の差を実験的に確認することができた。
【００８２】
（実施形態の効果）
上記実施形態１および実施形態２の電子雷管によれば、前段の爆発衝撃或いはその他の外的要因或いは内的要因によって、計時途中でエネルギ蓄積コンデンサ１３に充電してある電圧レベルが一旦０ボルトレベルまで低下し、その後、急速に復帰するような一時的停電現象を引き起こした場合においても、その間だけバックアップ用コンデンサ１４に充電された電荷によって動作エネルギを賄うように動作するので、タイマ回路１０２がリセットされず、所定の動作を完結することができる。
【００８３】
また前記リセット解除制御型の電子雷管においては、バックアップ回路２によって、補助しきれない状態、例えばエネルギ蓄積コンデンサ１３の低下継続の時間が設計値よりも長い場合に遭遇しても、エネルギ蓄積コンデンサ１３のエネルギマージンを十分に取ることによって、再度カウンタがリセットされて、遅延時間の再計時動作が実施されるため、少なくとも電子雷管の不発という事態には陥らないが、前記シーケンス制御型の電子雷管では、特に本発明の電子雷管の実施形態２でいう第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態に突入した後に一部の電子雷管のタイマ回路１０２動作全てがリセットされると、第２制御（点火；ＦＩＲＥ）信号を再送信出来なくなるため、前記基本動作が途中停止し、確実に不発となる。
【００８４】
実施形態２の電子雷管によれば、バックアップ用コンデンサ１４の充電電荷によっても前記異常状態を補償できない状態に陥った場合においても、リセット後に上述の通り制御状態記憶回路２０６に記憶された制御状態を確認して、該制御状態が後述の第２制御（点火；ＦＩＲＥ）状態に突入していたことを検知して、異常状態に陥った後の残余の動作を行うことができるので、ほぼ予め設定した遅延時間に近い時間で起爆することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子雷管の実施形態１の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電子雷管の実施形態２の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電子雷管の実施形態２におけるタイマ回路の主要な構成要素の配置を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電子雷管の実施形態２における基本動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る電子雷管の実験結果を説明する説明図である。
【符号の説明】
１，１０１電子モジュール
２バックアップ回路
３リセット保持回路
４リセット用時定数回路
１１入力抵抗器
１２整流回路
１３エネルギ蓄積コンデンサ
１４バックアップ用コンデンサ
１５逆流防止用ダイオード
１６定電圧回路
１７出力安定用コンデンサ
１８ツェナーダイオード
１９リセット保持回路用抵抗器
２０キャパシタ
２１，１０２タイマ回路
２２サイリスタ（ＳＣＲ）
２３点火用抵抗線
２４，２５入力端子
２６，２７出力端子
２８制御信号分離用ダイオード
２９フローティング防止用抵抗器
３０ＦＥＴ
３１抵抗器
１０２タイマ回路
２００中央制御回路
２０１リセット保持用コンパレータ
２０２分圧抵抗回路
２０３制御信号デコーダ
２０４返信デコーダ
２０５クロックパルス発生回路
２０６制御状態記憶回路
２０７，２０８カウンタ
２０９プリセット回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron detonator, and in particular, an electron detonator used in a blasting operation in which a plurality of explosive bodies are charged on a destruction target (for example, a rock or a building), and these are remotely supplied with power or controlled, and sequentially detonated. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, electrical energy supplied from a blaster or controller located at a remote location is stored in an energy storage circuit that is a power supply circuit, the timer circuit is operated by the stored energy, and the operation of the timer circuit is controlled. An electron detonator is known that eventually detonates after a desired delay time.
[0003]
Recently, the timing mechanism of the delay time of the timer circuit is a technique comprising an oscillation circuit that generates and outputs a clock pulse as a time reference, and a counter circuit that counts the clock pulse and generates a trigger signal. Has become the mainstream.
[0004]
  These electron detonators include JP-A-63-83.5No. 99, US Pat. No. 4,445,435, and JP-A-5-79797, such as an electronic detonator, cancels the reset state of the counter circuit and measures a preset delay time. There is a reset release control type in which electric charges (electric energy) charged in the storage circuit are discharged to start explosion.
[0005]
In addition, a blaster or controller located at a remote position controls the operation of the electron detonator, such as the electron detonator of USP 4,674,047, USP 5,460,093, and USP 5,406,890. There is a sequence control type in which an electronic detonator receives a control signal from the controller and is controlled by a stepwise sequence operation.
