CN103217079A - 可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其引爆方法 - Google Patents

Abstract

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，包括脚线和管体，管体包括管壳以及安装在管壳内的发火装置、***装药和尾塞装置、控制电路和发火储能装置；所述控制电路包括依次电路连接的电源模块、通信模块、核心控制模块和发火回路模块；电源模块的输入端A和B与脚线连接，发火回路模块与发火装置和发火储能装置电路连接；所述引爆方法包括：（1）***配置，（2）组网布设和（3）起爆操作。该无极性双线通信数码电子***具有UID码、起爆授权码验证功能，本身受控，权限安全性高，可自主延时，现场布设方便、起爆控制精确、***效果好，脚线无需区分极性，使用方便，人为错误率低，可使用内部时钟或外部时钟模块，获得更高的延时精度。

Description

可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其引爆方法

技术领域

本发明涉及一种***品，特别是一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其引爆方法。

背景技术

***本身属于危险品，如果监管不够导致非法流入社会，将对社会公共安全带来极大威胁。现有电***大多依靠管壳打码的方式来管理，没有打码的***一律不准出厂、销售和使用。这样的制度规范了***市场的生产管理，但无法阻止***的非法使用，如果犯罪分子通过非法渠道获得了***，可以轻易地将其用于***，此时管壳的打码对其毫无约束力。

由于老式电***的上述缺陷，数码电子***及******应运而生，它通过在线编程和双向通信可实现对***过程的精确掌控，同时***控制器和***体本身都拥有内部电子安全验证机制，可保证无论是整个***还是单独的***都难以被非法使用，极大地提高了*********的安全性和可管理性。

但目前数码电子***产品存在以下不足：

1．很多产品的延时功能仍属于分段延时，***本身不具备延时能力，而是依靠如适配器这样的上级控制设备进行延时操作，延时结束后同时引爆连接在适配器上的所有***。这样的产品虽然技术难度低，实现容易，缺点是一个适配器负责一个分段，如果***任务需要的分段很多的话，就会需要用到大量的适配器和相关辅助设备，不便于现场布设和使用；而且如果布设密度大，在小范围地域内使用多个适配器的话，先起爆的炸点有可能会破坏后起***点的导线，使部分炸点或是分段无法起爆，影响***效果甚至导致***任务失败。

2．现有电子***的起爆权限管理模式，无法阻止***的非法使用，安全性和可靠性差：1）有的***本身不做任何验证，所有权限控制由适配器来完成，只要适配器验证通过，就可以起爆***，虽然***不需进行运算验证，可以极大地简化控制电路，降低成本，但因***本身基本不受控，适配器可使用任何批次和来路的同型号***，仍然无法阻止***的非法使用。

2）有的***使用加密的指令进行通信，通过使用不同的解密密码来控制***的使用，***接收到加密信息后使用内部存储的解密密码进行解密，如果解密成功就执行相应操作，反之就不动作，***任务必须同时持有解密密码和与之匹配的指定批次、数量的***才能进行。这样做虽然权限安全性高，***本身受控，但是通信信息全加密会使通信变得复杂，经过加密的指令较长，发送时间也较长，通信中受干扰出错的可能性相对高，尤其是在使用环境恶劣、线路连接质量不佳的情况下，如果下达关键指令（如起爆指令）时部分***出现传输错误，将会严重影响任务。

3．大部分数码电子***产品工作状态只使用单一工作电压或缺乏安全保护电路，在通电配置和检测期间如果意外因外来干扰或内部故障导致***内部电路失效时，极易造成误爆引发危险。

4．已有产品大多是电路和发火装置共用一个储能装置，延时时间越长，电路模块工作消耗的能量就越多，最后起爆时发火装置能获得的能量就越少，影响起爆的可靠性。

5．相当一部分数码电子***产品需要两根以上的导线连接，甚至还需区分极性，实际使用极为不便，易发生接线错误带来危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其引爆方法，以克服已有技术所存在的上述不足。

为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是： 一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，包括脚线和管体，所述管体包括管壳以及安装在管壳内的发火装置、***装药和尾塞装置，发火装置的发火元件与***装药紧密接触，所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的控制电路，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块、通信模块、核心控制模块和发火回路模块；所述电源模块的输入端A和B与脚线连接，所述发火回路模块与所述发火装置电路连接；

所述电源模块用于：一是从外部通过脚线输入的电信号中提取电能，转换为适合所述通信模块、所述核心控制模块和所述发火回路模块使用的工作电源；二是通过脚线保持所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***与上位控制机或适配器进行通信信息交换；

所述通信模块用于接收从脚线输入的信号，并提取出适配器的总线指令信号，将信号发送给所述核心控制模块处理；

所述核心控制模块用于将通信模块发送的信息进行分析、判断、处理、存储，以及实现逻辑控制功能，并根据适配器要求执行相应的程序：一是存储UID码、起爆授权码，二是将适配器传送过来的授权码与自身存储的起爆授权码进行对比验证，三是开放或关闭授权指令，包括充电指令、延时开始指令的执行权限，四是向发火回路模块下达或撤销起爆指令，五是控制通信模块回传信息；

