WO1991010108A1 - Electronic real-time time fuse - Google Patents

Electronic real-time time fuse Download PDF

Info

Publication number
WO1991010108A1
WO1991010108A1 PCT/EP1990/002255 EP9002255W WO9110108A1 WO 1991010108 A1 WO1991010108 A1 WO 1991010108A1 EP 9002255 W EP9002255 W EP 9002255W WO 9110108 A1 WO9110108 A1 WO 9110108A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
time
memory
detonator
ignition
detonators
Prior art date
Application number
PCT/EP1990/002255
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Steiner
Peter RÖHE
Jürgen Zimmermann
Original Assignee
Dynamit Nobel Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dynamit Nobel Aktiengesellschaft filed Critical Dynamit Nobel Aktiengesellschaft
Publication of WO1991010108A1 publication Critical patent/WO1991010108A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00Electric fuzes
    • F42C11/06Electric fuzes with time delay by electric circuitry

Definitions

  • the invention is directed to an electronic detonator with a signal input stage, a control part, a delay device, a charging capacitor and an ignition means, and to the use of the detonator in an ignition system in which the detonators can be connected in series or in parallel to a control unit .
  • the required high precision is achieved by an electronic control with a central triggering of a control unit and ignition-specific delays.
  • the electrical energy for the electronics and the ignitions must be removable from the detonator itself, because the electrical connection of the detonators to the control unit could be interrupted during the time sequence of the detonations, as a result of which the detonators would fail due to lack of energy.
  • the energy storage device of a detonator is usually a capacitor that has to be charged by the central control device before the ignition. As long as the capacitor is not charged, there is no energy level that could trigger an ignition.
  • a circuit of a delay detonator is described in US 4,445,435.
  • a delay time can be preselected with five microswitches. Although this means that only a limited amount of time is possible, the diameter of such a delay detonator is more than twice as large as that of conventional detonators.
  • the values of the delay time are entered via a control panel.
  • the facility is designed for one floor only. It is not possible to install such a control panel in an igniter with a diameter of less than one centimeter.
  • EP 0 183 933 A2 encodes the time stages by bonding a chip which is integrated on the control part with the delay device. Such a detonator can be housed in a relatively slim housing. A disadvantage is that the coding can no longer be changed after the chip has been installed.
  • the object of the invention is an electronic real-time delay detonator which, with the greatest possible variety of times, has the smallest possible dimensions so that it fits into a conventional detonator sleeve (outside diameter less than 10 mm); both relative, d. H. with regard to the adjustability of the ignition times to one another and absolutely, the time accuracy should be very high.
  • a delay detonator which is characterized in that the delay device is a Has time comparator and the target time can be predetermined by means of a programmable semiconductor memory. Further advantageous configurations are specified in the subclaims.
  • PROM programmable semiconductor memory
  • MOS MOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • tuning fork quartz as frequency standard or clock generator in the timing element.
  • MOS technology is known for electronic circuits of detonators.
  • metal oxide silicon field effect transistors are used as threshold switches for ignition elements. It is very particularly preferred to design the igniter according to the invention in low-voltage MOS technology, where the electronics are already operating at operating voltages around or below 2 volts.
  • the electronic circuit has a very low energy consumption, so that longer delay times can advantageously be realized with the same capacity of the memory.
  • the invention also relates to the use of the detonator in an ignition system in which the detonators can be connected in series or in parallel to a control unit, from which all the detonators connected can be started by a signal sequence and then autonomously in each detonator, ie. H. only by energy consumption from the ignition capacitor's own after a ignition-specific delay time has elapsed, by which the ignition capacitor can be triggered by the discharge of the charging capacitor.
  • the delay detonator according to the invention ideally combines properties with a size that have never before been able to be realized in a conventional detonator housing, that is to say a cylinder of approximately 7 mm outside diameter. Igniters with delay times in the order of 1 ms to 8 000 ms can be formed, the stages tests can be in the range of 250 ⁇ s and the largest possible errors are in the range of 20 ppm. Delay detonators with this variety of times and this accuracy are hitherto unknown.
  • the delay detonators can be operated with supply voltages around or below 2 volts. They can be combined with all known safety and control devices in the detonator.
  • PROM programmable semiconductor memory
  • the memory contains a single address. With a data word length of 18 bits, for example, 262 144 different delay times can be set. The area that such a memory additionally occupies on the chip area is negligible. This eliminates all switches and bonds.
  • serial programming of the memory is preferred.
  • the desired data are read in via a shift register, programmed in the memory and then preferably also read out again to ensure that the value to be programmed is actually contained in the memory.
  • the delay time is set during the manufacture of the detonator and not at the manufacturer of the electronics.
  • the igniter according to the invention it is also advantageously possible for the user to enter the special delay times in the igniter To make place. All that is required is for the lines of the programming device to be led out at the igniter so that the target time can be entered into the semiconductor memory on site using a suitable programming device.
  • the time standard is determined by RC elements.
  • the time comparison device is assigned a tuning fork quartz as frequency standard or clock generator. This is very small, can work with low voltage and is inexpensive.
  • 1 is a block diagram of an electronic real-time delay detonator with analog and digital part
  • Fig. 3 is a flowchart of the programming and reading process
  • Fig. 4 is an operating diagram of the ignition process.
  • a limiter 3 in the analog part 1 is used for safety; it is intended to reduce overvoltages at signal input 4, so that the subsequent circuit functions is not affected.
  • a signal decoupling 5 filters the pulses for a central control unit 6 (CPU) from the input signal and adjusts the level to the low-voltage MOS digital part 2.
  • a rectifier 7 feeds a voltage regulator 8 and this in turn supplies a capacitor 9.
  • the voltage regulator 8 is designed as a two-stage voltage regulator so that a no-fire energy level and an all-fire energy level can be set on the capacitor 9.
  • the controller 8 needs an unlocking signal 10 from the central control unit 6, which is only set if a corresponding unlocking code is passed to the central control unit 6 via the input 4, the limiter 3 and the signal output 5 and is recognized as correct. Otherwise, the no-fire energy level is always set on the capacitor 9.
  • the voltage regulator 8 supplies a RESET signal 11, which produces a basic state in the digital part 2 during commissioning.
  • a voltage regulator 15 regulates the fixed voltage for the low-voltage MOS digital part 2.
