一种参数可控起爆装置

本发明属于爆炸场起爆技术，具体涉及一种参数可控起爆装置。

背景技术：

1、现有的起爆装置目前存在几个问题：一是有些装置无法自主设定起爆路之间的起爆时间间隔；二是受爆炸场等条件复杂的环境影响较大，容易误触发；三是起爆信号之间会有影响，影响最终起爆结果；四是此类装置体积大，便携性差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种精度高，起爆通道数量可设置，起爆通道可选择，起爆通道起爆间隔时间可设置，不受复杂环境条件影响且体积小便携性好的起爆装置。

2、实现本发明的技术解决方案为：一种参数可控起爆装置，采用电容放电方式进行起爆，包括一个电源管理模块、一个数据传输模块、一个信号处理模块、一个起爆控制模块、n个独立的高速起爆通道，n≥1；n个高速起爆通道的输入端均与信号处理模块输出端连接，信号处理模块的输入端分别连接数据传输模块和起爆控制模块；其中，信号处理模块经数据传输模块读取上位机发送的报文进行报文读取、验证、存储和比较后，灵活配置起爆参数，包括起爆通道数量、具体起爆通道序号及起爆顺序和起爆间隔时间；报文验证成功后，设置成功信息经数据传输模块发送至上位机；设置成功后，信号处理模块时刻检测并记录起爆控制模块输出的上升沿信号；每个高速起爆通道包括一个电容存储电路和一个电容开关电路；电容开关电路用于释放电容存储电路中的电压；电容存储电路的输出作为高速起爆通道的输出，电容开关电路的输入作为高速起爆通道的输入，连接信号处理模块的输出，电容开关电路检测信号处理模块输出端的上升沿信号；电源管理模块负责将单一电压电源转化为不同水平的电压电源，为高速起爆通道、数据传输模块、信号处理模块和起爆控制模块供电。

3、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

4、(1)本发明为了防止外界复杂环境和干扰而误触发，采用单独的电源开关控制高速起爆通道的电容充电。12v电源给高速起爆通道供电，高电压不易受到干扰。

5、(2)本发明的高速起爆通道采用高电平触发，信号处理模块在接受起爆控制模块高电平信号后，连接高速起爆通道的输出端输出状态由低电平转换到高电平，并持续保存高电平，使高速起爆通道开关模块输出由低电平转换为高电平并保持高电平不变，储能电路持续放电。避免未顺利起爆后，电压存储模块持续储能造成二次勿起爆的风险。每个起爆通道相互独立且不受到其他起爆通道和控制信号的高电低电平变化的干扰，即高低电平只转换一次，极大提高了起爆的可靠性。

6、(3)本发明将信号处理模块输出状态由低电平转换到高电平的瞬时变化过程反映到高速起爆通道状态输出信号由低电平转变为12v高电平，且变化的时间小于20ns，高低电平转换速度快，可视为瞬态变化过程。

7、(4)本发明信号处理模块可配置采样时钟频率，采用50mhz的时钟频率，最小时间精度可达20ns，实现高精度起爆。

8、(5)本发明可任意配置n个通道，灵活配置起爆参数，包括起爆通道数量、具体起爆通道序号及起爆顺序和起爆间隔时间，且元器件排列紧凑，采用小型化器件封装，做到整体装置体积小便携性好，单一高速起爆通道实际面积不超过1.5平方厘米，方便出差测试。

9、(7)本发明实现信号处理模块和高速起爆通道的电源管理。信号处理模块和高速起爆通道可以实现先后间隔时间上电，避免了装置上电瞬间，信号处理模块输出端产生的电压波动对高速起爆通道的干扰。