所述发火回路模块用于接收核心控制模块发出的指令，帮助核心控制模块实现对发火装置实时状态的监控和起爆、或撤销起爆的各种操作。

其进一步的技术方案是：所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置，所述发火储能装置由并联于发火装置两端的第3电容组成，第3电容的正极接发火装置的正极端，负极接发火装置的负极端，所述第3电容为大容量电容装置，安装在尾塞装置内腔，发火储能装置用于为发火装置提供***起爆瞬间所需的能量。

其更一步的技术方案是：所述核心控制模块主要由数字微控制器模块、内部电源管理模块、非易失性存储器模块、I/O控制器模块、ADC模块及内部时钟模块组成； 

所述数字微控制器模块是核心控制模块的控制中心，用于按其内部烧写的程序执行各种计算或指令；

所述内部电源管理模块为核心控制模块内的其他模块提供合适的供电管控，它受控于数字微控制器模块，用于：一、执行数字微控制器模块的指令，关闭或开启除数字微控制器模块以外其他模块的供电，以最小化***电力消耗；二、进行电压检测，当输入电压过低或不稳时将结果发送通知数字微处理器模块，使其能及时采取措施避免出现控制紊乱；

所述非易失性存储器模块用于存贮延时设定、地址设定、授权验证数据配置，可按数字微控制器模块的指令对数据进行写入、擦除、读取的操作；

所述I/O控制器模块为核心控制模块提供与数据交换和端口驱动相关的服务，其中：

1号端口为输入端口，用于接收总线解调后的信号；

2号端口为输出端口，用于驱动发送电路发送信息；

3号端口为输出端口，用于驱动发火回路模块完成起爆；

5号端口为备用输出端口，可用于控制额外的电路模块；

所有输出端口上电默认为高阻态；

所述ADC模块即模数转换模块，用于：将通过脉冲编码调制方式采集、转换发火回路模块电压所得的数字信息传送给数字微控制器模块处理，用于监控和判断发火回路模块电压是否正常、以及发火装置状态是否完好，ADC模块使用4号端口作为输入端；

所述内部时钟模块为数字微控制器模块提供工作所需的时钟信号。

所述数字微控制器模块所需的时钟信号或由内部时钟模块提供，或由外接的外部时钟模块来提供。

所述电源模块由整流桥、输出稳压电路和储能元件构成：

所述整流桥由4个整流二极管组成，所述输出稳压电路由第1三极管、第1电阻和第1齐纳二极管组成，整流桥的输入端A和B与脚线连接，正极输出端E接第1三极管的集电极，第1三极管的基极接第1齐纳二极管后接地，第1三极管的发射极接核心控制模块的VCC端口，并同时接储能元件后接地，第1电阻并联在第1三极管的集电极与基极之间；所述储能元件包括并联的大容量储能型电容和第4电容，大容量储能型电容的正极端接第1三极管的发射极，负极端接地；

整流桥用于将从脚线输入的电信号整流调整为适合处理的极性后输送给之后的电路；

输出稳压电路用于从整流桥输出信号中分离出部分能量并变换为稳定合适的直流电供给之后的通信模块和核心控制模块使用；

储能元件用于当脚线被破坏、输出稳压电路失去脚线能源供给时，继续提供电能维持核心控制模块的短期运行。

所述通信模块包括接收电路和发送电路：

所述接收电路由第2电容、第4电阻、第5电阻、第6电阻和第3 NMOS管组成，第3 NMOS管的源极接地，漏极接核心控制模块的1号端口、同时接第6电阻后接核心控制模块的VCC端口，第5电阻并联在第3 NMOS管的栅极与源极之间，第2电容一端接第3 NMOS管的栅极，另一端接第4电阻后接电源模块整流输出正极端E；所述接收电路用于实现通讯接收功能，其中：

第4电阻、第2电容和第5电阻组成高通滤波电路，用于将控制信号从脉冲调制信号里分离出来；

第3 NMOS管和第6电阻用于将解调出的信号放大并转换电平，送交核心控制模块处理；

所述发送电路由第2电阻、第3电阻和第2三极管组成，第2三极管的发射极接地，集电极接第2电阻后接电源模块整流输出正极端E，基极接第3电阻后接核心控制模块的2号端口；所述发送电路用于实现通讯发送功能，发送电路受核心控制模块的控制，核心控制模块通过控制第2三极管短时间导通拉低总线电平制造负脉冲，将信号通过脚线、总线传送给外部连接的适配器。

所述发火回路模块包括阻隔电路、分压网络、旁路电阻、泻能通道和发火控制电路：

所述阻隔电路由串接于电源模块整流输出正极端E与发火装置的正极端Q之间的第1二极管和第7电阻组成，第1二极管的正极端接第7电阻后接电源模块整流输出正极端E，第7电阻起限流作用，保证发火储能装置能以安全的速度充能，第1二极管的作用是阻止发火储能装置的能量流失到其他电路里； 