  • a quartz 16 together with a driver and divider 17 in the digital part 2 supplies a clock sequence to the central control unit 6.
  • An up counter 18 can be started with this clock by the central control unit 6 and set to zero.
  • the counter reading is stored in the programmable semiconductor memory 19, in which an ignition signal 14 is set by the central control unit 6 if the counter reading from the counter 18 matches this.
  • Data is exchanged with the programmable semiconductor memory 19 via a data interface 20.
  • the programmable semiconductor memory 19 can be programmed or read.
  • FIG. 2 shows an example of a data protocol “programming” (above) and “reading” (below) which is coordinated with the system according to FIG. 1.
  • a data protocol “programming” above
  • reading below
  • serial data line 22 works bidirectionally, i. H. it can both receive and send (tri-state).
  • the signal sequence during programming and reading is shown in each of FIGS. 2a and 2b, reference numbers 21 and 22 indicating over which line in FIG. 1 the pulses run.
  • start condition 23 the number always standing for the respective time segment
  • a level LOW is supplied from the signals in the data line 22 in the time segment 23 and an edge from HIGH to LOW is supplied in the clock line 21.
  • an identifier 24 is clocked in in the subsequent time segment.
  • the identifier is 10101 as a bit sequence. One bit is clocked in with each HIGH state in the clock line 21. The next bit in the time segment 25 decides whether the memory 19 should be programmed or read. If this bit 25 - as shown in FIG. 2 a - is LOW, this means programming. If, on the other hand, it is in the HIGH state according to FIG. 2b, this is called reading.
  • the data interface 20 After successful transmission of the identifier 24 and the programming or read bit 25, the data interface 20 reacts in connection with the memory 19 with a first acknowledgment bit 26 from the LOW state as confirmation of the correct function. For this purpose, the data interface 20 goes to send and the external programming device to receive. After this first acknowledgment bit 26, the data interface 20 then goes on the data line 22 in the case of programming to receive and in the case of reading to send. A counted amount of data bits 27, for example 18 bits, can then be input (programming) or clocked out (reading) via the data interface 20.
  • the memory 19 reacts with a second acknowledgment bit 28 from the LOW state in the data line 22.
  • a level LOW is supplied in data line 22 in time segment 29 and an edge from LOW to HIGH is supplied in clock line 21.
  • the memory 19 can also be implemented as an electronically readable memory (EEPROM), e.g. to be able to adapt the programming for changed operating conditions.
  • EEPROM electronically readable memory
  • the stored content of the EEPROM can be changed at any time via the data line 22 and the clock line 21, as long as these lines are accessible. Examples of the organization of such EEPROMs are given in the data sheets from Eurosil, Kunststoff, Germany, or XICOR, Milpitasch, California, USA.
  • the data interface 20 is started by supplying a signal from the LOW state in the data line 22 (abbreviated as DATA) as the start condition 23 and in the same time period in the de Clock line 21 (abbreviated as CLOCK) a change from HIGH to LOW is made.
  • the identifier 24, here five bits, is then clocked in via the data line 22.
  • the data interface 20 then goes on the data line 22 to program the memory 19 after receiving the correct transmission of the identifier 24 by the acknowledgment bit 26 from the state LOW has confirmed over the data line 22.
  • the data interface 20 reacts with the further acknowledgment bit 28 from the LOW state as confirmation of the correct receipt of the data.
  • the function of the data interface 20 is then ended by clocking a stop bit 29 from the LOW state via the data line 22 and changing from LOW to HIGH in the clock line 21 in the same time period.
  • curve 30 shows the typical voltage curve at input 4 of an igniter according to the invention.
  • a DC voltage ie in time segment 31, the polarity being arbitrary.
  • Curve 37 shows the counter readings of counter 18 as a function of time.
  • Curve 32 shows the time profile of the voltage across capacitor 9.
  • Dashed line 33 represents a no-fire level of ignition means 13.
  • voltage of capacitor 9 is removed from voltage regulator 8 during time periods 31 and 34 set to a voltage below the no-fire level. Only after successful securing on line 4 (see FIG. 1) in time segment 34 is capacitor 9 charged to the full voltage, identified by line 35.
  • the unlocking signal on line 4 consists of four voltage changes of a defined time sequence.
  • the signal decoupling 5 is designed such that a change in current or voltage when the polarity changes sign is evaluated as a pulse in time segment 34.
  • the circuit is constructed in such a way that unlocking is successful if the first and second voltage changes take place within a certain time t ⁇ and the time between the second and fourth changes is just as long.
  • the time t ⁇ is evaluated via the counters 36 of the counter 18, as will be explained in more detail below.
  • the capacitor 9 is charged to the full voltage 35.
  • the charging process of the capacitor 9 is triggered after successful unlocking with the logic signal 10 on the voltage regulator 8 (see FIG. 1).
  • the ignition command which here consists of four successive voltage changes, takes place in time segment 39.
  • counter 18 is started. It counts up until the preprogrammed counter state 41 of the memory 19 is reached.
  • the capacitor 9, triggered by the ignition signal 14, is short-circuited via the ignition means 13. The voltage 32 at the capacitor 9 drops to zero.
  • the digital part 2 is designed so that all detonators start their counters 18 together with the receipt of the ignition command. The time-delayed ignition then takes place individually in accordance with the preprogrammed counter reading in the memory 19 of the respective detonator.
  • the function of the detonator according to the invention is explained in more detail below:
  • the central control unit 6 embodies all the logic circuit parts which are necessary for controlling the memory 19 and the counter 18.
  • the central control unit 6 is able, according to the control commands, via the signal input 4, the limiter 3 and the signal decoupling 5 to set the counter 18 to zero (RESET), to start it to count up, to stop it and to evaluate its counter reading.
  • RESET counter 18 to zero
  • the igniter is put into operation by applying a voltage 30 to the signal input 4.
  • the counter 18 is started by the central control unit 6 during the first voltage change, ie during the transition from the time segment 31 to the time segment 34.
  • the second voltage change in the time segment 34 ie after the time t ⁇ , the counter 18 is stopped. Its counter reading 36 is compared and evaluated with a counter reading stored in the hardware. Then the counter 18 is started again immediately.
  • the central control unit 6 stops the counter 18 and evaluates its counter reading 36 again. If both counter readings 36 are within a predefined tolerance compared to the stored counter reading, the unlocking is released by the unlocking line 10 changing its logical state, that is to say setting an unlocking signal.
  • the meter readings relevant for the unlocking are stored in the hardware; they are not part of the memory of the memory 19.
  • the capacitor 9, ie the ignition and operating capacitor is charged to its full voltage.
  • counter 18 is restarted at time 40. Now the central control unit 6 constantly compares the counter reading of the counter 18 with the counter reading 41 stored in the memory 19. If the counter readings are identical, the ignition is triggered.

