CN111023924B - 一种便携式磁电雷管起爆仪及其起爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式磁电雷管起爆仪及其起爆方法，包括控制模块、电源模块、电阻显示模块、电阻检测电路、起爆输出线路、起爆模块，控制模块与电源模块、电阻显示模块、电阻检测电路、起爆输出线路电连接，起爆输出线路还与电阻检测电路电连接，电源模块还与起爆模块电连接。本发明将控制模块、检测模块、起爆模块集成设计在一块电路板上，有效减小了起爆仪体积和重量。检测模块由单片机控制，并将检测结果以短路、断路及正常(电阻值)三种模式进行显示，以此来判断起爆回路的状态。设计内置电源和外置电源相结合的电池组供电方案，提高了起爆仪适用环境和连续使用时间。设计了电源电压和起爆回路电阻的数字化显示方案，方便操作者观察。

Description

一种便携式磁电雷管起爆仪及其起爆方法

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，尤其涉及一种便携式磁电雷管起爆仪及其起爆方法。

背景技术

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。

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，只有符合磁电雷管特定频率的起爆电流才能引爆磁电雷管。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。

目前使用的磁电雷管起爆仪采用交流电供电，在使用时需要配备交流电源(市电、发电机或UPS电源)，重量较大，携带不便，不能满足野外便捷高效的使用要求。

在起爆雷管前，需要对起爆回路进行电阻检测，以判断起爆回路是否正常。目前使用的磁电雷管起爆仪只具备起爆功能，检测起爆回路电阻需额外使用电阻测量仪表(万用表、电阻表等)，增加了接线次数和现场携带仪器数量，不利于安全高效作业。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式磁电雷管起爆仪及其起爆方法，能够起爆不同型号的磁电雷管和电雷管，能检测并显示起爆回路的状态。

为实现上述目的，本发明提供了一种便携式磁电雷管起爆仪，包括壳体和设置在壳体内的控制板，所述控制板包括控制模块、电源模块、电阻显示模块、电阻检测电路、起爆输出线路、起爆模块，所述控制模块与电源模块、电阻显示模块、电阻检测电路、起爆输出线路电连接，所述起爆输出线路还与电阻检测电路电连接，所述电源模块还与起爆模块电连接。

优选的，所述电源模块包括充电器、可充电电池组、备用可充电电池组、电源电压检测模块、电压显示模块，所述充电器输出端连接可充电电池组、备用可充电电池组，所述可充电电池组、备用可充电电池组输出端连接电源电压检测模块，所述电源电压检测模块输出端连接电压显示模块。

优选的，所述控制模块为单片机。

优选的，所述电阻显示模块为LED显示屏。

优选的，所述可充电电池组、备用可充电电池组通过电源开关进行隔离，采用可充电锂电池，电池组电压为8-12v。

优选的，所述可充电电池组或者备用可充电电池组的输出端还分别通过通过稳压芯片处理输出3.3V和5V直流电压。

优选的，所述电源电压检测模块测量范围为0-12v。

优选的，所述起爆模块包括两个LR2905Z、变压器T1和二极管D5、D6、D7、D8组成的整流电路，以及电阻R40、R46、开关管Q4组成的起爆电路，所述两个LR2905Z输出端连接变压器T1初级，所述变压器T1初级次级连接整流电路输入端，所述整流电路输出端并联电容C31以及起爆电路；所述起爆电路包括串联的电阻R40、R46，所述串联的电阻R40、R46连接处通过电阻R44连接控制模块的AD6采样端，所述电阻R40另一端通过继电器K2A连接电雷管输出端OUT1-1，所述电阻R46另一端连接开关管Q4源极，所述开关管Q4栅极连接控制模块PWM控制端，所述开关管Q4栅极与源极之间连接电阻R48，所述开关管Q4漏极连接电雷管输出端OUT1-2。