[0006]
As the sequence operation, for example, a timing preparation stage for receiving a signal (ARM signal) for initiation timing measurement before the start of timing of a desired delay time as in an electronic detonator of USP 5,460,093 Then, upon receiving an initiation timing start signal (FIRE signal), the reset state of the counter circuit is canceled, the set delay time is counted, and the explosion starts.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned electron detonator is generally used to charge a plurality of explosive bodies to a destruction target (for example, a rock or a building), remotely supply power to or control them, and sequentially initiate detonation.
[0008]
For this reason, there is a concern that it may be affected by the explosion of the previous stage, particularly the electromagnetic waves and shock waves generated by the explosion.
[0009]
As an influence of concern in the electrical system of the timer circuit, there is a fluctuation in the output voltage of the power supply circuit or a temporary power failure phenomenon.
[0010]
The inventors of the present application have experimentally confirmed that when an electrolytic capacitor is used as the power supply circuit, a temporary power failure phenomenon occurs due to the effect of the explosion in the previous stage.
[0011]
The temporary power failure phenomenon observed as described above was such that the charged voltage level once decreased to the 0 volt level for about 10 msec to 20 msec, and then rapidly recovered.
[0012]
When the above-mentioned temporary power failure occurs, the electrical system of the timer circuit is temporarily stopped. Therefore, in the reset release control type electronic detonator, the counter circuit falls into the reset state again, and it does not occur unless the reset is released. Or if it has a function to cancel resetting spontaneously as in JP-A-5-79797, start counting again from the end of the temporary power outage, and from the scheduled delay time Detonated after a delay.
[0013]
In addition, in the sequence control type electronic detonator, when the temporary power failure occurs in the middle of the explosion operation, all functions are reset, and part of the destruction target is destroyed by the previous explosion, Since the lead wire for signal transmission is disconnected and the sequence control signal cannot be transmitted, the failure is surely prevented.
[0014]
In the case of an electronic detonator of the type that transmits the control signal wirelessly, even if the initiation time signal (FIRE signal) is continuously transmitted at least in order to avoid non-occurrence, the temporary power failure Since the start timing measurement start signal (FIRE signal) is received from the end point and the timing is started again, it is inevitable that the start is delayed after the scheduled delay time.
[0015]
An object of the present invention is to provide an electronic detonator capable of solving the above-described problems.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, energy storage for storing electrical energy supplied from a blasting device or a blasting controller located at a remote location is provided.CapacitorAnd the energy storageCapacitorWork with energy fromElectronic circuit for measuring time by a timing start control signal from the blasting device or the blasting controllerWhen,Time measurement of the delay time determined before the start of the time measurement,Desired delayTimeShortly afterEnergy storage capacitorElectronic detonator equipped with detonation means for discharging stored energy to detonate the detonatorsmellA backup capacitor for compensating for the temporary power failure phenomenon of the energy storage capacitor;A constant voltage circuit for inputting the charging voltage of the energy storage capacitor to convert it to an appropriate operating voltage for the timer circuit and stably supplying the voltage to the timer circuit; and stabilizing the output of the constant voltage circuit Output stabilization capacitor and zener diodeAn electronic detonator is provided.
[0019]
  In addition, as described aboveKiichiBackup that compensates for the temporal power failure phenomenonOfThe concept is described in, for example, JP-A-2001-191892 and JP-A-5-3634.
[0020]
  In the above invention, it is possible to further include a power failure processing means for storing an operation stage before the power failure and performing a process after the power failure is restored based on the storage.
[0021]
Here, the power failure processing means includes an operation stage storage means for storing the operation stage before the power failure, and a sequential operation means for performing the next operation after the operation stage stored in the operation stage storage means after the power is restored. Can have.
[0022]
  The power failure processing means as described above andTimer circuitThis concept is described in JP-A-7-191780, JP-A-5-108503, JP-A-5-241686, JP-A-5-25157, JP-A-5-108503, and the like.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, Embodiment 1 of the electron detonator according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a circuit configuration of an electronic module 1 of an electronic detonator according to the present embodiment.
[0024]
The input resistor 11 is connected between input terminals 24 and 25 that receive the supply of electrical energy from a blaster (not shown), and the input terminal of the rectifier circuit 12 is connected in parallel to the input resistor 11.
