NO853349L - Fremgangsmaate og apparat for elektrisk tenning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår generelt avfyring av tenningselementer ved hjelp av fjerngenererte styringssignaler. Mer spesielt angår oppfinnelsen fjernstyringssystemer hvor det ikke er en fast signaltransmisjonslinje, såsom en ledning eller en detonerende lunte, over minst en del av avstanden mellom kontrollpunktet og tenningselementene. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig for avfyring av tenningselementer i detonatorer som brukes til å detonere sprengstoff i stensprengingsoperasjoner.

I avfyringssystemer av det slag som den foreliggende oppfinnelse gjelder, har forskjellige typer av signaler vært brukt for å oppnå den ønskede fjernstyring. Man har f.eks. benyttet radiofrekvens, infrarød, induksjon, ultralyd, laser og trykk (sjokk)-bølgesignaler, og systemene som er brukt faller under to brede kategorier: (a) systemer hvor avfyringsenergien som starter anordningen blir sendt; og

(b) systemer hvor bare informasjons-signaler blir sendt,

og i hovedsak all avfyringsenergien blir levert fra en lokal energikilde på det sted hvor tenningselementene befinner seg.

Systemer som sender energi (kategori a) som beskrevet f.eks. i U.S. patent spesifikasjon nr. 3.834.310 og 3.170.399 krever meget kraftige og kostbare sendere selv for små antall ladninger på grunn av den lave effektivitet av energitransmi-sjonen. Ikke desto mindre har disse systemene hittil vært foretrukket på grunn av den iboende risiko at de lokale energi-kildene i det alternative system (kategori b) kan forårsake utilsiktede eksplosjoner. Denne risiko er ofte tilstede selv i systemer hvor den lokale energikilde er en lav spenning som benyttes til å lade en kondensator, som så leverer avfyringsenergien (f.eks. som i det tilfelle hvor den lokale energikilde holder en kondensator i ladet tilstand). I et slikt system som er beskrevet i U.S. patent-spesifikasjon nr. 3.780.654, hvor et første fjernsendt ultralydsignal opererer en bryter for å lade en kondensator og et annet ultralydsignal opererer en annen bryter for å lade ut kondensatoren gjennom et tenningselement, vil således en feil på det andre signalet sette systemet i en "armert" tilstand på ubestemt tid fordi ladningen på kondensatoren ikke vil bli forbrukt før energi-kilden er uttømt.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en tryggere fremgangsmåte for fjernstyrt avfyring av tenningselementer ved bruk av en lokal energikilde.

Dette formål blir oppnådd med den foreliggende oppfinnelse som frembringer et avfyringssystem hvor et avfyringssignal med et lavt energinivå blir sendt til en mottager på det sted hvor tenningselementene befinner seg, og hvor det mottatte signal så blir forsterket ved hjelp av en forsterker som forsynes med elektrisk kraft fra en lokal kilde, hvoretter signalet føras til en energilagringsanordning såsom en kondensator. Et av-fyr ings-styresignal (eller signaler) blir så sendt til mottageren og brukt til å operere en bryter for å utlade energilagringsanordningen gjennom tenningselementet. Avfyringssignalet kan være et signal som bæras av selve styringssignalet, og kan f.eks. væra en frekvensvariasjon eller en avbrytelse av lavenergi-styringssignaler.

Oppfinnelsen sikrer at energilagringsanordningen ikke kan forbli i oppladet tilstand i tilfelle en feil i transmisjon eller mottagelse av styringssignalene. Hvis energistyrings-signalene stopper før avfyring av tenningselementet, vil det ikke bli noen fortsatt forsterket energiinngang til energi-lagringsanordningen, og ladningen vil derfor snart bli disipert (enten ved innvendig lekkasjestrøm, eller om ønsket ved en energidisiperingsanordning, såsom en strømsink, som kan være inkludert i systemet). På lignende måte, hvis tenningselementet ikke blir avfyrt innen en rimelig tid, vil ladningen bli trukket vekk fra energilagringsanordningen, lavenergi-styringssignalet stopper.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det således anordnet en fremgangsmåte for avfyring av et elektrisk tenningselement på et tenningssted fra et styringssted, fjernt fra tenningsstedet, omfattende: generering av et lavenergi styringssignal ved fjernstyringsstedet;

sending av lavenergi-styringssignalet fra fjernstyringsstedet og mottagning av lavenergi-styringssignalet ved

tenningselement-stedet, hvor det mottatte lavenergisignal ikke er istand til å avfyre tenningselementet;

forsterkning av det mottatte lavenergi-styringssignal i en forsterkningsanordning som blir forsynt med en kraft fra en lokal kilde nær tenningselementet for å frembringe et forsterket energisignal;

matning av det forsterkede energisignal til en energi-lagringsanordning, slik at energilagringsanordningen blir ladet med tilstrekkelig energi for å avfyre det nevnte avfyrings element ;

deretter generering av minst ett karakteristisk avfyringssignal ved fjernstyringsstedet;

sending av fjernstyringssignalet eller signalene til en avfyrings-kontrollanordning ved tenningsstedet, slik at minst ett karakteristisk styringssignal blir identifisert, og som følge av dette, utladning av den nevnte energilagringsanordning gjennom tenningselementet.

