Устройство управления взрывом по радио

 

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности. Управление осуществляется командой, принятой радиоприемником 1, состоящей из двух кодированных сообщений. Первое принятое сообщение через избиратель 2 частот и дешифратор 3 запускает в работу одновибратор 4. Во время работы одновибратора 4 второе сообщение преобразуется дешифратором 5 в прямоугольный сигнал, который управляет ключом 18 преобразователя 6. Через диод 7 заряжается накопительный конденсатор 9 и одновременно через второй диод 8 - конденсатор 10. По окончании работы одновибратора 4 срабатывает одновибратор 11, включая тиристор 13. Конденсатор 10 через обмотку реле 15 разряжается, размыкая цепь электродетонатора 17 и соединяя его с целью конденсатора 9. По окончании работы одновибратора 11 срабатывает одновибратор 12, включая тиристор 14, через который конденсатор 9 разряжается и вызывает срабатывание электродетонатора 17. Такая схема обеспечивает надежность в работе устройства за счет исключения несанкционированных взрывов. 4 ил.

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности при разработке карьеров.

Известно устройство для дистанционного инициирования взрывных зарядов, содержащее радиоприемник командных сигналов, к выходу которого параллельно подключены два фильтра, а также транзисторный ключ, включенный в цепь второго фильтра, последовательно соединенные накопительный конденсатор и электродетонатор, дополнительный накопитель, включенный в цепь первого фильтра, два коммутатора, распределитель импульсов, а также радиопередатчик сигналов готовности с генератором импульсов, при этом первый выход дополнительного накопителя подключен к первым входам обоих коммутаторов, второй его выход - к второму входу транзисторного ключа, выход которого подключен к вторым входам коммутаторов, первый выход первого коммутатора подключен к входу генератора импульсов радиопередатчика, второй выход первого коммутатора - к входу расширителя импульсов, три выхода которого подключены соответственно к третьему входу первого коммутатора, третьему входу второго коммутатора и зарядной цепи накопительного конденсатора, а выход второго коммутатора подключен к второму входу электродетонатора [1]. Работа этого устройства основана на получении энергии для инициирования электродетонаторов по команде путем заряда накопительного конденсатора взрывного прибора непосредственно от источника постоянного тока.

Схемы выходов расширителя импульсов и коммутатора, управляющие зарядом накопительного конденсатора и разрядом его через электродетонатор, представляют собой управляемые ключи, отказы которых могут привести к несакционированному срабатыванию электродетонатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления взрывами на карьерах по радиоканалу типа "Гром", содержащее командный блок, исполнительный блок, который включает радиоприемник, два фильтра-формирователя (избиратель частот), схему формирования сигнала "Сброс", схему определения начала команды управления, схему определения логических "0", "1", схему определения конца разряда, элемент ИЛИ, 16-разрядный сдвиговый регистр и дешифратор (первый дешифратор), триггер "Заряд", ограничитель время заряда (первый одновибратор), преобразователь напряжения, выпрямитель, накопительный конденсатор, электронный ключ (первый тиристор), схему блокирования взрывной цепи, включающую в себя таймер и реле, электродетонатор подключен через схему блокирования взрывной цепи [2].

Известные устройства, предназначенные для выполнения этой задачи, управляются двумя последовательно принятыми кодированными командами. В интервале времени деблокирования устройства контактами реле цепь закоротки электродетонатора разомкнута и электродетонатор подключен к цепи накопительной емкости. Первая принятая команда запускает одновибратор, который на время своей работы включает в работу генератор преобразователя напряжения, с помощью которого накопительная емкость цепи электродетонатора заряжается. Вторая принятая команда включает электронный ключ, через который энергия накопительной емкости поступает на электродетонатор, вызывая его срабатывание.

Отсутствие закоротки электродетонатора, вызванное отказом элемента схемы блокирования взрывной цепи, недопустимо, так как блуждающие токи на открытых горных разработках с мощным электрофицированным оборудованием могут вызывать его срабатывание. Отказ элементов схемы одновибратора либо генератора преобразователя напряжения, приводящий к работе последнего, заряжает накопительную емкость цепи электродетонатора и в случае самопроизвольного включения тиристорного ключа произойдет несакционированное срабатывание электродетонатора.