Abstract

An electronic real-time time fuse with high-precision timing, a broad spectrum of time stages and of a size comparable with that of conventional non-electric fuses, has a delay mechanism comprising a time-comparison element (6, 18, 19) in which the target time specific to the fuse can be set by means of a programmable semiconductor memory (19). In a preferred embodiment, the fuse is manufactured by low-voltage MOS technology with a PROM or an EEPROM as the semiconductor memory (19), and the fuse can also be programmed on site.

Description

Elektronischer Echtzeitverzögerungssprengzünder Electronic real-time delay detonator
Die Erfindung richtet sich auf einen elektronischen Sprengzeit¬ zünder mit einer Signaleingangsstufe, einem Steuerteil, einer Verzögerungseinrichtung, einem Ladekondensator und einem Zünd¬ mittel, sowie auf die Verwendung des Sprengzeitzünders in einem Zündsystem, bei dem die Zünder seriell oder parallel mit einem Steuergerät verbindbar sind.The invention is directed to an electronic detonator with a signal input stage, a control part, a delay device, a charging capacitor and an ignition means, and to the use of the detonator in an ignition system in which the detonators can be connected in series or in parallel to a control unit .
Bei der zivilen Sprengtechnik kommt es entscheidend darauf an, daß Einzelladungen in einer bestimmten, zeitlich eng festge¬ legten Reihenfolge gezündet werden. Untersuchungen zeigen deutlich, daß für optimale Sprengergebnisse sowohl hinsichtlich der Erschütterungen als auch der Zerkleinerung des Gesteins eine sehr genaue Zeitverzögerung der einzelnen Zündungen erforderlich ist.In the case of civilian blasting technology, it is crucial that individual charges are detonated in a specific, time-tight order. Studies clearly show that a very precise time delay of the individual ignitions is necessary for optimal blasting results with regard to both the shocks and the crushing of the rock.
Die geforderte hohe Präzision wird durch eine elektronische Steuerung mit einer zentralen Auslösung von einem Steuergerät und zünderspezifischen Verzögerungen erreicht. Die elektrische Energie für die Elektronik und die Zündungen muß aus dem Zünder selbst entnehmbar sein, denn der elektrische Anschluß der Zünder am Steuergerät könnte während der zeitlichen Folge der Detonationen unterbrochen werden, wodurch die Zünder dann aus Energiemangel versagen würden.The required high precision is achieved by an electronic control with a central triggering of a control unit and ignition-specific delays. The electrical energy for the electronics and the ignitions must be removable from the detonator itself, because the electrical connection of the detonators to the control unit could be interrupted during the time sequence of the detonations, as a result of which the detonators would fail due to lack of energy.
Batterien in Zündern sind unter anderem aus Sicherheitsgründen unerwünscht. Üblicherweise ist der Energiespeicher eines Zünders ein Kondensator, der von dem zentralen Steuergerät vor der Zündung aufgeladen werden muß. Solange der Kondensator nicht geladen ist, existiert kein Energielevel, durch den eine Zündung ausgelöst werden könnte.Batteries in detonators are undesirable, among other things, for safety reasons. The energy storage device of a detonator is usually a capacitor that has to be charged by the central control device before the ignition. As long as the capacitor is not charged, there is no energy level that could trigger an ignition.
Da während der Zeitverzögerung der notwendige Strom für die Elektronik aus dem Kondensator entnommen wird, muß für lange Verzögerungszeiten der Kondensator eine hohe Speicherkapazität besitzen, damit nach Ablauf der Verzögerungszeit noch genügend Energie zur Zündung übrig bleibt.Since the necessary current for the electronics is drawn from the capacitor during the time delay, must for a long time Delay times of the capacitor have a high storage capacity, so that enough energy remains for ignition after the delay time has expired.
Eine Schaltung eines VerzögerungsSprengzünders ist in der US 4 445 435 beschrieben. Mit fünf MikroSchaltern kann eine Verzögerungszeit vorgewählt werden. Obwohl damit nur wenige Zeitvorgaben möglich sind, ist der Durchmesser eines solchen VerzögerungsSprengzünders mehr als doppelt so groß wie bei konventionellen Sprengzündern.A circuit of a delay detonator is described in US 4,445,435. A delay time can be preselected with five microswitches. Although this means that only a limited amount of time is possible, the diameter of such a delay detonator is more than twice as large as that of conventional detonators.
Bei einem programmierbaren elektronischen Sprengzeitzünder gemäß der EP 0 142 509 Bl werden die Werte der Verzöge¬ rungszeit über eine Schalttafel eingegeben. Die Einrichtung ist nur für ein Geschoß konzipiert. Ein Einbau einer solchen Schalttafel in einen Zünder mit einem Durchmesser unter einem Zentimeter ist nicht möglich.In the case of a programmable electronic detonator according to EP 0 142 509 B1, the values of the delay time are entered via a control panel. The facility is designed for one floor only. It is not possible to install such a control panel in an igniter with a diameter of less than one centimeter.
In der EP 0 183 933 A2 erfolgt eine Kodierung der Zeitstufen über die Bondung eines Chips, welcher auf dem Steuerteil integriert mit der Verzögerungseinrichtung untergebracht ist. Ein solcher Zünder kann in einem verhältnismäßig schlanken Gehäuse untergebracht werden. Als Nachteil ist anzusehen, daß die Kodierung nach der Montage des Chips nicht mehr veränderbar ist.EP 0 183 933 A2 encodes the time stages by bonding a chip which is integrated on the control part with the delay device. Such a detonator can be housed in a relatively slim housing. A disadvantage is that the coding can no longer be changed after the chip has been installed.
Aufgabe der Erfindung ist ein elektronischer Echtzeitverzöge- rungsSprengzünder, der bei möglichst großer Zeitenvielfalt möglichst kleine Abmessungen hat, damit er in eine konven¬ tionelle Zünderhülse (Außendurchmesser unter 10 mm) paßt; sowohl relativ, d. h. hinsichtlich der Einstellbarkeit der Zündzeiten untereinander, als auch absolut soll die Zeit¬ genauigkeit sehr hoch sein.The object of the invention is an electronic real-time delay detonator which, with the greatest possible variety of times, has the smallest possible dimensions so that it fits into a conventional detonator sleeve (outside diameter less than 10 mm); both relative, d. H. with regard to the adjustability of the ignition times to one another and absolutely, the time accuracy should be very high.
Die Aufgabe wird von einem VerzögerungsSprengzünder gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verzögerungseinrichtung ein Zeitvergleichsglied aufweist und die Sollzeit mittels eines programmierbaren Halbleiterspeichers zünderspezifisch vorgebbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran¬ sprüchen angegeben.The object is achieved by a delay detonator, which is characterized in that the delay device is a Has time comparator and the target time can be predetermined by means of a programmable semiconductor memory. Further advantageous configurations are specified in the subclaims.
Bevorzugt ist ein einmal programmierbarer Halbleiterspeicher (PROM) sowie die Ausführung der Schaltkreise einschließlich der Speicher in MOS-Technik und ein Stimmgabelquarz als Frequenz¬ normal oder Taktgeber im Zeitglied.Preference is given to a programmable semiconductor memory (PROM) and the design of the circuits, including the memories using MOS technology, and a tuning fork quartz as frequency standard or clock generator in the timing element.