10、(8)本发明内置数据传输模块，可以实现不使用串口线条件下，本装置与上位机的通信。

技术特征：

1.一种参数可控起爆装置，其特征在于：采用电容放电方式进行起爆，包括一个电源管理模块、一个数据传输模块、一个信号处理模块、一个起爆控制模块、n个独立的高速起爆通道，n≥1；n个高速起爆通道的输入端均与信号处理模块输出端连接，信号处理模块的输入端分别连接数据传输模块和起爆控制模块；其中，信号处理模块经数据传输模块读取上位机发送的报文进行报文读取、验证、存储和比较后，配置起爆参数，包括起爆通道数量、具体起爆通道序号及起爆顺序和起爆间隔时间；报文验证成功后，设置成功信息经数据传输模块发送至上位机；设置成功后，信号处理模块时刻检测并记录起爆控制模块输出的上升沿信号；每个高速起爆通道包括一个电容存储电路和一个电容开关电路；电容开关电路用于释放电容存储电路中的电压；电容存储电路的输出作为高速起爆通道的输出，电容开关电路的输入作为高速起爆通道的输入，连接信号处理模块的输出，电容开关电路检测信号处理模块输出端的上升沿信号；电源管理模块负责将单一电压电源转化为不同水平的电压电源，为高速起爆通道、数据传输模块、信号处理模块和起爆控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种参数可控起爆装置，其特征在于：高速起爆通道包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、mos管m1、第一电容c1和保险丝l1、电容充电开关k2；第一电阻r1的一端分别与第一电容c1的一端和mos管的m1的3端相连；第二电阻r2的一端连接信号处理模块的输出连接，第二电阻r2的另一端分别与第三电阻r3的一端和mos管m1的1端连接；第三电阻r3的另一端分别与mos管m1的2端与gnd连接；第一电容c1的另一端与保险丝l1的一端连接，保险丝l1的另一端作为高速起爆通道的输出；电容充电开关k2用于高速起爆通道中的电容充电，电源管理模块工作后，高速起爆通道中的电容不会充电，电容充电开关k2也作为一种保险机构，电容充电开关k2按下后，高速起爆通道中的电容充电。

3.根据权利要求2所述的一种参数可控起爆装置，其特征在于：电源转换模块包括第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、电源转换芯片u1、第一按键k1；电源转换模块采用12v单电源供电；第一按键k1用于将第二电容c2的一端、第三电容c3的一端、电源转换芯片u1的输入端a连接12v电源；电源转换芯片u1输出端b与第四电容c4的一端、第五电容c5的一端连接；电源转换芯片u1输出端b作为电源转换模块的输出连接至信号处理模块和数据传输模块；电源转换芯片u1的输入端c与第二电容c2的另一端；第三电容c3的另一端；第四电容c4的另一端以及第五电容c5的另一端共地。

4.根据权利要求3所述的一种参数可控起爆装置，其特征在于：起爆控制模块包括第四电阻r4和第三开关k3，第三开关k3的一端连接3.3v电源，另一端连接第四电阻r4的一端以及起爆控制模块的输出端，第四电阻r4的另一端连接gnd。

5.根据权利要求4所述的一种参数可控起爆装置，其特征在于：数据传输模块包括usb转串口芯片u2，第六电容c6和第七电容c7；第六电容c6和第七电容c7的一端同时连接3.3v和芯片u2电压v3和vcc端，第六电容c6和第七电容c7的另一端同时接gnd；usb转串口芯片u2的rxd端、txd端连接到信号处理模块，usb转串口芯片u2的d+端和d-端分别连接到上位机，其余不连。

6.根据权利要求5所述的一种参数可控起爆装置，其特征在于：第一电阻r1为上拉电阻，当电容充电开关k2按下后，第一电容c1开始充电，第三开关k3按下后，mos管m1的1端瞬间拉升至高电平，mos管m1的2端和3端导通，第一电容c1瞬间放电，产生一个幅值为12v的起爆上升沿信号；

技术总结本发明公开了一种参数可控起爆装置，该装置采用电容放电方式进行起爆。经上位机发送含有配置信息的报文，信号处理模块对报文分析并配置起爆信息，并时刻检测起爆控制模块状态从低电平转变为高电平的瞬态信号，捕捉到瞬态信号后，控制高速起爆通道完成起爆动作。本发明可抗复杂环境的干扰和捕捉瞬时变化的起爆输入信号，可根据实际情况，灵活配置起爆参数，包括起爆通道数量、具体起爆通道序号及起爆顺序和起爆间隔时间，最小起爆间隔时间精度可达20ns，且整体装置小型化便于携带。技术研发人员：郭锐,李健鹏,武军安受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23