Ifølge oppfinnelsen er det videre anordnet et apparat for elektrisk tenning av et tenningselement fra en lokal energikilde ved bruk av et fjerngenerert styringssignal, omfattende: en lokal kraftkilde;

en signal-mottagningsanordning for å motta det fjerngenererte styringssignalet;

signalforsterkeranordning forsynt fra den nevnte lokale kraftkilde og forbundet for å forsterke de nevnte styringssignalene ;

en energilagringsanordning forbundet for å motta de nevnte forsterkede styringssignalene og å lagre elektrisk energi som er utledet fra disse; og

en lokal avfyrings-styringsanordning omfattende en inn-retning for å detektere en forutbestemt karakteristikk ved det nevnte styringsignal som et avfyrings-styringssignal, og som følge av slik deteksjon, og utlade den lagrede energi fra energilagringsanordningen gjennom et elektrisk

tennbart tenningselement.

Oppfinnelsen omfatter også en tenningsenhet bestående av det ovenfor beskrevne apparat med et tenningselement forbundet til dette for å motta elektrisk energi fra energilagringsanordningen .

Avfyrings-kontrollanordningen kan bestå av en signal-diskriminatoranordning som også er forbundet med signal-mottageranordningen for å identifisere styringssignalene; og

en bryteranordning som er følsom for den nevnte diskriminatoranordning for å utlade energilagringsanordningen gjennom det nevnte tenningselement som følge av identifisering av minst ett karakteristisk avfyrings-styringssignal.

Avfyrings-styringssignalet eller signalene kan med fordel genereres ved å modifisere lavenergi-styringssignalet. Lavenergi-styringssignalet kan f.eks. være i form av en periodisk bølge med forutbestemt frekvens som blir styrbart avbrutt eller modifisert i forutbestemte perioder for å generere avfyrings-styringssignaler. Signal-diskriminatoranordningen kan med fordel omfatte en pulslengde-diskriminatoranordning for å detektere modifiserte segmenter av forutbestemt varighet i de mottatte styringssignaler som avfyrings-styringssignaler. Passende signalgeneratorer og signaldiskriminatorer er kjent, og blir brukt i systemer for avfyring av sprengingsdetonatorer. En signalgenerator og en pulslengde-diskriminator som passer for bruk i den foreliggende oppfinnelse er beskrevet i Britisk patentspesifikasjon nr. 2.015.791B. I et typisk system ifølge oppfinnelsen blir et lavenergi-styringssignal sendt ved omkring 20 kHz, og avfyrings-styringssignalene blir generert ved å avbryte lavenergi-styringssignalet i én eller flere perioder. Signaldiskriminatoren vil så være forutinnstilt for å reagere på en avbrytelse av en lengde som ligger innenfor de forutbestemte grenser. Avbrytelsen kan i et typisk tilfelle ligge innenfor området 100-200 mikrosekunder. Signaldiskriminatoren kan være innstilt til å reagere på det første avfyrings-styringssignalet, eller det kan omfatte en telleanordning for om ønsket å gjøre den istand til å reagere på et flertall av avfyrings-styringssignaler, individuelt eller i sekvens.

Signaldiskriminatoren omfatter fortrinnsvis en videre anordning for å detektere fravær av lavenergi-styringssignaler, ikke-mottagning av et forutbestemt antall normale avfyrings-styringssignaler, eller ikke-avfyring av tenningselementet innen et forutbestemt tidsrom, og under alle disse omstendigheter å kunne disipere ladningen fra energilagringsanordningen.

Bryteranordningen omfatter logikk-kretser og svitsje-transistorer anordnet for å lede strøm til tenningselementene ved mottagelse av det rette inngangssignal fra signal-diskr imi nat or anordn ingen .

En passende kraftkilde er et batteri med lav spenning, typisk 6-18 volt, og en passende energilagringsanordning er en kondensator. Den interne impedans av kraftkilden er fortrinnsvis tilstrekkelig høy til å hindre avfyring av tenningselementet i tilfelle dette ved et uhell skulle bli forbundet direkte over kraftkilden. Da energisignalet fra forsterkeren i den foretrukne utførelse av systemet vil være et veksel-strømssignal, vil energisignalet vanligvis bli likerettet før det blir ført til kondensatoren, og for denne hensikt er det en likeretter inkludert i forsterkerutgangen til energi-lagringsanordningen. Utgangen fra forsterkeren blir fortrinnsvis koblet til energilagringsanordningen gjennom et element som ikke slipper gjennom likestrøm (f.eks. en kondensator eller en trans-formator) for å unngå at energilagringsanordningen mottar strøm direkte fra kraftkilden.