Die MOS-Technik ist für elektronische Schaltungen von Zündern bekannt. In der DE PS 2 104 422 werden Metalloxidsilizium-Feld¬ effekttransistoren als Schwellwertschalter bei Zündelementen verwendet. Ganz besonders bevorzugt ist die Ausführung des erfindungsgemäßen Zünders in Low-Voltage-MOS-Technik, wo die Elektronik bereits mit Betriebsspannungen um oder unter 2 Volt arbeitet. Die elektronische Schaltung hat einen sehr niedrigen Energieverbrauch, so daß bei gleicher Kapazität des Speichers in vorteilhafter Weise längere Verzögerungszeiten realisiert werden können.MOS technology is known for electronic circuits of detonators. In DE PS 2 104 422, metal oxide silicon field effect transistors are used as threshold switches for ignition elements. It is very particularly preferred to design the igniter according to the invention in low-voltage MOS technology, where the electronics are already operating at operating voltages around or below 2 volts. The electronic circuit has a very low energy consumption, so that longer delay times can advantageously be realized with the same capacity of the memory.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des Zünders in einem Zündsystem, bei dem die Zünder seriell oder parallel mit einem Steuergerät verbindbar sind, von dem aus alle zusammengeschalteten Zünder durch eine Signalfolge startbar sind und in jedem Zünder dann autonom, d. h. nur durch Energie¬ verbrauch aus dem zündereigenen Ladekondensator nach Ablauf einer zünderspezifischen Verzögerungszeit, durch die Entladung des Ladekondensators das Zündmittel auslösbar ist.The invention also relates to the use of the detonator in an ignition system in which the detonators can be connected in series or in parallel to a control unit, from which all the detonators connected can be started by a signal sequence and then autonomously in each detonator, ie. H. only by energy consumption from the ignition capacitor's own after a ignition-specific delay time has elapsed, by which the ignition capacitor can be triggered by the discharge of the charging capacitor.
Der erfindungsgemäße Verzögerungssprengzünder vereint in idealer Weise Eigenschaften bei einer Baugröße, die bisher noch nie in einem konventionellen Zündergehäuse, d. h. einem Zylinder von etwa 7 mm Außendurchmesser, zu verwirklichen waren. Es lassen sich Zünder mit Verzögerungszeiten in der Größenordnung von 1 ms bis 8 000 ms bilden, wobei die Abstu- fungen im Bereich von 250 μs liegen können und die größtmög¬ lichen Fehler im Bereich 20 ppm liegen. VerzögerungsSpreng¬ zünder mit dieser Zeitenvielfalt und dieser Genauigkeit sind bisher unbekannt. Die VerzögerungsSprengzünder lassen sich mit VersorgungsSpannungen um oder unter 2 Volt betreiben. Sie lassen sich mit sämtlichen bekannten Sicherheits- und Kontroll¬ einrichtungen im Zünder kombinieren.The delay detonator according to the invention ideally combines properties with a size that have never before been able to be realized in a conventional detonator housing, that is to say a cylinder of approximately 7 mm outside diameter. Igniters with delay times in the order of 1 ms to 8 000 ms can be formed, the stages tests can be in the range of 250 μs and the largest possible errors are in the range of 20 ppm. Delay detonators with this variety of times and this accuracy are hitherto unknown. The delay detonators can be operated with supply voltages around or below 2 volts. They can be combined with all known safety and control devices in the detonator.
Halbleiterspeicher sind aus der Computertechnik in vielen Varianten bekannt; für den erfindungsgemäßen Sprengzeitzünder ist ein einmal programmierbarer Halbleiterspeicher (PROM) be¬ vorzugt. Ganz besonders bevorzugt ist ein PROM auf der Basis von Feldeffekttransistoren, weil ein solcher Speicher zusammen mit einer MOS-Logik leicht auf einem Chip integrierbar ist.Semiconductor memories are known in many variants from computer technology; A programmable semiconductor memory (PROM) is preferred for the detonator according to the invention. A PROM based on field effect transistors is very particularly preferred because such a memory can easily be integrated on a chip together with MOS logic.
Der Speicher enthält eine einzige Adresse. Bei einer Datenwort- länge von beispielsweise 18 Bit können 262 144 verschiedene Verzögerungszeiten eingestellt werden. Die Fläche, die ein solcher Speicher auf der Chip-Fläche zusätzlich beansprucht, fällt nicht ins Gewicht. Damit entfallen alle Schalter bzw. Bondungen.The memory contains a single address. With a data word length of 18 bits, for example, 262 144 different delay times can be set. The area that such a memory additionally occupies on the chip area is negligible. This eliminates all switches and bonds.
Um aus Platzgründen die Zahl der Programmieranschlüsse an den Zünder möglichst klein zu halten, ist eine serielle Program¬ mierung des Speichers bevorzugt. Dabei werden die gewünschten Daten über ein Schieberegister eingelesen, im Speicher program¬ miert und anschließend bevorzugt auch noch einmal ausgelesen, um sicher zu gehen, daß der zu programmierende Wert tatsächlich im Speicher enthalten ist.In order to keep the number of programming connections to the igniter as small as possible for reasons of space, serial programming of the memory is preferred. The desired data are read in via a shift register, programmed in the memory and then preferably also read out again to ensure that the value to be programmed is actually contained in the memory.
In den meisten Fällen wird die Einstellung der Verzögerungszeit bei der Herstellung des Zünders erfolgen und nicht beim Her¬ steller der Elektronik. Es ist jedoch bei dem erfindungsgemäßen Zünder in vorteilhafter Weise auch möglich, die Eingabe der speziellen Verzögerungszeiten in den Zünder vom Anwender vor Ort vornehmen zu lassen. Es müssen dafür lediglich am Zünder die Leitungen der Programmiereinrichtung herausgeführt sein, damit vor Ort mit einem geeigneten Programmiergerät die Soll¬ zeit in den Halbleiterspeicher eingegeben werden kann.In most cases, the delay time is set during the manufacture of the detonator and not at the manufacturer of the electronics. However, in the igniter according to the invention it is also advantageously possible for the user to enter the special delay times in the igniter To make place. All that is required is for the lines of the programming device to be led out at the igniter so that the target time can be entered into the semiconductor memory on site using a suitable programming device.
Bei bekannten elektronischen VerzögerungsSprengzündern wird das Zeitnormal durch RC-Glieder festgelegt. Gemäß einer vorteil¬ haften Weiterbildung der Erfindung ist der Zeitvergleichsein¬ richtung als Frequenznormal oder Taktgeber ein Stimmgabelquarz zugeordnet. Dieser ist sehr klein, kann mit geringer Spannung arbeiten und ist preiswert.In the case of known electronic delay detonators, the time standard is determined by RC elements. According to an advantageous development of the invention, the time comparison device is assigned a tuning fork quartz as frequency standard or clock generator. This is very small, can work with low voltage and is inexpensive.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Zünders werden besonders im Zusammenwirken mit mehreren Zündern bei einer Sprengung deutlich, bei der die zeitliche Präzision und die Sicherheit die entscheidenden Kriterien sind.The advantages of the detonator according to the invention are particularly clear when interacting with several detonators in the event of an explosion, in which time precision and safety are the decisive criteria.
Die Erfindung ist beispielhaft in der Zeichnung dargestellt und im folgenden weiter erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated by way of example in the drawing and further explained below. Show it
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen Echtzeitver- zögerungsSprengzünders mit Analog- und Digitalteil,1 is a block diagram of an electronic real-time delay detonator with analog and digital part,
Fig. 2 ein Datenprotokoll beim Programmieren und Lesen des Speichers,2 shows a data protocol when programming and reading the memory,
Fig. 3 ein Flußdiagramm des Programmier- und Lesevorgangs undFig. 3 is a flowchart of the programming and reading process and
Fig. 4 ein Betriebsdiagramm des Zündvorgangs.Fig. 4 is an operating diagram of the ignition process.
Fig. 1 stellt eine Ausführung eines Zünders im Blockschaltbild dar. Die Schaltung besteht aus zwei Hauptgruppen, einem Analog¬ teil 1 und einem Digitalteil 2. Ein Begrenzer 3 im Analogteil 1 dient der Sicherheit; er soll Überspannungen am Signaleingang 4 abbauen, damit die nachfolgende Schaltung in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt wird. Eine Signalauskopplung 5 filtert aus dem Eingangssignal die Impulse für eine zentrale Steuereinheit 6 (CPU) aus und paßt den Pegel an den Low-Voltage-MOS- Digitalteil 2 an. Ein Gleichrichter 7 speist einen Spannungs¬ regler 8 und dieser wiederum einen Kondensator 9. Der Span¬ nungsregler 8 ist als Zweistufenspannungsregler ausgebildet, damit am Kondensator 9 ein No-Fire-Energielevel und ein All- Fire-Energielevel eingestellt werden kann. Zum Einstellen des All-Fire-Energielevels benötigt der Regler 8 ein Entsiche- rungssignal 10 aus der zentralen Steuereinheit 6, welches nur gesetzt wird, wenn ein entsprechender Entsicherungscode über den Eingang 4, den Begrenzer 3 und die Signalauskopplung 5 an die zentrale Steuereinheit 6 geleitet und als richtig erkannt wird. Ansonsten wird immer der No-Fire-Energielevel am Konden¬ sator 9 eingestellt. Außerdem liefert der Spannungsregler 8 ein RESET-Signal 11, das bei der Inbetriebnahme einen Grundzustand im Digitalteil 2 hergestellt.1 shows an embodiment of an igniter in the block diagram. The circuit consists of two main groups, an analog part 1 and a digital part 2. A limiter 3 in the analog part 1 is used for safety; it is intended to reduce overvoltages at signal input 4, so that the subsequent circuit functions is not affected. A signal decoupling 5 filters the pulses for a central control unit 6 (CPU) from the input signal and adjusts the level to the low-voltage MOS digital part 2. A rectifier 7 feeds a voltage regulator 8 and this in turn supplies a capacitor 9. The voltage regulator 8 is designed as a two-stage voltage regulator so that a no-fire energy level and an all-fire energy level can be set on the capacitor 9. To set the all-fire energy level, the controller 8 needs an unlocking signal 10 from the central control unit 6, which is only set if a corresponding unlocking code is passed to the central control unit 6 via the input 4, the limiter 3 and the signal output 5 and is recognized as correct. Otherwise, the no-fire energy level is always set on the capacitor 9. In addition, the voltage regulator 8 supplies a RESET signal 11, which produces a basic state in the digital part 2 during commissioning.