一种便携式磁电雷管起爆仪的起爆方法，包括以下步骤：

(1)测量键按下，进行正常电阻测量，判断是否有短路故障或者断路故障；

(2)切换开关打开，充电按钮按下，进行充电，充电电压到200V，起爆指示灯亮；

(3)起爆电压到200V到170V之间，按下点火按钮，进行起爆。

进一步地，当有断路故障，显示AAA；当有短路故障，显示ddd。

本发明的有益效果是：

本发明将控制模块、检测模块、起爆模块集成设计在一块电路板上，有效减小了起爆仪体积和重量。检测模块由单片机控制，并将检测结果以短路、断路及正常(电阻值)三种模式进行显示，以此来判断起爆回路的状态。设计了内置电源和外置电源相结合的电池组供电方案，提高了起爆仪适用环境和连续使用时间。设计了电源电压和起爆回路电阻的数字化显示方案，方便操作者观察。本发明集成了起爆回路电阻检测功能和起爆功能，并能在两种功能之间任意切换。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图。

图2是本发明的电源模块结构框图。

图3是本发明的电源模块处理芯片电路。

图4是本发明的电缆回路电阻值测量电路图。

图5是本发明的电阻测量电路接线图。

图6是本发明的起爆电路框图。

图7是本发明的起爆电路图。

图8是本发明的控制模块电路图。

图9是本发明的方法流程图。

具体实施方式

如图1-8所示，一种便携式磁电雷管起爆仪，包括壳体和设置在壳体内的控制板，控制板包括控制模块1、电源模块2、电阻显示模块3、电阻检测电路4、起爆输出线路5、起爆模块6，控制模块1与电源模块2、电阻显示模块3、电阻检测电路4、起爆输出线路5电连接，起爆输出线路5还与电阻检测电路4电连接，电源模块2还与起爆模块6电连接。

其中，电源模块2包括充电器21、可充电电池组22、备用可充电电池组23、电源电压检测模块24、电压显示模块25，充电器21输出端连接可充电电池组22、备用可充电电池组23，可充电电池组22、备用可充电电池组23输出端连接电源电压检测模块24，电源电压检测模块24输出端连接电压显示模块25。如图3所示，上述可充电电池组22或者备用可充电电池组23即为图中VCC，VCC为系统输入电源(8-12V)，经过电路变换后输出两路电源。其中一路输出3.3V，供给控制电路及检测电路使用；另一路输出5V，供给PWM驱动电路。

如图4所示，电阻检测电路4主要是测量电缆回路电阻值，将精密电阻和待测电缆串联在同一回路，通过检测精密电阻两端电压得出回路电流，根据回路电流和电缆端检测电压计算出待测电缆电阻值。

详细的检测电路图如图5所示。其主要功能为测量回路的电阻值，其中P1为测量电阻输出端，当继电器处于常闭触点时，系统可进行测量操作，电阻R31串联在测量回路中，R31前端电压为3.3V，后端电压为V1OUT，通过检测R31前后电压进行做差可以得到电阻R31上的电压值，然后R31上的电压除以电阻值可以得到测量回路电流，从图3可以看到V1OUT同样也是被测电阻上的电压值，利用欧姆定律，用被测电阻上的电压V1OUT除以回路电流值，即可得到被测电阻阻值。

控制模块1本实施例优选为PIC24FJ256GA单片机，也可以是其他单片机，如图8所示。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。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。

起爆电路如图6所示，采用推挽式升压电路拓扑，控制电路产生两路互补PWM波将电源电压VCC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，控制电路输出点火信号完成点火过程。

详细的起爆电路如图7所示，包括两个LR2905Z、变压器T1和二极管D5、D6、D7、D8组成的整流电路，以及电阻R40、R46、开关管Q4组成的起爆电路，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以及起爆电路；起爆电路包括串联的电阻R40、R46，串联的电阻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。

主要是由继电器触点和AD检测以及功率开关管Q4组成，直流电压升到起爆所需电压，控制器通过AD6检测电压值，当达到所需电压200V时可以进行起爆操作，闭合继电器，输出PWM_3_O将直流电压变成高频脉冲电压，点爆磁电雷管.

