RU2360214C1

RU2360214C1 - Device for electric blasting

Info

Publication number: RU2360214C1
Application number: RU2008104980/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Петров (RU); Юрий Сергеевич Петров; Сергей Петрович Масков (RU); Сергей Петрович Масков
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2009-06-27

Abstract

FIELD: blasting.

SUBSTANCE: device for electric blasting comprises blasting circuit, power supply source, switch, voltage converter and capacitor-accumulator, inductance coil, the first and second electronic switchboards, unit for power supply source control, detector of capacitor-accumulator charge voltage, detector of inductance coil current, microcontroller with analog-digital converter and indication unit. Capacitor-accumulator is serially connected to the first electronic switchboard, blasting circuit, inductance coil and detector of inductance coil current, creating circuit, and parallel to detector of capacitor-accumulator charge voltage and voltage converter. Power supply source via switch, the second electronic switchboard is connected to inductance coil, blasting circuit and unit of power supply source control. Microcontroller is connected to unit for control of power supply source, unit of indication, voltage converter, the first and second electronic switchboards, detector of capacitor-accumulator charge voltage and detector of inductance coil current. Device indication unit is equipped with three light diodes.

EFFECT: increased reliability of initiation, safety and faultness of electric blasting system.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях.The invention relates to the field of blasting, in particular to the electric explosion of charges, and can be used in mining, construction and other fields.

Известен конденсаторный взрывной прибор СВМ-2, содержащий электровзрывную сеть, источник постоянной электродвижущей силы (ЭДС), преобразователь напряжения, устройство контроля исправности прибора, накопительный конденсатор и переключатель (см. А.И.Лурье. Электрическое взрывание зарядов. М., Недра, 1973 г., стр.90-94).Known condenser explosive device SVM-2, containing an electric blast network, a source of constant electromotive force (EMF), a voltage converter, a device health monitoring device, a storage capacitor and a switch (see A.I. Lurie. Electric blasting of charges. M., Nedra, 1973, pp. 90-94).

Недостатком указанного устройства является зависимость протекающих токов через электровзрывную сеть от ее входного сопротивления, что приводит к снижению надежности электрического взрывания.The disadvantage of this device is the dependence of the flowing currents through the electric blast network from its input resistance, which leads to a decrease in the reliability of electric explosion.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является конденсаторный взрывной прибор КВП-1/100М (см. А.И.Лурье. Электрическое взрывание зарядов. М., Недра, 1973 г., стр.86-88), включающий электровзрывную сеть, источник питания, переключатель, конденсатор-накопитель и преобразователь напряжения. Конденсатор-накопитель при помощи преобразователя напряжения заряжается до заданного напряжения (600 В), затем через переключатель подсоединяется к электровзрывной сети и разряжается на нее, обеспечивая тем самым инициирование.Closest to the technical nature of the claimed device is a condenser explosive device KVP-1 / 100M (see A.I. Lurie. Electrical explosion of charges. M., Nedra, 1973, p. 86-88), including an electric explosion network, power supply, switch, capacitor-drive and voltage converter. Using a voltage converter, the capacitor-drive is charged to a predetermined voltage (600 V), then it is connected to an electric explosion network through a switch and discharged to it, thereby providing initiation.

Недостатком данного устройства является протекание слишком больших токов через электродетонаторы (ЭД) электровзрывной сети в случае их малого количества, что снижает надежность инициирования из-за возможности предварительного расплавления мостиков накаливания наиболее чувствительных ЭД, а в случае слишком большого числа ЭД уменьшается величина тока через ЭД, что также может привести к отказам.The disadvantage of this device is the flow of too large currents through the electric detonators (ED) of the electric blast network in the case of a small number of them, which reduces the reliability of initiation due to the possibility of preliminary melting of the bridges of incandescence of the most sensitive ED, and in the case of too many ED there is a decrease in the current through which can also lead to failures.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности инициирования, безопасности и безотказности систем электрического взрывания.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of initiation, safety and reliability of electrical explosion systems.

Решение технической задачи достигается тем, что известное устройство электрического взрывания, содержащее электровзрывную сеть, источник питания, переключатель, преобразователь напряжения и конденсатор-накопитель, согласно изобретению дополнительно снабжено катушкой индуктивности, первым и вторым электронными коммутаторами, блоком контроля источника питания, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя, датчиком тока катушки индуктивности, микроконтроллером с аналогово-цифровым преобразователем и блоком индикации, причем конденсатор-накопитель последовательно соединен с первым электронным коммутатором, электровзрывной сетью, катушкой индуктивности и датчиком тока катушки индуктивности, образуя контур, и параллельно с датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и преобразователем напряжения, а источник питания через переключатель, второй электронный коммутатор связан с катушкой индуктивности, электровзрывной сетью и с блоком контроля источника питания, при этом микроконтроллер связан с блоком контроля источника питания, блоком индикации, преобразователем напряжения, первым и вторым электронными коммутаторами, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и датчиком тока катушки индуктивности.The solution to the technical problem is achieved by the fact that the known device of electric blasting, containing an electric explosion network, a power source, a switch, a voltage converter and a capacitor-drive, according to the invention is additionally equipped with an inductor, first and second electronic switches, a power supply control unit, a capacitor charge voltage sensor - a drive, an inductor current sensor, a microcontroller with an analog-to-digital converter and an indication unit, the storage capacitor is connected in series with the first electronic switch, the electric explosion network, the inductor and the current sensor of the inductor, forming a circuit, and in parallel with the charge voltage sensor of the storage capacitor and the voltage converter, and the power supply is connected via a switch to the second electronic switch with the inductor , an electric blast network and a power supply control unit, while the microcontroller is connected to a power source control unit, an indication unit, etc. the forming voltage, the first and second electronic switches, capacitor sensor drive charging voltage and inductor current sensor.