Durch die Bedienung eines LeistungsSchalters 12 fließt die Ladung aus dem Kondensator 9 durch ein Zündmittel 13, bevorzugt eine Zündpille, sobald ein Zündsignal 14 von der zentralen Steuereinheit 6 gesetzt wird. Eine Zündung kann nur erfolgen, wenn zuvor der All-Fire-Energielevel am Kondensator 9 einge¬ stellt ist. Ein Spannungsregler 15 regelt die Festspannung für den Low-Voltage-MOS-Digitalteil 2.By operating a power switch 12, the charge flows out of the capacitor 9 through an ignition means 13, preferably a squib, as soon as an ignition signal 14 is set by the central control unit 6. An ignition can only take place if the all-fire energy level on the capacitor 9 has previously been set. A voltage regulator 15 regulates the fixed voltage for the low-voltage MOS digital part 2.
Ein Quarz 16 liefert zusammen mit einem Treiber und Teiler 17 im Digitalteil 2 eine Taktfolge an die zentrale Steuereinheit 6. Ein Aufwärtszähler 18 kann mit diesem Takt von der zentralen Steuereinheit 6 gestartet und zu Null gesetzt werden. Im programmierbaren Halbleiterspeicher 19 ist der Zählerstand ab¬ gelegt, bei dem von der zentralen Steuereinheit 6 ein Zünd¬ signal 14 gesetzt wird, wenn der Zählerstand vom Zähler 18 damit übereinstimmt. Über ein Dateninterface 20 werden Daten mit dem program¬ mierbaren Halbleiterspeicher 19 ausgetauscht. Je nach Daten¬ protokoll kann der programmierbare Halbleiterspeicher 19 programmiert oder gelesen werden.A quartz 16 together with a driver and divider 17 in the digital part 2 supplies a clock sequence to the central control unit 6. An up counter 18 can be started with this clock by the central control unit 6 and set to zero. The counter reading is stored in the programmable semiconductor memory 19, in which an ignition signal 14 is set by the central control unit 6 if the counter reading from the counter 18 matches this. Data is exchanged with the programmable semiconductor memory 19 via a data interface 20. Depending on the data protocol, the programmable semiconductor memory 19 can be programmed or read.
In Fig. 2 ist beispielhaft ein auf die Anlage gemäß Fig. 1 abgestimmtes Datenprotokoll "Programmieren" (oben) und "Lesen" (unten) dargestellt. In Verbindung mit einer Takt- oder Clock- leitung 21 werden alle Daten über eine serielle Datenleitung 22 mittels eines externen Programmiergerätes eingetaktet. Die serielle Datenleitung 22 arbeitet bidirektional, d. h. sie kann sowohl empfangen als auch senden (Tri-State). In Figur 2a und 2b ist jeweils die Signalfolge beim Programmieren und Lesen dargestellt, wobei die Bezugsziffern 21 und 22 anzeigen, über welche Leitung in Fig. 1 die Impulse laufen.FIG. 2 shows an example of a data protocol “programming” (above) and “reading” (below) which is coordinated with the system according to FIG. 1. In connection with a clock or clock line 21, all data are clocked in via a serial data line 22 by means of an external programming device. The serial data line 22 works bidirectionally, i. H. it can both receive and send (tri-state). The signal sequence during programming and reading is shown in each of FIGS. 2a and 2b, reference numbers 21 and 22 indicating over which line in FIG. 1 the pulses run.
Zu Beginn jeder Kommunikation muß bei der seriellen Datenübertragung eine Startbedingung im Zeitabschnitt 23 (Anm. : nachstehend - wie auch in anderen Fällen - kurz als "Startbe¬ dingung 23" bezeichnet, wobei die Zahl immer für den jeweiligen Zeitabschnitt steht) erfüllt sein.. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dazu vorgesehen, daß im Zeitabschnitt 23 von den Signalen in der Datenleitung 22 ein Pegel LOW und in der Clockleitung 21 eine Flanke von HIGH nach LOW geliefert wird. Nach diesen Startsignalen wird im anschließenden Zeitab¬ schnitt eine Kennung 24 eingetaktet. Im ausgeführten Beispiel lautet die Kennung 10101 als Bitfolge. Mit jedem HIGH-Zustand in der Clockleitung 21 wird ein Bit eingetaktet. Das nächste Bit im Zeitabschnitt 25 entscheidet, ob der Speicher 19 programmiert oder gelesen werden soll. Ist dieses Bit 25 - wie in Fig. 2 a gezeigt - vom Zustand LOW, so bedeutet dies Programmieren. Ist es dagegen entsprechend Fig. 2 b vom Zustand HIGH, so heißt das Lesen.At the beginning of each communication, a start condition in time segment 23 (note: hereinafter - as in other cases - briefly referred to as "start condition 23", the number always standing for the respective time segment) must be fulfilled. In the exemplary embodiment described here, it is provided that a level LOW is supplied from the signals in the data line 22 in the time segment 23 and an edge from HIGH to LOW is supplied in the clock line 21. After these start signals, an identifier 24 is clocked in in the subsequent time segment. In the example shown, the identifier is 10101 as a bit sequence. One bit is clocked in with each HIGH state in the clock line 21. The next bit in the time segment 25 decides whether the memory 19 should be programmed or read. If this bit 25 - as shown in FIG. 2 a - is LOW, this means programming. If, on the other hand, it is in the HIGH state according to FIG. 2b, this is called reading.
Nach erfolgreicher Übermittlung der Kennung 24 und des Programmier- oder Lesebits 25 reagiert das Dateninterface 20 in Verbindung mit dem Speicher 19 mit einem ersten Quittierungsbit 26 vom Zustand LOW als Bestätigung für die einwandfreie Funktion. Dazu geht das Dateninterface 20 auf Senden und das externe Programmiergerät auf Empfangen. Nach diesem erste Quittierungsbit 26 geht das Dateninterface 20 dann auf de Datenleitung 22 im Falle einer Programmierung auf Empfangen un im Falle einer Lesung auf Senden. Danach können eine abgezählt Menge Datenbits 27, beispielsweise 18 Bits, über das Dateninterface 20 ein- (Programmieren) oder ausgetaktet (Lesen) werden.After successful transmission of the identifier 24 and the programming or read bit 25, the data interface 20 reacts in connection with the memory 19 with a first acknowledgment bit 26 from the LOW state as confirmation of the correct function. For this purpose, the data interface 20 goes to send and the external programming device to receive. After this first acknowledgment bit 26, the data interface 20 then goes on the data line 22 in the case of programming to receive and in the case of reading to send. A counted amount of data bits 27, for example 18 bits, can then be input (programming) or clocked out (reading) via the data interface 20.
Ist die abgezählte Menge der Datenbits im Zeitabschnitt 27 erreicht, reagiert der Speicher 19 mit einem zweite Quittierungsbit 28 vom Zustand LOW in der Datenleitung 22. Mi der darauf folgenden Stoppbedingung 29 wird die Komunikatio zwischen dem Programmiergerät und dem Dateninterface 20 mi Speicher 19 abgeschlossen. Dazu wird in der Datenleitung 22 i Zeitabschnitt 29 ein Pegel LOW und in der Clockleitung 21 ein Flanke von LOW nach HIGH geliefert.Once the counted amount of data bits has been reached in the time segment 27, the memory 19 reacts with a second acknowledgment bit 28 from the LOW state in the data line 22. With the following stop condition 29, the communication between the programming device and the data interface 20 with the memory 19 is completed. For this purpose, a level LOW is supplied in data line 22 in time segment 29 and an edge from LOW to HIGH is supplied in clock line 21.