所述分压网络由第10电阻和11电阻组成，第10电阻一端接发火装置的负极端P，另一端串接第11电阻后接地，第10电阻与第11电阻的公共接点接核心控制模块的4号端口，分压网络用于配合核心控制模块对储能装置和发火装置的实时工作电压进行采样监控，为核心控制模块的4号端口提供采样电压；

所述旁路电阻第9电阻并联在发火装置正、负端Q和P之间，用于调节发火装置阻抗特性，提高发火可靠性；

所述泻能通道由第9电阻、第10电阻与第11电阻联合组成，用于有效泻放发火储能装置已存储的电能，保证***静置一段时间后，发火储能装置内无能量存储，避免发火装置在非受控情况下因发火储能装置无法泻放能量而发生意外起爆，确保安全；

所述发火控制电路由第12电阻和第4 NMOS管组成，第4 NMOS管的栅极接核心控制模块的3号端口，漏极接发火装置的负极端P，源极接地，第12电阻并联在第4 NMOS管的栅极与源极之间，发火控制电路用于阻断或导通发火装置的工作回路。

所述发火回路模块还包括保护电路和输入稳压电路：

所述保护电路由第8电阻、第13电阻、第14电阻和第5 NMOS管组成，第5 NMOS管的栅极接核心控制模块的5号端口、第5 NMOS管的漏极接第1二极管的负极端，第14电阻并联在第5 NMOS管的栅极与源极之间，第13电阻一端接第5 NMOS管的栅极，另一端接第1二极管的正极端，第8电阻一端接第5 NMOS管的漏极，另一端接发火装置的正极端Q；保护电路用于为***提供受控的安全保护功能，第8电阻用于限流，使第5 NMOS管导通时能以合适的速度泻放掉发火储能装置的电能；

所述输入稳压电路由第二齐纳二极管构成，第二齐纳二极管的正极端接第1二极管的正极端，第二齐纳二极管的负极端接地，输入稳压电路用于稳定发火储能装置的输入电压。

所述电源模块、通信模块、核心控制模块和发火回路模块或由分立器件构成、或为单一集成芯片。

本发明的另一技术方案是：一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***的引爆方法，所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***包括脚线和管体，所述管体包括管壳以及安装在管壳内的发火装置、***装药、尾塞装置和控制电路，发火装置的发火元件与***装药紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块、通信模块、核心控制模块和发火回路模块；所述电源模块的输入端A和B与脚线连接，所述发火回路模块与所述发火装置电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置，所述发火储能装置并联于发火装置两端；

所述引爆方法包括：

（1）***配置，其用于为所述每个***配置各自独有的地址、进行延时设定和UID码的读取验证；

A．初始化配置：将外部的适配器与所述***脚线连接；

B．该配置流程包括：

S101：适配器维持总线低电压供电，所述***进行上电初始化，进入低压模式状态； 

S102：适配器发送读取UID码指令；

S103：适配器是否收到***回馈收到UID码指令的消息；如是即为收到，进入S104；如否即为未收到，进入S1031；

S1031：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S102；如否就进行故障处理，结束所述配置流程；

S104：适配器提取***存储的UID码进行验证、记录； 

S105：适配器判断UID码是否合法，如否即为不合法，判定为违规使用，结束所述配置流程；如是即为合法，进入S106；

S106：适配器发送配置地址指令；

S107：适配器是否收到***回馈的地址配置成功消息，如是即为收到，进入S108；如否，即为未收到，进入S1071；

S1071：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S106；如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述配置流程；

S108：适配器发送配置延时时间指令；

S109：适配器是否收到***回馈的延时时间配置成功消息，如是即为收到，进入S110；如否即为未收到，进入S1091；

S1091：适配器是否再次尝试发送，如否即为不提出，进行故障处理，结束所述配置流程；如是即为提出，回到S108； 

S110：配置完成；

（2）组网布设：将n个***的脚线并联连接在外部的适配器总线上；

（3）起爆操作，起爆操作主流程包括：

S201：适配器维持总线低压模式供电；

S202：针对第n号***下达指令；

S203：适配器发送检测电压指令，监控发火储能装置电压；

S204：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即为收到，进入S205；如否即为未收到，进入S2041；

S2041：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S205：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，进入S206；如否即为不正常，进入S2051；

S2051：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S206：适配器判断是否需要再配置，如否即为不需要，进入S207；如是即为需要，进入S2061；

 S2061：适配器发送相关配置指令；

S2062：适配器是否收到***回馈的配置成功消息，如是即为收到，进入S2063；如否即为未收到，进入S20621；

S20621：适配器是否再次尝试发送相关配置指令，如是即回到S2061，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S2063：适配器判断是否继续其他配置，如是即为需要，回到S2061，如否即为不需要，进入S207；

