Устройство электрического взрывания

Устройство электрического взрывания

Реферат

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях.

Известен конденсаторный взрывной прибор СВМ-2, содержащий электровзрывную сеть, источник постоянной электродвижущей силы (ЭДС), преобразователь напряжения, устройство контроля исправности прибора, накопительный конденсатор и переключатель (см. А.И.Лурье. Электрическое взрывание зарядов. М., Недра, 1973 г., стр.90-94).

Недостатком указанного устройства является зависимость протекающих токов через электровзрывную сеть от ее входного сопротивления, что приводит к снижению надежности электрического взрывания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является конденсаторный взрывной прибор КВП-1/100М (см. А.И.Лурье. Электрическое взрывание зарядов. М., Недра, 1973 г., стр.86-88), включающий электровзрывную сеть, источник питания, переключатель, конденсатор-накопитель и преобразователь напряжения. Конденсатор-накопитель при помощи преобразователя напряжения заряжается до заданного напряжения (600 В), затем через переключатель подсоединяется к электровзрывной сети и разряжается на нее, обеспечивая тем самым инициирование.

Недостатком данного устройства является протекание слишком больших токов через электродетонаторы (ЭД) электровзрывной сети в случае их малого количества, что снижает надежность инициирования из-за возможности предварительного расплавления мостиков накаливания наиболее чувствительных ЭД, а в случае слишком большого числа ЭД уменьшается величина тока через ЭД, что также может привести к отказам.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности инициирования, безопасности и безотказности систем электрического взрывания.

Решение технической задачи достигается тем, что известное устройство электрического взрывания, содержащее электровзрывную сеть, источник питания, переключатель, преобразователь напряжения и конденсатор-накопитель, согласно изобретению дополнительно снабжено катушкой индуктивности, первым и вторым электронными коммутаторами, блоком контроля источника питания, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя, датчиком тока катушки индуктивности, микроконтроллером с аналогово-цифровым преобразователем и блоком индикации, причем конденсатор-накопитель последовательно соединен с первым электронным коммутатором, электровзрывной сетью, катушкой индуктивности и датчиком тока катушки индуктивности, образуя контур, и параллельно с датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и преобразователем напряжения, а источник питания через переключатель, второй электронный коммутатор связан с катушкой индуктивности, электровзрывной сетью и с блоком контроля источника питания, при этом микроконтроллер связан с блоком контроля источника питания, блоком индикации, преобразователем напряжения, первым и вторым электронными коммутаторами, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и датчиком тока катушки индуктивности.

Блок индикации устройства снабжен тремя светодиодами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства электрического взрывания.

Устройство состоит из электровзрывной сети 1, источника питания 2, переключателя 3, преобразователя напряжения 4, конденсатора-накопителя 5, катушки индуктивности 6, первого 7 и второго 8 электронных коммутаторов, блока контроля источника питания 9, датчика напряжения заряда конденсатора-накопителя 10, датчика тока катушки индуктивности 11, микроконтроллера 12 с аналогово-цифровым преобразователем и блока индикации 13 со светодиодами 14, 15, 16. Причем конденсатор-накопитель 5 последовательно соединен с первым электронным коммутатором 7, электровзрывной сетью 1, катушкой индуктивности 6 и датчиком тока катушки индуктивности 11 и параллельно с датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 и преобразователем напряжения 4. Источник питания 2 через переключатель 3 связан со вторым электронным коммутатором 8 и с блоком контроля источника питания 9, при этом микроконтроллер 12 соединен с блоком контроля источника питания 11, блоком индикации 13, преобразователем напряжения 4, первым 7 и вторым 8 электронными коммутаторами, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 и датчиком тока катушки индуктивности 11. Электровзрывная сеть 1 подсоединена посредством клемм 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии переключатель 3, первый 7 и второй 8 электронные коммутаторы разомкнуты. При включении переключателя 3 микроконтроллер 12, который выполняет функции центрального блока управления, конфигурируется в соответствии с программой, помещенной во внутреннюю память, и передает сигнал на блок индикации 13, светодиоды которого в данном состоянии не горят (выключены). Источник питания 2 подключается к блоку контроля источника питания 9. При напряжении источника питания 2 ниже минимально допустимого значения светодиод 14 блока индикации 13 начинает гореть прерывисто, показывая, что для дальнейшей работы устройства необходима подзарядка аккумуляторов источника питания.

При напряжении источника питания 2 выше минимально допустимого значения с блока контроля источника питания 9 сигнал поступает на микроконтроллер 12, который передает его на блок индикации 13, и светодиод 14 начинает светиться постоянно. Одновременно преобразователь напряжения 4 начинает заряжать конденсатор-накопитель 5. С изменением напряжения конденсатора-накопителя 5 датчик напряжения заряда конденсатора-накопителя 10 изменяет выходной код аналогово-цифрового преобразователя микроконтроллера 12, при этом светодиод 15 блока индикации 13 по мере увеличения заряда конденсатора-накопителя 5 увеличивает частоту вспышек, и при достижении заданного значения напряжения на конденсаторе-накопителе 5 его свечение становится непрерывным. Микроконтроллер 12 открывает второй электронный коммутатор 8. Сигнал, пропорциональный току, протекающему через катушку индуктивности 6, снимается с датчика тока катушки индуктивности 11 и поступает на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера 12. По мере накопления энергии в катушке индуктивности 6 частота вспышек светодиода 16 блока индикации 13 увеличивается, и при достижении заданного значения тока его свечение становится непрерывным, т.е. для инициирования сигнала выполнены три необходимых условия: 1 - Е≥Е_норм; 2 - U_c≥U_{c норм}; 3 - I_L≥I_{L норм}, где Е - ЭДС источника питания, Е_норм - минимально допустимая ЭДС источника питания, U_c - напряжение заряда конденсатора-накопителя, U_{c норм} - минимально допустимое напряжение конденсатора-накопителя, I_L - ток в катушке индуктивности, I_{L норм} - минимально допустимый ток в катушке индуктивности.

Затем микроконтроллер 12 дает команду на прекращения работы преобразователя напряжения 4, размыкает второй электронный коммутатор 8 и замыкает первый электронный коммутатор 7. Энергия, накопленная в катушке индуктивности 6 и конденсаторе-накопителе 5, направляется в электровзрывную сеть 1. Ток в первый момент времени не превышает заданного значения в катушке индуктивности 6, так как предлагаемое устройство электрического взрывания по принципу действия является источником тока, а не источником ЭДС, что практически исключает возможность предварительного срабатывания электродетонаторов электровзрывной сети 1 независимо от их количества. Кроме того, сигналы светодиодов 14, 15 и 16 блока индикации 13 позволяют наблюдать за состоянием устройства от момента его включения до момента срабатывания электровзрывной сети 1, что повышает безопасность проведения электровзрывных работ.

Использование предлагаемого устройства электрического взрывания по сравнению с прототипом позволит повысить надежность инициирования, безопасность и безотказность систем электрического взрывания.

1. Устройство электрического взрывания, содержащее электровзрывную сеть, источник питания, переключатель, преобразователь напряжения и конденсатор-накопитель, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено катушкой индуктивности, первым и вторым электронными коммутаторами, блоком контроля источника питания, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя, датчиком тока катушки индуктивности, микроконтроллером с аналого-цифровым преобразователем и блоком индикации, причем конденсатор-накопитель последовательно соединен с первым электронным коммутатором, электровзрывной сетью, катушкой индуктивности и датчиком тока катушки индуктивности, образуя контур, и параллельно с датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и преобразователем напряжения, а источник питания через переключатель, второй электронный коммутатор связан с катушкой индуктивности, электровзрывной сетью и с блоком контроля источника питания, при этом микроконтроллер связан с блоком контроля источника питания, блоком индикации, преобразователем напряжения, первым и вторым электронными коммутаторами, датчиком напряжения заряда конденсатора-накопителя и датчиком тока катушки индуктивности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок индикации снабжен тремя светодиодами.