Универсальная система детонаторов

Универсальная система детонаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение, вообще говоря, относится к воспламенению взрывчатых зарядов. Более конкретно, изобретение касается универсальной (гибкой) системы электронных детонаторов и связанных с ней электронных детонаторов. Изобретение также относится к способу управления упомянутой системой.

Уровень техники

Детонаторы, в которых времена задержки срабатывания, сигналы активирования и т.д., управляются с помощью электроники, вообще говоря, относятся к категории электронных детонаторов. Электронные детонаторы имеют несколько значительных преимуществ перед стандартными пиротехническими детонаторами. Преимущества включают, прежде всего, возможность изменения или "перепрограммирования" времени задержки срабатывания детонатора, а также обеспечения более коротких и более точных времен задержки срабатывания по сравнению со стандартными пиротехническими детонаторами. Некоторые системы с электронными детонаторами также позволяют осуществлять обмен сигналами между детонаторами и блоком управления.

Однако электронные детонаторы и системы электронных детонаторов согласно уровню техники страдают от некоторых ограничений и проблем.

Система детонаторов должна быть универсальной и простой в обращении, а риск неправильного использования должен быть сведен до минимума. В то же самое время имеется потребность в универсальных системах электронных детонаторов с возможностью задаваемой функции и проверки состояния, системах, которые обеспечивают надежные времена задержки срабатывания с высоким разрешением, а также непрерывный текущий контроль состояния каждого детонатора. Детонаторы, которые входят в такую систему, должны быть недорогими, поскольку они неизбежно являются одноразовыми.

Проблема систем электронных детонаторов согласно уровню техники состоит в том, что часто приходится взвешивать, с одной стороны, функциональные возможности системы в терминах возможности управления и, с другой стороны, стоимость детонатора, входящего в систему.

Системы электронных детонаторов согласно уровню техники также имеют ограничение в отношении подготовки детонаторов, которая отнимает много времени, что на практике означает ограничение числа детонаторов, которые могли бы быть соединены с одной системой. Число детонаторов в одной и той же системе также было ограничено вследствие того, что в системе с многими детонаторами для связи требовались слишком высокие уровни сигнала. Чем больше детонаторов входит в систему, тем труднее устанавливать связь с "последним" детонатором.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить систему электронных детонаторов, которая проявляет гибкость, безопасность и надежность, что по существу приводит к устранению ограничений и проблем уровня техники. Такая задача нацелена на обеспечение системы электронных детонаторов, "интеллект" которой находится в блоке управления многократного использования, в то время как ее детонаторы предпочтительно имеют простую и недорогую конструкцию.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить способ управления множеством электронных детонаторов, входящих в систему электронных детонаторов, способ, особенно подходящий для управления электронными детонаторами, имеющими простую конструкцию.

Согласно изобретению управление предпочтительно производится посредством блока управления, который подсоединяется к системе электронных детонаторов и который способен посылать сложные сигналы в ряд электронных детонаторов, чтобы проверять их состояние и управлять их функционированием. Однако сигналы, которые исходят из детонаторов, предпочтительно имеют, возможно, простейшую форму.

Задачи, сформулированные выше, решаются посредством признаков, которые будут очевидны из приложенной формулы изобретения. Настоящее изобретение содержит систему электронных детонаторов, т.е. блок управления и электронные детонаторы, которые входят в упомянутую систему детонаторов, а также способы присоединения детонаторов к системе детонаторов, для калибровки сохраненных с помощью электроники времен задержки и для связи между блоком управления и электронным детонатором.

Знание, которое составляет основу изобретения, состоит в том, что "интеллект" в системе электронных детонаторов может быть расположен в центральном блоке управления многократного использования. Такой блок управления предпочтительно содержит микропроцессор, носители данных, программное обеспечение, входной блок и блок дисплея, и, кроме того, он предпочтительно адаптируется для того, чтобы посылать в соединенные электронные детонаторы пакеты сложных цифровых данных.