S207：适配器发送起爆授权验证指令；

S208：适配器是否收到***回馈的验证结果消息，如是即为收到，进入S209；如否即为未收到，进入S2081；

S2081：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S209：适配器判断授权验证是否通过，如是即为验证通过，进入S210；如否即为未通过，进入S2091：

S2091：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，判定为违规使用，结束所述起爆操作主流程，断电，摘除此***或更换合法***； 

S210：适配器判断是否所有***授权验证都通过，如是则进入S211；如否则回到S202；

S211：针对第n号***下达指令；

S212：适配器发送解除保护指令； 

S213：适配器是否收到***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S214；如否则进入S2131；

S2131：适配器是否再次尝试发送解除保护指令，如是即回到S212，如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S214：适配器是否收到所有***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S215；如否则回到S211；

S215：适配器拉高总线电压，进入高压模式供电；

S216：等待***发火储能装置充电完成；

S217：针对第n号***下达指令；

S218：适配器发送检测电压指令，监控充电情况； 

S219：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即进入S220；如否则进入S2191；

S2191：适配器是否再次尝试发送检测电压指令，如是即回到S218；如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S220：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，则进入S221；如否即为不正常，则进入S2201； 

S2201：适配器确定是否继续等待充电完成，如是即为继续等待，则回到S216；如否即为不继续等待，则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障 ；

S221：适配器根据***回馈信息分析是否所有***电压正常，如是即为正常，进入S222；如否即为不正常，回到S217； 

S222：适配器发送延时开始指令，所有组网***接获指令后同时开始计时；

S223：组网***各自起爆完成。

由于采取上述技术方案，本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其控制方法具有以下有益效果：

1．本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***具有UID码、起爆授权码验证功能，核心控制模块可事先设定并存储UID码和起爆授权码，供使用时进行相关验证，这使得***本身受控，权限安全性高，也为***的流通、使用提供了很高的可控性和可追溯性；同时快捷高效的起爆授权码验证方式避免了出现“通信信息全加密导致通信变得复杂、经过加密的指令较长、发送时间也较长、通信中受干扰出错的可能性高”的问题。

2．本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***可自主延时，即使***任务需要大量分段，高密度布设，也无需使用大量的适配器和相关辅助设备，现场布设方便、起爆控制精确、***效果好，确保***任务顺利。

3．由于本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***之通信模块采用FSK脉冲调制的通信方式，使该数码电子***可实现双电压工作模式： 

在***布设前后的设定、检测过程中，***通电后第5 NMOS管V5自动导通，将储能装置和发火装置的输入电压拉低，所述数码电子***可工作于低压模式。此时即使***内部安全器件全部失效，发火回路导通，也不会引燃发火装置。在***布设完并检测通过后，核心控制模块发出低电平信号，所述数码电子***可按指令解除安全保护状态进入高压模式，第5 NMOS管V5截止，总线电压可直接加载到发火储能装置上，发火储能装置开始充电，充能完成后，***即进入了待爆状态，接到指令就可以起爆；若在发火储能装置充电途中或充电完成后，需要取消起爆，核心控制模块可控制第5 NMOS管V5导通，泻放掉发火储能装置所存储的电能，使***恢复安全状态。双电压工作模式提高了***配置、检测过程中的安全性，有效避免误爆引发危险。

4．由于本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***之发火回路模块包括保护电路和备用泻能通道：保护电路默认自行提供保护，无需主动控制，接收到相应控制信号后才会解除保护，同时如遇到需要临时取消起爆的情况，它还可以恢复保护并且作为发火储能装置的主要泻能通道，快速泻放掉发火储能装置内的电能，使数码电子***回归安全状态； 当保护电路的第5 NMOS管V5因某些故障情况呈现断路状态以致无法有效泻放发火储能装置已存储的电能时，备用泻能通道可在数码电子***掉电后自动缓慢泻放掉发火储能装置内的电能，保证***静置一段时间，发火储能装置内无能量存储，数码电子***回归安全状态，发火装置也就不会在非受控情况下因发火储能装置无法泻放能量而发生意外起爆，从而极大地提高现场操作的安全性。

5．本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***之电源模块配置有独立于发火储能装置之外的储能元件，电路模块运作不会消耗发火储能装置的能量；当电路失去脚线能源供给（即脚线被破坏）时，电源模块内的储能元件可提供电能继续维持电路的短期运作，从而达到计时启动后自主延时，在脱离脚线供电情况下独立工作的目的，同时延时结束时发火储能装置的能量不会有大的衰减，从而确保起爆顺利完成。

6．由于本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***采用双线式总线，以脉宽调制的方式与适配器进行通信，只要求每个***连接两根脚线，且无需区分极性，使用方便，人为错误率低。

7．本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***可使用内部时钟或外部时钟模块，使用内部时钟模块可以降低成本，使用外部时钟模块可以在很宽的温度范围内获得更高的延时精度。

