RU220499U1 - Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к взрывным устройствам с дистанционным управлением, в частности к конденсаторным подрывным машинкам батарейного питания. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания включает герметичный корпус с размещенными в нем блоком управления, включающим вычислительный микроконтроллер и средства индикации и управления, контактными клеммами для подключения внешней электрической цепи, модулем беспроводной передачи и приема данных, соединенным с вычислительным микроконтроллером блока управления и платами электронных схем измерения омического сопротивления внешней цепи, измерения напряжения заряда конденсаторов и генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока. Схема измерения омического сопротивления внешней цепи включает канал аналого-цифрового преобразователя на входе, соединенный с внешней цепью через резистивный делитель измерения сопротивления внешней цепи с диодным ограничителем для защиты от высокого напряжения во время генерации высоковольтного импульса, и на выходе с вычислительным микроконтроллером блока управления. Схема измерения напряжения заряда конденсаторов включает второй канал аналого-цифрового преобразователя на входе через резистивный делитель, соединенный с коммутатором подключения напряжения заряда конденсаторов, и на выходе - с микроконтроллером блока управления. Схема генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока включает двухключевую схему управления питанием первичной обмотки, соединенной на входе с вычислительным микроконтроллером и со схемой повышающего импульсного стабилизатора питающего напряжения, а на выходе - с повышающим импульсным трансформатором, соединенным на выходе с диодным делителем переменного напряжения для распределения заряда на три конденсатора. Один из которых выполнен с возможностью заряда от отрицательной полуволны. Второй - от положительной полуволны. Третий - от отрицательной и положительной полуволн. Аналоговый высоковольтный коммутатор выполнен с возможностью соединения трех заряженных конденсаторов в последовательную цепь и подключения этой цепи к контактным клеммам для разряда на внешнюю электрическую цепь. Конденсаторная подрывная машинка содержит разъем внешнего питания, соединенный с электронной схемой зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения, соединенной с элементом питания, установленным в батарейный отсек и соединенным с повышающим импульсным стабилизатором питающего напряжения. Техническим результатом является повышение эффективности работы и расширение применения конденсаторной подрывной машинки в различных условиях окружающей среды под водой и в зонах, опасных для пребывания человека. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к взрывным устройствам с дистанционным управлением, в частности, к конденсаторным подрывным машинкам батарейного питания.

Конденсаторная подрывная машинка предназначена для инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей типов ЭДП, ЭДП-р, НХ-10-1.5, НХ-ПЧ и других, имеющих аналогичные характеристики при производстве взрывных работ электрическим способом, путем подачи на них напряжения и тока, достаточных для нагрева платиноиридиевого или нихромового мостика до температуры вспышки воспламенительного состава.

Конденсаторная подрывная машинка может использоваться для подрыва управляемых противопехотных мин или приведения в боевое и безопасное положение противотанковых мин в управляемых минных полях, приведения в боевое и безопасное положение управляемых объектных и противотранспортных мин. Также подрывная машинка может быть применена для осуществления горнопроходческих работ, задач маркшейдера, задач горнодобывающей отрасли, задач по расчистке завалов дорог дорожными службами, для очистки местности от взрывоопасных объектов, для прокладки прохода техники через минные поля, для безопасного дистанционного подрыва преград или взрывоопасных предметов. Конденсаторная подрывная машинка применяется дайверами для подводных работ, связанных с дистанционным подрывом завалов, преград, или взрывоопасных объектов под водой.

Конденсаторные подрывные машинки используются при проведении подрывных работ в строительной индустрии по разрушению конструкций и зданий. проведении подрывных работ в рудниках и открытых копах в горном деле, приведении в действие сейсмических детонаторов при геолого-исследовательских работах, уничтожении подрывом инженерных боеприпасов в ходе работ по разминированию местности.

Конденсаторная подрывная машинка может быть использована при любых климатических условиях, как на суше, так и под водой.