Детонаторы, соединенные с блоком управления, предпочтительно формируются полностью без составляющих, упомянутых выше. Согласно одному аспекту изобретения, детонатор снабжается электронными схемами, которые адаптируются, чтобы отвечать на сигналы (пакеты цифровых данных и т.д.) из блока управления. С другой стороны, детонатор не должен содержать какой-либо микропроцессор или программное обеспечение. Оказалось очень выгодным то, что детонатор не содержит такие части, поскольку детонатор, который является автономным и имеет сложные функции, может привести к неуместному ложному срабатыванию. Детонатор, имеющий сложную конструкцию, также способствует более высокой цене детонатора.

В детонаторе согласно изобретению, однако, устанавливается регистр состояния, который показывает различные параметры состояния детонатора. Регистр состояния может считываться из блока управления, после чего информация о состоянии детонатора передается в блок управления.

Параметры состояния регистра состояния предпочтительно показывают любое из двух возможных значений, посредством чего эти параметры состояния показывают, имеется ли в детонаторе определенное состояние. Из-за "двоичного", или двухвалентного характера параметров состояния они часто называются "флагами". Таким образом, различие по сравнению со способом согласно уровню техники состоит в том, что эти флаги могут считываться из блока управления, вместо того чтобы использоваться только внутренней электроникой в детонаторах. Это различие находится на одном уровне с базовым знанием того, что "интеллект" системы может быть расположен в блоке управления, вследствие чего внутренняя электроника в детонаторах может быть очень простой.

По меньшей мере, некоторые из флагов устанавливаются на основе внутренних состояний в электронных детонаторах, таких как содержимое регистра или напряжение на конденсаторе.

Как отмечалось выше, детонатор вообще не должен посылать в блок управления какие-либо сигналы данных или пакеты цифровых данных, но вместо этого, в ответ на запрашивающие сообщения или запросы, выдает положительные или отрицательные аналоговые ответные импульсы в зависимости от состояния определенного бита состояния в регистре состояния. Предпочтительно, чтобы детонаторы только давали ответы на прямые запросы из блока управления.

Предпочтительно, когда детонатор на прямой вопрос может отвечать только "да" или "нет". В предпочтительном варианте воплощения такое состояние управляется на один шаг далее, детонатор дает положительный ответ, подавая импульс нагрузки на шину, которая соединяет детонатор с блоком управления, в то время как отрицательный ответ он дает, воздерживаясь от подачи такого импульса нагрузки. Таким образом, можно представить, как будто детонатор способен отвечать только "да". Если ответ на запрашивающее сообщение - "нет", то детонатор остается в покое (то есть не подает никакого импульса на шину).

Даже если предпочтительно то, чтобы ответ из детонатора подавался в виде импульса нагрузки на шину, может иметь место любое другое воздействие на шину, причем такое воздействие может выявляться блоком управления. Однако главный признак настоящего изобретения состоит в том, что такое воздействие предпочтительно содержит не цифровой, а аналоговый импульс.

Кроме того, блок управления может посылать в детонаторы команды, которые не требуют ответа от детонаторов. Цель таких команд состоит в том, чтобы, например, смещать время задержки срабатывания, сбрасывать параметр состояния или инициировать воспламенение детонатора.

Способ согласно изобретению, содержащий вышеупомянутую передачу сигналов посредством пакетов цифровых данных, также обеспечивает возможность выгодных дополнительных функций. Формат данных, который используется для пакетов данных, устанавливается таким способом, что он является уникальным для настоящего изобретения. Благодаря строению формата данных становится возможным выполнение ряда функций, которые ранее не предлагались в системах электронных детонаторов. Построение формата данных и преимущества, которые оно вносит, будет очевидно из последующего подробного описания некоторых предпочтительных вариантов воплощения изобретения.