下面结合附图和实施例对本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***及其控制方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***结构示意图；

图2：可自主延时的无极性双线通信数码电子***组网布设连接示意图；

图3：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***核心控制模块结构框图；

图4：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路与发火装置及发火储能装置连接电路图； 

图5：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***配置流程图；

图6：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***引爆方法主流程图； 

图7：实施例一之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图；

图8：实施例二之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图；

图9：实施例三之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图；

图10：实施例四之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图；

图11：外部时钟模块电路图；

图12：实施例四之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路与发火装置及发火储能装置连接电路图； 

图13：本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***内部工作流程图。

图中：

G、G1、G2、G3……Gn—可自主延时的无极性双线通信数码电子***，Ⅰ—脚线,Ⅱ—管体， Ⅲ—控制电路，M—石英晶振；

 21—管壳，22—发火装置，23—加强帽，24—***装药，25—尾塞装置， 31—电源模块, 32—通讯模块，33—核心控制模块，331—数字微控制器模块，332—内部电源管理模块，333—非易失性存储器模块，334—I/O控制器模块，335—ADC模块，336—内部时钟模块，34—发火回路模块, 35—发火储能装置。

具体实施方式

实施例一

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，包括脚线Ⅰ和管体Ⅱ，所述管体包括管壳21以及安装在管壳内的发火装置22、***装药24、尾塞装置25和控制电路Ⅲ，发火装置22的发火元件与***装药24紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块31、通信模块32、核心控制模块33和发火回路模块34，所述电源模块31的输入端A和B与脚线连接，发火回路模块34与发火装置22电路连接。

所述电源模块31的作用：一是通过脚线从外部输入的电信号中提取电能，转换为适合通信模块、核心控制模块和发火回路模块使用的工作电源；二是通过脚线保持可自主延时的无极性双线通信数码电子***与上位控制机或适配器进行通信信息交换；

所述通信模块32的作用是从脚线输入的信号中，提取出上位控制机或适配器的总线指令信息，发送给核心控制模块33处理；

所述核心控制模块33的作用是将通信模块发送的信息进行分析、判断、处理、存储，以及实现逻辑控制功能，并根据适配器要求执行相应的程序：一是存储UID码、起爆授权码，二是将适配器传送过来的授权码与自身存储的起爆授权码进行对比验证，三是开放或关闭授权指令，包括充电指令、延时开始指令的执行权限，四是向发火回路模块下达或撤销起爆指令，五是控制通信模块回传信息；

所述发火回路模块34的作用是接收核心控制模块33发出的指令，帮助核心控制模块实现对发火装置22实时状态的监控和起爆、或撤销起爆的各种操作。

所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置35，所述发火储能装置35由并联于发火装置22两端的第3电容C3组成，第3电容C3的正极接发火装置的正极端，负极接发火装置的负极端，所述第3电容C3为大容量电容装置，安装在尾塞装置内腔，发火储能装置的作用是为发火装置提供***起爆瞬间所需的能量。

所述核心控制模块33主要由数字微控制器模块331、内部电源管理模块332、非易失性存储器模块333、I/O控制器模块334、ADC模块335及内部时钟模块336组成； 

所述数字微控制器模块331是核心控制模块的控制中心，其作用是按其内部烧写的程序执行各种计算或指令；

所述内部电源管理模块332为核心控制模块内的其他模块提供合适的供电管控，它受控于数字微控制器模块，其作用：一是执行数字微控制器模块的指令，关闭或开启除数字微控制器模块以外其他模块的供电，以最小化***电力消耗；二是进行电压检测，当输入电压过低或不稳时将结果发送通知数字微处理器模块，使其能及时采取措施避免出现控制紊乱；

所述非易失性存储器模块333用于存贮延时设定、地址设定、授权验证数据相关配置数据，可按数字微控制器模块331的指令，对数据进行写入、擦除、读取的操作；

所述I/O控制器模块334为核心控制模块提供与数据交换和端口驱动相关的服务，其中：

1号端口为输入端口，用于接收总线解调后的信号；

2号端口为输出端口，用于驱动发送电路发送信息；

3号端口为输出端口，用于驱动发火回路模块完成起爆；

5号端口为备用输出端口，可用于控制额外的电路模块；

所有输出端口上电默认为高阻态；

所述ADC模块335即模数转换模块，其作用是：将通过脉冲编码调制方式采集、转换发火回路模块34电压所得的数字信息传送给数字微控制器模块331处理，用于监控和判断发火回路模块电压是否正常、以及发火装置状态是否完好，ADC模块使用4号端口作为输入端；