Из уровня техники известно взрывное устройство с дистанционным управлением с функциями блокировки и автоматического создания давления (патент на изобретение Китая №101964140, МПК E21C 37/06, E21F 17/18, G08C 17/02, опубл. 08.02.2012), согласно которому, изобретение обеспечивает дистанционно управляемое взрывное устройство с функциями блокировки и автоматического нагнетания давления, которое может автоматически регулировать напряжение взрыва и автоматически регулировать пиковое напряжение. Включает в себя микроконтроллер, который берет на себя управление и обработку, светодиодный дисплей, пульт дистанционного управления, модуль контура, который также содержит контур автоматического повышения давления, контур автоматического нагнетания содержащий колебательную катушку, зарядный конденсатор, электрически связанный с колебательной катушкой, цепь деления напряжения, соединенную с зарядным конденсатором и аналого-цифровой (A/D) преобразователь, используемый для преобразования напряжения, схему деления напряжения, в которой колебательная катушка соединена с выходным портом микроконтроллера, а аналого-цифровой преобразователь подключен к входному порту микроконтроллера. Взрывное устройство согласно изобретению, снабжено микроконтроллером, колебательной катушкой и зарядным конденсатором.

Недостатками данного изобретения являются использование в схеме зарядного конденсатора, представленного только двумя электрическими емкостями, одна из которых используется для заряда от положительной полуволны выходного переменного напряжения повышающего трансформатора, а вторая для заряда от отрицательной полуволны. Электрические емкости состоят из последовательно соединенных конденсаторов. Также зарядные электрические емкости соединены постоянно в последовательную цепь, что дает возможность только удвоить выходное напряжение повышающего трансформатора, ограничивая максимально возможное напряжение на зарядном конденсаторе технической сложностью реализации электронной схемы генерации высокого напряжения повышающим трансформатором.

Так же недостатком данного изобретения является отсутствие контроля длительности импульса, выдаваемого во взрывную цепь, что недопустимо для взрывобезопасных приборов. Ограничение производят только по величине тока, что не исключает возможности раннего разрушения детонаторов.

Наиболее близким аналогом является взрывной конденсаторный механизм (патент на изобретение России №2571461, МПК F42D 1/045, опубл. 20.12.2015), содержащий корпус с выходными зажимами для подключения взрывной цепи, размещенные в корпусе источник питания, ключ питания с магнитоуправляемым контактом, преобразователь напряжения, к которому подключен конденсатор-накопитель, электронно-управляемые ключи формирования взрывного импульса, узлы контроля сопротивления взрывной цепи и напряжения на конденсаторе-накопителе и блок управления. Для инициирования прибора служит съемный ключ, размещаемый в соответствующем гнезде на корпусе прибора и оснащенный упругим элементом, закрепленным на корпусе ключа, отжимающим установленный в гнезде ключ от корпуса прибора. В корпусе ключа размещены постоянный магнит, воздействующий на магнитоуправляемый контакт ключа питания, при прижатии установленного в гнезде съемного ключа к корпусу прибора с силой, превышающей силу упругого элемента, и микропроцессор, в памяти которого зашит код программы работы прибора. Микропроцессор выполнен с возможностью соединения с блоком управления прибора посредством беспроводного канала связи и с возможностью бесконтактного питания от индуктивного источника питания, размещенного в корпусе прибора и соединенного с блоком управления

Недостатками данного изобретения являются наличие ключа питания магнитоуправляемого контакта, что снижает надежность применения прибора из-за размагничивания магнита, связанного с ударами, вибрацией, и температурными изменениями, что может привести к отсутствию срабатывания магнитоуправляемого контакта.

Еще одним недостатком данного изобретения является наличие микропроцессора у ключа, что усложняет конструкцию прибора и снижает эксплуатационные характеристики.

Так же, недостатком является наличие одного конденсатора-накопителя, что требует подачи сразу заданного выходного высокого напряжения с повышающего трансформатора. Требуется защита от пробоев обмоток и изоляции, и при этом остается паразитный ток утечки, снижающий КПД трансформатора, увеличивающий энергопотребление и снижающий энергоэффективность устройства.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании надежного, безопасного и компактного устройства, со сменными и подзаряжаемыми элементами питания для проверки и инициирования электродетонаторов и электровоспламенителей.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы и расширении применения конденсаторной подрывной машинки в различных условиях окружающей среды, под водой и в зонах, опасных для пребывания человека.