Es ist jeder Zeit möglich, den Inhalt des Speichers 19, vorzugsweise ein PROM, zu lesen und zu überprüfen, so lange di entsprechenden Anschlüsse zugänglich sind, um fehlerhaft pro grammierte Zünder zu selektieren. Der Speicher 19 kann abe auch als elektronisch lesbarer Speicher (EEPROM) ausgeführ werden, um z.B. für geänderte Einsatzbedingungen die Program mierung anpassen zu können. In diesem Fall ist der gespeichert Inhalt des EEPROMs über die Datenleitung 22 und die Clock leitung 21 jederzeit veränderbar, so lange diese Leitungen zu gänglich sind. Beispiele für die Organisation derartige EEPROMs sind in den Datenblättern der Firma Eurosil, München BRD, oder XICOR, Milpitasch, Kalifornien, USA, angegeben.It is possible at any time to read and check the content of the memory 19, preferably a PROM, as long as the corresponding connections are accessible in order to select incorrectly programmed detonators. The memory 19 can also be implemented as an electronically readable memory (EEPROM), e.g. to be able to adapt the programming for changed operating conditions. In this case, the stored content of the EEPROM can be changed at any time via the data line 22 and the clock line 21, as long as these lines are accessible. Examples of the organization of such EEPROMs are given in the data sheets from Eurosil, Munich, Germany, or XICOR, Milpitasch, California, USA.
Anhand des in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms wird der Program mier- oder Lesevorgang noch näher erläutert. Das Dateninterfac 20 wird gestartet, indem als Startbedingung 23 zum einen in de Datenleitung 22 (abgekürzt als DATA) ein Signal vom Zustan LOW geliefert und im gleichen Zeitabschnitt zum anderen in de Clockleitung 21 (abgekürzt als CLOCK) ein Wechsel von HIGH nach LOW vorgenommen wird. Anschließend wird die Kennung 24, hier fünf Bits, über die Datenleitung 22 eingetaktet. Sofern das an¬ schließend daran eingetaktete Bit 25 vom Zustand LOW ist, geht das Dateninterface 20 dann auf der Datenleitung 22 zum Program¬ mieren des Speichers 19 auf Empfang, nachdem es zuvor die ein¬ wandfreie Übermittlung der Kennung 24 durch das Quittierungsbit 26 vom Zustand LOW über die Datenleitung 22 bestätigt hat.The programming or reading process will be explained in more detail with the aid of the flow chart shown in FIG. 3. The data interface 20 is started by supplying a signal from the LOW state in the data line 22 (abbreviated as DATA) as the start condition 23 and in the same time period in the de Clock line 21 (abbreviated as CLOCK) a change from HIGH to LOW is made. The identifier 24, here five bits, is then clocked in via the data line 22. Provided that the bit 25 subsequently clocked in is of the LOW state, the data interface 20 then goes on the data line 22 to program the memory 19 after receiving the correct transmission of the identifier 24 by the acknowledgment bit 26 from the state LOW has confirmed over the data line 22.
Nach Beendigung des Programmiervorgangs reagiert das Daten¬ interface 20 mit dem weiteren Quittierungsbit 28 vom Zustand LOW als Bestätigung für den einwandfreien Empfang der Daten. Die Funktion des Dateninterfaces 20 wird dann beendet, indem über die Datenleitung 22 ein Stoppbit 29 vom Zustand LOW einge¬ taktet wird und im gleichen Zeitabschnitt in der Clockleitung 21 ein Wechsel von LOW nach HIGH erfolgt.After the programming process has ended, the data interface 20 reacts with the further acknowledgment bit 28 from the LOW state as confirmation of the correct receipt of the data. The function of the data interface 20 is then ended by clocking a stop bit 29 from the LOW state via the data line 22 and changing from LOW to HIGH in the clock line 21 in the same time period.
Sofern nach dem Programmieren zur zusätzlichen Kontrolle ein Lesen des Speicherinhaltes erwünscht ist, wird nach der vor¬ stehend erläuterten Eingabe der Kennung 24 ein Bit 25 vom Zu¬ stand HIGH eingetaktet, so daß das Dateninterface 20 zum Lesen des Inhaltes des Speichers 19 auf Senden geht. Der weitere Ab¬ lauf entspricht dem beim Programmieren.If, after programming, additional reading of the memory content is desired, after the above-described input of the identifier 24, a bit 25 of the HIGH state is clocked in, so that the data interface 20 goes to transmit in order to read the content of the memory 19 . The further sequence corresponds to that during programming.
In Fig. 4 zeigt die Kurve 30 den typischen Spannungsverlauf am Eingang 4 eines erfindungsgemäßen Zünders. Es liegt zunächst, d.h. im Zeitabschnitt 31, eine Gleichspannung an, wobei die Polarität beliebig ist. Die Kurve 37 zeigt die Zählerstände des Zählers 18 in Abhängigkeit von der Zeit an. Die Kurve 32 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Kondensator 9. Die ge¬ strichelte Linie 33 stellt einen No-Fire-Level des Zündmittels 13 dar. Grundsätzlich wird bei der Inbetriebnahme des Zünders die Spannung des Kondensators 9 vom Spannungsregler 8 während der Zeitabschnitte 31 und 34 auf eine Spannung unterhalb des No-Fire-Level eingestellt. Erst nach erfolgreicher Sicherung auf der Leitung 4 (siehe Fig. 1) im Zeitabschnitt 34 wird der Kondensator 9 auf die volle Spannung, gekennzeichnet durch die Linie 35, aufgeladen. Das Entsicherungssignal auf Leitung 4 besteht hier aus vier Spannungswechseln definierter Zeitfolge. Die Signalauskopplung 5 ist so ausgelegt, daß jeweils ein Strom- oder Spannungs¬ wechsel bei Vorzeichenwechsel der Polarität im Zeitabschnitt 34 als Impuls ausgewertet wird. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß eine Entsicherung dann erfolgreich ist, wenn der erste und zweite Spannungswechsel in einer bestimmten Zeit t^ erfolgt und die Zeit zwischen dem zweiten und dem vierten Wechsel genauso lang ist. Die Bewertung der Zeit t^ erfolgt über die Zähler¬ stände 36 des Zählers 18, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.4, curve 30 shows the typical voltage curve at input 4 of an igniter according to the invention. There is first a DC voltage, ie in time segment 31, the polarity being arbitrary. Curve 37 shows the counter readings of counter 18 as a function of time. Curve 32 shows the time profile of the voltage across capacitor 9. Dashed line 33 represents a no-fire level of ignition means 13. In principle, when the igniter is started up, voltage of capacitor 9 is removed from voltage regulator 8 during time periods 31 and 34 set to a voltage below the no-fire level. Only after successful securing on line 4 (see FIG. 1) in time segment 34 is capacitor 9 charged to the full voltage, identified by line 35. The unlocking signal on line 4 consists of four voltage changes of a defined time sequence. The signal decoupling 5 is designed such that a change in current or voltage when the polarity changes sign is evaluated as a pulse in time segment 34. The circuit is constructed in such a way that unlocking is successful if the first and second voltage changes take place within a certain time t ^ and the time between the second and fourth changes is just as long. The time t ^ is evaluated via the counters 36 of the counter 18, as will be explained in more detail below.
Im Zeitabschnitt 38 erfolgt die Aufladung des Kondensators 9 auf die volle Spannung 35. Der Ladevorgang des Kondensators 9 wird nach erfolgreicher Entsicherung mit dem logischen Signal 10 am Spannungsregler 8 (siehe Fig. 1) ausgelöst.In the time period 38, the capacitor 9 is charged to the full voltage 35. The charging process of the capacitor 9 is triggered after successful unlocking with the logic signal 10 on the voltage regulator 8 (see FIG. 1).
Im Zeitabschnitt 39 erfolgt der Zündbefehl, der hier aus vier nacheinander erfolgenden Spannungswechseln besteht. Nach dem vierten Wechsel zum Zeitpunkt 40 wird der Zähler 18 gestartet. Er zählt so lange aufwärts, bis der vorprogrammierte Zähler¬ stand 41 des Speichers 19 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt 42 wird der Kondensator 9, ausgelöst durch das Zündsignal 14, über das Zündmittel 13 kurzgeschlossen. Die Spannung 32 am Konden¬ sator 9 fällt auf Null.The ignition command, which here consists of four successive voltage changes, takes place in time segment 39. After the fourth change at time 40, counter 18 is started. It counts up until the preprogrammed counter state 41 of the memory 19 is reached. At this point in time 42, the capacitor 9, triggered by the ignition signal 14, is short-circuited via the ignition means 13. The voltage 32 at the capacitor 9 drops to zero.