所述内部时钟模块336为数字微控制器模块331提供工作所需的时钟信号；

所述数字微控制器模块所需的时钟信号或由内部时钟模块提供，或由外接的外部时钟模块来提供。

所述电源模块31由整流桥、输出稳压电路和储能元件构成：

所述整流桥由4个整流二极管组成，所述输出稳压电路由第1三极管V1、第1电阻R1和第1齐纳二极管VZ1组成，整流桥的输入端A和B与脚线Ⅰ连接，整流输出的正极输出端E接第1三极管V1的集电极，第1三极管V1的基极接第1齐纳二极管VZ1后接地，第1三极管的发射极接核心控制模块33的VCC端口，并同时接储能元件后接地，第1电阻R1并联在第1三极管V1的集电极与基极之间；所述储能元件包括并联的大容量储能型电容C1和第4电容C4，大容量储能型电容C1的正极端接第1三极管V1的发射极，负极端接地；

整流桥的作用是将从脚线输入的电信号整流调整为适合处理的极性后输送给之后的电路；

输出稳压电路的作用是从整流桥输出信号中分离出部分能量并变换为稳定合适的直流电供给之后的通信模块和核心控制模块使用；

储能元件的作用是当脚线被破坏、输出稳压电路失去脚线能源供给时，继续提供电能维持核心控制模块的短期运行。

所述通信模块32包括接收电路和发送电路：

所述接收电路由第2电容C2、第4电阻R4、第5电阻R5、第6电阻R6和第3 NMOS管V3组成，第3 NMOS管V3的源极接地，漏极接核心控制模块的1号端口、同时接第6电阻R6后接核心控制模块33的VCC端口，第5电阻R5并联在第3 NMOS管V3的栅极与源极之间，第2电容C2一端接第3 NMOS管V3的栅极，另一端接第4电阻R4后接电源模块整流输出正极端E；所述接收电路的作用是实现通讯接收功能，其中：

第4电阻R4、第2电容C2和第5电阻R5组成高通滤波电路，其作用是将控制信号从FSK脉冲调制信号里分离出来；

第3 NMOS管V3和第6电阻R6的作用是将解调出的信号放大并转换电平，送交控制核心模块处理；

所述发送电路由第2电阻R2、第3电阻R3和第2三极管V2组成，第2三极管V2的发射极接地，集电极接第2电阻R2后接电源模块整流输出正极端E，基极接第3电阻R3后接核心控制模块33的2号端口；所述发送电路作用是实现通讯发送功能，发送电路受核心控制模块33的控制，核心控制模块通过控制第2三极管V2短时间导通拉低总线电平制造负脉冲，将信息通过脚线、总线传送给适配器。

所述发火回路模块包括阻隔电路、分压网络、旁路电阻、泻能通道和发火控制电路：

所述阻隔电路由串接于电源模块整流输出正极端E与发火装置22的正极端Q之间的第1二极管VD1、第7电阻R7组成，第1二极管VD1的正极端接第7电阻R7后接电源模块整流输出正极端E，第7电阻R7起限流作用，保证发火储能装置能以安全的速度充能，第1二极管VD1的作用是阻止发火储能装置的能量流失到其他电路里； 

所述分压网络由第10电阻R10和第11电阻R11组成，第10电阻R10一端接发火装置22的负极端P，另一端串接第11电阻R11后接地，第10电阻R10与第11电阻R11的公共接点接核心控制模块的4号端口，分压网络的作用在于配合核心控制模块对发火储能装置和发火装置的实时工作电压进行采样监控，为核心控制模块的4号端口提供采样电压；

所述旁路电阻第9电阻R9并联在发火装置正、负端Q和P之间，用于调节发火装置阻抗特性，提高发火可靠性；

所述泻能通道由第9电阻R9、第10电阻R10与第11电阻R11联合组成，其作用是有效泻放发火储能装置已存储的电能，保证***掉电后静置一段时间后，发火储能装置内无能量存储，避免发火装置在非受控情况下因发火储能装置无法泻放能量而发生意外起爆，确保安全；

所述发火控制电路由第12电阻R12和第4 NMOS管V4组成，第4 NMOS管V4的栅极接核心控制模块的3号端口，漏极接发火装置之负极端P，源极接地，第12电阻R12并联在第4 NMOS管V4的栅极与源极之间，发火控制电路用于阻断或导通发火装置的工作回路。

所述发火回路模块还包括保护电路和输入稳压电路：

所述保护电路由第8电阻R8、第13电阻R13、第14电阻R14和第5 NMOS管V5组成，第5 NMOS管V5的栅极接核心控制模块的5号端口、第5 NMOS管V5的漏极接第1二极管VD1的负极端，第14电阻R14并联在第5 NMOS管V5的栅极与源极之间，第13电阻R13一端接第5 NMOS管V5的栅极，另一端接第1二极管VD1的正极端，第8电阻R8一端接第5 NMOS管V5的漏极，另一端接发火装置22的正极端Q；保护电路用于为***提供受控的安全保护功能，第8电阻R8用于限流，使第5 NMOS管V5导通时能以合适的速度泻放掉发火储能装置的电能；