Блок индикации устройства снабжен тремя светодиодами.The device display unit is equipped with three LEDs.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства электрического взрывания.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of an electric blasting device.

Устройство состоит из электровзрывной сети 1, источника питания 2, переключателя 3, преобразователя напряжения 4, конденсатора-накопителя 5, катушки индуктивности 6, первого 7 и второго 8 электронных коммутаторов, блока контроля источника питания 9, датчика напряжения заряда конденсатора-накопителя 10, датчика тока катушки индуктивности 11, микроконтроллера 12 с аналогово-цифровым преобразователем и блока индикации 13 со светодиодами 14, 15, 16. Причем конденсатор-накопитель 5 последовательно соединен с первым электронным коммутатором 7, электровзрывной сетью 1, катушкой индуктивности 6 и датчиком тока катушки индуктивности 11 и параллельно с датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 и преобразователем напряжения 4. Источник питания 2 через переключатель 3 связан со вторым электронным коммутатором 8 и с блоком контроля источника питания 9, при этом микроконтроллер 12 соединен с блоком контроля источника питания 11, блоком индикации 13, преобразователем напряжения 4, первым 7 и вторым 8 электронными коммутаторами, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 и датчиком тока катушки индуктивности 11. Электровзрывная сеть 1 подсоединена посредством клемм 17 и 18. The device consists of an electric explosion network 1, a power source 2, a switch 3, a voltage converter 4, a storage capacitor 5, an inductor 6, a first 7 and a second 8 electronic switches, a power supply control unit 9, a charge voltage sensor of the storage capacitor 10, a sensor the current of the inductor 11, the microcontroller 12 with an analog-to-digital converter, and the display unit 13 with LEDs 14, 15, 16. Moreover, the capacitor-drive 5 is connected in series with the first electronic switch 7, an electric circuit a power network 1, an inductor 6 and a current sensor of the inductor 11 and in parallel with the charge voltage sensor of the storage capacitor 10 and the voltage converter 4. The power supply 2 is connected via a switch 3 to the second electronic switch 8 and to the power supply control unit 9, while the microcontroller 12 is connected to a power supply control unit 11, an indication unit 13, a voltage converter 4, a first 7 and a second 8 electronic switches, a charge voltage sensor of the storage capacitor 10 and a sensor eye inductor 11. electroexplosive network 1 is connected via terminals 17 and 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В исходном состоянии переключатель 3, первый 7 и второй 8 электронные коммутаторы разомкнуты. При включении переключателя 3 микроконтроллер 12, который выполняет функции центрального блока управления, конфигурируется в соответствии с программой, помещенной во внутреннюю память, и передает сигнал на блок индикации 13, светодиоды которого в данном состоянии не горят (выключены). Источник питания 2 подключается к блоку контроля источника питания 9. При напряжении источника питания 2 ниже минимально допустимого значения светодиод 14 блока индикации 13 начинает гореть прерывисто, показывая, что для дальнейшей работы устройства необходима подзарядка аккумуляторов источника питания.In the initial state, switch 3, the first 7 and second 8 electronic switches are open. When the switch 3 is turned on, the microcontroller 12, which performs the functions of the central control unit, is configured in accordance with the program placed in the internal memory and transmits a signal to the display unit 13, the LEDs of which are not lit in this state (off). The power source 2 is connected to the control unit of the power source 9. When the voltage of the power source 2 is lower than the minimum acceptable value, the LED 14 of the display unit 13 starts to light intermittently, indicating that the battery of the power source needs to be charged for further operation.