Цель изобретения - исключение несакционированного срабатывания электродетонатора из-за отказа элементов схемы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления взрывом по радио, содержащее подключенный к радиоприемнику избиратель частот, первый групповой выход которого соединен с группой входов первого дешифратора, выход последнего подключен к входу первого одновибратора, преобразователь напряжения, первый выход которого подключен к аноду первого диода, катод последнего соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора и анодом первого тиристора, реле, причем катод первого тиристора соединен с замыкающим контактом реле, электродетонатор включен между общим и размыкающим контактами реле, снабжено вторым дешифратором, вторым и третьим одновибраторами, вторым диодом, вторым накопительным конденсатором, вторым тиристором, причем первый групповой и второй входы второго дешифратора соединены с вторым групповым выходом избирателя частот и выходом первого и входом второго одновибраторов соответственно, а выход - с входом преобразователя напряжения, выход второго одновибратора соединен с входом третьего одновибратора и управляющим выводом второго тиристора, анод первого диода соединен с анодом второго диода, катод последнего соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора, вторые выводы первого и второго конденсаторов соединены между собой и подключены к второму выходу преобразователя напряжения, одному из выводов обмотки и размыкающему контакту реле, другой вывод обмотки реле соединен с катодом второго тиристора, выход третьего одновибратора подключен к управляющему выводу первого тиристора.

Среди известных в науке и технике решений такой комбинации элементов не обнаружено и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг 1. дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример выполнения второго дешифратора; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 4 - диаграмма, поясняющая работу второго дешифратора.

Устройство управления взрывом по радио (фиг. 1) содержит радиоприемник 1, избиратель 2 частот, дешифратор 3, одновибратор 4, дешифратор 5, преобразователь 6 напряжения, диоды 7 и 8, накопительные конденсаторы 9 и 10, одновибраторы 11 и 12, тиристоры 13 и 14, реле 15 и его контакты 16.1-16.3, электродетонатор 17.

Выход радиоприемника 1 соединен с входом избирателя 2 частот, первый групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора 3, выход которого соединен с входом одновибратора 4, второй групповой выход избирателя 2 частот соединен с первым групповым входом дешифратора 5, второй вход которого соединен с выходом одновибратора 4, выход дешифратора 5 соединен с входом преобразователя 6 напряжения, первый выход которого подключен к аноду диодов 7 и 8, катоды которых подключены к первым выводам накопительных конденсаторов 9 и 10 соответственно, второй выход преобразователя 6 подключен к точке соединения вторых выводов конденсаторов 9 и 10, вход одновибратора 11 подключен к выходу одновибратора 4, а выход - к входу одновибратора 12, вход и выход последнего соединены с управляющими входами тиристоров 13, 14 соответственно, аноды которых соединены с катодами диодов 7 и 8 соответственно, катоды тиристоров 13 и 14 соединены с замыкающим контактом 16.1 и с одним из выводов обмотки реле 15, второй вывод обмотки реле 15 подключен к размыкающему контакту 16.2 реле и к точке соединения вторых выводов накопительных конденсаторов 9 и 10, между размыкающим 16.2 и переключающим 16.3 контактами реле включен электродетонатор 17.

Преобразователь 6 напряжения включает в себя ключ 18, трансформатор 19, первичная обмотка которого последовательно включена с ключом, второй вывод первичной обмотки и соответствующий выход ключа 18 подключены к источнику питания, причем вход ключа 18 является входом преобразователя 6, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора являются первым и вторым выходами преобразователя 6 соответственно.

Дешифратор 5 (фиг. 2) содержит счетчики 20 и 21 и RS-триггер 22, причем тактовый вход С счетчика 20 и вход R сброса счетчика 21 являются первым групповым входом второго дешифратора 5, а тактовый вход С счетчика 21 и вход R сброса счетчика 20 являются вторым входом группового входа дешифратора 5. Входы Е разрешения счетчиков 20 и 21 являются вторым входом дешифратора 5. Выходы счетчиков 20 и 21 соединены с входами R и S установки RS-триггера 22, выход которого является выходом дешифратора 5.

Устройство работает следующим образом.

