(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111023923 A(43)申请公布日 2020.04.17
(21)申请号 201911409398.3(22)申请日 2019.12.31
(71)申请人 西安物华巨能爆破器材有限责任公
司
地址 710061 陕西省西安市雁塔区朱雀大
街中段20号(72)发明人 赵云涛 周明 郗文博 韩魏勐
李万全 梁东峰 程攀 门媛媛 (74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有
限公司 11335
代理人 吴甘棠(51)Int.Cl.
F42C 19/12(2006.01)F42C 19/08(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
CN 111023923 A(54)发明名称
磁电雷管起爆控制电路(57)摘要
本发明公开了一种磁电雷管起爆控制电路，
储能电容、充放电控制电路、开关包括直流电源、
电路和输出电路；将电源电压通过变压器升高到起爆电压值，对储能电容充电，当达到起爆阈值电压时，开关电路控制功率开关管的高频通断，产生供磁电雷管起爆的高频矩形波；利用磁电耦合原理，将起爆能量传递给磁电雷管的桥丝，起爆磁电雷管。本发明可以使用低压直流电源作起爆电路的电源，方便在野外等无交流电提供的场所工作。本发明可以将直流电压变成高频脉冲电压，可通过调整控制参数调整输出起爆电流的频率，频率调整范围大且不需更换硬件，便于针对不同选频特性的磁电雷管进行输出频率调整。
CN 111023923 A
权 利 要 求 书
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1.磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，包括直流电源，为整个电路提供电能；储能电容，用来储存供磁电雷管起爆的电能；充放电控制电路，包括变压器、全桥整流电路，所述充放电控制电路通过接收控制单元的指令对电源电压升压，经过全桥整流电路来对储能电容充电；所述充放电控制电路通过接收控制单元的指令对储能电容放电；
开关电路，包括功率开关管、控制功率开关管高频通断的PWM波，功率开关管与继电器连接，开关电路连通，PWM波控制功率开关管的高频通断，产生供磁电雷管起爆的高频矩形波；
输出电路，与磁电雷管的起爆母线相连接；所述充放电控制电路、开关电路分别与控制单元连接，所述储能电容与充放电控制电路电连接，储能电容经过充放电控制电路与开关电路电连接，输出电路与开关电路连接。
2.根据权利要求1所述的磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，所述充放电控制电路还包括第一PWM波产生电路，第一PWM波产生电路输出两路互补PWM波，将直流电源通过变压器升高到起爆电压值。
3.根据权利要求1所述的磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，所述开关电路还包括第二PWM波产生电路，第二PWM波产生电路输出所述PWM波。
4.根据权利要求1所述的磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，所述开关电路还包括AD检测、继电器，通过AD检测电压值，当达到所需电压时，继电器闭合，开关电路连通，PWM波控制功率开关管的高频通断。
5.根据权利要求1所述的磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，所述全桥整流电路为全桥不控整流电路。
6.根据权利要求1所述的磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，所述输出电路中串接一个功率电阻，限制起爆仪输出的电流。
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说 明 书磁电雷管起爆控制电路
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技术领域
[0001]本发明涉及起爆控制技术领域，具体来说涉及一种磁电雷管起爆控制电路。背景技术
[0002]磁电雷管是一种由特定的交流信号起爆的电雷管，具有选频起爆功能的雷管。有良好的抗杂散电流、抗工频电和抗静电能力。与普通电雷管的区别在于其两根脚线分别与环状磁芯磁环上的一个线圈的两端相联。由于磁电雷管的结构特征，桥丝始终处于短路状态，磁电雷管通过起爆母线中电脉冲的变化产生磁场，通过磁环的作用产生足够强度的电流，点燃磁电雷管的桥丝，从而引爆磁电雷管。[0003]根据磁环、初级线圈和次级线圈的特征，每个型号的磁电雷管均有自己独特的选频特性。现有的磁电雷管起爆仪只用来控制单一频率的输出，没有进行频率控制。一般都是根据磁电雷管的起爆频率制作出来的，只能引爆单一频率的磁电雷管。[0004]现有的磁电雷管起爆仪采用交流电作为起爆的驱动电源。利用RC振荡电路产生特定的高频交流起爆电流，起爆电流经起爆母线及磁电雷管的初级线圈,通过电磁感应在磁电雷管的桥丝回路上产生起爆电流，引爆磁电雷管。[0005]利用RC振荡电路产生高频交流起爆电流的方式，其输出频率由振荡电路决定，要更改输出频率，需要对振荡电路的元器件进行更换，不能满足不同频率特性的磁电雷管的起爆要求；另外，采用交流供电不能满足野外使用的要求。发明内容
[0006]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种磁电雷管起爆控制电路，以解决现有技术中在野外等无交流电提供的场所工作正常起爆的问题，不能适应不同起爆能量需求的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：[0008]磁电雷管起爆控制电路，其特征在于，包括[0009]直流电源，为整个电路提供电能；[0010]储能电容，用来储存供磁电雷管起爆的电能；[0011]充放电控制电路，包括变压器、全桥整流电路，所述充放电控制电路通过接收控制单元的指令对电源电压升压，经过全桥整流电路来对储能电容充电；所述充放电控制电路通过接收控制单元的指令对储能电容放电；[0012]开关电路，包括功率开关管、控制功率开关管高频通断的PWM波，功率开关管与继电器连接，开关电路连通，PWM波控制功率开关管的高频通断，产生供磁电雷管起爆的高频矩形波；
[0013]输出电路，与磁电雷管的起爆母线相连接；[0014]所述充放电控制电路、开关电路分别与控制单元连接，所述储能电容与充放电控制电路电连接，储能电容经过充放电控制电路与开关电路电连接，输出电路与开关电路连
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说 明 书
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接。
在本发明的优选实施例中，所述充放电控制电路还包括第一PWM波产生电路，第一
PWM波产生电路输出两路互补PWM波，将直流电源通过变压器升高到起爆电压值。[0016]在本发明的优选实施例中，所述开关电路还包括第二PWM波产生电路，第二PWM波产生电路输出所述PWM波。
[0017]在本发明的优选实施例中，所述开关电路还包括AD检测、继电器，通过AD检测电压值，当达到所需电压时，继电器闭合，开关电路连通，PWM波控制功率开关管的高频通断。[0018]在本发明的优选实施例中，所述全桥整流电路为全桥不控整流电路。[0019]在本发明的优选实施例中，所述输出电路中串接一个功率电阻，限制起爆仪输出的电流。
[0020]本发明采用推挽式升压电路拓扑，两路互补PWM波将电源电压通过变压器升高到起爆电压值，对储能电容充电，当达到起爆阈值电压时，开关电路控制功率开关管的高频通断，产生供磁电雷管起爆的高频矩形波；利用磁电耦合原理，将起爆能量传递给磁电雷管的桥丝，起爆磁电雷管。
[0021]本发明可以使用低压直流电源作起爆电路的电源，方便在野外等无交流电提供的场所工作。
[0022]本发明可以通过控制储能电容的充电电压，便于针对不同起爆能量需求的情况进行调整。
[0023]本发明可以将直流电压变成高频脉冲电压，可通过调整控制参数调整输出起爆电流的频率，频率调整范围大且不需更换硬件，便于针对不同选频特性的磁电雷管进行输出频率调整。
[0024]本发明在输出回路中串接限流电阻，避免在起爆回路电阻极小的情况下起爆回路电流过大造成输出电路烧损。
[0025]本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
[0026]图1为本发明的结构框图。[0027]图2为本发明的电路图。
[0028]图3为控制单元的控制电路图。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图，对本发明的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式；并且附图中所示的结构仅仅是示意性的，并不代表实物。需要说明的是，基于本发明中的这些实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。[0030]需说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的
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[0015]
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要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同或者等同要素。[0031]如图1至图3所示，磁电雷管起爆控制电路，包括直流电源1、控制单元2、充放电控制电路3、储能电容4、开关电路5和输出电路6，充放电控制电路3、开关电路5分别与控制单元2连接，储能电容4与充放电控制电路电连接，储能电容4经过充放电控制电路与开关电路5电连接，输出电路6与开关电路5连接。这些组成部分描述如下。[0032]直流电源1，可以选用5-24v直流电源，为整个电路提供电能。根据不同器件的电压需求，通过不同的电源模块为充放电控制电路、控制单元、开关电路等提供所需的电能。直流电源可以使用电池组或使用符合要求的直流电源模块。在本实施例中，直流电源为12V。[0033]控制单元2，按照预定的程序控制充放电电路的充电和放电，按照预定的程序控制开关电路的通断，控制单元按照预定输出PWM波。在本实施例中，控制单元2采用单片机。控制单元2的控制电路由CPU及其外围电路组成，实现与各模块的信息传递及控制过程。控制电路如图3所示，根据各功能模块所需占用的CPU管脚数选择CPU型号。各模块所需占用的CPU管脚数如下：AD采样5管脚，按键输入4管脚，蜂鸣器以及LED灯控制5管脚，串口通信2管脚，起爆控制模块3管脚。[0034]充放电控制电路3，包括第一PWM波产生电路、变压器T1、全桥不控整流电路31。如图2所示，全桥不控整流电路31包括二极管D5、D6、D7、D8，两个LR2905Z输出端连接变压器T1初级，变压器T1初级次级连接整流电路输入端，整流电路输出端并联电容C31以及开关电路；在本实施例中，第一PWM波产生电路为控制单元的控制电路。采用推挽式升压电路拓扑，第一PWM波产生电路输出两路互补PWM波(PWM_1_1、PWM_1_2)，将直流电源通过变压器升高到起爆电压值，对储能电容充电。采用推挽式升压电路拓扑，可以使用低压直流电源作起爆电路的电源，方便在野外等无交流电提供的场所工作。[0035]按照控制单元2的指令，充放电控制电路3对电源电压K_12V,通过变压器T1升压，然后经过一个全桥不控整流电路31来对储能电容C31充电，并在升压转换电路中增加了限流控制电路，有效降低升压电路开关器件的温度，提高了系统的可靠性，延长了元器件寿命。当储能电容C31的电压提升至目标电压时，通过控制单元2控制后级开关管进行放电。[0036]储能电容4(图中的C31)，用来储存供磁电雷管起爆的电能；由控制单元2控制，通过充放电控制电路对该电容进行充放电。可通过调整单片机程序参数对储能电容的充电电压进行设置，以满足不同起爆回路条件的起爆要求。[0037]开关电路5，包括电阻R40、R46、AD6检测、继电器K2A、功率开关管Q4、控制功率开关管高频通断的PWM_3_0，PWM_3_0由第二PWM波产生电路产生。在本实施例中，第二PWM波产生电路为控制单元的控制电路。电阻R40、R46连接处通过电阻R44连接控制模块的AD6采样端，电阻R40另一端通过继电器K2A连接电雷管输出端OUT1-1，电阻R46另一端连接开关管Q4源极，开关管Q4栅极连接控制模块PWM控制端，开关管Q4栅极与源极之间连接电阻R48，开关管Q4漏极连接电雷管输出端OUT1-2。功率开关管Q4与继电器K2A连接，通过控制单元2控制AD6检测电压值，当达到所需电压时，继电器K2A闭合，开关电路5连通，PWM_3_0控制功率开关管Q4的高频通断，产生供磁电雷管起爆的高频矩形波。[0038]输出电路6，与磁电雷管的起爆母线相连接，是起爆的输出接口。为了避免起爆回路电阻过小造成对电路的损害，在输出电路中串接一个功率电阻，电阻值为10-100Ω，功率
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为10W，限制起爆仪输出的电流。
[0039]本发明可以根据待起爆磁电雷管的频率特性、可靠起爆电流、起爆回路电阻等特征，通过合理设置单片机程序的参数来调整输出高频矩形波的频率、峰值电压、占空比、输出时间等参数，实现在不同条件下对不同型号的磁电雷管的起爆。[0040]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
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