Im Spannungsverlauf 30 am Eingang 4 des Analogteils 1 des Zünders sind nach den vier Spannungswechseln des Zündbefehls während des Zeitabschnittes 39 noch zwei weitere Spannungs¬ wechsel im Zeitabschnitt 43 dargestellt. Sie dienen als Sicher¬ heit für den Fall, daß die Signalübermittlung in einem Span¬ nungswechsel gestört ist. Der Digitalteil 2 ist so ausgelegt, daß alle Zünder gemeinsam mit dem Empfang des Zündbefehls ihre Zähler 18 starten. Die zeitverzögerte Zündung erfolgt dann individuell gemäß dem vorprogrammierten Zählerstand im Speicher 19 des jeweiligen Zünders. Die Funktion des erfindungsgemäßen Zünders wird nachstehend zu¬ sammenfassend noch weiter erläutert: Die zentrale Steuereinheit 6 verkörpert alle logischen Schaltungsteile, die zum Steuern des Speichers 19 und des Zählers 18 erforderlich sind. Die zentrale Steuereinheit 6 ist in der Lage, gemäß den Steuerbe¬ fehlen über den Signaleingaπg 4, den Begrenzer 3 und die Signalauskopplung 5 den Zähler 18 zu Null zu setzen (RESET), ihn zum Aufwärtszählen zu starten, zu stoppen und seinen Zählerstand auszuwerten. Diese Digitalfunktionen werden anhand von Fig. 1 und 4 nochmals näher erläutert. Im Zeitabschnitt 31 wird der Zünder durch Anlegen einer Spannung 30 an den Signal- eingang 4 in Betrieb genommen. Beim ersten Spannungswechsel, d.h. beim Übergang vom Zeitabschnitt 31 zum Zeitabschnitt 34, wird der Zähler 18 von der zentralen Steuereinheit 6 gestartet. Beim zweiten Spannungswechsel im Zeitabschnitt 34, d.h. nach der Zeit t^ wird der Zähler 18 angehalten. Sein Zählerstand 36 wird mit einen in der Hardware abgelegten Zählerstand ver¬ glichen und ausgewertet. Danach wird der Zähler 18 sofort wieder gestartet. Nach dem vierten Spannungswechsel stoppt die zentrale Steuereinheit 6 den Zähler 18 und wertet erneut seinen Zählerstand 36 aus. Wenn beide Zählerstände 36 gegenüber dem abgelegten Zählerstand innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, wird die Entsicherung freigegeben, indem die Entsiche- rungsleitung 10 ihren logischen Zustand ändert, d.h. ein Ent¬ sicherungssignal gesetzt wird. Die für die Entsicherύng ma߬ geblichen Zählerstände sind in der Hardware abgelegt; sie sind nicht Speicherbestandteil des Speichers 19. Im Zeitabschnitt 38 erfolgt die Aufladung des Kondensator 9, d.h. des Zünd- und Betriebskondensators, auf seine volle Spannung. Nach weiteren vier Spannungswechseln im Zeitabschnitt 39 wird im Zeitpunkt 40 der Zähler 18 erneut gestartet. Nun vergleicht die zentrale Steuereinheit 6 ständig den Zählerstand des Zählers 18 mit dem im Speicher 19 abgelegten Zählerstand 41. Bei Gleichheit der Zählerstände wird die Zündung ausgelöst. In the voltage curve 30 at the input 4 of the analog part 1 of the igniter, after the four voltage changes of the ignition command during the period 39, two further voltage changes in the period 43 are shown. They serve as security in the event that the signal transmission is disturbed in a voltage change. The digital part 2 is designed so that all detonators start their counters 18 together with the receipt of the ignition command. The time-delayed ignition then takes place individually in accordance with the preprogrammed counter reading in the memory 19 of the respective detonator. The function of the detonator according to the invention is explained in more detail below: The central control unit 6 embodies all the logic circuit parts which are necessary for controlling the memory 19 and the counter 18. The central control unit 6 is able, according to the control commands, via the signal input 4, the limiter 3 and the signal decoupling 5 to set the counter 18 to zero (RESET), to start it to count up, to stop it and to evaluate its counter reading. These digital functions are explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 4. In period 31, the igniter is put into operation by applying a voltage 30 to the signal input 4. The counter 18 is started by the central control unit 6 during the first voltage change, ie during the transition from the time segment 31 to the time segment 34. During the second voltage change in the time segment 34, ie after the time t ^, the counter 18 is stopped. Its counter reading 36 is compared and evaluated with a counter reading stored in the hardware. Then the counter 18 is started again immediately. After the fourth voltage change, the central control unit 6 stops the counter 18 and evaluates its counter reading 36 again. If both counter readings 36 are within a predefined tolerance compared to the stored counter reading, the unlocking is released by the unlocking line 10 changing its logical state, that is to say setting an unlocking signal. The meter readings relevant for the unlocking are stored in the hardware; they are not part of the memory of the memory 19. In the time segment 38, the capacitor 9, ie the ignition and operating capacitor, is charged to its full voltage. After another four voltage changes in time period 39, counter 18 is restarted at time 40. Now the central control unit 6 constantly compares the counter reading of the counter 18 with the counter reading 41 stored in the memory 19. If the counter readings are identical, the ignition is triggered.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Elektronischer Sprengzeitzünder mit einer Signaleingangs- stufe (3, 4, 5), einem Steuerteil (6), einer Verzögerungs¬ einrichtung, einem Ladekondensator (9) und einem Zünd¬ mittel (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungs- einrichtung ein Zeitvergleichsglied (6, 18, 19) aufweist und die Sollzeit mittels eines programmierbaren Halb¬ leiterspeichers (19) zünderspezifisch vorgebbar ist.1. Electronic detonator with a signal input stage (3, 4, 5), a control part (6), a delay device, a charging capacitor (9) and an ignition means (13), characterized in that the delay device has a time comparison element (6, 18, 19) and the target time can be predefined by means of a programmable semiconductor memory (19).
2. Sprengzeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise einschließlich des Speichers in MOS- Technik ausgeführt sind.2. detonator according to claim 1, characterized in that the circuits including the memory are carried out in MOS technology.
3. Sprengzeitzünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise einschließlich des Speichers in Low- Voltage-MOS-Technik ausgeführt sind.3. detonator according to claim 2, characterized in that the circuits including the memory are designed in low-voltage MOS technology.
4. Sprengzeitzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterspeicher (19) als ein¬ malig programmierbarer Speicher (PROM) ausgeführt ist.4. detonator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the semiconductor memory (19) is designed as a one-time programmable memory (PROM).
5. Sprengzeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einmalig programmierbare Speicher (19) über eine Daten- (22) und eine Taktleitung (21) programmierbar ist.5. detonator according to claim 4, characterized in that the one-time programmable memory (19) via a data (22) and a clock line (21) is programmable.
6. Sprengzeitzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (19) in einem Chip, der die übrigen Steuerfunktionen enthält, integriert ist.6. detonator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the memory (19) is integrated in a chip which contains the other control functions.
7. Sprengzeitzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Zündergehäuse ein von außen zugäng¬ licher Signaleingang (21, 22) vorhanden ist, über den der Halbleiterspeicher (19) vor Ort programmierbar ist. 7. detonator according to one of claims 1 to 6, characterized in that an externally accessible signal input (21, 22) is provided on the igniter housing, via which the semiconductor memory (19) is programmable on site.
8. Sprengzeitzünder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber des Digitalteils (2) ein Stimmgabelquarz (16) ist.8. detonator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clock of the digital part (2) is a tuning fork quartz (16).
9. Verwendung von Zündern nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 8 in einem Zündsystem, bei dem die Zünder seriell oder parallel mit einem Steuergerät verbindbar sind, von dem aus alle zusammengeschalteten Zünder durch eine Signalfolge startbar sind und in jedem Zünder dann automon, d. h. nur durch Energieverbrauch aus dem zünder¬ eigenen Ladekondensator nach Ablauf einer zünderspezi¬ fischen Verzögerungszeit, durch die Entladung des Lade¬ kondensators das Zündmittel auslösbar ist. 9. Use of detonators according to one or more of claims 1 to 8 in an ignition system in which the detonators can be connected in series or in parallel to a control unit from which all the detonators connected can be started by a signal sequence and then automatically in each detonator , d. H. only by energy consumption from the igniter's own charging capacitor after a ignition-specific delay time has elapsed, by the discharge of the charging capacitor the ignition means can be triggered.
PCT/EP1990/002255 1989-12-23 1990-12-19 Electronic real-time time fuse WO1991010108A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP3942842.7 1989-12-23
DE19893942842 DE3942842A1 (en) 1989-12-23 1989-12-23 ELECTRONIC REAL-TIME DELAY IGNITION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991010108A1 true WO1991010108A1 (en) 1991-07-11