Принятый сигнал команды радиоприемником 1 демодулируется и усиливается (фиг. 1). Команда состоит из двух кодированных сообщений. Сообщение представляет собой последовательность посылок. Каждая посылка представляет собой сигнал одной из четырех фиксированных частот. Первым сообщением на частотах f₁ и f₂ передается код адреса команды для селективного управления устройствами. Вторым сообщением передается полосатый код, представляющий чередование посылок, заполненных сигналом на частоте f₃ и f₄. Избиратель 2 частот пропускает на соответствующие выхода принятые радиоприемником 1 сигналы только фиксированных частот. Сигналы с частотой f₁ и f₂ поступают на дешифратор 3, который в интервале времени деблокирования устройства (схема блокировки не показана) распознает принятое сообщение и при его соответствии запускает первый одновибратор 4 (фиг. 4). Сигналы с частотой f₃ и f₄ поступают на дешифратор 5, который преобразует его в прямоугольные импульсы с периодом, длительность которого равна длительности двух посылок второго сообщения, причем преобразование сигнала происходит только во время работы одновибратора 4. Прямоугольные импульсы с выхода дешифратора 5 управляют ключом 18 преобразователя 6 напряжения и посредством вторичной обмотки трансформатора 19 через диод 7 заряжает накопительный конденсатор 9, а через диод 8 - накопительный конденсатор 10. По окончании работы одновибратора 4 запускается в работу одновибратор 11, который включает тиристор 14, накопительный конденсатор 10 разряжается через обмотку реле 15, вызывая кратковременное его включение.

Контакт 16.3 реле 15 переключается с контакта 16.2 на контакт 16.1, подключая электродетонатор к цепи накопительного конденсатора 9.

Длительность размыкания закоротки определяется временем разряда накопительного конденсатора 10 и составляет десятки миллисекунд. Длительность работы одновибратора 11 должна быть не менее времени срабатывания контактов реле 15 и не более времени включенного состояния реле 15, т.е. несколько миллисекунд. По окончании работы одновибратора 11 запускается в работу одновибратор 12 и включается тиристор 13, через который накопительный конденсатор 9 разряжается через электродетонатор 17, вызывая его срабатывание. В целях гальванической развязки цепи электродетонатора 17 от питания схемы управление тиристорами 13 и 14 осуществляется посредством оптронов (на схеме не показано).

Во время работы первого одновибратора 4 на входы Е (фиг. 2) счетчиков 20 и 21 поступает сигнал разрешения счета (фиг. 3). Счетчики 20 и 21 подсчитывают количество импульсов соответствующей частоты, поступающих с избирателя 2 частот. Если число принятых импульсов по входу С - половина числа импульсов переданной посылки, то соответствующий счетчик 20 (21) устанавливает RS-триггер 22 в соответствующее положение. Причем каждый импульс другой фиксированной частоты устанавливает данный счетчик 20(21) в исходное (нулевое) состояние. Чередование принятых посылок второго сообщения каждый раз переключает состояние RS-триггера 22 на противоположное, формируя на выходе прямоугольные импульсы.

Для накопления необходимой энергии на конденсаторах 9 и 10 необходимо принять за время работы одновибратора 4 порядка 1000 посылок, которые должны чередоваться с заполнением сигнала на частоте f₃ и f₄. Такое количество сочетаний отказов элементов схемы практически невозможно, следовательно, несанкционированная зарядка накопительных конденсаторов 9 и 10 по причине отказов элементов исключена. Не сработает реле 15 и не сформируется импульс тока взрывной цепи.

Предлагаемое решение надежно шунтирует электродетонатор, защищая его от блуждающих токов.

Неисправность любого элемента схемы не приведет к несанкционированному срабатыванию электродетонатора.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВОМ ПО РАДИО, содержащее подключенный к радиоприемнику избиратель частот, первый групповой выход которого соединен с группой входов первого дешифратора, выход последнего подключен к входу первого одновибратора, преобразователь напряжения, первый выход которого подключен к аноду первого диода, катод последнего соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора и с анодом тиристора, реле, причем катод первого тиристора соединен с замыкающим контактом реле, электродетонатор включен между общим и размыкающим контактами реле, отличающееся тем, что, с целью исключения несанкционированного взрыва введены второй дешифратор, второй и третий одновибраторы, второй диод, второй накопительный конденсатор, второй диод, второй накопительный конденсатор, второй тиристор, причем первый групповой и второй входы второго дешифратора соединены с вторым групповым выходом избирателя частот и выходом первого и входом второго одновибраторов соответственно, а выход - с входом преобразователя напряжения, выход второго одновибратора соединен с входом третьего одновибратора и с управляющим выводом второго тиристора, анод первого диода соединен с анодом второго диода, катод последнего соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора и с анодом второго тиристора, вторые выводы первого и второго накопительных конденсаторов соединены между собой и подключены к второму выходу преобразователя напряжения, к одному из выводом обмотки и к размыкающему контакту реле, другой вывод обмотки реле соединен с катодом второго тиристора, выход третьего одновибратора подключен к управляющему выводу первого тиристора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4