Forsterkeranordningen kan være en entrinns forsterker, men er fortrinnsvis en fler-trinns frekvens-båndpassforsterker. Et foretrukket forsterkersystem omfatter således en første forsterker som gir normal forsterkning av det mottatte lavenergisignal, en annen forsterkning med tilhørende båndpaséfiltere for å stoppe uønskede, lavfrekvente signaler såsom signaler med lysnettets frekvens (50-60 Hz), og signaler av høyere frekvens såsom radiofrekvens-signaler på over 200 kHz, og en tredje forsterker for å forsterke energisignalet til metningsnivå, som er den maksimale spenning man kan få fra kraftkilden.

Tenningselementet kan være ethvert elektrisk operert tenningselement. Oppfinnelsen kan således med fordel brukes til å avfyre et elektrisk brannrør av den typen som blir brukt i sprengningsdetonatorer for å starte en sprengningsserie, hvor detonatoren kan brukes som nødvendig til å detonere én eller flere videre sprengladninger. Tenningselementet kan være et øyeblikks-brannrør som avfyrer en tilhørende ladning umiddelbart etter utladning av tilstrekkelig strøm gjennom elementet fra energi-lagringsanordningen. I mange anvendelser av tenningselementet, f.eks. i steinsprenging, bruker man imidlertid et flertall av sprengingselementer og tilhørende ladninger som skal antennes i en tidsforsinkelses-sekvens. Når man benytter tenningsmetoden ifølge den foreliggende oppfinnelse kan den ønskede forsinkelse bli anordnet som det passer for hvert tenningselement ved å legge inn et pyroteknisk forsinkelses-element etter tenningselementet i tenningsserien. Den ønskede forsinkelse kan imidlertid med fordel oppnås mer nøyaktig ved hjelp av en elektronisk tidsforsinkelsesanordning forbundet i tenningsenheten og anordnet til å operere bryteranordningen for å avfyre tenningselementet en forutbestemt tid etter at et forutbestemt styringssignal er identifisert av diskriminatoren som et startsignal for tidsforsinkelsen.

En foretrukken elektronisk tidsforsinkelsesanordning omfatter en tidsforsinkelseskrets som beskrevet i Britisk patent-spesifikasjon nr. 2.015.791B. Denne kretsen tillater at for-sinkelsesperioden for hvert tenningselement eller gruppe av tenningselementer blir innstilt ved hjelp av det fjerngenererte karakteristiske avfyrings-styresignal. Kretsen omfatter en intern oscillator som genererer taktpulser og en intern elektronisk tellerkrets for å talle taktpulsene. Telleren er anordnet for å begynne tellingen av taktpulser når et første karakteristisk avfyrings-styringssignal er identifisert i signaldiskriminatoren, og å stoppe tellingen når et annet karakteristisk avfyrings-kontrollsignal er identifisert. Antallet taktpulser er lagret for et forutbestemt antall taktpulser, som kan være null. Signaldiskriminatoranordningen identifiserer et startsignal for tidsforsinkelsen, som kan være det annet karakteristiske avfyrings-styringssignal, og bryteranordningen blir operert for å avfyre tenningselementet etter et videre antall taktpulser som er en funksjon av det lagrede antall. Sekvensiell avfyring av en serie tenningselementer er oppnådd ved å sende en tidskontrollert serie av avfyrings-styringssignaler til tenningselementene. Signaldiskriminatoranordningen for hvert tenningselement er anordnet for å telle avfyrings-styringssignalene og å identifisere forutbestemte signaler av den nevnte tidskontrollerte serie som det første og annet karakteristiske avfyrings-kontrollsignal for det spesielle tenningselementet.

Det ville passe at det annet karakteristiske avfyrings-styresignal er det samme for alle tenningselementer i sekvensen, og at tenningselementene vil avfyre i den motsatte rekkefølge av de første karakteristiske avfyrings-styringssignaler. Tids-forsinkelsesanordningen kan energiseres fra ladnings-lageranordningen, forsterkerutgangen eller direkte fra kraftkilden .

I tenningsenheten ifølge oppfinnelsen kan forsterkeranordningen, signaldiskriminatoranordningen, tidsforsinkelses-anordningen og bryteranordningen være inkludert i en integrert krets, utformet på en mikrobrikke som bekvemt kan være innkapslet sammen med tenningselementet og sprengstoffkjeden i huset for sprengingsdetonatoren. Oppfinnelsen kan med fordel opereres med mange forskjellige typer signaler som kan sendes uten konvensjonelle transmisjonsforbindelser såsom ledninger eller pyrotekniske transmisjonslinjer. Signalgenerering og -sendings-anordningen kan således omfatte en anordning for å generere og sende (a) radiofrekvens, (b) infrarød, (c) elektromagnetisk induksjon, (d) ultralyd, (e) laser eller (f) trykk- (sjokka) bølgesignaler.