保护电路的工作状态受控于核心控制模块的5号端口，在默认上电情况下，5号端口呈高阻态，第13电阻R13、14电阻R14组成分压电路驱动第5 NMOS管V5导通拉低发火储能装置输入电压，使其无法充电，保证发火装置处于更高的安全状态，当需要向发火储能装置充电时，核心控制模块拉低5号端口电平，第5 NMOS管V5截止，停止拉低发火储能装置输入电压，于是发火储能装置可以开始充电，发火储能装置内储存的电能加载到发火装置上，发火装置发火完成起爆。如需取消起爆，核心控制模块让5号端恢复高阻状态，第5 NMOS管V5导通，发火储能装置C3储存的电能通过R8和第5 NMOS管V5快速泻放掉；

所述输入稳压电路由第二齐纳二极管VZ2构成，第二齐纳二极管VZ2的正极端接第1二极管VD1的正极端，第二齐纳二极管VZ2的负极端接地，输入稳压电路用于稳定发火储能装置的输入电压：由于用作总线的长导线存在较大阻抗，使得连接在近端和远端***所得到的输入电压存在较大差异，远端***的输入电压要小于近端的，为了让远端连接的***也能得到足够的电压输入，必须提高总线电压以弥补导线阻抗对电压的损耗，然而此时连接在近端的***就不得不承受更高的电压；为了避免近端连接的***因输入电压过高导致发火储能装置损坏，就必需在发火储能装置输入端稳定住电压值，避免超出其承受极限。

上述实施例中，所述电源模块31、通信模块32、和发火回路模块34由分立器件构成、核心控制模块33为单一集成芯片。

实施例一之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图参见图7，控制电路与发火装置及发火储能装置连接线路图参见图4。

实施例二

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其基本构成与实施例一相同，包括脚线Ⅰ和管体Ⅱ，所述管体包括管壳21以及安装在管壳内的发火装置22、***装药24、尾塞装置25和控制电路Ⅲ，发火装置22的发火元件与***装药24紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块31、通信模块32、核心控制模块33和发火回路模块34，所述电源模块31的输入端A和B与脚线连接，发火回路模块34与发火装置22电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置35，所述发火储能装置35并联于发火装置22两端。

所不同的是：所述数字微控制器模块所需的时钟信号由外接的外部时钟模块来提供；因内部时钟模块的时钟信号产生方式为RC电路方式，RC电路时钟精度较低，受温度影响大，使用外接的外部时钟模块提供时钟信号可在宽温度范围内提高延时精度，此时核心控制模块可以关闭内部时钟模块。 

实施例二之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图参见图8。

实施例三

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其基本构成与实施例二相同，包括脚线Ⅰ和管体Ⅱ，所述管体包括管壳21以及安装在管壳内的发火装置22、***装药24、尾塞装置25和控制电路Ⅲ，发火装置22的发火元件与***装药24紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块31、通信模块32、核心控制模块33和发火回路模块34，所述电源模块31的输入端A和B与脚线连接，发火回路模块34与发火装置22电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置35，所述发火储能装置35并联于发火装置22两端。

所不同的是：所述发火回路模块不包括保护电路。

实施例三之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图参见图9。

实施例四

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其基本构成与实施例一相同，包括脚线Ⅰ和管体Ⅱ，所述管体包括管壳21以及安装在管壳内的发火装置22、***装药24、尾塞装置25和控制电路Ⅲ，发火装置22的发火元件与***装药24紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块31、通信模块32、核心控制模块33和发火回路模块34，所述电源模块31的输入端A和B与脚线连接，发火回路模块34与发火装置22电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置35，所述发火储能装置35并联于发火装置22两端。

所不同的是：所述发火回路模块34不含保护电路。

实施例四之可自主延时的无极性双线通信数码电子***控制电路原理框图参见图10，控制电路与发火装置及发火储能装置连接线路图参见图12。

作为上述实施例一~实施例四的变换：

所述电源模块31、通信模块32、和发火回路模块34也可单一集成芯片。

实施例五

一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***的引爆方法，所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***包括脚线Ⅰ、和管体Ⅱ，所述管体Ⅱ包括管壳21以及安装在管壳21内的发火装置22、***装药24、尾塞装置25和控制电路Ⅲ，发火装置22的发火元件与***装药24紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块31、通信模块32、核心控制模块33和发火回路模块34；所述电源模块31的输入端A和B与脚线连接，所述发火回路模块34与所述发火装置22电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置35，所述发火储能装置35并联于发火装置22两端。

所述引爆方法包括：

（1）***配置，其用于为所述每个***配置各自独有的地址、进行延时设定和UID码的读取验证；

A．初始化配置：将外部的适配器与所述***脚线连接；

B．该配置流程包括：

S101：适配器维持总线低电压供电，所述***进行上电初始化，进入低压模式状态； 

S102：适配器发送读取UID码指令；

S103：适配器是否收到***回馈收到UID码指令的消息；如是即为收到，进入S104；如否即为未收到，进入S1031；

S1031：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S102；如否就进行故障处理，结束所述配置流程；