Согласно одному аспекту изобретения каждый электронный детонатор уже имеет адрес или идентификацию, связанную с его производством. Этот адрес разработан так, чтобы детонатор в каждом практическом случае мог рассматриваться как уникальный. Используемый формат данных был разработан в соответствии с упомянутым адресом детонатора. Таким образом, каждый детонатор может быть адресован индивидуально посредством формата данных согласно изобретению. Однако адресация, то есть используемый формат данных согласно изобретению, такова, что детонаторы также могут быть адресованы глобально, полуглобально или полуиндивидуально. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения для одновременной передачи запрашивающего сообщения или команды (императивная команда) к множеству детонаторов используется глобальная или полуиндивидуальная адресация пакетов данных.

В варианте воплощения настоящего изобретения, в котором детонаторы адаптируются так, чтобы давать только положительные ответы, предпочтительно, чтобы глобальные запрашивающие сообщения были такого типа, что положительное запрашивающее сообщение ожидается только от одного или нескольких из электронных детонаторов, в результате этого число аналоговых ответных импульсов на шине уменьшается до минимума. Например, чтобы прочитать параметр состояния (флаг) в регистре состояния, выполняются два дополнительных запроса. Первая команда задает вопрос типа "имеет ли указанный параметр состояния первое из двух возможных значений?", в то время как вторая команда задает дополнительный вопрос "имеет ли указанный параметр состояния второе из двух возможных значений?".

Несмотря на то что электронный детонатор согласно изобретению может подавать по упомянутой шине только простой импульс нагрузки (аналоговый ответный импульс, который может выявляться блоком управления), обеспечивается достаточно универсальная система электронных детонаторов, в которой множество состояний в детонаторах может считываться из блока управления. Благодаря программному обеспечению в блоке управления параметры состояния детонаторов могут использоваться многими различными способами. Программное обеспечение блока управления также управляет теми командами и/или запросами, которые должны быть посланы в детонаторы, и тем, когда они должны быть посланы.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения блок управления системой детонаторов снабжается стабильным и сравнительно точным генератором тактовых импульсов, в то время как каждый детонатор обеспечивается простым внутренним генератором тактовых импульсов. Абсолютная частота внутреннего генератора тактовых импульсов может варьироваться между детонаторами. Однако предполагается, что эти внутренние генераторы тактовых импульсов являются достаточно стабильными, по меньшей мере, в течение времени, которое проходит между калибровкой и последующим измерением времени, для того чтобы получить удовлетворительное функционирование.

Генератор тактовых импульсов блока управления, в настоящем описании часто называемый внешним генератором, используется, с одной стороны, для управления моментами времени, в которые различные команды и/или запросы посылаются по шине, а с другой стороны, для калибровки внутреннего генератора тактовых импульсов каждого детонатора. Как отмечалось выше, желательно, чтобы детонаторы были сделаны, насколько это возможно, простыми и недорогими, и, следовательно, точность времени системы была обеспечена в блоке управления многократного использования. Это условие является достаточным выражением "интеллекта" системы, находящегося в частях многократного использования, вместо того чтобы находиться в детонаторах, которые по очевидным причинам могут использоваться только один раз.

В другом аспекте изобретения обеспечивается электронный детонатор, в котором калибровка внутреннего генератора тактовых импульсов детонатора выполняется относительно точного внешнего генератора тактовых импульсов в блоке управления. Калибровка времени задержки срабатывания может происходить в то же самое время, как и регулярная передача сигналов и другие действия, которые происходят в системе. Так как детонаторы по существу имеют относительно простую конструкцию, такая калибровка выполняется простым подсчетом внешних и внутренних тактовых импульсов из внешнего и внутренних генераторов тактовых импульсов соответственно. Формат передачи сигналов системы формируется таким образом, что внешние импульсы калибровки могут быть выделены из регулярной передачи сигналов блока управления. Вследствие того что внешние импульсы калибровки выделяются из регулярной передачи сигналов, связь между блоком управления и детонаторами, а также другими действиями может происходить параллельно с калибровкой. Таким образом минимизируется время готовности детонаторов к воспламенению.