电阻显示模块3为LED显示屏。电池组采用可充电锂电池组成，设置充电保护电路，电池组电压为12v；电源电压检测模块24采用具有电压测量、显示驱动及显示功能的集成电压测量模块，测量范围为0-12v；可充电电池组22、备用可充电电池组23通过电源开关进行隔离。

由控制模块(单片机)控制给起爆回路施加一个极小的安全电压(0.5-2v)，通过检测起爆回路的电流值，由单片机计算起爆回路的电阻值并判断起爆回路的状态，通过单片机与电阻显示模块的数据交换，将起爆回路状态以短路、断路、正常(电阻值)三种形式在电阻显示屏上显示；电阻显示模块采用具有单片机通讯、显示驱动及显示功能的通用显示模块。

本发明将控制模块、检测模块、起爆模块集成设计在一块电路板上，有效减小了起爆仪体积和重量。检测模块由单片机控制，并将检测结果以短路、断路及正常(电阻值)三种模式进行显示，以此来判断起爆回路的状态。设计了内置电源和外置电源相结合的电池组供电方案，提高了起爆仪适用环境和连续使用时间。设计了电源电压和起爆回路电阻的数字化显示方案，方便操作者观察。本发明集成了起爆回路电阻检测功能和起爆功能，并能在两种功能之间任意切换。

如图9所示，本发明还提供一种便携式磁电雷管起爆仪的起爆方法，包括以下步骤：

(1)测量键按下，进行正常电阻测量，判断是否有短路故障或者断路故障；

(2)切换开关打开，充电按钮按下，进行充电，充电电压到200V，起爆指示灯亮；

(3)起爆电压到200V到170V之间，按下点火按钮，进行起爆。

其中，当有断路故障，显示AAA；当有短路故障，显示ddd。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种便携式磁电雷管起爆仪，其特征在于：包括壳体和设置在壳体内的控制板，所述控制板包括控制模块(1)、电源模块(2)、电阻显示模块(3)、电阻检测电路(4)、起爆输出线路(5)、起爆模块(6)，所述控制模块(1)与电源模块(2)、电阻显示模块(3)、电阻检测电路(4)、起爆输出线路(5)电连接，所述起爆输出线路(5)还与电阻检测电路(4)电连接，所述电源模块(2)还与起爆模块(6)电连接；

所述电源模块(2)包括充电器(21)、可充电电池组(22)、备用可充电电池组(23)、电源电压检测模块(24)、电压显示模块(25)，所述充电器(21)输出端连接可充电电池组(22)、备用可充电电池组(23)，所述可充电电池组(22)、备用可充电电池组(23)输出端连接电源电压检测模块(24)，所述电源电压检测模块(24)输出端连接电压显示模块(25)；

所述控制模块(1)为单片机；

所述电阻显示模块(3)为LED显示屏；

所述可充电电池组(22)、备用可充电电池组(23)通过电源开关进行隔离，采用可充电锂电池，电池组电压为8-12v；

所述可充电电池组(22)或者备用可充电电池组(23)的输出端还分别通过稳压芯片处理输出3.3V和5V直流电压；

所述电源电压检测模块(24)测量范围为0-12v；

所述起爆模块(6)包括两个LR2905Z、变压器T1和二极管D5、D6、D7、D8组成的整流电路，以及电阻R40、R46、开关管Q4组成的起爆电路，所述两个LR2905Z输出端连接变压器T1初级，所述变压器T1初级次级连接整流电路输入端，所述整流电路输出端并联电容C31以及起爆电路；所述起爆电路包括串联的电阻R40、R46，所述串联的电阻R40、R46连接处通过电阻R44连接控制模块(1)的AD6采样端，所述电阻R40另一端通过继电器K2A连接电雷管输出端OUT1-1，所述电阻R46另一端连接开关管Q4源极，所述开关管Q4栅极连接控制模块(1)PWM控制端，所述开关管Q4栅极与源极之间连接电阻R48，所述开关管Q4漏极连接电雷管输出端OUT1-2。