I det foretrukne systejn blir imidlertid det elektriske signal sendt ved elektromagnetisk induksjon, og benytter en induktiv ledningssløyfe som sender og en induktiv pick-up spole som signal-mottageranordning. Under operasjon blir et høy-frekvent elektrisk signal, typisk omkring 20 kHz, sendt fra en generator gjennom induksjonssløyfen, og blir mottatt i pick-up-spolen ved tenningsstedet. Systemet som benytter induksjons-signaler er spesielt fordelaktig i stensprengningsoperasjoner såsom sprenging i stenbrudd, fordi mottageranordningen ikke trenger å være blottet ved munningen av skytehullet, mens systemer som benytter radiofrekvens, infrarød, ultralyd eller lasersignaler vanligvis krever at mottageren er utenfor skytehullet. Mottageren kan derfor være plassert dypt inne i skyte hullet i den posisjon som er foretrukket for tenningselementet.

Dessuten er systemet som benytter induktive signaler fritt fra visse ulemper som ligger i noen av de andre systemene. Trykkbølger er således mer mottagelige for forstyrrelser fra

feil i jordskorpen; ultralyd- og trykkbølger har lav transmisjons-hastighet, noe som forårsaker vanskeligheter i å oppnå nøyaktig styrt relative avfyringstider av tenningselementer som avfyres i sekvens; og genererings- og transmisjonsutstyret som kreves for lasersignaler er meget kostbarere.

En foretrukken utførelse av oppfinnelsen skal i det følg-ende beskrives i detalj under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 er et diagrammatisk oppriss av et system skyte-huller og en signalsender ved et sprengningssted; Figur 2 er et snitt av skytehullsystemet tatt langs linjen 2-2 på figur 1; Figur 3 er et skjematisk blokkdiagram av avfyringssystemet. for tidsforsinket tenning; Figur 4 er et mer detaljert skjematisk diagram av signal-generatoren i avfyringssystemet på figur 3;

Figur 5 er et signal/tids-diagram som viser bølgeformen

ved forskjellige stillinger i generatoren på figur 4; og

Figur 6 er et skjematisk kretsdiagram av mottagerkrets-forsterkeren på figur 3.

På figurene 1 og 2 er det vist diagrammatisk, ikke i måle-stokk, et system av skytehullet 10 som er boret nær en fri overflate 11 i en stenmasse 12, hvor spredningen av skytehullene passer for sprenging av stenen ved avfyring av sprengladningene 13 som er plassert i skytehullene og dekket med sperre-materialet 14. Ved hvert skytehull 10, ved bunnen av hver sprengladning 13, er det en tenningsenhet 15 ifølge oppfinnelsen. Tenningselementet i enheten 15 er et elektrisk brannrør av en sprengningsdetonator anbragt for å detonere sprengladning-en. En sløyfe 16 av ledning, som tjener som induksjonssløyfe og sender styringssignalene, er plassert på topp-overflaten av stenen slik at den ligger rundt skytehullene 10 men ikke over noe skytehull. Induksjonssløyfen 16 er forbundet med en lang avfyringskabel 17 til en avfyringsenhet (FCU) 18. Når det korrekte kontrollsignal er generert i FCU 18 og ført gjennom induksjonssløyfen 16, blir signalene som er sendt av induk-sjonssløyfen 16 oppfanget av en induksjons-pick-up-spole 21 (figur 3) i hver av enhetene 15, og brannrørene i enhetene antennes og forårsaker detonasjon av sprengladningene 13. Skytehullene 10 er anbragt i rekker merket henholdsvis A, B, C og D, og for å redusere vibrasjon i jorden, er tenningsenhetene i hver rekke anordnet for å avfyres i rekkefølge med en forutbestemt tidsforsinkelse mellom avfyringstiden for enhetene i hver rekke.

Anordningen av komponentene i avfyringssystemet er vist

i mer detalj på figur 3. FCU 18 er fjernstyringsenheten fra hvilken sprengingsoperasjonen blir styrt. FCU 18 omfatter en signalgenerator 19, hvormed energi-styringssignaler ved høy frekvens, typisk 20 kHz, og avfyrings-styringssignaler blir generert, og en elektrisk drevet forsterker 20 for å forsterke styringssignalene som sendes til induksjonssløyfen 16. Avfyrings-styringssignalene kan genereres bare ved å avbryte høy-frekvensenergi-signalet for en kort tid ved nøyaktig styrte tidsintervaller.

Tenningsanordningen 15 har en pick-up-spole 21 for å motta signalene som sendes fra induksjonssløyfen 16. Pick-up-spolen 21 er forbundet for å føre det mottatte signal til en fler-trinns forsterker 22 (vist i detalj på figur 6) som blir forsynt med kraft fra et elektrisk batteri 23 (fortrinnsvis med tilstrekkelig indre motstand til å unngå avfyring av tenningselementet 26 selv om det skulle bli forbundet direkte over dette). Utgangssignalet fra forsterkeren 22 blir ført gjennom en halv-bølge likeretter 24 til en lagringskondensator 25 som lagrer tilstrekkelig energi til å avfyre et tilhørende tenningselement 26. Utgangssignalet fra forsterkeren 22 blir også ført til en pulslengde-diskriminator 27 hvor signaler som utformes ved avbrytelser av energisignalet (med en varighet innenfor forutbestemte grenser) blir identifisert som karakteristiske av-fyr ings-styresignaler og brukt til å operere en bryter 28 for å lade ut avfyringsenergien fra kondensatoren 25 gjennom tenningselementet 26. Øyeblikks-tenningselementer, som ikke er tenkt brukt i forbindelse med noe forsinket tenningselement, trenger bare å ha en enkel diskriminator 27. Hvor tenningselementene skal brukes som en del av en sekvens av tenningselementer som avfyres i en forutbestemt tidssekvens (som i sprengnings-operasjonene illustrert på figurene 1 og 2) vil imidlertid diskriminatoren fortrinnsvis mate en tilhørende avfyrings-styresignal-tellerkrets 29.

Pulslengde-diskriminatoren 27 kan også være anordnet for

å detektere fraværet av energi-styringssignaler, ikke-mottagning av et forutbestemt antall normale avfyrings-styresignaler etter påbegynt mottagelse av disse, eller ikke-avfyring av tenningselementene innenfor en forutbestemt tid,

og å levere et utgangssignal 32 som følge av deteksjon av slike feilforhold. En passende energi-forbruker 33 (f.eks. en motstand) kan forbindes over lagringskondensatoren 25 ved bryteren 34 som følge av et slikt styringssignal 32.

For avfyring av tenningselementet 26, blir en tidskontrollert sekvens av avfyrings-styresignaler 1, 2, 3 osv. sendt og tellet i tellerkretsen 29. Tellerkretsen 29 er forutinnstilt for hvert tenningselement for å reagere på ett eller flere spesielle (karakteristiske) antall av avfyrings-styresignaler enten for å operere bryteren 28 og avfyre tenningselementet umiddelbart etter mottagelse av et spesielt antall, eller å bevirke avfyring av tenningselementet 26 en forutbestemt tid etter mottagelse av det spesielle antall av signaler.

Avfyring av en serie tenningselementer i tidsforsinkelses-sekvens blir oppnådd ved hjelp av en taktpulsgenerator 30 og en reverserbar tellerkrets 31 hvori taktpulsene fra generatoren 30 blir tellet. Den reverserbare tellerkrets 31 er forbundet med avfyrings-styresignaltelleren 29, og er anordnet for å begynne en fremadgående telling av taktpulser ved mottagelse av et første karakteristisk avfyrings-styresignal som tellerkretsen 29 er forutinnstilt for å reagere på. Ved mottagelse av et annet karakteristisk avfyrings-styresignal (som tellerkretsen 29 også er forutinnstilt for å reagere på) re-verserer den reverserbare telleren 31 og begynner å telle taktpulsene bakover (dvs. at teller-innholdet blir dekrementert). Når innholdet i tellerkretsen 31 igjen når begynnelsesinnholdet, blir telleren 31 forutinnstilt for å operere bryteren 28, og således å avfyre tenningselementet 26. Ved å identifisere forskjellige avfyrings-styresignaler som ved "første" karakter istiske styringssignalet for en serie av tenningselementer (f.eks. ved forskjellig innstilling av tellerkretsen 29 i hver rekke) og å identifisere det samme avfyrings-styringssignal som det "annet" karakteristiske avfyrings-styresignal (i hver rekke) vil avfyringselementene bli avfyrt i motsatt rekkefølge av de individuelt identifiserte "første" karakteristiske avfyrings-styringssignaler. I den sprengingsoperasjon som er illustrert på figurene 1 og 2 kan således ladningsrekkene A, B, C og D bli avfyrt i sekvens med f.eks. 25 millisekunders forsinkelse mellom avfyring av rekkene, ved først å sende lav energi styringssignaler for å lade kondensatoren 25 i hver tenningsenhet, og deretter suksessivt å generere fire avfyrings-styresignaler 1, 2, 3 og 4 med 25 millisekunders intervall. FCU-signalteller-kretsen 29 i tenningsenhetene for rekkene B, C og D er forutinnstilt for å identifisere signalene 3, 2 og 1 som det "første" karakteristiske avfyrings-styresignal (for således å begynne forovertellingen i telleren 31 ved forskjellige tidspunkter i de forskjellige rekker), og signalet 4 som det "annet" karakteristiske avfyrings-styresignal (for således å reversere tellingen i tellerkretsen 31 ved et felles tidspunkt i alle rekker). Tenningsenhetene i rekke A er forutinnstilt for øye-blikkelig avfyring når avfyrings-styresignalet 4 er identifisert av tellerkretsen 29. (Disse enheter for rekke A trenger således ikke en taktpulsgenerator 30 eller en teller 31).

Ved mottagelse av signalet 4 vil ladningene i rekken A avfyres, fulgt av ladningene i rekkene B, C og D med 25 millisekunders intervaller. Man vil forstå at tidsforsinkelses-intervallene mellom avfyring av etterfølgende tenningselementer ikke behøver å være nøyaktig det samme som intervallene mellom de genererte styringssignaler som i det foregående eksempel, men kan f.eks. være et multiplum av intervallene mellom de genererte styringssignaler .

Som et valg kan en tilleggs-utgang 32 bli tatt fra pulslengde-diskriminatoren 27 og brukt til å operere en sikkerhets-krets (f.eks. disipatoren 33 og svitsjen 34) for å lade ut kondensatoren 25 når varigheten av en avbrytelse i energi-signalene fra forsterkeren blir lengre enn en forutbestemt grense.

Som et ytterligere valgfritt sikkerhetstrekk kan et

statisk magnetfelt (f.eks. via en lokalt plassert permanent magnet) bli anordnet rundt pick-up-spolen 21 for å redusere tenningsenhetens følsomhet for induktive felter. Dette vil gjøre tenningsenheten inoperativ selv med kraftkilden forbundet i kretsen. Også, ved å variere intensiteten av magnetfeltet

(f.eks. ved å variere størrelsen eller plasseringen av magneten)

kan tenningsenhetens følsomhet bli kontrollert. Magnetfeltet er spesielt effektivt hvis pick-up-spolen omfatter en ferrit-kjerne.

En passende form for signalgenerator 19 for å levere energi-styringssignaler og avfyrings-styringssignaler er vist i mer detalj på figur 4. Generatoren 19 omfatter en kraftforsynings-enhet 41, en kondensator 65, en motstand 66, svitsj 67, start-svitsj 42, flip-flop-krets 43, tilbakestillingslinje A (som f.eks. fører Q^utgangen fra flip-flop-kretsen 43) og en krystall-oscillator 44 som genererer taktpulser. Utgangssignalet fra oscillatorkretsen 44 blir ført gjennom en sinusbølge-formings-krets 45 (f.eks. en passiv avstemt krets med utvelgningskontroll på utgangen) hvor det blir formet til en kontinuerlig sinusbølge med konstant frekvens, f.eks. 20 kHz. (Alternativt kan oscillatorkretsen 44 selv generere en sinusbølge, og formerkretsen 45 kan erstattes med en passende styrt port). Utgangssignalet blir styrt med en 2n tellerkrets 46 for å vare en tilstrekkelig lang periode for å sikre full ladning av energi-ladningskonden-satoren 25 i alle tenningsenhetene som skal avfyres. Denne perioden vil avhenge av komponentene i avfyringssystemet, men vil vanligvis ikke være mer enn 10 sekunder.

Energistyrings-signalene blir deretter avbrutt for å anordne avfyrings-styringssignaler ved hjelp av en flip-flop-krets 47,

en avbryter-kontrollkrets 48 og en NELLER-port 49. I bruk, når svitsjen 67 lukkes, blir kondensatoren 65 ladet gjennom mot-standen 66, og tilbakestillings-spenning blir tilført flip-flop-kretsen 43 slik at tilbakestillingslinjen A aktiveres og til-bakestiller 2n<->tellerkretsen 46 og kobler ut sinusbølge-avbryterkretsen 48 (via tilbakestillings-flip-flop-kretsen 47)

og sinusbølge-formerkretsen 45 (via NELLER-porten 49).

Når startsvitsjen 42 blir operert, stiller den inn flip- flop-kretsen 43, og tilbakestillingslinjen A blir dermed utløst slik at man tillater 2n<->tellerkretsen 46 å operere og å koble inn sinusbølge-formerkretsen 45 for å begynne operasjonen. Når tellerkretsen 46 har talt et tilstrekkelig antall pulser til å sikre at hver lagringskondensator 25 er ladet (f.eks. for en ladningstid på 10 sekunder med en sekvens på 20 kHz, mens tellerkretsen 46 er innstilt til å telle 2 18 pulser for deretter å frembringe en utgangspuls) stiller den inn flip-flop-kretsen 47, som i sin tur kobler inn sinusbølge-avbryterkretsen 48. Avbryterkretsen 48 kan være av konvensjonell konstruksjon, og

er anordnet for å koble ut sinusbølge-formerkretsen 45 i et nøyaktig bestemt tidsrom med like intervaller. For å frembringe avfyrings-styringssignaler med intervaller på 25 millisekunder fra et 20 kHz energisignal, blir således en utgangs-styrings-port i sinusbølge-formerkretsen 45 nedkoblet i en kort periode hver 500 sykler. Lengden av avbrytelsen behøver ikke å være mer enn omkring 3 sykler for å sikre pålitelig deteksjon av en mottager. Formen av signalet fra oscillatorkretsen 44, signalene gjennom linjene A, B, C og utgangen fra figur 4 er vist på figur 5 for en signalgenerator som genererer som utgangssignal først energi-styringssignal og senere et avfyrings-styringssignal med 25 millisekunders intervall.

Kretsen for en passende flertrinns forsterker 22 er vist i mer detalj på figur 6. Forsterkeren 22 omfatter tre forsterk-ertrinn, hvor trinnene har operasjonsforsterkere merket henholdsvis 51, 52 og 53. Forsterkeren 51 gir normal forsterkning av lavenergi-styringssignalet som mottas i pick-up-spolen 21 som tilføres forsterkeren 51 i parallell med en belastningsmotstand 54. Negativ tilbakekobling ar anordnet på konvensjonell måte til inverterings-inngangen av forsterkeren 51 fra utgangen av forsterkeren 51 via motstandene 55 og 56, hvor forholdet mellom verdiene av motstandene styrer forsterkningen av forsterkeren 51. Utgangen av forsterkeren 51 blir ført til et båndpass-filter som omfatter et høyfrekvens-blokkeringsfilter bestående av en motstand 57 og en kondensator 58, og et lavfrekvens-blokkeringsf ilter bestående av en motstand 59 og en kondensator 60. Begge filtrene blir forsterket av forsterkeren 52.

Det må forstås at grensefrekvensene for disse filtrene må

velges slik at de bare slipper gjennom energi/styringssignalene på 20 kHz i eksempelets utførelse. Forsterkeren 52 blir brukt som en inverterings-forsterker med sin ikke-inverterende inngang forbundet med jord gjennom en motstand 61. Utgangen fra bånd-passfilteret er forbundet med den ikke-inverterende inngang av forsterkeren 53. Negativ tilbakekobling er anordnet på konvensjonell måte til inverterings-inngangen av forsterkeren 53 fra utgangen av forsterkeren 53 via motstandene 62 og 63, hvor forholdet mellom verdiene av disse motstandene styrer forsterkningen av forsterkeren 53. Forsterkningen av forsterkeren 53

er tilstrekkelig høy til å mette utgangen. Utgangssignalet er således begrenset i amplitude av størrelsen på kraftforsyningen 23. Utgangen av forsterkeren 53 er forbundet med pulslengde-diskriminatorkretsen 27 og likeretterkretsen 24 (figur 3) gjennom en mostand 64 som danner en utgangsimpedans for å begrense utgangs-strømmen. Alle forsterkerne 51, 52 og 53 er forsynt fra en delt kraftforsyningskrets 23. Pulslengde-diskriminator- . kretsen 27, tellerkretsen 29, taktpulsgeneratoren 30, den reverserbare tellerkretsen 31 og svitsjen 28 er velkjente komponenter i elektronikk-tidskontrollkretser. Slike komponenter og kretser kan f.eks. være de som er beskrevet i Britisk patentspesifikasjon nr. 2.015.791B for en elektrisk forsinkel-sesanordning.

Det er klart at komponentene i et avfyringssystem må velges for å tilfredsstille kravene av det spesielle system. Imidlertid kan komponentene for avfyring av konvensjonelle elektriske brannrør-tenningselementer i sprengingsdetonatorer for en sprengingsoperasjon som illustrert på figurene 1 og 2, hvor skytehullene er 10-15 meter dype, være som følger:

Selv om bare et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen er beskrevet i detalj, kan fagfolk på området forstå at mange modifikasjoner og variasjoner kan lages i denne utførelsen, samtidig som man beholder mange av de fordelaktige nye trekk ved oppfinnelsen. Følgelig er alle slike modifikasjoner og variasjoner tenkt å omfattes innenfor rammen av de følgende krav.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for avfyring av et elektrisk tenningselement ved hjelp av styringssignaler som sendes fra et fjerntliggende kontrollsted, karakterisert ved at den omfatter: generering av et energi-kontrollsignal ved det fjerntliggende sted; sending av det nevnte energi-kontrollsignal fra det fjerntliggende sted, og mottaging av energi-kontrollsignalet ved det sted hvor tenningselementet befinner seg, hvor det mottatte signalet har tilstrekkelig lav energi til at det ikke er istand til direkte avfyring av tenningselementet; forsterkning av det mottatte energi-kontrollsignal i en forsterkeranordning som er forsynt fra en lokal kraftkilde plassert nær tenningselementet for å frembringe et forsterket lokalt energisignal; mating av det forsterkede energisignal til en lokal energi-lagringsanordning slik at energilagringsanordningen blir ladet med tilstrekkelig energi til å avfyre tenningselementet; deretter generering av minst ett karakteristisk avfyringssignal ved det fjerntliggende sted; sending av det nevnte avfyringssignal eller signaler til en avfyrings-kontrollanordning på det sted hvor tenningselementet befinner seg, slik at minst ett karakteristisk avfyrings-kontrollsignal blir identifisert, og som følge av denne identifisering, utladning av energilagringsanordningen gjennom tenningselementet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at energi-kontrollsignalet er iform av en periodisk bølge med forutbestemt frekvens, som kan styrbart avbrytes eller modifiseres med forutbestemt varighet og ved forutbestemte intervaller for å generere avfyrings-styringssignaler.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at tenningselementet blir avfyrt en forutbestemt tid etter et kontrollsignal som starter en forsinkelse ved å generere taktpulser i en oscillator og å telle antallet taktpulser som genereres mellom et første og et annet karakteristisk avfyrings-styringssignal, som lagrer taktpuls-antallet for et forutbestemt antall taktpulser som kan være null, som identifiserer et forutbestemt avfyrings-styringssignal som et signal for å starte en forsinkelse, og etter et videre antall taktpulser som er en funksjon av det lagrede antall, utlader energi-lagringsanordningen gjennom tenningselementet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at en serie av elektriske tenningselementer blir avfyrt sekvensielt ved å sende en tidskontrollert serie av avfyrings-styringssignaler til tenningselementene, og ved at forutbestemte serier av signalene blir identifisert på det sted hvor hvert tenningselement befinner seg som det første og annet avfyrings-styringssignal for tenningselementet på det stedet.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at energi-styringssignalet er et elektromagnetisk induksjonssignal.

6. Apparat for elektrisk tenning av et tenningselement fra en lokal energikilde ved bruk av fjerngenererte styringssignaler, karakterisert ved at apparatet omfatter: en lokal kraftkilde; en mottageranordning for å motta de fjerngenererte styringssignaler ; signalforsterkeranordning forsynt av den nevnte lokale kraftkilde og forbundet for å forsterke de mottatte styringssignaler; energi-lagringsanordning forbundet for å motta de nevnte forsterkede styringssignaler og å lagre elektrisk energi utledet fra disse; og en lokal avfyrings-styringsanordning omfattende en inn-retning for å detektere et forutbestemt karakteristisk styringssignal som avfyrings-styringssignal, og som følge av en slik deteksjon å utlade lagret elektrisk energi fra energi-lagringsanordningen gjennom et elektrisk tennbart tenningselement.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at den lokale avfyrings-styringsanordning omfatter: en signal-diskriminatoranordning forbundet for å motta og identifisere karakteristiske avfyrings-styringssignaler; og en svitsj anordning som er følsom for den nevnte diskriminatoranordning for å utlade den nevnte energi-lagringsanordning gjennom det nevnte tenningselement som følge av en identifisering av minst ett karakteristisk avfyrings-styringssignal.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det omfatter en elektronisk tidsforsinkelsesanordning forbundet med signal-diskriminatoranordningen og svitsj anordningen, og anordnet for å operere svitsj anordningen til å utlade energi-lagringsanordningen ved et forutbestemt tidspunkt etter et forutbestemt avfyrings-styringssignal er identifisert av diskriminatoranordningen, hvor den nevnte elektroniske tidsforsinkelse s anordn i ngen omfatter: en oscillator for å generere taktpulser og en elektronisk tellerkrets for å telle taktpulsene, hvor telleren er anordnet for å begynne tellingen av taktpulser når et første karakteristisk avfyrings-styringssignal er identifisert i signal-diskriminatoranordningen, og å stoppe tellingen når et annet karakteristisk avfyrings-styringssignal er identifisert; en anordning for å lagre taktpuls-antallet for et forutbestemt antall taktpulser; en anordning for å identifisere et forutbestemt avfyrings-styringssignal som et signal for å starte en tidsforsinkelse; og en anordning for å operere svitsj anordningen for å avfyre tenningselementet et videre antall taktpulser etter start-signalet for tidsforsinkelsen, hvilket videre antall er en funksjon av det lagrede antall taktpulser.

9. Apparat ifølge et av kravene 6 til 8, karakterisert ved at signal-mottageranordningen omfatter en induktiv pick-up-spole.

10. Apparat ifølge et av kravene 6 til 9, karakter i- sert ved at det nevnte apparat videre omfatter en fjerntliggende avfyrings-kontrollenhet som omfatter en anordning for å generere og sende en periodisk bølge med en forutbestemt frekvens, og for styrbart å avbryte eller modifisere denne for forutbestemte varigheter og med forutbestemte intervaller for å generere en tidskontrollert serie av avfyrings-styringssignaler, og en signal-diskriminatoranordning i hvert tenningselement er anordnet for å telle avfyrings-styringssignalene og å identifisere forutbestemte signaler av den tidskontrollerte serie som det første og det annet karakteristiske avfyrings-styringssignal for det spesielle tenningselement.