Для того чтобы обеспечить высокое разрешение и точные времена задержки, в предпочтительном варианте воплощения калибровка выполняется в течение нескольких секунд. Таким образом, перенос времени задержки срабатывания в детонаторы, которые соединены с блоком управления, может происходить параллельно с калибровкой. Это может быть большим преимуществом, например, когда соединено очень большое количество детонаторов (система может позволить разместить, например, до 1000 детонаторов на одной и той же шине).

Также согласно варианту воплощения настоящего изобретения обеспечивается детонатор, содержащий электронные схемы, которые имеют ряд параметров состояния (флаги), показывающие ряд подсостояний детонатора. Такие параметры состояния могут считываться из блока управления системы посредством пакетов цифровых данных, которые посылаются из блока управления. Каждый параметр состояния показывает любое из двух возможных состояний. Таким образом, параметры, которые показывают состояние детонатора, имеют двоичный характер и, следовательно, такие параметры состояния называются "флагами", как упоминалось выше, поскольку они отображают, посредством флагов, определенное состояние в детонаторе. Блок управления считывает эти параметры состояния посредством запрашивающих сообщений, которые представляют собой вопросы типа "да"/"нет".

Детонатор также содержит средство для подачи на шину ответных сообщений, которые предпочтительно подаются в ответ на запрашивающее сообщение, полученное ранее. Благодаря тому факту, что все запрашивающие сообщения формируются так, что необходимо давать только положительный ("да") или отрицательный ("нет") ответ, упомянутые ответные сообщения могут иметь очень несложную форму. В предпочтительном варианте воплощения детонатор адаптируется так, чтобы давать только положительные ответные сообщения, в то время как отрицательные ответы показываются косвенно тем, что детонатор вообще воздерживается от подачи какого-либо ответа. Таким образом, ответные сообщения подаются на шину в виде простых аналоговых импульсов нагрузки. Система (блок управления) не адаптируется для того, чтобы определять на основе только одного ответного импульса на шине то, что один или больше детонаторов дал ответный импульс в одно и то же время. И при этом блок управления не должен определять, на основе только самого одного ответного импульса, какой именно из соединенных детонаторов дал ответ. Факт тот, что в предпочтительном варианте воплощения изобретения это не может быть определено, так как все детонаторы отвечают одинаково. Поскольку в предпочтительном варианте воплощения детонаторы адаптируются таким образом, чтобы давать ответ только одного типа (то есть положительные ответы "да" в виде аналоговых импульсов нагрузки), каждое запрашивающее сообщение предпочтительно также имеет дополнительный эквивалент.

Как отмечалось ранее, каждый параметр состояния может считываться либо посредством сообщения типа "имеет ли указанный параметр состояния первое из двух возможных значений?", либо посредством его дополнительного вопроса "имеет ли указанный параметр состояния второе из двух возможных значений?". В связи с этим запрашивающие сообщения могут быть выбраны так, чтобы от детонаторов ожидалось как можно меньше ответов. Способ, которым работают детонаторы, тесно связан с тем, как блок управления интерпретирует ответные импульсы и посылает запрашивающие сообщения на отключение (и другие сообщения).

Идентификация адреса детонатора выполняется посредством вышеупомянутых ответных импульсов на шину. Блок управления посылает запрашивающие сообщения относительно одного адресного бита за один раз и таким образом считывает адрес (идентификатор) детонатора. Предпочтительно для каждого адресного бита используется два дополнительных запрашивающих сообщения, как описано выше. После того, как блок управления сначала опрашивает, является ли каждый бит двоичной единицей, и впоследствии задает дополнительный вопрос относительно битов, для которых в первом ряде вопросов не был получен положительный ответ, получается однозначность относительно идентификатора детонатора. В заключение может быть задан вопрос относительно того, все ли двоичные единицы адреса детонатора зарегистрированы, а также вопрос относительно того, все ли двоичные нули адреса детонатора зарегистрированы, в качестве определенного управления правильно зарегистрированного адреса в блоке управления.

С помощью указателя битов в запрашивающем сообщении из блока управления могут быть отмечены один или более адресных битов посредством одного и того же пакета данных.