Технический результат достигается тем, что конденсаторная подрывная машинка батарейного питания, включает герметичный корпус с размещенными в нем блоком управления, включающим вычислительный микроконтроллер и средства индикации и управления, контактными клеммами для подключения внешней электрической цепи, модулем беспроводной передачи данных, соединенным с блоком управления, и платами электронных схем измерения омического сопротивления внешней цепи и генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока, при этом схема измерения омического сопротивления внешней цепи включает канал аналого-цифрового преобразователя, на входе соединенный с внешней цепью через резистивный делитель с диодным ограничителем для защиты от высокого напряжения во время генерации высоковольтного импульса и на выходе с вычислительным микроконтроллером блока управления, схема измерения напряжения заряда конденсаторов включает второй канал аналого-цифрового преобразователя на входе через резистивный делитель соединенный с коммутатором подключения напряжения заряда конденсаторов и на выходе с вычислительным микроконтроллером блока управления, схема генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока включает двухключевую схему управления питанием первичной обмотки, соединенной на входе с вычислительным микроконтроллером и со схемой повышающего импульсного стабилизатора питающего напряжения, а на выходе с повышающим импульсным трансформатором, соединенным на выходе с диодным делителем переменного напряжения для распределения заряда на три конденсатора, один из которых выполнен с возможностью заряда от отрицательной полуволны, второй - от положительной полуволны, а третий - от отрицательной и положительной полуволн, аналоговый высоковольтный коммутатор, выполненный с возможностью соединения трех заряженных конденсаторов в последовательную цепь и подключения этой цепи к контактным клеммам для разряда на внешнюю электрическую цепь, при этом конденсаторная подрывная машинка содержит разъем внешнего питания, соединенный с электронной схемой зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения, соединенной с элементом питания, установленным в батарейный отсек и соединенным с повышающим импульсным стабилизатором питающего напряжения.

Далее полезная модель поясняется следующими чертежами

Фиг. 1. Структурная схема конденсаторной подрывной машинки батарейного питания.

В тексте использованы следующие обозначения:

1 - Двух ключевая схема управления питанием первичной обмотки, со средней точкой, повышающего трансформатора напряжения.

2 - Повышающий импульсный трансформатор

3 - Диодный делитель переменного напряжения

4 - Электрическая емкость заряда положительной полуволны

5 - Электрическая емкость заряда отрицательной полуволны

6 - Аналоговый высоковольтный коммутатор

7 -Токоограничительный газовый разрядник

8 - Контактные клеммы

9 - Нагрузка, внешняя цепь

10 - Светодиодные индикаторы

11- Кнопки управления

12 - Ключ тумблер

13 - Вычислительный микроконтроллер

14 - Резистивный делитель напряжения заряда конденсаторов

15 - Коммутатор резистивного делителя

16 - Электрическая емкость заряда отрицательной и положительной полуволн

17 - Дисплей

18 – Аналого-цифровой преобразователь

19 - Резистивный делитель измерения сопротивления внешней цепи

20 - Диодный ограничитель

21 - Повышающий импульсный стабилизатор питающего напряжения

22 - Батарейный отсек

23 - Электронная схема зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения.

24 - Разъем внешнего питания, заряда батарей

25 - Корпус

26 - Звуковой индикатор

27 - Модуль беспроводного передачи и приема данных

28 - Виброиндикатор.

Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания представляет собой портативное устройство для ручного использования и включает герметичный корпус (25), внутри которого находятся платы электронных схем измерения омического сопротивления внешней цепи и генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока, модуль беспроводной передачи и приема данных (27), батарейный отсек (22) соединенный с блоком повышающего импульсного стабилизатора напряжения (21), светодиодные индикаторы (10) и, или дисплей (17) вмонтированный в стенку корпуса (25), звуковой индикатор (26), виброиндикатор (28), разъем внешнего питания или заряда (24), кнопки управления (11) и, или ключ тумблер (12) вмонтированные в стенку корпуса (25), а также клеммы (8) для подключения внешней электрической цепи (9), установленные в стенке корпуса.

Корпус подрывной машинки герметичен и защищает электронные схемы и компоненты, установленные внутри от попадания пыли и влаги, со степенью защиты IP68, или до глубины погружения 40 м. Корпус изготавливается из металла или полимерных материалов, или композитов, обеспечивающих достаточную механическую прочность и герметичность, и содержит расположенный внутри герметичный батарейный отсек, и может содержать откручивающуюся резьбовую крышку батарейного отсека.

