RU2015500C1

RU2015500C1 - Blast radio control device

Info

Publication number: RU2015500C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Ермолаев
Original assignee: Ермолаев Владимир Николаевич
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: blasting. SUBSTANCE: control is provided by a command received by radio receiver 1, the command has two coded information. The first received information starts univibrator 4 through frequency selector 2 and decoder 3. When univibrator 4 is in operation the second information is converted by decoder 5 into a rectangular signal which controls key 18 of converter 6. Reservoir capacitor 9 and capacitor 10 are simultaneously charged through diode 7 and 8 respectively. After completion of the working mode of univibrator 4 activated univibrator 11 switches thyristor 13. Capacitor 10 is discharged through the winding of relay 15 breaking the circuit of electrical detonator 17 and connecting it to the circuit of capacitor 9. After completion of the working mode of univibrator 11 activated univibrator 12 switches thyristor 14 through which capacitor 9 is discharged and brings into action electrodetonator 17. EFFECT: improved reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности при разработке карьеров. The invention relates to blasting and can be used in the mining industry for quarrying.

Известно устройство для дистанционного инициирования взрывных зарядов, содержащее радиоприемник командных сигналов, к выходу которого параллельно подключены два фильтра, а также транзисторный ключ, включенный в цепь второго фильтра, последовательно соединенные накопительный конденсатор и электродетонатор, дополнительный накопитель, включенный в цепь первого фильтра, два коммутатора, распределитель импульсов, а также радиопередатчик сигналов готовности с генератором импульсов, при этом первый выход дополнительного накопителя подключен к первым входам обоих коммутаторов, второй его выход - к второму входу транзисторного ключа, выход которого подключен к вторым входам коммутаторов, первый выход первого коммутатора подключен к входу генератора импульсов радиопередатчика, второй выход первого коммутатора - к входу расширителя импульсов, три выхода которого подключены соответственно к третьему входу первого коммутатора, третьему входу второго коммутатора и зарядной цепи накопительного конденсатора, а выход второго коммутатора подключен к второму входу электродетонатора [1]. Работа этого устройства основана на получении энергии для инициирования электродетонаторов по команде путем заряда накопительного конденсатора взрывного прибора непосредственно от источника постоянного тока. A device for the remote initiation of explosive charges, containing a command signal radio receiver, the output of which is connected in parallel with two filters, as well as a transistor switch included in the second filter circuit, a storage capacitor and an electric detonator connected in series, an additional drive included in the first filter circuit, two switches , a pulse distributor, as well as a readiness signal transmitter with a pulse generator, with the first output of an additional drive sub it is connected to the first inputs of both switches, its second output is to the second input of the transistor switch, the output of which is connected to the second inputs of the switches, the first output of the first switch is connected to the input of the pulse generator of the radio transmitter, the second output of the first switch is connected to the input of the pulse expander, three outputs of which are connected respectively, to the third input of the first switch, the third input of the second switch and the charging circuit of the storage capacitor, and the output of the second switch is connected to the second input of the electric nator [1]. The operation of this device is based on obtaining energy to initiate electric detonators on command by charging the storage capacitor of an explosive device directly from a direct current source.

Схемы выходов расширителя импульсов и коммутатора, управляющие зарядом накопительного конденсатора и разрядом его через электродетонатор, представляют собой управляемые ключи, отказы которых могут привести к несакционированному срабатыванию электродетонатора. The output circuits of the pulse expander and the switch, controlling the charge of the storage capacitor and discharging it through the electric detonator, are controllable keys, failures of which can lead to unauthorized operation of the electric detonator.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления взрывами на карьерах по радиоканалу типа "Гром", содержащее командный блок, исполнительный блок, который включает радиоприемник, два фильтра-формирователя (избиратель частот), схему формирования сигнала "Сброс", схему определения начала команды управления, схему определения логических "0", "1", схему определения конца разряда, элемент ИЛИ, 16-разрядный сдвиговый регистр и дешифратор (первый дешифратор), триггер "Заряд", ограничитель время заряда (первый одновибратор), преобразователь напряжения, выпрямитель, накопительный конденсатор, электронный ключ (первый тиристор), схему блокирования взрывной цепи, включающую в себя таймер и реле, электродетонатор подключен через схему блокирования взрывной цепи [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a blast control device for open pits via the Thunder radio channel, containing a command unit, an executive unit that includes a radio receiver, two filter filters (frequency selector), a Reset signal generation circuit, a start detection circuit control commands, logic determination circuit “0”, “1”, discharge end detection circuit, OR element, 16-bit shift register and decoder (first decoder), “Charge” trigger, charge time limiter (first od Novibrator), a voltage converter, a rectifier, a storage capacitor, an electronic switch (first thyristor), an explosive circuit blocking circuit that includes a timer and a relay, an electric detonator is connected through an explosive circuit blocking circuit [2].

Известные устройства, предназначенные для выполнения этой задачи, управляются двумя последовательно принятыми кодированными командами. В интервале времени деблокирования устройства контактами реле цепь закоротки электродетонатора разомкнута и электродетонатор подключен к цепи накопительной емкости. Первая принятая команда запускает одновибратор, который на время своей работы включает в работу генератор преобразователя напряжения, с помощью которого накопительная емкость цепи электродетонатора заряжается. Вторая принятая команда включает электронный ключ, через который энергия накопительной емкости поступает на электродетонатор, вызывая его срабатывание. Known devices designed to perform this task are controlled by two sequentially received coded commands. In the time interval for the device to be released by relay contacts, the short circuit of the electric detonator is open and the electric detonator is connected to the circuit of the storage capacitor. The first accepted command launches a single-shot, which during its operation includes a voltage converter generator, with which the accumulative capacity of the electric detonator circuit is charged. The second received command includes an electronic key, through which the energy of the storage capacity is supplied to the electric detonator, causing it to operate.

Отсутствие закоротки электродетонатора, вызванное отказом элемента схемы блокирования взрывной цепи, недопустимо, так как блуждающие токи на открытых горных разработках с мощным электрофицированным оборудованием могут вызывать его срабатывание. Отказ элементов схемы одновибратора либо генератора преобразователя напряжения, приводящий к работе последнего, заряжает накопительную емкость цепи электродетонатора и в случае самопроизвольного включения тиристорного ключа произойдет несакционированное срабатывание электродетонатора. The absence of a short-circuit of an electric detonator caused by a failure of an explosive circuit blocking element is unacceptable, since stray currents in open pit mines with powerful electrified equipment can cause it to trip. Failure of the circuit elements of a one-shot or generator of a voltage converter, leading to the operation of the latter, charges the storage capacitance of the circuit of the electric detonator and if the thyristor switch is turned on spontaneously, an unauthorized operation of the electric detonator will occur.

Цель изобретения - исключение несакционированного срабатывания электродетонатора из-за отказа элементов схемы устройства. The purpose of the invention is the exclusion of unauthorized operation of the electric detonator due to failure of the circuit elements of the device.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления взрывом по радио, содержащее подключенный к радиоприемнику избиратель частот, первый групповой выход которого соединен с группой входов первого дешифратора, выход последнего подключен к входу первого одновибратора, преобразователь напряжения, первый выход которого подключен к аноду первого диода, катод последнего соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора и анодом первого тиристора, реле, причем катод первого тиристора соединен с замыкающим контактом реле, электродетонатор включен между общим и размыкающим контактами реле, снабжено вторым дешифратором, вторым и третьим одновибраторами, вторым диодом, вторым накопительным конденсатором, вторым тиристором, причем первый групповой и второй входы второго дешифратора соединены с вторым групповым выходом избирателя частот и выходом первого и входом второго одновибраторов соответственно, а выход - с входом преобразователя напряжения, выход второго одновибратора соединен с входом третьего одновибратора и управляющим выводом второго тиристора, анод первого диода соединен с анодом второго диода, катод последнего соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора, вторые выводы первого и второго конденсаторов соединены между собой и подключены к второму выходу преобразователя напряжения, одному из выводов обмотки и размыкающему контакту реле, другой вывод обмотки реле соединен с катодом второго тиристора, выход третьего одновибратора подключен к управляющему выводу первого тиристора. This goal is achieved in that the explosion control device for the radio, containing a frequency selector connected to the radio, the first group output of which is connected to the group of inputs of the first decoder, the output of the latter is connected to the input of the first one-shot, a voltage converter, the first output of which is connected to the anode of the first diode, the cathode of the latter is connected to the first terminal of the first storage capacitor and the anode of the first thyristor, a relay, and the cathode of the first thyristor is connected to the make contact For example, an electric detonator is connected between the common and NC contacts of the relay, equipped with a second decoder, a second and third one-shot, a second diode, a second storage capacitor, a second thyristor, and the first group and second inputs of the second decoder are connected to the second group output of the frequency selector and the output of the first and input the second one-shot, respectively, and the output is with the input of the voltage converter, the output of the second one-shot is connected to the input of the third one-shot and the control output of the second tiris ora, the anode of the first diode is connected to the anode of the second diode, the cathode of the last is connected to the first terminal of the second storage capacitor, the second terminals of the first and second capacitors are interconnected and connected to the second output of the voltage converter, one of the terminals of the winding and the relay opening contact, the other terminal of the winding the relay is connected to the cathode of the second thyristor, the output of the third one-shot is connected to the control terminal of the first thyristor.

Среди известных в науке и технике решений такой комбинации элементов не обнаружено и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Among the solutions known in science and technology, such a combination of elements was not found and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

На фиг 1. дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример выполнения второго дешифратора; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 4 - диаграмма, поясняющая работу второго дешифратора. In Fig 1. given a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2 - an example of the execution of the second decoder; in FIG. 3 is a timing chart explaining the operation of the device; in FIG. 4 is a diagram explaining the operation of the second decoder.

Устройство управления взрывом по радио (фиг. 1) содержит радиоприемник 1, избиратель 2 частот, дешифратор 3, одновибратор 4, дешифратор 5, преобразователь 6 напряжения, диоды 7 и 8, накопительные конденсаторы 9 и 10, одновибраторы 11 и 12, тиристоры 13 и 14, реле 15 и его контакты 16.1-16.3, электродетонатор 17. The explosion control device for the radio (Fig. 1) contains a radio receiver 1, a frequency selector 2, a decoder 3, a single vibrator 4, a decoder 5, a voltage converter 6, diodes 7 and 8, storage capacitors 9 and 10, single vibrators 11 and 12, thyristors 13 and 14, relay 15 and its contacts 16.1-16.3, electric detonator 17.

Выход радиоприемника 1 соединен с входом избирателя 2 частот, первый групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора 3, выход которого соединен с входом одновибратора 4, второй групповой выход избирателя 2 частот соединен с первым групповым входом дешифратора 5, второй вход которого соединен с выходом одновибратора 4, выход дешифратора 5 соединен с входом преобразователя 6 напряжения, первый выход которого подключен к аноду диодов 7 и 8, катоды которых подключены к первым выводам накопительных конденсаторов 9 и 10 соответственно, второй выход преобразователя 6 подключен к точке соединения вторых выводов конденсаторов 9 и 10, вход одновибратора 11 подключен к выходу одновибратора 4, а выход - к входу одновибратора 12, вход и выход последнего соединены с управляющими входами тиристоров 13, 14 соответственно, аноды которых соединены с катодами диодов 7 и 8 соответственно, катоды тиристоров 13 и 14 соединены с замыкающим контактом 16.1 и с одним из выводов обмотки реле 15, второй вывод обмотки реле 15 подключен к размыкающему контакту 16.2 реле и к точке соединения вторых выводов накопительных конденсаторов 9 и 10, между размыкающим 16.2 и переключающим 16.3 контактами реле включен электродетонатор 17. The output of the radio 1 is connected to the input of the frequency selector 2, the first group output of which is connected to the group input of the decoder 3, the output of which is connected to the input of the one-shot 4, the second group output of the 2 frequency selector is connected to the first group input of the decoder 5, the second input of which is connected to the output of the one-shot 4, the output of the decoder 5 is connected to the input of the voltage converter 6, the first output of which is connected to the anode of the diodes 7 and 8, the cathodes of which are connected to the first terminals of the storage capacitors 9 and 10, respectively but, the second output of the converter 6 is connected to the connection point of the second terminals of the capacitors 9 and 10, the input of the one-shot 11 is connected to the output of the one-shot 4, and the output is to the input of the one-shot 12, the input and output of the latter are connected to the control inputs of the thyristors 13, 14, respectively, whose anodes connected to the cathodes of the diodes 7 and 8, respectively, the cathodes of the thyristors 13 and 14 are connected to the make contact 16.1 and to one of the terminals of the relay coil 15, the second terminal of the relay coil 15 is connected to the disconnect terminal 16.2 of the relay and to the connection point of the second terminals on opitelnyh capacitors 9 and 10, between 16.2 and NC relay contacts switching 16.3 17 EB included.

Преобразователь 6 напряжения включает в себя ключ 18, трансформатор 19, первичная обмотка которого последовательно включена с ключом, второй вывод первичной обмотки и соответствующий выход ключа 18 подключены к источнику питания, причем вход ключа 18 является входом преобразователя 6, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора являются первым и вторым выходами преобразователя 6 соответственно. The voltage converter 6 includes a key 18, a transformer 19, the primary winding of which is connected in series with the key, the second output of the primary winding and the corresponding output of the key 18 are connected to the power source, the input of the key 18 being the input of the converter 6, the first and second conclusions of the secondary winding of the transformer are the first and second outputs of the Converter 6, respectively.

Дешифратор 5 (фиг. 2) содержит счетчики 20 и 21 и RS-триггер 22, причем тактовый вход С счетчика 20 и вход R сброса счетчика 21 являются первым групповым входом второго дешифратора 5, а тактовый вход С счетчика 21 и вход R сброса счетчика 20 являются вторым входом группового входа дешифратора 5. Входы Е разрешения счетчиков 20 и 21 являются вторым входом дешифратора 5. Выходы счетчиков 20 и 21 соединены с входами R и S установки RS-триггера 22, выход которого является выходом дешифратора 5. The decoder 5 (Fig. 2) contains counters 20 and 21 and an RS flip-flop 22, the clock input C of the counter 20 and the reset input R of the counter 21 being the first group input of the second decoder 5, and the clock input C of the counter 21 and the reset input R of the counter 20 are the second input of the group input of the decoder 5. The inputs E of the resolution of the counters 20 and 21 are the second input of the decoder 5. The outputs of the counters 20 and 21 are connected to the inputs R and S of the installation of the RS-flip-flop 22, the output of which is the output of the decoder 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Принятый сигнал команды радиоприемником 1 демодулируется и усиливается (фиг. 1). Команда состоит из двух кодированных сообщений. Сообщение представляет собой последовательность посылок. Каждая посылка представляет собой сигнал одной из четырех фиксированных частот. Первым сообщением на частотах f₁ и f₂ передается код адреса команды для селективного управления устройствами. Вторым сообщением передается полосатый код, представляющий чередование посылок, заполненных сигналом на частоте f₃ и f₄. Избиратель 2 частот пропускает на соответствующие выхода принятые радиоприемником 1 сигналы только фиксированных частот. Сигналы с частотой f₁ и f₂ поступают на дешифратор 3, который в интервале времени деблокирования устройства (схема блокировки не показана) распознает принятое сообщение и при его соответствии запускает первый одновибратор 4 (фиг. 4). Сигналы с частотой f₃ и f₄ поступают на дешифратор 5, который преобразует его в прямоугольные импульсы с периодом, длительность которого равна длительности двух посылок второго сообщения, причем преобразование сигнала происходит только во время работы одновибратора 4. Прямоугольные импульсы с выхода дешифратора 5 управляют ключом 18 преобразователя 6 напряжения и посредством вторичной обмотки трансформатора 19 через диод 7 заряжает накопительный конденсатор 9, а через диод 8 - накопительный конденсатор 10. По окончании работы одновибратора 4 запускается в работу одновибратор 11, который включает тиристор 14, накопительный конденсатор 10 разряжается через обмотку реле 15, вызывая кратковременное его включение.The received command signal from the radio 1 is demodulated and amplified (Fig. 1). The command consists of two coded messages. A message is a sequence of packages. Each package is a signal of one of four fixed frequencies. The first message at frequencies f ₁ and f ₂ transmits a command address code for selective device control. The second message is a striped code representing the alternation of packages filled with a signal at a frequency of f ₃ and f ₄ . A frequency selector 2 passes signals of only fixed frequencies received by the radio receiver 1 to the corresponding outputs. The signals with a frequency of f ₁ and f ₂ are fed to a decoder 3, which, in the time interval of the device’s release (blocking circuit is not shown), recognizes the received message and, when it matches, starts the first one-shot 4 (Fig. 4). The signals with a frequency of f ₃ and f ₄ are fed to a decoder 5, which converts it into rectangular pulses with a period the duration of which is equal to the duration of two sendings of the second message, and the signal is converted only during operation of the one-shot 4. Rectangular pulses from the output of the decoder 5 control the key 18 of the voltage converter 6 and, through the secondary winding of the transformer 19, charges a storage capacitor 9 through a diode 7, and a storage capacitor 10 through a diode 8. At the end of operation of the single-shot 4 apuskaetsya the work monostable multivibrator 11, which comprises a thyristor 14, a storage capacitor 10 discharges through the relay coil 15, causing momentary its inclusion.

Контакт 16.3 реле 15 переключается с контакта 16.2 на контакт 16.1, подключая электродетонатор к цепи накопительного конденсатора 9. Pin 16.3 of relay 15 switches from pin 16.2 to pin 16.1, connecting the electric detonator to the storage capacitor circuit 9.

Длительность размыкания закоротки определяется временем разряда накопительного конденсатора 10 и составляет десятки миллисекунд. Длительность работы одновибратора 11 должна быть не менее времени срабатывания контактов реле 15 и не более времени включенного состояния реле 15, т.е. несколько миллисекунд. По окончании работы одновибратора 11 запускается в работу одновибратор 12 и включается тиристор 13, через который накопительный конденсатор 9 разряжается через электродетонатор 17, вызывая его срабатывание. В целях гальванической развязки цепи электродетонатора 17 от питания схемы управление тиристорами 13 и 14 осуществляется посредством оптронов (на схеме не показано). The short circuit opening time is determined by the discharge time of the storage capacitor 10 and is tens of milliseconds. The duration of the single-shot 11 must be at least the response time of the contacts of the relay 15 and no more than the on time of the relay 15, i.e. a few milliseconds. At the end of the operation of the single-shot 11, the single-shot 12 is started and the thyristor 13 is turned on, through which the storage capacitor 9 is discharged through an electric detonator 17, causing it to trip. In order to galvanically decouple the circuit of the electric detonator 17 from the circuit power, the thyristors 13 and 14 are controlled by optocouplers (not shown in the diagram).