Должно быть понятно, что в зависимости от способа, которым детонаторы отвечают на запрашивающие сообщения, идентификация (то есть считывание адреса) каждого детонатора должна выполняться вполне определенным способом. Это будет очевидно из последующего подробного описания предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения. Короче говоря, идентификация предпочтительно выполняется так, что гарантируется, что в каждый момент времени на запрос, касающийся адреса, отвечает один-единственный детонатор.

С целью гарантировать то, что к шине системы присоединено не более одного неидентифицированного детонатора, используется портативный приемник сообщений. Когда блок управления (блок регистрации) заканчивает идентификацию детонатора, в портативный приемник сообщений посылается сообщение, что к шине должен быть присоединен следующий детонатор. Портативный приемник сообщений обычно носит человек, который физически присоединяет детонаторы к шине.

В варианте воплощения изобретения сообщения могут также посылаться из портативного приемника сообщений в блок управления, в связи с чем блок управления (блок регистрации) может передавать информацию относительно возможных изменений, таких как, например, замены одного детонатора другим, или исключения одного из запланированных детонаторов.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 схематически изображает некоторые компоненты, которые входят в систему электронных детонаторов,

фиг.2а и 2б схематически изображают блок-схему операций, проходимых блоком регистрации при присоединении детонаторов к шине системы электронных детонаторов,

фиг.3а и 3б схематически изображают блок-схему операций, проходимых устройством детонатора при инициализации (подаче напряжения) и приеме пакетов данных,

фиг.4 изображает принципиальную схему устройства электронного детонатора,

фиг.5 изображает схему осуществления установки общего флага в электронном детонаторе, и

фиг.6 изображает схему осуществления установки некоторого определенного флага в электронном детонаторе.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения

Далее будут более подробно описаны некоторые предпочтительные варианты воплощения изобретения.

Фиг.1 изображает ряд блоков системы, которые входят в систему электронных детонаторов. Предпочтительный вариант воплощения системы электронных детонаторов согласно изобретению содержит множество электронных детонаторов 10, которые соединены с блоком 11, 12 управления через шину 13.

Цель шины состоит в том, чтобы передавать сигналы между блоком 11, 12 управления и детонаторами 10, то есть позволить осуществлять связь между ними, и подавать мощность к детонаторам. Блок управления может содержать либо блок 11 регистрации (например, когда электронные детонаторы соединены с шиной), либо подрывную машину 12 (например, когда соединенные детонаторы подготовлены для воспламенения и находятся в соединении со средством взрывания). Кроме того, система детонаторов согласно изобретению содержит портативный приемник 14 сообщений, который адаптируется так, чтобы его носил человек, присоединяющий детонаторы к шине. Между прочим, через портативный приемник 14 сообщений обеспечивается информация, когда система готова для соединения еще одного детонатора 10.

Предпочтительно компьютер 16 также входит в систему, причем компьютер используется, чтобы планировать взрыв. План взрывания, который готовится в компьютере, позже может быть перемещен в один из блоков управления (блок регистрации 11 и/или подрывную машину 12).

Блок управления, то есть блок 11 регистрации или подрывная машина 12, выполнен с возможностью посылки сообщения в детонаторы 10 по шине 13. В предпочтительном варианте воплощения посылаемые сообщения содержат пакеты данных из 64 бит, которые поступают в специальном формате данных. Этот формат данных позволяет адресовать сообщения заданному детонатору 10 благодаря тому факту, что ранее каждому детонатору была присвоен идентификатор (адрес), который в каждом практическом случае является уникальным. Однако отдельные детонаторы 10 не имеют возможности посылать сформатированные пакеты данных. Вместо этого связь со стороны детонатора 10 происходит посредством простого аналогового ответного импульса в форме воздействия (подачи сигнала) на шину 13, причем это воздействие может выявляться блоком управления 11, 12. Такие ответные импульсы обеспечиваются в предпочтительном варианте воплощения детонатором 10, увеличивающим свою нагрузку (импеданс) на шине 13 в течение короткого времени. Все детонаторы 10 отвечают одинаково, и, таким образом, невозможно определить только на основе ответного импульса, какой именно детонатор, входящий в систему, дал определенный ответ. Идентификация ответа, то есть аналогового ответного импульса на шине 13, осуществляется блоком управления 11, 12 и основана на тех командах и/или запросах, которые были посланы ранее.