При напряжении источника питания 2 выше минимально допустимого значения с блока контроля источника питания 9 сигнал поступает на микроконтроллер 12, который передает его на блок индикации 13, и светодиод 14 начинает светиться постоянно. Одновременно преобразователь напряжения 4 начинает заряжать конденсатор-накопитель 5. С изменением напряжения конденсатора-накопителя 5 датчик напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 изменяет выходной код аналогово-цифрового преобразователя микроконтроллера 12, при этом светодиод 15 блока индикации 13 по мере увеличения заряда конденсатора-накопителя 5 увеличивает частоту вспышек, и при достижении заданного значения напряжения на конденсаторе-накопителе 5 его свечение становится непрерывным. Микроконтроллер 12 открывает второй электронный коммутатор 8. Сигнал, пропорциональный току, протекающему через катушку индуктивности 6, снимается с датчика тока катушки индуктивности 11 и поступает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера 12. По мере накопления энергии в катушке индуктивности 6 частота вспышек светодиода 16 блока индикации 13 увеличивается, и при достижении заданного значения тока его свечение становится непрерывным, т.е. для инициирования сигнала выполнены три необходимых условия: 1 - Е≥Е_норм; 2 - U_c≥U_{c норм}; 3 - I_L≥I_{L норм}, где Е - ЭДС источника питания, Е_норм - минимально допустимая ЭДС источника питания, U_c - напряжение заряда конденсатора-накопителя, U_{c норм} - минимально допустимое напряжение конденсатора-накопителя, I_L - ток в катушке индуктивности, I_{L норм} - минимально допустимый ток в катушке индуктивности.When the voltage of the power source 2 is higher than the minimum acceptable value from the control unit of the power source 9, the signal is supplied to the microcontroller 12, which transmits it to the display unit 13, and the LED 14 lights up constantly. At the same time, the voltage converter 4 begins to charge the capacitor-drive 5. With a change in the voltage of the capacitor-drive 5, the charge voltage sensor of the capacitor-drive 10 changes the output code of the analog-to-digital converter of the microcontroller 12, while the LED 15 of the display unit 13 as the charge of the capacitor-drive 5 increases increases the frequency of flashes, and when the specified voltage value is reached on the storage capacitor 5, its luminescence becomes continuous. The microcontroller 12 opens the second electronic switch 8. The signal proportional to the current flowing through the inductor 6 is removed from the current sensor of the inductor 11 and is fed to the analog-to-digital converter of the microcontroller 12. As the energy accumulates in the inductor 6, the flash frequency of the LED 16 of the display unit 13 increases, and when the set current value is reached, its luminescence becomes continuous, i.e. To initiate the signal, three necessary conditions are fulfilled: 1 - E≥E _norms ; 2 - U _c ≥U _{c norms} ; 3 - I _L ≥I _{L norms} , where E is the EMF of the power source, E _norms is the minimum allowable EMF of the power source, U _c is the charge voltage of the storage capacitor, U _{c norms} is the minimum allowable voltage of the storage capacitor, I _L is the current in inductor, I _{L norms} - the minimum allowable current in the inductor.

Затем микроконтроллер 12 дает команду на прекращения работы преобразователя напряжения 4, размыкает второй электронный коммутатор 8 и замыкает первый электронный коммутатор 7. Энергия, накопленная в катушке индуктивности 6 и конденсаторе-накопителе 5, направляется в электровзрывную сеть 1. Ток в первый момент времени не превышает заданного значения в катушке индуктивности 6, так как предлагаемое устройство электрического взрывания по принципу действия является источником тока, а не источником ЭДС, что практически исключает возможность предварительного срабатывания электродетонаторов электровзрывной сети 1 независимо от их количества. Кроме того, сигналы светодиодов 14, 15 и 16 блока индикации 13 позволяют наблюдать за состоянием устройства от момента его включения до момента срабатывания электровзрывной сети 1, что повышает безопасность проведения электровзрывных работ.Then, the microcontroller 12 gives the command to stop the operation of the voltage converter 4, opens the second electronic switch 8 and closes the first electronic switch 7. The energy stored in the inductor 6 and the storage capacitor 5 is sent to the electric explosion network 1. The current at the first time does not exceed the set value in the inductor 6, since the proposed device of electric blasting according to the principle of action is a current source and not a source of EMF, which virtually eliminates the possibility of dvaritelnogo actuation electrodetonators 1 electroexplosive network regardless of their number. In addition, the signals of the LEDs 14, 15 and 16 of the display unit 13 allow you to monitor the status of the device from the moment it was turned on until the moment of operation of the electric blast network 1, which increases the safety of electric blasting operations.

Использование предлагаемого устройства электрического взрывания по сравнению с прототипом позволит повысить надежность инициирования, безопасность и безотказность систем электрического взрывания.The use of the proposed device of electric blasting in comparison with the prototype will improve the reliability of initiation, safety and reliability of electric blasting systems.

Claims

1. An electric blasting device containing an electric explosion network, a power source, a switch, a voltage converter and a storage capacitor, characterized in that it is additionally equipped with an inductor, first and second electronic switches, a power supply control unit, a charge voltage sensor of the storage capacitor, an inductor current sensor, a microcontroller with an analog-to-digital converter and an indication unit, the capacitor-drive being connected in series with an electronic switch, an electric blast network, an inductor and a current sensor of an inductor, forming a circuit, and in parallel with a charge voltage sensor of a storage capacitor and a voltage converter, and a power source through a switch, a second electronic switch is connected to an inductor, an electric explosion network and the unit control of the power source, while the microcontroller is connected to the power supply control unit, an indication unit, a voltage converter, the first and second electronic switches, sensor storage capacitor charge voltage and the sensor coil current.

2. The device according to claim 1, characterized in that the display unit is equipped with three LEDs.