Конструкция машинки не имеет разъемных элементов, что значительно сокращает время подготовки к работе.

В частном случае, при установке несменных внутренних аккумуляторных батарей, корпус может не содержать крышки батарейного отсека.

В частном случае, корпус может быть изготовлен в форме параллелепипеда, с резьбовым отверстием для крышки батарейного отсека, с отверстием для установки герметичного разъема зарядного устройства, с отверстиями для установки герметичных кнопок и, или ключа тумблера, а также светодиодных индикаторов и, или дисплея и контактных клемм для подключения внешней электрической цепи. Также корпус имеет кольцо подвязывания или крепления шнура удержания подрывной машинки от падения или потери.

Батарейный отсек содержит металлические контактные площадки для разъемного подключения элементов питания соответствующего типа и предназначен для установки, как сменных элементов питания, так и постоянно находящихся в корпусе, не сменных. Герметичность батарейного отсека обеспечивает защиту электронных схем и компонентов внутри корпуса от воздействия химически активных веществ, выделяющихся из элементов питания в случае нарушения порядка и условий их эксплуатации.

При изготовлении изделия для применения со сменными элементами питания устанавливается крышка батарейного отсека, которая имеет резьбовое соединение с корпусом и герметизирующее уплотнительное кольцо, выполненное из резины, силикона или других пластичных материалов.

На внешней части корпуса подрывной машинки расположены светодиодные индикаторы режимов работы прибора и/или дисплей. Также установлены кнопки управления работой прибора, и/или тумблер-ключ и контактные клеммы подключения внешней электрической цепи для обеспечения визуальной видимости режимов и параметров работы прибора и тактильного управления и контроля его функционирования. На внешней части корпуса расположен установленный в стенке корпуса герметичный разъем для подключения внешнего источника питания или зарядного устройства.

В боковой части корпуса (25) установлен герметичный встроенный звуковой индикатор (26). Встроенный звуковой индикатор - звуковоспроизводящий элемент (26) повышает надежность работы устройства, сохраняя его функциональное назначение при любых внешних погодных условиях или под водой. Звуковой индикатор - звуковоспроизводящий элемент (26) имеет гидрозащиту в виде пластичного непрерывного полимерного покрытия мембраны пьезокерамического звукового излучателя и позволяет использовать подрывную машинку не только на суше, но и в пресной или в морской воде.

Внутри корпуса подрывной машинки размещены платы электронных схем измерения омического сопротивления внешней цепи и схема генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока, модуль беспроводной передачи и приема данных, схема зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения, повышающий импульсный стабилизатор напряжения. Также внутри корпуса установлен звуковой индикатор работы прибора, виброиндикатор.

Схема измерения омического сопротивления внешней цепи состоит из вычислительного микроконтроллера (13), аналого-цифрового преобразователя (18), резистивного делителя (19), диодного ограничителя (20) и повышающего импульсного стабилизатора питающего напряжения (21).

Модуль беспроводной передачи и приема данных (27) обеспечивает возможность удаленного управления работой подрывной машинки.

Беспроводная удаленная бесконтактная связь для передачи цифровых потоков данных между подрывной машинкой и блоком управления и индикации может осуществляться по радиоканалу устройствами беспроводного протокола обмена данными следующих стандартов и технологий:

Wi-Fi, стандарт IEEE 802.11., основные диапазоны беспроводной передачи данных устройствами Wi-Fi 2,4 ГГц (2412 МГц-2472 МГц), 5 ГГц (5160-5825 МГц) и 6 ГГц (5955-7115 МГц)

Bluetooth. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне, который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях. Частоты Bluetooth: 2,402-2,48 ГГц.

Zigbee, стандарт IEEE 802.15.4., Zigbee работает в промышленных, научных и медицинских (ISM-диапазон) радиодиапазонах: 868 МГц, 915 МГц, и 2,4 ГГц.

UWB, (англ. Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса), для безлицензионного использования сверхширокополосных сигналов в Российской Федерации выделены диапазоны от 2,85-10,6 ГГц, в США - 3,1-10,6 ГГц, в Евросоюзе - 6-8 ГГц.

DECT, беспроводная связь на частотах 1880-1900 МГц с модуляцией GMSK (BT = 0,5), Диапазон радиочастот, используемых для приема/передачи - 1880-1900 МГц в Европе, 1920-1930 МГц в США.