Как упоминалось выше, "интеллект" системы расположен в блоке управления 11, 12. Хотя детонаторам 10 можно задавать вопросы, ответ на которые может быть положительным ("да"), а также отрицательным ("нет"), детонаторы выполнены с возможностью давать только один тип ответных импульсов. Система разработана так, что ответный импульс интерпретируется блоком управления 11, 12 как положительный ответ ("да"), тогда как отрицательный ответ проявляется просто как отсутствие ответного импульса. Посредством умело сформулированных запрашивающих сообщений из блока управления 11, 12, несмотря на простую связь детонаторов 10, можно получить полную информацию относительно их состояния. Ответный импульс может быть успешно модулирован внутренней тактовой частотой детонатора 10, или его части, с целью облегчения детектирования в блоке управления 11, 12, в таком случае в блоке управления используется полосовой фильтр.

В предпочтительном варианте воплощения ответ детонаторов дается во временном интервале в форме интервала ответа между двумя пакетами цифровых данных из блока управления. Вследствие того что ответ из детонаторов дается в интервале ответа, гарантируется то, что когда в блоке управления должен детектироваться ответ, не происходит никакой передачи сигналов. Таким образом, дополнительно облегчается детектирование воздействия детонаторов на шину, что является преимуществом, например, когда к шине подсоединяется большое число детонаторов. В противном случае ответ из детонатора, который подсоединен к шине на большом расстоянии от блока управления, мог бы затеряться в сигналах (то есть в пакетах цифровых данных) блока управления, посылаемых к детонаторам.

Детонаторы 10 согласно изобретению обеспечиваются электронными схемами, содержащими регистр состояния, который имеет множество параметров состояния. Эти параметры состояния могут считываться из блока управления посредством вышеупомянутых запрашивающих сообщений (пакеты цифровых данных, содержащие запрос). Каждый параметр состояния показывает одно из двух возможных состояний, следовательно, они называются "флагами", так как могут быть переустановлены между двумя значениями в качестве индикации состояния параметра детонатора. Некоторые из этих флагов сбрасываются из блока управления, в то время как другие флаги сбрасываются непосредственно детонатором для индикации заданных внутренних параметров. Следует отметить, что флаг устанавливается только для того, чтобы позволить осуществить считывание состояния. Изменение состояния в детонаторе не приводит к какой-либо информации, получаемой в блоке управления, однако, чтобы передать информацию относительно установки флагов, необходимы запросы из блока управления.

В типичном примере электронного детонатора согласно настоящему изобретению детонатор обеспечивается электронными схемами, имеющими регистр состояния, в котором может быть установлен ряд битов состояния (параметры состояния), или флагов. Каждый флаг соответствует состоянию определенного параметра в детонаторе. В предпочтительном варианте воплощения введены флаги, перечисленные ниже.

IdAnsFIg: Показывает, что детонатор отвечает на вопросы относительно его идентификатора, то есть активизируется регистрация идентификатора (ID).

IdRcvFIg: Показывает, что к детонатору имеется индивидуальный доступ посредством подходящего пакета данных.

CalEnaFl: Показывает, что разрешается калибровка частоты.

CalExeFl: Показывает, что происходит калибровка частоты.

CalRdyFl: Показывает, что завершена, по меньшей мере, одна калибровка частоты.

DelayFIg: Показывает, что детонатор получил одинаковую временную задержку дважды в строке.

Arm_Flag: Показывает, что детонатор взведен, то есть началась зарядка конденсатора воспламенения.

HiVoFlag: Показывает, что детонатор, то есть конденсатор воспламенения, достиг напряжения воспламенения.

FireFlag: Показывает, что детонатор получил команду воспламенения (‘FireA15p’).

CaFusErr: Показывает, что отсутствует конденсатор воспламенения или головка накаливания (или, что они еще не были проверены).

ChSumErr: Показывает, что была обнаружена ошибка в контрольной сумме (по меньшей мере, один раз).

Err_Flag: Показывает, что имеется ошибка, например, в детонаторе был принят неприемлемый или неправильный пакет данных.

Вышеописанные флаги могут считываться из блока управления, который использует состояние этих флагов для управления электронными детонаторами.

Кроме того, детонаторы содержат ряд регистраторов и счетчиков для сохранения времен задержки срабатывания, поправочных коэффициентов, адресов детонаторов и т.д.

Программирование детонаторов происходит, в строгом смысле, только в одном случае, когда каждый чип получил "уникальный" идентификатор. Такое программирование происходит при изготовлении чипа. В предпочтительном варианте воплощения, идентификатор чипа содержит двоичный адрес с 30 битами, что дает 2³⁰=1073741824 различных адресов. Таким образом, в каждом практическом случае идентификатор чипа может рассматриваться "уникальным" или, по меньшей мере, "псевдоуникальным" из-за большого числа возможных адресов. После программирования идентификатора чипа к нему до тех пор не будет приложено высокого напряжения, пока не настанет время заряда конденсатора воспламенения, то есть по сути до воспламенения. Согласно варианту воплощения кодирования адреса, то есть идентификатора чипа, для идентификации изготовителя или фабрики, которая сделала чип, используются четыре из доступных тридцати битов. Таким образом, каждый изготовитель может использовать 2²⁶=67108864 различных адресов, и, следовательно, такое число чипов может быть произведено прежде, чем какой-либо адрес (идентификатор) будет использоваться второй раз. Кроме того, предпочтительно, чтобы эти двадцать шесть бит при рассмотрении делились, например, с одной стороны, на обозначение "Партия #" + "Подложка #" (14 бит) и, с другой стороны, на обозначение "Чип #" на подложке (12 бит). При использовании двенадцати адресных бит на подложку из одной подложки можно произвести 2¹²=4096 чипов с различными идентификаторами. Кроме того, предпочтительно, чтобы каждый идентификатор представлял заданное положение на подложке, в результате для каждого чипа получается хорошая трассируемость. Если позже оказалось, что чип имеет производственный дефект, то таким образом может быть исследовано положение на исходной подложке и, следовательно, смежные чипы на подложке могут быть идентифицированы для выполнения дополнительного функционального испытания.

Таким образом, конечный пользователь может начать с предположения, что все чипы (т.е. электронные детонаторы), которые он или она использует, имеют уникальные идентификаторы. Однако блоки управления систем электронных детонаторов выполнены с возможностью детектировать два подобных идентификатор, которые, в конце концов, могут быть присоединены к одной шине.

Система электронных детонаторов согласно настоящему изобретению позволяет очень гибко и точно устанавливать времена задержки срабатывания в соответствующих детонаторах. В связи с этим предпочтительно, чтобы каждый детонатор имел стабильный и надежный генератор тактовых импульсов. Далее будет описан способ, который используется для калибровки внутреннего времени задержки срабатывания в различных электронных детонаторах, чтобы получить систему детонаторов, имеющую точные времена задержки согласно настоящему изобретению.

Внутренний генератор тактовых импульсов в каждом чипе не адаптируется так, чтобы быть точным по отношению к абсолютному значению, а вместо этого конструируется стабильным. В отношении внутреннего генератора тактовых импульсов в детонаторах, подключенных к одной и той же шине, самая высокая частота тактовых импульсов в действительности отличается от самой низкой частоты тактовых импульсов, например, на коэффициент, равный двум. Кроме того, блокам управления системы (блок регистрации и взрывная машина) эти внутренние частоты не известны. Точность в системе достигается посредством точности частоты внешнего генератора тактовых импульсов, например, во взрывной машине. Номинально, в предпочтительном варианте воплощения изобретения, эта частота составляет 4 кГц. Для того чтобы синхронизировать времена задержки срабатывания детонаторов, все детонаторы используют один и тот же опорный сигнал, который представляется частотой внешнего генератора тактовых импульсов. Далее будет описан предпочтительный способ для калибровки времен задержки срабатывания.

