基于A(yíng)VR的電子延期雷管實(shí)現

　　電子雷管一般分為三種類(lèi)型：(1)電起爆可編程的電子雷管，延期時(shí)間在爆破現場(chǎng)按爆破員要求設定，并在現場(chǎng)對整個(gè)爆破系統的起爆時(shí)序實(shí)施編程；(2)電起爆非編程的電子雷管，在工廠(chǎng)預先設定固定延期時(shí)間；(3)非電起爆的非編程的電子雷管，可以用導爆管或低能導爆索等非電起爆器材引發(fā)電子延期體，繼而起爆其固定延期時(shí)間在工廠(chǎng)預先設定[1-2]，能夠方便地組成簡(jiǎn)單、先進(jìn)的起爆網(wǎng)絡(luò )是電子延期雷管的一大優(yōu)點(diǎn)。本方案提供了一種可在線(xiàn)編程的電子延期雷管的設計方法。

　　1 電子延期雷管

　　電子延期雷管是一種可以任意設定并準確實(shí)現延期發(fā)火時(shí)間的新型電雷管,其本質(zhì)是采用一個(gè)微電子芯片取代普通電雷管中的化學(xué)延期藥與電點(diǎn)火元件，不僅大大地提高了延時(shí)精度，而且控制了通往引火頭的電源，從而最大限度地減少了因引火頭能量需求所引起的延時(shí)誤差。

　　本方案設計的可以在線(xiàn)編程的電子延期雷管的結構如圖1所示。

　　2 控制電路硬件設計

　　電子延期雷管采用一個(gè)控制電路板取代普通電雷管中的化學(xué)延期藥劑，不僅大大提高了延期精度，降低了爆破震動(dòng)危害[1]，而且通過(guò)控制電路，提高了雷管的抗干擾能力。

　　本方案設計的控制電路板框圖如圖2所示。

　　控制電路芯片主要由AVR單片機組成的智能控制單元、整流電路、充電控制及充電電路、安全放電電路、檢測變換電路、發(fā)火控制電路、通信接口電路、電源管理電路等部分組成。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )可以和起爆裝置進(jìn)行信息交流。如果通過(guò)接收起爆裝置發(fā)送過(guò)來(lái)的電子雷管的ID與儲存在存儲單元本身的ID相同，則開(kāi)始接收起爆裝置發(fā)送的充電命令、檢測命令、設置延時(shí)時(shí)間、點(diǎn)火命令等并根據命令字做出相應的反應。

　　2.1 AVR單片機特點(diǎn)

　本設計中要求智能控制單元能夠安全可靠地工作，在接收到控制命令后能快速做出正確反應，同時(shí)要求內部資源豐富（如要求片內集成多種頻率的RC振蕩器可選、上電自動(dòng)復位、串行通信接口、看門(mén)狗、ADC轉換等功能），這樣外圍電路就可以比較簡(jiǎn)單，設計時(shí)系統將更加穩定可靠[3-4]。在滿(mǎn)足上述條件的前提下，要求單片機價(jià)格低廉，控制電子雷管的價(jià)格[3]。只有這樣，才有可能將電子雷管真正大規模投入生產(chǎn)，并廣泛應用。

本設計選用的AVR單片機可以滿(mǎn)足上述要求，它采用哈佛結構，精簡(jiǎn)指令集，執行速度快，片內集成有本設計要求的功能電路，內部資源豐富，帶E2PROM、PWM、RTC、SPI、UART、TWI、ISP、AD、Analog Comparator和WDT等，性?xún)r(jià)比高[4-5]。

　　2.2 控制電路功能實(shí)現

　　控制電路各個(gè)功能模塊功能的實(shí)現是接收到控制命令之后，智能控制單元通過(guò)檢測當前狀態(tài)做出相應反應。例如要對儲能裝置進(jìn)行充電：智能單元接收到充電控制命令后，在相應的管腳輸出控制信號，使充電控制電路中的電子開(kāi)關(guān)處在閉合狀態(tài)，充電電路向控制電路芯片外的儲能裝置進(jìn)行充電。充電時(shí)間到時(shí)，智能控制單元發(fā)控制信號，將充電控制電路中的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)。充電完成后，通過(guò)檢測變換電路將充電情況通過(guò)AVR的A口10位AD轉換電路轉換成相應數據，再通過(guò)通信接口回送給控制管理層以便做出正確決策。