[0025]
An energy storage capacitor 13 for charging electric energy supplied from the blasting device is connected to the output terminal of the rectifier circuit 12. One end (anode terminal) of the energy storage capacitor 13 is connected to the output terminal 26 and the anode terminal of the backflow prevention diode 15, one end of the backup capacitor 14 and the input terminal of the constant voltage circuit 16 to the cathode terminal of the backflow prevention diode 15. Is connected.
[0026]
The position of the backup capacitor 14 is preferably arranged on the input side of the constant voltage circuit 16 as described above, and the capacitance thereof may be equal to or less than the capacitance of the energy storage capacitor 13. It can be arbitrarily selected according to the duration of the assumed temporary power failure. Considering the influence on the normal charging characteristics, 0.1% to 10% of the electrostatic capacity of the energy storage capacitor 13 is preferable.
[0027]
Further, from the viewpoint of impact resistance, when the energy storage capacitor 13 is an aluminum electrolytic capacitor, for example, there is a concern that a temporary power failure may occur due to the impact. Therefore, in the present invention, the backup capacitor 14 is more excellent in impact resistance. Another structure is preferable, for example, a multilayer ceramic capacitor, a film capacitor, or a tantalum capacitor.
[0028]
The constant voltage circuit 16 inputs the charging voltage of the energy storage capacitor 13 and converts it into an appropriate operating voltage of the timer circuit 21 and supplies this voltage to the timer circuit 21 stably.
[0029]
In the electronic detonator of the present invention, the operating voltage of the timer circuit 21 is lower than the charging voltage of the energy storage capacitor 13. Therefore, since the input voltage of the constant voltage circuit 16 is higher than the output voltage, when the backup capacitor 14 having the same capacitance is used, it is better to place it on the input side than on the output side of the constant voltage circuit 16. More charge can be charged.
[0030]
In addition, the backflow prevention diode 15 is necessary in any of the above arrangements. However, when the backflow prevention diode 15 is arranged on the output side of the constant voltage circuit 16, only the forward voltage drop of the backflow prevention diode 15 occurs. The supply voltage to the timer circuit 21 is undesirably lowered.
[0031]
Therefore, the arrangement of the backup circuit 2 including the backflow prevention diode 15 and the backup capacitor 14 is preferably on the input side of the constant voltage circuit 16, and a π-type circuit is configured together with the energy storage capacitor 13.
[0032]
That is, the other end (cathode terminal) of the energy storage capacitor 13 and the other end of the backup capacitor 14 are connected to a common (GND) terminal, and are connected in parallel with the backflow prevention diode 15 in between.
[0033]
The output terminal of the constant voltage circuit 16 is connected to the power stabilization capacitor 17 for stabilizing the output voltage of the constant voltage circuit 16, the Zener diode 18, the reset holding circuit 3, and the power supply terminal of the timer circuit 21. The reset holding circuit 3 includes a series circuit of a reset holding circuit resistor 19 and a capacitor 20, and an input terminal of the timer circuit 21 is connected to a connection point between the reset holding circuit resistor 19 and the capacitor 20.
[0034]
The ignition resistance wire 23 is connected between the output terminals 26 and 27, and the anode terminal of the SCR 22 is connected to the output terminal 27. The cathode terminal of the SCR 22 is connected to the common (GND) terminal, and the gate terminal is connected to the output terminal of the timer circuit 21.
[0035]
As a basic operation of the electronic module 1, when electric energy is supplied from the blasting device, the energy storage capacitor 13 is charged, and once charged, the electronic module 1 is operated by the charging voltage of the energy storage capacitor 13.
[0036]
This charging voltage is set to a voltage stabilized at a constant value by the constant voltage circuit 16, for example, 3.0 (V), and is supplied to the output side. The stabilized output voltage is supplied to the timer circuit 21 and the reset holding circuit 3.
[0037]
The timer circuit 21 includes, for example, a crystal oscillation circuit (not shown) and a counter (not shown) that counts output pulses of the crystal oscillation circuit. When this counter counts output pulses by a preset count value, a trigger signal is output from the output terminal, the SCR 22 is turned on, and the charge stored in the energy storage capacitor 13 is discharged to the ignition resistance line 23.
[0038]
The ignition resistance wire 23 is heated when it is discharged with a charge (electric energy) of a predetermined value or more, and thereby an attached electric detonator (not shown) is detonated.
[0039]
The reset holding circuit 3 delays the start of the counting operation by the counter by a time corresponding to a time constant determined by the reset holding circuit resistor 19 and the capacitor 20 until the output of the crystal oscillation circuit is stabilized. Release the reset.