GPRS

GSM

WiMAX, стандарт IEEE 802.16 в большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны 3,5 и 5 ГГц.

Для обеспечения беспроводной удаленной бесконтактной связи между подрывной машинкой и блоком управления и индикации могут применяться устройства передачи данных по одному или группе радиоканалов на одной или нескольких частотах, различного диапазона.

Для обеспечения беспроводной удаленной бесконтактной связи передачи цифровых потоков данных между подрывной машинкой и блоком управления и индикации также применяются устройства, работающие на оптическом принципе. Применяются устройства передачи данных по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне IrDA (InfraRed Data Association), в видимом диапазоне, в ультрафиолетовом диапазоне. Применение оптического канала связи защищает передачу данных между измерительным контроллером и блоком управления от электромагнитных помех, в случае использования технологии удаленного беспроводного управления датчиком металлоискателя в местах с сильным электромагнитным или ионизирующим излучением. Диапазон спектра оптической связи определяется из условий светопроницаемости среды применения металлоискателя.

Беспроводная удаленная бесконтактная связь передачи цифровых потоков данных между подрывной машинкой и блоком управления и индикации также реализуется акустическим методом. Акустический канал передачи данных может быть реализован за счет излучения и последующего приема механических волн, передаваемых в воздушной, газовой, паровой, жидкостной, твердой средах. Акустический канал связи реализует передачу данных как в ультразвуковом, слышимом или инфразвуковом диапазонах. Диапазон работы акустического канала связи выбирается из свойств акустической проницаемости среды функционирования металлоискателя.

В качестве блока управления и индикации подрывной машинки может быть использован смартфон, карманный персональный компьютер, планшет, ноутбук и другие мобильные, портативные или стационарные цифровые устройства, содержащие систему беспроводного приема и передачи данных, согласованную с системой, установленной в подрывной машинке, также содержащие дисплей, программу обработки, визуализации данных и управления работой подрывной машинки.

Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания имеет встроенную систему заряда аккумуляторных батарей - электронная схема зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения (23). Данная система обеспечивает заряд сменных или несменных аккумуляторов, установленных в подрывной машинке через внешний герметичный разъем, без извлечения элементов питания.

Повышающий импульсный стабилизатор питающего напряжения (21) обеспечивает возможность применения низковольтных химических источников питания, батарей или аккумуляторов. Данный блок повышает напряжение элементов питания до уровня 9-15В, и дает возможность применять элементы питания или их группы, дающие суммарное напряжение от 3В. Что уменьшает габариты конструкции и снижает вес, а также дает возможность применения широкого разнообразия доступных видов элементов питания.

Также конденсаторная подрывная машинка содержит разъем внешнего питания, соединенный с электронной схемой зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения, который соединен с элементом питания, установленным в батарейный отсек и соединенным с повышающим импульсным стабилизатором питающего напряжения.

Встроенный виброиндикатор (28) имеет жесткое крепление к внутренней стенке корпуса подрывной машинки или к печатной плате электронной схемы. При сигнальном срабатывании конденсаторной подрывной машинке, передается максимальная амплитуда вибрации от виброиндикатора на стенки корпуса (25), что обеспечивает точно различимое осязание пользователем даже при работе в перчатке гидрокостюма. Виброиндикация сигнала может иметь различные последовательности по длительности виброимпульсов и комбинации в зависимости от задач тактильной индикации. Виброиндикатор выполнен в виде микродвигателя, к валу которого крепится нагрузка не центром, а с небольшим смещением, что при движении заставляет двигатель слегка колебаться. Работа виброиндикатора заключается во вращении эксцентрика со смещенной массой, прикрепленного к валу. Такой дисбаланс создает вибрации, которые передаются на корпус (25). При раскручивании эксцентрика и движении вверх-вниз и влево-вправо создается значительная вибрационная амплитуда, осязаемая даже в перчатке гидрокостюма.

Размеры ширины, длины и высоты корпуса подрывной машинки, выбираются исходя из условий эксплуатации и определяются параметрами места переноса или хранения прибора. Например, размерами карманов обмундирования сапера, или размерами подсумка.

Ключ тумблер обеспечивает дополнительный контроль работы устройства, обеспечивая безопасность при подключении внешней электрической цепи, содержащей электродетонаторы. В случае применения ключа тумблера, при отсутствии ключа, невозможно перевести подрывную машинку в режим генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока, зажигающего спирали электродетонаторов. Или вместо ключа тумблера могут применяться кнопки с фиксацией состояния.

В частном случае, для приведения устройства в действие могут служить специальные съемные ключи, не имеющие электрической связи с электрическими частями устройства и хранящиеся отдельно от него, за счет чего обеспечивается защита от случайной, несанкционированной подачи напряжения на выходные зажимы и блокировка электрической схемы устройства в нормальном состоянии.

Устройство работает следующим образом:

После успешной установки и подключения электродетонаторов в общую электрическую цепь, и подключения этой сети к клеммам подрывной машинки, оператор перемещается в безопасное укрытие и ключом-тумблером или кнопками включает режим проверки омического сопротивления внешней подключенной электрической цепи.

Измерение омического сопротивления осуществляется путем измерения аналого-цифровым преобразователем (АЦП) (18) падения напряжения на эталонном резисторе R1, через который подается ток с повышающего импульсного стабилизатора питающего напряжения на контактные клеммы подрывной машинки к которым подключается внешняя электрическая цепь или электродетонатор обладающие омическим сопротивлением R2. Таким образом, формируется резистивный делитель, в котором известен уровень питающего напряжения U и по измеренному падению напряжения U1 на эталонном резисторе R1 вычисляется ток цепи Y=U1/R1. Омическое сопротивление нагрузки, подключенной к контактным клеммам подрывной машинки вычисляется микроконтроллером (13), как R2=(U-U1)/Y, где U- напряжение питания, вырабатываемое повышающим импульсным стабилизатором питающего напряжения, R1- сопротивление эталонного резистора, R2-сопротивление нагрузки, подключенной к клеммам УКПМ-БП, Y - ток протекающий в цепи последовательно соединенных R1 и R2.

Диодный ограничитель (20) выполняет функцию защиты входа АЦП (18) от высокого напряжения во время генерации высоковольтного импульса.

В случае подтверждения целостности омической цепи и соответствия омического сопротивления, оператор переводит ключ в первое положение или нажимает кнопки, при котором запускается процесс генерации и накопления электрической энергии от элементов питания в рабочих электроконденсаторах.

После нажатия дополнительной кнопки коммутации накопленного заряда конденсаторов на контактные клеммы подсоединенной электрической цепи происходит передача высоковольтного электрического импульса большого тока во внешнюю электрическую цепь, осуществляя поджог спиралей электродетонаторов.

При переводе ключа тумблера во второе положение, или нажатии кнопки, включается работа схемы измерения омического сопротивления внешней цепи.

Схема осуществляет измерение омического сопротивления электрической цепи, подключенной к контактным клеммам подрывной машинки. Измеренное значение сопротивления отображается светодиодными индикаторами и, или дисплеем. Данная схема выполняет функцию контроля обрыва подключенной электрической цепи, а также функцию измерения омического сопротивления каждого электродетонатора с целью отбраковки или подбора одинаковых по значению для использования в цепи последовательного соединения. При использовании в последовательном соединении электродетонаторов с одинаковым омическим сопротивлением, при подаче высоковольтного импульса большого тока на каждом выделиться равное количество тепловой энергии, что обеспечит срабатывание всех электродетонаторов, подключенных в цепь.

При переводе ключа тумблера в третье положение, или нажатии кнопки включается работа схемы генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока.

Схема генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока состоит из вычислительного микроконтроллера (13), двухключевой схемы управления питанием первичной обмотки, со средней точкой, повышающего напряжение трансформатора (1), повышающего импульсного трансформатора (2), диодного делителя переменного напряжения (3), электрической емкости заряда положительной полуволны (4), электрической емкости заряда отрицательной полуволны (5), электрической емкости заряда отрицательной и положительной полуволн (16), аналогового высоковольтного коммутатора (6), токоограничительного газового разрядника (7), коммутатора резистивного делителя (15), резистивного делителя напряжения заряда конденсаторов (14), АЦП (18).