Family

ID=6396358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1990/002255 WO1991010108A1 (en) 1989-12-23 1990-12-19 Electronic real-time time fuse

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU6917591A (en)
CS (1) CS656290A3 (en)
DE (1) DE3942842A1 (en)
WO (1) WO1991010108A1 (en)
ZA (1) ZA9010344B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69604410T2 (en) * 1995-07-26 2000-05-25 Asahi Chemical Ind ELECTRONIC DELAY IGNITER
FR2749073B1 (en) * 1996-05-24 1998-08-14 Davey Bickford PROCEDURE FOR ORDERING DETONATORS OF THE TYPE WITH ELECTRONIC IGNITION MODULE, FIRE CONTROL CODE ASSEMBLY AND IGNITION MODULE FOR ITS IMPLEMENTATION
DE19930904B4 (en) * 1999-07-06 2005-12-29 Orica Explosives Technology Pty. Ltd., Melbourne Electronic trip unit for the initiation of pyrotechnic elements
DE10032139B4 (en) * 2000-05-05 2014-01-16 Orica Explosives Technology Pty. Ltd. Method of installing an ignition system and ignition system
DE10139810B4 (en) * 2000-11-09 2014-10-16 Orica Explosives Technology Pty. Ltd. Voltage sensor for monitoring electronic ignition circuits

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2250095A1 (en) * 1973-11-07 1975-05-30 Dassault Electronique
US4137850A (en) * 1977-10-11 1979-02-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Destruct initiation unit
US4147109A (en) * 1977-02-17 1979-04-03 General Electric Company Controlled range fuze
US4267776A (en) * 1979-06-29 1981-05-19 Motorola, Inc. Muzzle velocity compensating apparatus and method for a remote set fuze
DE3301040A1 (en) * 1983-01-14 1984-07-19 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Method and device for adjusting an electronic delayed-action fuse for projectiles
DE3526474C1 (en) * 1985-07-24 1986-12-18 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Device for triggering a removable active body
GB2195420A (en) * 1986-09-23 1988-04-07 Royal Ordnance Plc Detonation fuzes
US4799249A (en) * 1987-06-02 1989-01-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Self-cleaning rotating anode X-ray source

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2104422C3 (en) * 1971-01-30 1977-05-26 Messerschmitt Boelkow Blohm ELECTRICAL CIRCUIT FOR THE DELAYED DELIVERY OF A VOLTAGE PULSE TO AN ELECTRIC IGNITION ELEMENT
US4445435A (en) * 1980-05-05 1984-05-01 Atlas Powder Company Electronic delay blasting circuit
CA1233896A (en) * 1983-04-11 1988-03-08 Kenneth N. Jarrott Programmable electronic delay fuse
DE8432097U1 (en) * 1984-11-02 1986-07-17 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Electronic time detonator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2250095A1 (en) * 1973-11-07 1975-05-30 Dassault Electronique
US4147109A (en) * 1977-02-17 1979-04-03 General Electric Company Controlled range fuze
US4137850A (en) * 1977-10-11 1979-02-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Destruct initiation unit
US4267776A (en) * 1979-06-29 1981-05-19 Motorola, Inc. Muzzle velocity compensating apparatus and method for a remote set fuze
DE3301040A1 (en) * 1983-01-14 1984-07-19 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Method and device for adjusting an electronic delayed-action fuse for projectiles
DE3526474C1 (en) * 1985-07-24 1986-12-18 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Device for triggering a removable active body
GB2195420A (en) * 1986-09-23 1988-04-07 Royal Ordnance Plc Detonation fuzes
US4799249A (en) * 1987-06-02 1989-01-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Self-cleaning rotating anode X-ray source

Also Published As

Publication number Publication date
CS656290A3 (en) 1992-04-15
ZA9010344B (en) 1991-10-30
AU6917591A (en) 1991-07-24
DE3942842A1 (en) 1991-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2945122C2 (en)
DE19983678B4 (en) Downhole activating system
DE102005052578B4 (en) Method for setting a delay time on an electronic detonator
EP0147688B1 (en) Method of sequentially firing electronic-delay fuses
DE19581065C2 (en) Electronic delay igniter and electric initiator
DE2838055C2 (en) Electric detonator
DE3421584A1 (en) RESET CIRCUIT FOR MICROPROCESSORS
EP0681158B1 (en) Explosive chain
DE3904563C2 (en)
DE3835627A1 (en) ELECTRIC DELAY IGNITER
DE2916994C2 (en) Method and device for the successive initiation of a series of explosions
DE2316976B2 (en) Arrangement for programming a projectile fuse
DE2653241A1 (en) ELECTRONIC IGNITION DEVICE FOR A PROJECTOR
WO1991010108A1 (en) Electronic real-time time fuse
DE2327432C3 (en) Electrical control device for successively switching on at least two load circuits
EP0975932A1 (en) Electronic igniter
DE4330195C1 (en) Detonation instant fuze
DE19843621A1 (en) Discharge circuit for a capacitive actuator
DE10133832B4 (en) Safety device for igniter
DE19702899C1 (en) Pyrotechnical ignition device control method for motor vehicle airbag gas generator
DE3115682A1 (en) Battery-operated electronic apparatus with the voltage supply being protected for sub-functions
DE19721839A1 (en) Electronic detonator
DE3106869A1 (en) Circuit for cancelling the resetting of a microprocessor
DE4433880C1 (en) Blasting chain with Zener diodes of progressively higher voltage
DE3021976C2 (en) Electric ignition circuit

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR CA FI JP KR NO SU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA