NO872005L

NO872005L - IGNITION SYSTEM.

Info

Publication number: NO872005L
Application number: NO872005A
Authority: NO
Inventors: Louis-George Desrochers
Original assignee: Canadian Ind
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1987-11-16
Also published as: EP0256613A2; FI872066A0; GB8708957D0; EP0256613A3; NZ219934A; NO872005D0; FI872066A7; CA1266522A; GB2190552B; GB2190552A; MX161736A; ZM3787A1; AU595873B2; AU7153087A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et tenningssystemThe present invention relates to an ignition system

for avfyring av elektriske fenghetter. Mer spesielt angår oppfinnelsen et slikt tenningssystem som samtidig kan tenne flere fenghetter enn nå tilgjengelige tenningssystemer. for firing electric fuze caps. More particularly, the invention relates to such an ignition system which can simultaneously ignite more fire caps than currently available ignition systems.

Et tenningssystem som anvender elektromagnetisk kobling mellom energikilden og tenningselementet i hetten er f.eks. beskrevet i US patent 4 297 947. Selv om det patenterte system har vist seg å være meget effektivt, er det begrenset med hensyn til antall hetter det kan tenne samtidig. An ignition system that uses electromagnetic coupling between the energy source and the ignition element in the cap is e.g. described in US patent 4,297,947. Although the patented system has proven to be very effective, it is limited in terms of the number of caps it can light simultaneously.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et tenningssystem som overvinner begrensningene ved teknikkens stand. It is an object of the invention to provide an ignition system which overcomes the limitations of the prior art.

Det er et mer spesielt formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et slikt tenningssystem som kan tenne flere fenghetter samtidig enn nå tilgjengelige tenningssystemer kan. It is a more special purpose of the invention to provide such an ignition system which can ignite several fang caps at the same time than currently available ignition systems can.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt et tenningssystem for avfyring av en rekke elektriske fenghetter, omfattende en transformator med en primærvikling og en sekundærvikling og anordninger som forbinder sekundærviklingen med de resistive elementer i fenghettene, som denne anordning for å lagre en likespenning. Lagringsanordningen er koblet til primærviklingen. Lagringsanordningen blir utladet gjennom primærviklingen ved forutbestemte mellomrom hvorved det frembringes et pulstog i primærviklingen. Pulstoget blir overført gjennom sekundærviklingen til de resistive elementer. In accordance with the invention, an ignition system has been provided for firing a number of electric catcher caps, comprising a transformer with a primary winding and a secondary winding and devices that connect the secondary winding with the resistive elements in the catcher caps, such as this device for storing a direct voltage. The storage device is connected to the primary winding. The storage device is discharged through the primary winding at predetermined intervals, whereby a pulse train is produced in the primary winding. The pulse train is transmitted through the secondary winding to the resistive elements.

Oppfinnelsen vil forstås bedre på bakgrunn av den følgende beskrivelse sammen med de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk tegning av systemet ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 illustrerer i større detalj drivkretsen på fig. 1; Fig. 3 viser signalet ved primærviklingen i transformatoren på fig. 1; Fig. 4 viser signalet ved sekundærviklingen i transformatoren på fig. 1; Fig. 5 illustrerer hvordan systemet på fig. 1 er forbundet med fenghettene. The invention will be better understood on the basis of the following description together with the attached drawings, where: Fig. 1 is a schematic drawing of the system according to the invention; Fig. 2 illustrates in greater detail the drive circuit of fig. 1; Fig. 3 shows the signal at the primary winding in the transformer in fig. 1; Fig. 4 shows the signal at the secondary winding in the transformer in fig. 1; Fig. 5 illustrates how the system in fig. 1 is connected to the catch caps.

Det vises til fig. 1 hvor systemet omfatter en høyspent, likespent kraftforsyning 1. Kraftforsyningen er i grunnleggende trekk ikke mer enn en krets som omfatter likerettere og lignende hvor omforming av en vekselstrøms-inngang, fra vekselstrømsnettet, til en likespennings-utgang. Slike kretser er velkjente på området og krever ikke noen ytterligere beskrivelse. Reference is made to fig. 1 where the system includes a high-voltage, direct-voltage power supply 1. The power supply is basically no more than a circuit that includes rectifiers and the like where an alternating current input, from the alternating current network, is transformed into a direct voltage output. Such circuits are well known in the art and require no further description.

Utgangen fra den likespente kraftforsyning 1 blir matetThe output from the DC power supply 1 is fed

til en anordning for lagring av ladning, f.eks. en lagringskondensator, illustrert ved 3, gjennom en ladningsstrøm-begrenser 5 som på kjent måte kan omfatte en motstand. En ende av lagringskondensatoren 3 er koblet til utgangen på den likespente kraftforsyning, og den andre ende er koblet til et punkt for et felles potensial f.eks. jord. Den ene ende av lagringskondensatoren er også koblet til inngangen på en spenningsfølende krets 7. Formålet med den spenningsfølende krets er å bestemme når spenningen over lagringskondensatoren når et forutbestemt nivå. Slike kretser er velkjente på området. to a device for storing charge, e.g. a storage capacitor, illustrated at 3, through a charge current limiter 5 which may comprise a resistor in a known manner. One end of the storage capacitor 3 is connected to the output of the DC power supply, and the other end is connected to a point for a common potential, e.g. earth. One end of the storage capacitor is also connected to the input of a voltage sensing circuit 7. The purpose of the voltage sensing circuit is to determine when the voltage across the storage capacitor reaches a predetermined level. Such circuits are well known in the art.

Utgangen fra den spenningsfølende krets blir matet til inngangen på en elektronisk låsekrets 9 som har utganger 10 og 12. Utgang 10 på den elektroniske låsekrets 9 blir matet til en inngang på en vekselstrømsbryter 11, og utgangen fra vekselstrømsbryteren 11 blir matet til av/på-klemmen på den likespente kraftforsyning 1. Den andre utgangen 12 på den elektroniske låsekretsen 9, blir matet til en forsinkelses-låsekrets 13 som diskutert ytterligere nedenfor. Den ene ende av lagringskondensatoren 3 blir også matet til midtpunktet 15 The output of the voltage sensing circuit is fed to the input of an electronic latch circuit 9 having outputs 10 and 12. Output 10 of the electronic latch circuit 9 is fed to an input of an AC switch 11, and the output of the AC switch 11 is fed to the on/off terminal of the DC power supply 1. The second output 12 of the electronic latch circuit 9 is fed to a delay latch circuit 13 as discussed further below. One end of the storage capacitor 3 is also fed to the center point 15

på primærviklingen 17 til en transformator 19 som har en sekundærvikling 21. Den ene ende av lagringskondensatoren 3 blir matet til midtpunktet 15 gjennom en feilbeskyttende strømbegrensningsanordning 16 som igjen kan omfatte en motstand. on the primary winding 17 of a transformer 19 which has a secondary winding 21. One end of the storage capacitor 3 is fed to the center point 15 through a fail-safe current limiting device 16 which in turn may comprise a resistor.

Primærviklingen 17 består av en første halvdel 23 som strekker seg fra midtpunktet 15 i en retning, og en annen halvdel 25 som strekker seg fra midtpunktet 15 i motsatt retning. Halvdelen 23 er i en krets med en drivkrets 27, mens halvdelen 25 er i en krets med en drivkrets 29. Drivkretsene 27 og 29 vil bli fullstendig beskrevet i forbindelse med fig. 2 nedenfor. The primary winding 17 consists of a first half 23 which extends from the center point 15 in one direction, and a second half 25 which extends from the center point 15 in the opposite direction. The half part 23 is in a circuit with a drive circuit 27, while the half 25 is in a circuit with a drive circuit 29. The drive circuits 27 and 29 will be fully described in connection with fig. 2 below.

Anordningen 31 for overspenningsbeskyttelse er i en krets med drivkretsen 27 mens anordningen 33 for overspenningsbeskyttelse er i en krets med drivkretsen 29, og anordningen 34 for overspenningsbeskyttelse er mellom portene og de jordede klemmene til FET-transistorene. Anordningene for overspenningsbeskyttelse omfatter arrangementer av zener dioder for å begrense spenningen som kjent på området. The surge protection device 31 is in circuit with the drive circuit 27 while the surge protection device 33 is in a circuit with the drive circuit 29, and the surge protection device 34 is between the gates and the grounded terminals of the FET transistors. The surge protection devices include arrangements of zener diodes to limit the voltage as known in the art.

Utgangen fra forsinkelses-låseanordningen 13 blir matetThe output from the delay locking device 13 is fed

til en av/på-klemme på et bistabilt vippearrangement 35 som har utganger 37 og 39. Som velkjent på området er utgangen 39 lav når utgangen 37 er høy, og omvendt. to an on/off terminal of a bistable flip-flop arrangement 35 having outputs 37 and 39. As is well known in the art, output 39 is low when output 37 is high, and vice versa.

Alle de elektroniske kretsene, slik som den spenningsfølende kretsen 7, den elektroniske låsekretsen 9, forsinkelses-låsekretsen 13, drivkretsene 27 og 29 og anordningene 31 og 33 for overspenningsbeskyttelse blir energisert ved hjelp av en forspenningsforsyning 41 som også er koblet til vekselstrøm-nettet. All the electronic circuits, such as the voltage-sensing circuit 7, the electronic locking circuit 9, the delay-locking circuit 13, the driving circuits 27 and 29 and the devices 31 and 33 for overvoltage protection are energized by means of a bias supply 41 which is also connected to the alternating current network.

Det vises nå til fig. 2 hvor drivkretsene 27 og 29Reference is now made to fig. 2 where the drive circuits 27 and 29

omfatter en rekke brytere anordnet i parallell. En foretrukket utførelsesform omfatter de spesielt 8 felteffekt-transistorer 43 av effekttypen i parallell. Utgang 37 er koblet til styreelektrodene til felteffekt-transistorene av drivkretsen 27, mens utgangen 39 er koblet til styreelektrodene på felt-ef f ekt-transistorene av drivkretsen 29. comprises a number of switches arranged in parallel. A preferred embodiment comprises in particular 8 field-effect transistors 43 of the power type in parallel. Output 37 is connected to the control electrodes of the field effect transistors of the drive circuit 27, while output 39 is connected to the control electrodes of the field effect transistors of the drive circuit 29.

Det vises nå til fig. 5 hvor sekundærviklingen 21 i transformatoren 19 er koblet til en blykabel 45 som kan være fra 300 til 1.000 fot lang og med tråd i tykkelse 10 til 12. Blykablen 45 er også koblet til hver ende av en primærsløyfe 47. Sløyfen 47 som er 100-300 fot lang er tredd gjennom en rekke toroider 49 (opptil 300), og sekundærviklingen 51 i hver toroid er koblet til det resistive element i en tilhørende fenghette 55. Det sistnevnte arrangement er maken til det arrangement som er illustrert på fig. 2 i det ovenenvnte US patent. Reference is now made to fig. 5 where the secondary winding 21 in the transformer 19 is connected to a lead cable 45 which can be from 300 to 1,000 feet long and with wire of thickness 10 to 12. The lead cable 45 is also connected to each end of a primary loop 47. The loop 47 which is 100- 300 feet long is threaded through a number of toroids 49 (up to 300), and the secondary winding 51 in each toroid is connected to the resistive element in an associated trap cap 55. The latter arrangement is similar to the arrangement illustrated in fig. 2 of the above-mentioned US patent.

Under drift arbeider systemet på følgende måte:During operation, the system works as follows:

etter at fenghettene er blitt anbragt og toroidene erafter the catch caps have been fitted and the toroids are

blitt tredd, blir pluggen til DC-kraftforsyningen plugget inn i nettet, og vekselstrømmen i nettet blir omformet til likespenning been wired, the plug of the DC power supply is plugged into the mains, and the alternating current in the mains is converted to direct voltage

som lader lagringskondensatoren 3. Når ladningen på lagringskondensatoren forårsaker at det opptrer en forutbestemt spenning over kondensatoren (140 volt i en foretrukket utfør-elsesform), så vil den spenningsfølende krets avgi et signal for å trygge den elektroniske låsekrets 9. Den elektroniske låsekretsen vil så gjennom sin utgang 10 tilveiebringe et signal for å aktivere vekselstrømbryteren 11 som deretter vil slå av den likespente kraftforsyning. Vekselstrømbryteren 11 vil forbli aktivert inntil vekselstrømskilden er frakoblet systemet. which charges the storage capacitor 3. When the charge on the storage capacitor causes a predetermined voltage to appear across the capacitor (140 volts in a preferred embodiment), the voltage sensing circuit will emit a signal to secure the electronic locking circuit 9. The electronic locking circuit will then through its output 10 provide a signal to activate the alternating current switch 11 which will then switch off the DC power supply. The AC switch 11 will remain activated until the AC source is disconnected from the system.