[0040]
The backup circuit 2 including the backup capacitor 14 and the backflow prevention diode 15 is, for example, about 10 msec to 20 msec until the voltage level of the energy storage capacitor 13 is once charged to the 0 volt level due to an external factor or an internal factor. When a temporary power failure phenomenon is caused such that the power supply voltage is lowered and then rapidly recovered, the operation energy is supplied by the electric charge charged in the backup capacitor 14 only during that time.
[0041]
That is, even when a temporary power failure occurs, the timer circuit 21 is prevented from dropping and the reset operation is prohibited.
[0042]
Therefore, the design time for continuing the descent of the energy storage capacitor 13 can be set by the capacitance of the backup capacitor 14 and is not limited to the above-described time (about 10 msec to 20 msec).
[0043]
In the illustration of this embodiment, an aluminum electrolytic capacitor (1,000 (μF) / rated voltage 16 (V)) is used as the energy storage capacitor 13, and a multilayer ceramic capacitor (1 (μF) / GRM40B105K16) is used as the backup capacitor 14. Murata Manufacturing) was used.
[0044]
The Zener diode 18 suppresses an overshoot of the constant voltage circuit 16 when the charging voltage of the energy storage capacitor 13 is suddenly restored when the above-described temporary power failure phenomenon occurs, and an unnecessary voltage rise that adversely affects the timer circuit 21. (Surge voltage) is prevented.
[0045]
In the present embodiment, as the Zener diode 18, a Zener diode (HZU5.6G: with a Zener voltage of 5.6 (V) and a current consumption of 1 (μA) or less with respect to the output voltage 3.0 (V) of the constant voltage circuit 16 is used. Hitachi, Ltd.) was used.
[0046]
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 2, Embodiment 2 of the electron detonator according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the electronic module 101 of the electronic detonator according to the present embodiment.
[0047]
The input resistor 11 is connected between input terminals 24 and 25 that receive the supply of electrical energy from a blaster (not shown), and the input terminal of the rectifier circuit 12 is connected in parallel to the input resistor 11.
[0048]
The anode terminal of the control signal separating diode 28 and the control signal input terminal of the timer circuit 102 are connected to one output terminal of the rectifier circuit 12. A control signal input from the input terminals 24 and 25 via the rectifier circuit 12 is input from one output terminal of the rectifier circuit 12 to the control signal input terminal (SIGNAL-1). One end (anode terminal) of the energy storage capacitor 13 that charges the electrical energy supplied from the blasting device is connected to the cathode terminal of the control signal separating diode 28.
[0049]
The resistor 29 and the source terminal of the FET 30 are connected to the anode terminal of the control signal separating diode 28, that is, the output (+) terminal of the rectifier circuit 12. The resistor 29 is for preventing floating and prevents the control signal from becoming unstable.
[0050]
The drain terminal of the FET 30 is connected to the common (GND) terminal via the resistor 31, and the gate terminal is connected to the signal return terminal of the timer circuit 102. The FET 30 closes when it receives a reply high level signal from the signal return terminal of the timer circuit 102 and bypasses the current from the rectifier circuit 12 to change the potential or current consumption between the input terminals 24 and 25. This change is transmitted as reply information from the timer circuit 102 to the blast controller.
[0051]
One end (anode terminal) of the energy storage capacitor 13 is connected to the output terminal 26 and the anode terminal of the backflow prevention diode 15, one end of the backup capacitor 14 and the input terminal of the constant voltage circuit 16 to the cathode terminal of the backflow prevention diode 15. Is connected.
[0052]
The backup circuit 2 including the backflow prevention diode 15 and the backup capacitor 14 is arranged on the input side of the constant voltage circuit 16 for the reason described in the first embodiment, and forms a π-type circuit together with the energy storage capacitor 13.
[0053]
That is, the other end (cathode terminal) of the energy storage capacitor 13 and the other end of the backup capacitor 14 are connected to a common (GND) terminal, and are connected in parallel with the backflow prevention diode 15 in between.
[0054]
Further, the capacitance of the backup capacitor 14 may be the same as or lower than the capacitance of the energy storage capacitor 13 as in the first embodiment, and is arbitrarily selected according to the assumed duration of the temporary power failure. can do. Considering the influence on the normal charging characteristics, 0.1% to 10% of the electrostatic capacity of the energy storage capacitor 13 is preferable.
[0055]
As for the structure of the backup capacitor 14, it is also preferable to have a structure with better impact resistance as in the first embodiment, and for example, a multilayer ceramic capacitor, a film capacitor, or a tantalum capacitor can be used. .
[0056]
To the output terminal of the constant voltage circuit 16, an output stabilizing capacitor 17, a Zener diode 18, a reset time constant circuit 4, and a power supply terminal of the timer circuit 102 are connected to stabilize the output voltage of the constant voltage circuit 16. . The reset time constant circuit 4 includes a series circuit of a reset holding circuit resistor 19 and a capacitor 20, and a reset terminal (RESET) of the timer circuit 102 is connected to a connection point between the reset holding circuit resistor 19 and the capacitor 20. The
[0057]
The ignition resistance wire 23 is connected between the output terminals 26 and 27, and the anode terminal of the SCR 22 is connected to the output terminal 27. The cathode terminal of the SCR 22 is connected to the common (GND) terminal, and the gate terminal is connected to the output terminal (OUT) of the timer circuit 102.
[0058]
The configuration of the timer circuit 102 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the arrangement of the main components of the timer circuit 102.
[0059]
The timer circuit 102 includes a central control circuit 200, a reset holding comparator 201, a voltage dividing resistor circuit 202, a control signal decoder 203, a reply decoder 204, for example, a clock pulse generation circuit 205 comprising a crystal oscillation circuit, an RC oscillation circuit, etc. The memory circuit 206, a first counter 207, a second counter 208, and a preset circuit 209 are included.
[0060]
The reset holding comparator 201 receives the reset signal from the reset time constant circuit 4, compares it with the reference voltage generated by the voltage dividing resistor circuit 202, and resets when the reset signal voltage exceeds the reference voltage. Generate a release signal. The control signal decoder 203 decodes the signal input from the control signal input terminal (SIGNAL-1) and transmits it to the central control circuit 200. The reply decoder 204 outputs the signal output from the central control circuit 200 from the output terminal (SIGNAL-2) as a reply signal.
[0061]
The first counter 207 counts the clock pulses from the clock pulse generation circuit 205 corresponding to the first clock time (dT1) after being reset by the central control circuit 200, and outputs a first clock timing end signal. The second counter 208 receives the first timing end signal from the first counter 207, is released from reset, and receives the clock pulse from the clock pulse generation circuit 205 corresponding to the second time (dT2) set in the preset circuit 209. And the second timing end signal is output from the output terminal (OUT).
[0062]
The control state storage circuit 206 is controlled by the central control circuit 200 and stores the operation state during the first time measurement (dT1). The control state storage circuit 206 is composed of, for example, a nonvolatile memory circuit such as an EEPROM, and the operation sequence state of the central control circuit 200, the already counted value of the second counter 208, and an electronic detonator used for the blasting operation described later. The identification number code assigned to each of the plurality of and the count value of the second counter programmed in advance are stored.
[0063]
The operation of the electronic detonator of Embodiment 2 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of basic operations of the electronic detonator according to the second embodiment.
[0064]
The electrical energy supplied from the blast controller is charged in the energy storage capacitor 13 (S402). This charging voltage is set to a voltage stabilized at a constant value by the constant voltage circuit 16, for example, 3.0 (V), and is supplied to the output side. The stabilized output voltage is supplied to the timer circuit 102 and the reset time constant circuit 4.
[0065]
When the signal voltage from the reset time constant circuit 4 is input to the timer circuit 102, the internal reset holding comparator 201 is inverted, the central control circuit 200 is reset, and the timer circuit 102 starts operating (S406). At this time, the clock pulse generation circuit 205 has already started operation (S404).
[0066]
Next, the central control circuit 200 confirms the control state stored in the control state storage circuit 206 (S408). In step S410, when it is detected that the control state has entered a second control (ignition; FIRE) state, which will be described later, a jump is made to the second control state, which will be described later, and the first counter 207 starts a counting operation. . On the other hand, if it is detected in step S410 that the state is not the second control (ignition; FIRE) state, the control signal from the blast controller is awaited. This state is referred to as an initial state.
[0067]
A recognition number code assigned from the blast controller is added to each of a plurality of electron detonators used for the blasting operation, and a first control (ready; READY) signal is input to each electron detonator (S412). ), The central control circuit 200 starts synchronization with the control signal by the first control signal (S414). When synchronization is established, the identification number code assigned to the electronic detonator is added, and the ready signal (STANDBY) is sent. A reply is made (S420). With the above operation, the connection state of each electronic detonator to the entire system can be confirmed.
The above state is referred to as a first state.
[0068]
The control operation in the first state is sequentially performed in the order of the identification number code for all the electronic detonators of the planned number. In the control of the first state, control (S416, S418) for programming the detonation delay time of each electronic detonator may be added. The programmed result is stored in the control state storage circuit 206.
[0069]
The blasting controller repeatedly executes steps S412 to S420 and receives a STANDBY signal from all the electron detonators (YES in S422), and thereafter performs second control (ignition; FIRE) signal is output (S424).
[0070]
After receiving the second control (ignition; FIRE) signal, the central control circuit 200 sets the initiation delay time of each electronic detonator stored in the control state storage circuit 206 in the preset circuit 209 (S428). Prior to step S428, the central control circuit 200 starts the time counting operation of the first time counting time dT1, and performs the second control (ignition; ignition) while measuring a predetermined time (dT1) common to all the electronic detonators. The control state storage circuit 206 is controlled to store the fact that it has entered the (FIRE) state (S430). The first clock time (dT1) is a time required for writing to the control state storage circuit 206, for example, a time required for writing to the EEPROM (50 msec).
The above state is referred to as a second state.
[0071]
Subsequently, the timing operation of the second timing time dT2 is started (S432). That is, the second counter 208 receives the first timing end signal from the first counter 207, is released from reset, starts counting the output pulses of the clock pulse generation circuit 205, and corresponds to the delay time set in the preset circuit 209. Count the number of pulses. Thereafter, a trigger signal is output to the SCR 22 to turn on the SCR 22 (S434), and the charge of the energy storage capacitor 13 is discharged to the ignition resistance line 23.
[0072]
The ignition resistance wire 23 is heated when it is discharged with a charge (electric energy) of a predetermined value or more, and detonates an attached electron detonator (not shown).
The state up to this detonation is called the third state.
[0073]
After entering the third state, when the voltage of the energy storage capacitor 13 instantaneously drops due to an abnormal state such as an impact, for example, the central control circuit 200 monitors the voltage of the energy storage capacitor 13. An abnormal state can be detected by the voltage.
[0074]
When an abnormal state is detected, the central control circuit 200 captures the count state of the second counter 208 and starts to store the remaining count value in the control state storage circuit 206. The time required for this storage operation is approximately the first time measurement (dT1).
[0075]
Further, when the abnormal state cannot be compensated for by the change in the charge of the backup capacitor 14, the voltage of the energy storage capacitor 13 is restored and then returns to the initial state. In this case, in the initial state, the central control circuit 200 checks the control state stored in the control state storage circuit 206 and detects that this control state has entered the second control (ignition; FIRE) state. Therefore, when the first counter 207 starts the counting operation and falls into the abnormal state, the remaining count value stored by the voltage of the energy storage capacitor 13 is set in the preset circuit 209, and the remaining state in the third state is set. Operates to continue operation.
[0076]
As described above, in the present embodiment, when the operation before the power failure is in the timing operation of the desired delay time width (dT1 + dT2), the operation stage is stored during the first time width dT1, and after dT1 The remaining time width dt2 obtained by subtracting the time width dt1 from the time width dT2 is stored by capturing the time width dt1 from the start of timing of the second time width dT2 that can be set to the occurrence of the power failure. Then, after the power is restored, the stored operation stage is detected and the remaining time width dt2 is operated to compensate for at least a time sufficient to store the time width dt2, thereby temporarily storing the energy storage capacitor 13. Can back up static power outages.
[0077]
【Example】
The samples A and B loaded with the functions described in the first and second embodiments and the sample C not loaded were subjected to a sand explosion shock application experiment and compared.
[0078]
In the experiment, the donor explosive and the experimental sample were suspended at a predetermined distance at a depth of 1 m, the donor explosive was exploded, and the behavior of each experimental sample when an explosion impact was applied to the experimental sample was observed.
[0079]
As the donor explosive, 100 g of slurry explosive (slurry blasting agent) was used. Further, the distance between the donor explosive and the experimental sample was set to 10 cm, 15 cm, and 20 cm, and a comparative experiment was performed under each condition.
[0080]
The experimental results were as shown in FIG.
As is clear from FIG. 4, in samples A and B equipped with the functions described in the first and second embodiments, the instantaneous power failure phenomenon of the voltage of the energy storage capacitor 13 was observed when the distance was 10 cm and 15 cm. The detonation was completed with a normal delay time. When the distance was 25 cm, the instantaneous power failure phenomenon itself was not observed.
[0081]
On the other hand, in the sample C not equipped with the function of the present invention, when an instantaneous power failure phenomenon of the voltage of the energy storage capacitor 13 is observed, the explosion starts with a delay time that is about twice the set delay time, resulting in a difference in behavior. Was confirmed experimentally.
[0082]
(Effect of embodiment)
According to the electron detonator of the first embodiment and the second embodiment, the voltage level charged in the energy storage capacitor 13 in the middle of the timekeeping due to the explosion shock of the previous stage or other external factor or internal factor is once at 0 volt level. Even if a temporary power failure phenomenon is caused such that the power is charged to the backup capacitor 14 only during that time, the timer circuit 102 is reset. The predetermined operation can be completed.
[0083]
In the reset release control type electronic detonator, even if the backup circuit 2 cannot support the energy depletion, for example, when the duration of the decrease of the energy storage capacitor 13 is longer than the design value, the energy storage capacitor 13 By taking a sufficient energy margin, the counter is reset again, and the delay time is retimed. Therefore, at least there will be no failure of the electron detonator. In particular, when all the operations of the timer circuits 102 of some electronic detonators are reset after entering the second control (ignition; FIRE) state in the second embodiment of the electron detonator of the present invention, the second control (ignition; FIRE) is performed. ) Since the signal cannot be retransmitted, the basic operation is stopped halfway and surely fails.
[0084]
According to the electron detonator of the second embodiment, the control state stored in the control state storage circuit 206 after the reset as described above even when the abnormal state cannot be compensated for by the charged charge of the backup capacitor 14. After confirming, it can be detected that the control state has entered a second control (ignition; FIRE) state, which will be described later, and the remaining operation after falling into an abnormal state can be performed. It becomes possible to detonate in a time close to the delayed time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of Embodiment 1 of an electronic detonator according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of an electronic detonator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an arrangement of main components of a timer circuit in an electronic detonator according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of basic operations in Embodiment 2 of the electron detonator according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an experimental result of the electron detonator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1,101 Electronic module
2 Backup circuit
3 Reset holding circuit
4 Time constant circuit for reset
11 Input resistor
12 Rectifier circuit
13 Energy storage capacitor
14 Backup capacitor
15 Backflow prevention diode
16 Constant voltage circuit
17 Output stabilization capacitor
18 Zener diode
19 Resistor for reset holding circuit
20 capacitors
21,102 Timer circuit
22 Thyristor (SCR)
23 Resistance wire for ignition
24,25 input terminals
26, 27 Output terminals
28 Control signal isolation diode
29 Resistor for floating prevention
30 FET
31 resistors
102 Timer circuit
200 Central control circuit
201 Reset holding comparator
202 Voltage divider resistor circuit
203 Control signal decoder
204 Reply decoder
205 Clock pulse generation circuit
206 Control state storage circuit
207, 208 counter
209 Preset circuit

Claims

An energy storage capacitor for storing electrical energy supplied from a blaster or blast controller located at a remote location;
A timer circuit that operates by energy from the energy storage capacitor and performs time measurement by a time-start control signal from the blaster or the blast controller;
Performs counting of the delay time which is determined before the start of timing, Te electronic detonator odor with a detonating means for detonating the detonator unit to discharge the stored energy of the energy storage capacitor after the desired delay time,
A backup capacitor for compensating for a temporary power failure phenomenon of the energy storage capacitor ;
A constant voltage circuit for inputting a charging voltage of the energy storage capacitor to convert the voltage to an appropriate operating voltage of the timer circuit and stably supplying the voltage to the timer circuit;
An electronic detonator comprising an output stabilizing capacitor and a Zener diode for stabilizing the output of the constant voltage circuit .

The electron detonator of claim 1, further comprising:
An electronic detonator characterized by having a power failure processing means for storing an operation stage before a power failure and performing processing after recovery from the power failure based on the memory.

The electron detonator according to claim 2, further comprising:
The power failure processing means is an operation stage storage means for storing the operation stage before the power failure,
An electronic detonator comprising: sequential operation means for performing the next operation of the operation stage stored in the operation stage storage means after the power is restored.