Во время работы первого одновибратора 4 на входы Е (фиг. 2) счетчиков 20 и 21 поступает сигнал разрешения счета (фиг. 3). Счетчики 20 и 21 подсчитывают количество импульсов соответствующей частоты, поступающих с избирателя 2 частот. Если число принятых импульсов по входу С - половина числа импульсов переданной посылки, то соответствующий счетчик 20 (21) устанавливает RS-триггер 22 в соответствующее положение. Причем каждый импульс другой фиксированной частоты устанавливает данный счетчик 20(21) в исходное (нулевое) состояние. Чередование принятых посылок второго сообщения каждый раз переключает состояние RS-триггера 22 на противоположное, формируя на выходе прямоугольные импульсы. During operation of the first one-shot 4 at the inputs E (Fig. 2) of the counters 20 and 21 receives the signal resolution account (Fig. 3). Counters 20 and 21 count the number of pulses of the corresponding frequency coming from the 2 frequency selector. If the number of received pulses at input C is half the number of pulses of the transmitted package, then the corresponding counter 20 (21) sets the RS-flip-flop 22 in the corresponding position. Moreover, each pulse of a different fixed frequency sets this counter 20 (21) to its original (zero) state. The alternation of the received packages of the second message each time switches the state of the RS flip-flop 22 to the opposite, forming rectangular pulses at the output.

Для накопления необходимой энергии на конденсаторах 9 и 10 необходимо принять за время работы одновибратора 4 порядка 1000 посылок, которые должны чередоваться с заполнением сигнала на частоте f₃ и f₄. Такое количество сочетаний отказов элементов схемы практически невозможно, следовательно, несанкционированная зарядка накопительных конденсаторов 9 и 10 по причине отказов элементов исключена. Не сработает реле 15 и не сформируется импульс тока взрывной цепи.To accumulate the necessary energy on the capacitors 9 and 10, it is necessary to take about 1000 packages during the operation of the single-shot 4, which should alternate with filling the signal at a frequency of f ₃ and f ₄ . Such a number of combinations of failures of circuit elements is practically impossible, therefore, unauthorized charging of storage capacitors 9 and 10 due to failures of the elements is excluded. Relay 15 will not trip and the blast current pulse will not form.

Предлагаемое решение надежно шунтирует электродетонатор, защищая его от блуждающих токов. The proposed solution reliably shunts the electric detonator, protecting it from stray currents.

Неисправность любого элемента схемы не приведет к несанкционированному срабатыванию электродетонатора. Failure of any element of the circuit will not lead to unauthorized operation of the electric detonator.

Claims

RADIO EXPLOSION CONTROL DEVICE containing a frequency selector connected to the radio, the first group output of which is connected to the group of inputs of the first decoder, the output of the last connected to the input of the first one-shot, the voltage converter, the first output of which is connected to the anode of the first diode, the cathode of the last is connected to the first output the first storage capacitor and with the anode of the thyristor, a relay, and the cathode of the first thyristor is connected to the closing contact of the relay, the electric detonator is connected between the common and by contacting relays, characterized in that, in order to prevent an unauthorized explosion, a second decoder, a second and third one-shot, a second diode, a second storage capacitor, a second diode, a second storage capacitor, a second thyristor are introduced, the first group and second inputs of the second decoder connected to the second group output of the frequency selector and the output of the first and the input of the second one-shot, respectively, and the output is with the input of the voltage converter, the output of the second one-shot is connected to the input t a single vibrator and with a control terminal of the second thyristor, the anode of the first diode is connected to the anode of the second diode, the cathode of the last is connected to the first output of the second storage capacitor and the anode of the second thyristor, the second conclusions of the first and second storage capacitors are interconnected and connected to the second output of the voltage converter , to one of the output of the winding and to the NC contact of the relay, the other output of the relay winding is connected to the cathode of the second thyristor, the output of the third one-shot is connected to the control present terminal of the first thyristor.