Двухключевая схема управления питанием первичной обмотки со средней точкой, повышающего напряжение трансформатора (1) управляется вычислительным микроконтроллером (13) и обеспечивает последовательную импульсную подачу напряжения в диапазоне от 3-22В от повышающего импульсного стабилизатора (21) в каждое плечо первичной обмотки, формируя тем самым переменное магнитное поле в сердечнике трансформатора (2) с заданной частотой. Под воздействием переменного магнитного поля во вторичной обмотке трансформатора формируется повышенное переменное напряжение, задаваемое в диапазоне от 200 до 700 В. Через диодный делитель полуволн переменного напряжения (3) осуществляется заряд отдельно каждого из трех конденсаторов. Конденсатор (4) заряжается от положительной полуволны, конденсатор (5) заряжается от отрицательной полуволны, конденсатор (16) заряжается от отрицательной и положительной полуволн.

Вычислительный микроконтроллер (13) подключая через коммутатор (15) резистивный делитель (14) к заряжаемым конденсаторам измеряет уровень заряда по напряжению с помощью АЦП (18). Как только уровень заряда конденсаторов достигнет максимума, микроконтроллер (13) отключает работу схемы управления питанием первичной обмотки (1), и включает светодиодный индикатор (10) готовности заряда. Может осуществляться вибро (28) и, или звуковая (26) индикация готовности прибора. Коммутатор (15) отключается вычислительным микроконтроллером (13).

После нажатия оператором кнопки разрешающей выход импульса на клеммы (8), вычислительный микроконтроллер (13) включает аналоговый высоковольтный коммутатор (6) который соединяет три заряженных конденсатора в последовательную цепь и подключает их к контактным клеммам (8), тем самым увеличивая напряжение на крайних выводах в три раза. Конденсаторы, подключенные последовательно разряжаются на внешнюю электрическую цепь, подключенную к контактным клеммам, сообщая электрическую энергию спиралям электродетонаторов, которые разогреваясь или сгорая осуществляют подрыв.

После разряда конденсаторов вычислительный микроконтроллер (13) включает светодиодный индикатор (10) выполненного разряда.

Тумблер-ключ следует перевести в первое положение, или отпустить нажатую кнопку заряда, выключив питание схемы заряда конденсатора прибора.

Преимущества заявляемой полезной модели заключаются в возможности использования различных моделей аккумуляторов и батареек благодаря питанию подрывной машинки от любых химических источников тока, возможность работы или заряда подрывной машинки от внешнего источника питания, обеспечивающих подключение к различным типам автономных источников питания или генераторов, что повышает надежность эксплуатации устройства.

Герметичность конструкции позволяет обеспечить защиту от влаги и пыли установленных внутри электронных схем и компонентов, что повышает безопасность и надежность устройства в процессе эксплуатации.

Еще одним преимуществом заявляемого технического решения является наличие одного контактного перехода «элемент питания - батарейный отсек», что в четыре раза повышает надежность электрического контакта элемента питания с электронной схемой подрывной машинки и исключает применение дополнительных конструктивных съемных элементов.

Интегрированность системы звуковой и виброиндикации в корпус позволяет обеспечить их защиту от механических повреждений, исключить из конструкции функционально необходимые разъемы подключения или внешние коммутационные электромеханические узлы, что повышает надежность системы при работе в переменных условиях окружающей среды от жары до мороза, при любой влажности воздуха.

Возможность использования беспроводной связи для удаленного управления подрывной машинки и наличие светодиодов цветной световой индикации (10) или дисплея (17) на внешней части корпуса подрывной машинки обеспечивает видимость даже при ярком солнечном свете, повышает безопасность ее использования

Еще одним преимуществом конденсаторной подрывной машинки батарейного питания является возможность контроля работы машинки при помощи съемного ключа-тумблера, повышающего безопасность проводимых работ.

Обеспечение защиты от несанкционированного использования устройства за счет применения ключа тумблера позволяет применять его в условиях повышенной опасности.

Конструкция подрывной машинки не имеет разъемных элементов, что значительно повышает ее надежность, сокращая время подготовки к работе и обеспечивая компактность, мобильность и легкость, позволяя переносить подрывную машинку в кармане или в поясной сумке оператора.

Принцип отдельного заряда для каждого из трех конденсаторов и последовательная их коммутация обеспечивает утроение напряжения на крайних выводах цепи последовательно соединенных конденсаторов.