Samtidig vil den elektroniske låsekretsen gjennom sin utgang 12 tilveiebringe et signal for å trygge forsinkelses-låseanordningen 13. Forsinkelses-låseanordningen vil tilveiebringe en forutbestemt forsinkelse (fortrinnsvis 30 ms), hvoretter forsinkelses-låseanordningen 13 så vil tilveiebringe et aktiveringssignal til vippearrangementet 35. Vippearrangementet vil så bli slått på for å tilveiebringe signaler alternativt ved sin utgang 37 og 39. Frekvensen til vippen er fortrinnsvis gjort variabel. I et arrangement er vippens frekvens 10 kHz. At the same time, the electronic locking circuit, through its output 12, will provide a signal to secure the delay locking device 13. The delay locking device will provide a predetermined delay (preferably 30 ms), after which the delay locking device 13 will then provide an activation signal to the rocker arrangement 35. The rocker arrangement will then be turned on to provide signals alternatively at its output 37 and 39. The frequency of the flip-flop is preferably made variable. In one arrangement, the frequency of the seesaw is 10 kHz.

Det vises nå til fig. 2 hvor man ser at når utgang 37 er høy, vil spenningen bli tilført felteffekt-transistorene 43 av drivkretsen 27 for å slå på alle disse felteffekt-transistorene. Det vil dermed være tilveiebragt en bane for utladning av lagringskondensatoren 3 gjennom halvdelen 23 og gjennom de kortsluttede felteffekt-transistorene 43 i drivkretsen 27. I den andre halvdelen av vippesyklusen er utgangen 39 høy og en utladningsbane for lagringskondensatoren er tilveiebragt gjennom halvdelen 25 og drivkretsen 29. Hver av drivkretsene er klart vist på fig. 1 og 2 og har en utgang koblet til et felles potensial, f.eks. jord. Reference is now made to fig. 2 where it is seen that when output 37 is high, the voltage will be supplied to the field effect transistors 43 by the drive circuit 27 to switch on all these field effect transistors. A path for discharging the storage capacitor 3 will thus be provided through half 23 and through the short-circuited field-effect transistors 43 in the drive circuit 27. In the other half of the flip cycle, the output 39 is high and a discharge path for the storage capacitor is provided through half 25 and the drive circuit 29 Each of the drive circuits is clearly shown in fig. 1 and 2 and has an output connected to a common potential, e.g. earth.

Signalet ved midtpunktet 15 av primærviklingen 17 er således et pulstog med avtagende amplityde som illustrert på fig. 3. Dette signalet som er et vekselstrømsignal, blir transformert og signalet opptrer som illustrert på fig. 4, over transformatorens 19 sekundære vikling 21. Transformasjons-forholdet til transformatoren 19 er fortrinnsvis i størrelses-orden 6-8:1. Utgangen fra sekundærviklingen er derfor i The signal at the center point 15 of the primary winding 17 is thus a pulse train with decreasing amplitude as illustrated in fig. 3. This signal, which is an alternating current signal, is transformed and the signal appears as illustrated in fig. 4, above the secondary winding 21 of the transformer 19. The transformation ratio of the transformer 19 is preferably in the order of 6-8:1. The output from the secondary winding is therefore i

størrelsesorden 950 volt "spiss", 6 ampere i gjennomsnitt.order of magnitude 950 volts "peak", 6 amps average.

Denne utgangen blir samtidig tilført hvert resistivt element 53This output is simultaneously supplied to each resistive element 53

i fenghettene 55 som er koblet til primærsløyfen 47 gjennom toroidene 49. in the catch caps 55 which are connected to the primary loop 47 through the toroids 49.

I betraktning av det faktum at 8 felteffekt-transistorer blir brukt i parallell, er det ikke nødvendig å bruke noen høyspennings-bryter. Hele arrangementet tillater levering av tilstrekkelig energi til å avfyre opp til 300 detonatorer. Considering the fact that 8 field effect transistors are used in parallel, it is not necessary to use any high voltage switch. The entire arrangement allows the delivery of sufficient energy to fire up to 300 detonators.