Время задержки передается детонатору в обобщенном формате, например, в виде двоично-кодированных шестнадцати бит. В предпочтительном варианте воплощения изобретения время задержки для заданного детонатора лежит между 0 и 16000 мс и устанавливается с разрешением 0,25 мс. Время задержки сохраняется в регистре (‘DelayReg’), который содержит так называемый триггер. Для того чтобы сделать упомянутое время задержки полезным для чипа, необходимо, чтобы время задержки было преобразовано в соответствующее число циклов внутреннего генератора тактовых импульсов. Такое преобразование выполняется посредством умножения сохраненного времени задержки на внутренний поправочный коэффициент (‘CorrFact’), который вычисляется в способе калибровки. Обычно значение поправочного коэффициента задается по умолчанию, это значение используется в случае, когда способ калибровки по некоторым причинам не должен проводиться или же потерпел неудачу. Соответственно такое значение по умолчанию выбирается, чтобы соответствовать частоте внутреннего генератора тактовых импульсов, которая является близкой к ожидаемому значению частот различных генераторов тактовых импульсов, например, среднее арифметическое значение частот генераторов тактовых импульсов, разрешенных для использования в системе.

Способ калибровки инициируется флагом (‘CalEnaFl’), который устанавливается блоком управления. Когда этот флаг установлен, детонатор имеет возможность начать калибровку следующим образом.

Циклы внешнего генератора тактовых импульсов подсчитываются в первом внутреннем счетчике, а циклы внутреннего генератора тактовых импульсов подсчитываются во втором внутреннем счетчике. Перед тем как инициируется фактическая калибровка, чип детонатора ожидает, пока счетчик внешнего генератора тактовых импульсов досчитает до своего максимального значения, и после этого производит повторный старт с нуля. В то же самое время, как счетчик внешнего генератора тактовых импульсов производит повторный старт с нуля, инициируется фактическая калибровка, когда вышеупомянутый флаг (‘CalEnaFl’) установлен. Заданное число циклов внешнего генератора тактовых импульсов подсчитывается в первом внутреннем счетчике (‘ExtClCnt’) за то же самое время, за которое подсчитывается число циклов внутреннего генератора тактовых импульсов во втором внутреннем счетчике (‘IntClCnt’). Процесс калибровки обозначается флагом калибровки (‘CalExeFl’), устанавливаемым на ‘1’. Теперь отношение между числом подсчитанных циклов внутреннего генератора тактовых импульсов и числом циклов внешнего генератора тактовых импульсов, подсчитанным в течение того же самого времени, приводит к калибровке внутреннего генератора тактовых импульсов, находящегося в каждом электронном детонаторе. Сохраненное (в регистре ‘DelayReg’) время задержки получает, таким образом, точное и однозначное соответствие с определенным числом циклов внутреннего генератора тактовых импульсов. Как только калибровка была завершена, устанавливается флаг, который показывает завершение калибровки (‘CalRdyFl’), то есть показывает, что, по меньшей мере, один цикл калибровки выполнен. В то же самое время для индикации того, что калибровка больше не происходит, флаг ‘CalExeFl’ автоматически сбрасывается на ‘0’.

Далее будет более подробно описан вышеупомянутый способ калибровки. Время задержки срабатывания заданного электронного детонатора передается в регистр и сохраняется в нем в упомянутом детонаторе. Время задержки срабатывания сохраняется шестнадцатью битами в двоичной форме записи, с интервалом 0,25 мс. В данном иллюстративном примере время задержки срабатывания выбрано совершенно произвольно и исключительно для примера равным 1392,5 мс, этому времени соответствует число: [0001 0101 1100 0010] в двоичной форме записи с интервалом времени 0,25 мс. В данном примере поправочным коэффициентом первоначально является число Hex OFOOOO