Еще одним преимуществом является увеличение напряжения на крайних выходах последовательно соединенных конденсаторов в три раза, благодаря схеме заряда трех конденсаторов до определенного напряжения по отдельности и схеме их последовательной коммутации, так как при последовательном соединении конденсаторов происходит сложение разницы потенциалов на их обкладках, соответственно на крайних выводах обкладок последовательно соединенных конденсаторов возникает суммарное напряжение. Такой принцип работы обеспечивает возможность получения высокого напряжения на выводах последовательно соединенных конденсаторов при небольшом напряжении питающего импульсного трансформатора, что снижает требования к электроизоляции элементов схемы, упрощает схемотехнические решения импульсного питающего генератора, позволяет значительно уменьшить размер электронных компонентов, снизить вес конструкции, исключить паразитные утечки тока, возникающие при генерации высоких напряжений, таким образом повышая надежность и безопасность ее использования.

Также, преимуществом является исключение возможности раннего разрушения детонатора из-за избыточного тока, благодаря вычислительному микроконтроллеру, осуществляющему регулирование длительности импульса, выдаваемого во взрывную цепь, для обеспечения взрывобезопасности прибора, а также возможности регулирования длительности импульса и измерения сопротивления подключаемой взрывной цепи позволяющее регулировать мощность, выделяемую на электродетонаторах в зависимости от их сопротивления.

Claims (6)

1. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания, включающая герметичный корпус с размещенными в нем блоком управления, включающим вычислительный микроконтроллер и средства индикации и управления, контактными клеммами для подключения внешней электрической цепи, модулем беспроводной передачи и приема данных, соединенным с вычислительным микроконтроллером блока управления, и платами электронных схем измерения омического сопротивления внешней цепи, измерения напряжения заряда конденсаторов и генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока, при этом схема измерения омического сопротивления внешней цепи включает канал аналого-цифрового преобразователя на входе, соединенный с внешней цепью, через резистивный делитель измерения сопротивления внешней цепи с диодным ограничителем для защиты от высокого напряжения во время генерации высоковольтного импульса и на выходе - с вычислительным микроконтроллером блока управления, схема измерения напряжения заряда конденсаторов включает второй канал аналого-цифрового преобразователя на входе через резистивный делитель напряжения заряда конденсаторов, соединенный с коммутатором резистивного делителя для подключения напряжения заряда конденсаторов и на выходе с вычислительным микроконтроллером блока управления, схема генерации, накопления и коммутации высоковольтного импульса большого тока включает двухключевую схему управления питанием первичной обмотки, соединенной на входе с вычислительным микроконтроллером и со схемой повышающего импульсного стабилизатора питающего напряжения, а на выходе - с повышающим импульсным трансформатором, соединенным на выходе с диодным делителем переменного напряжения для распределения заряда на три конденсатора, один из которых выполнен с возможностью заряда от отрицательной полуволны, второй – от положительной полуволны, а третий – от отрицательной и положительной полуволн, соединены с аналоговым высоковольтным коммутатором, выполненным с возможностью соединения трех заряженных конденсаторов в последовательную цепь и подключения этой цепи к контактным клеммам для разряда на внешнюю электрическую цепь, при этом конденсаторная подрывная машинка содержит разъем внешнего питания, соединенный с электронной схемой зарядного устройства аккумуляторных батарей с контролем зарядного тока и напряжения, соединенной с элементом питания, установленным в батарейный отсек и соединенным с повышающим импульсным стабилизатором питающего напряжения.

2. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания по п. 1, отличающаяся тем, что содержит аккумуляторные батареи и схему заряда аккумуляторных батарей.

3. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания по п. 1, отличающаяся тем, что средства индикации включают светодиодные индикаторы, дисплей, звуковой индикатор и встроенный виброиндикатор.

4. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания по п. 1, отличающаяся тем, что средства управления содержат кнопки управления и ключ-тумблер.

5. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания по п. 1, отличающаяся тем, что корпус снабжен крышкой, имеющей герметизирующее уплотнительное кольцо, и расположенным внутри звуковым индикатором, имеющим гидрозащиту.

6. Конденсаторная подрывная машинка батарейного питания по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью отдельного заряда каждого из трех конденсаторов и последовательной их коммутации, обеспечивающей утроение напряжения на крайних выводах цепи последовательно соединенных конденсаторов.