De fleste tidligere kjente systemer som anvender elektromagnetisk kobling mellom energikilden og fenghettene krever i tillegg en kondensatorkrets på sekundærsiden for å kansellere en del av induktansen til sprengkretsen. I det foreliggende arrangement er en slik kondensator ikke nødvendig på grunn av nivået til den leverte energi. Utgangen er følgelig mer stabil idet den ikke blir påvirket av uventet resonans i utgangskretsen, hvilken uventede resonans kunne føre til høyspenninger eller strømmer. Most previously known systems that use electromagnetic coupling between the energy source and the catch caps additionally require a capacitor circuit on the secondary side to cancel part of the inductance of the blast circuit. In the present arrangement, such a capacitor is not necessary due to the level of energy supplied. The output is consequently more stable in that it is not affected by unexpected resonance in the output circuit, which unexpected resonance could lead to high voltages or currents.

Selv om en spesiell utførelsesform er blitt beskrevet, var dette kun for å illustrere, og ikke begrense oppfinnelsen. Forskjellige modifikasjoner som vil fremstå for fagfolk på området, ligger innenfor rammen av oppfinnelsen som defineres i de følgende krav. Although a particular embodiment has been described, this was only to illustrate, and not to limit the invention. Various modifications which will appear to professionals in the field are within the scope of the invention as defined in the following claims.

Claims

1. Ignition system for firing a number of electric arrestor caps, which ignition system comprises a transformer with a primary winding and a secondary winding, and a device that connects the secondary winding to the resistive elements in the arrestor caps, characterized in that the system comprises a device for storing a direct voltage, the storage device is connected to the primary winding, and a device for allowing discharge of the storage device at predetermined intervals through the primary winding, whereby a pulse train is produced in the primary winding which is transmitted through the secondary winding to the resistive elements to thereby fire the catch caps.

2. System according to claim 1, characterized by that the storage device comprises a storage capacitor and comprises a device for charging the storage capacitor to a predetermined voltage level.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the device for allowing discharge comprises drive circuit devices comprising a parallel arrangement of a number of electronic switch devices, and a device for activating the electronic switch devices at the predetermined intervals.

4. System according to claim 3, characterized in that the primary winding has a center point, the first half of the primary winding extending from the center point at one end of the first half, in a direction to the other end of the first half, and the second half of the primary winding extends from the midpoint at one end of said half in the opposite direction to the other end of the other half, that one end of the storage capacitor is connected to the midpoint and the other end of the storage capacitor is connected to a point of common potential, that the drive circuit devices comprise a first drive circuit and a second drive circuit, that the first drive circuit is connected between the other end of the first half and the point of common potential, and in that the second drive circuit is connected between the other end of the second half and the point of common potential.

5. System according to claim 4, characterized in that each of the first and second drive circuits comprises eight field effect transistors (FET) connected in parallel, the activation device being connected to the control electrode of all the field effect transistors.

6. System according to claim 5, characterized in that the activation device comprises a bistable flip-flop with a first output and a second output, that the first output is connected to the control electrodes of the field-effect transistors in the first drive circuit, and in that the second output is connected to the control electrode on the field-effect transistors in the second drive circuit.

7. System according to any of claims 2-6, characterized in that the device for charging the storage capacitor to the predetermined level comprises: a D.C. power supply having an output connected to one end of the storage capacitor and also having an on/off terminal, a voltage sensing circuit having an input connected to one end of the capacitor and also having an output, a first latching device having an input connected to the output of the voltage sensing circuit and also having a first output, a switching device having an output connected to the first output of the first locking device and also having an output connected to the on/off terminal of the D.C. power supply , whereby the D.C. power supply charges the storage capacitor to increase the D.C. level of the storage capacitor, and when the D.C. level reaches the predetermined level, the first latch means is secured to actuate the switch means to turn off the power supply.

8. System according to claims 6 and 7, characterized in that the first locking device also has another output and further comprises: a delay locking device to provide a predetermined delay, and which has an input connected to the second output of the first locking device, and which also has an output, the flip-flop having an on/off terminal connected to the output of the delay-locking device, whereby the flip-flop is switched on after the end of the predetermined delay after the time when the predetermined level is reached on the storage capacitor.

9. System according to claim 7 or 8, characterized in that it comprises a first current limiter device connected between the output of the D.C. power supply at one end of the storage capacitor, and by another current limiter device connected between one end of the storage capacitor and the midpoint of the primary winding.

10. System according to any of claims 5 to 9, characterized in that it comprises a first protective overvoltage device connected between the gate electrodes of the field effect transistors and another terminal on the field effect transistors, and by another overvoltage protection connected between the gate electrodes of the field effect transistors and the other terminal of the field effect transistors.