S104：适配器提取***存储的UID码进行验证、记录； 

S105：适配器判断UID码是否合法，如否即为不合法，判定为违规使用，结束所述配置流程；如是即为合法，进入S106；

S106：适配器发送配置地址指令；

S107：适配器是否收到***回馈的地址配置成功消息，如是即为收到，进入S108；如否，即为未收到，进入S1071；

S1071：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S106；如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述配置流程；

S108：适配器发送配置延时时间指令；

S109：适配器是否收到***回馈的延时时间配置成功消息，如是即为收到，进入S110；如否即为未收到，进入S1091；

S1091：适配器是否再次尝试发送，如否即为不提出，进行故障处理，结束所述配置流程；如是即为提出，回到S108； 

S110：配置完成；

（2）组网布设：将n个***的脚线并联连接在外部的适配器总线上；

（3）起爆操作，起爆操作主流程包括：

S201：适配器维持总线低压模式供电；

S202：针对第n号***下达指令；

S203：适配器发送检测电压指令，监控发火储能装置电压；

S204：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即为收到，进入S205；如否即为未收到，进入S2041；

S2041：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S205：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，进入S206；如否即为不正常，进入S2051；

S2051：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S206：适配器判断是否需要再配置，如否即为不需要，进入S207；如是即为需要，进入S2061；

 S2061：适配器发送相关配置指令；

S2062：适配器是否收到***回馈的配置成功消息，如是即为收到，进入S2063；如否即为未收到，进入S20621；

S20621：适配器是否再次尝试发送相关配置指令，如是即回到S2061，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S2063：适配器判断是否继续其他配置，如是即为需要，回到S2061，如否即为不需要，进入S207；

S207：适配器发送起爆授权验证指令；

S208：适配器是否收到***回馈的验证结果消息，如是即为收到，进入S209；如否即为未收到，进入S2081；

S2081：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S209：适配器判断授权验证是否通过，如是即为验证通过，进入S210；如否即为未通过，进入S2091：

S2091：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，判定为违规使用，结束所述起爆操作主流程，断电，摘除此***或更换合法***； 

S210：适配器判断是否所有***授权验证都通过，如是则进入S211；如否则回到S202；

S211：针对第n号***下达指令；

S212：适配器发送解除保护指令； 

S213：适配器是否收到***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S214；如否则进入S2131；

S2131：适配器是否再次尝试发送解除保护指令，如是即回到S212，如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S214：适配器是否收到所有***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S215；如否则回到S211；

S215：适配器拉高总线电压，进入高压模式供电；

S216：等待***发火储能装置充电完成；

S217：针对第n号***下达指令；

S218：适配器发送检测电压指令，监控充电情况； 

S219：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即进入S220；如否则进入S2191；

S2191：适配器是否再次尝试发送检测电压指令，如是即回到S218；如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S220：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，则进入S221；如否即为不正常，则进入S2201； 

S2201：适配器确定是否继续等待充电完成，如是即为继续等待，则回到S216；如否即为不继续等待，则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障 ；

S221：适配器根据***回馈信息分析是否所有***电压正常，如是即为正常，进入S222；如否即为不正常，回到S217； 

S222：适配器发送延时开始指令，所有组网***接获指令后同时开始计时；

S223：组网***各自起爆完成。

从保护电路解除保护之后，到发送延时开始指令之前的流程中，适配器可以随时发送恢复保护指令让指定***的保护电路恢复保护状态，恢复保护成功后指定***会回馈操作成功消息，如适配器没有收到这个消息，可尝试再次发送恢复保护指令，或判定为故障，进行故障处理。

说明：上述实施例一至实施例五中所述“***”、均指本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***。

附注

（一）本发明之可自主延时的无极性双线通信数码电子***结构简介：

脚线Ⅰ是所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***与外界连接的途径，数码电子***工作和起爆所需的能量的供给、以及通信信息交换，均通过这两条脚线完成，两条脚线无极性区分；

管壳21：是所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***的外部包覆壳体；

控制电路Ⅲ包括：电源模块31、通信模块32、核心控制模块33、和发火回路模块34，每个模块或由分立器件或单一集成芯片构成，可自主延时的无极性双线通信数码电子***的所有功能和控制都由它实现；

发火装置22：用于产生起爆所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***起爆所需的点火能量，其受控制电路Ⅲ的驱动，可引燃所述数码电子***前部的装药。控制电路板4可驱动多种发火装置（一定驱动电压范围内），如热桥丝式发火装置、等离子发火装置以及未来可能出现的各种非高压发火装置；     

加强帽23：用于***装药的压紧和结构加强，降低装药碎裂的可能性；      

***装药24：是所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***的内部装药，是******能量的主要来源；

尾塞装置25：用于密封***壳体，其内部中空，可根据需要设计成不同的长度和直径，容纳一个体积较大的大容量发火储能装置； 

发火储能装置35：用于专门储存可自主延时的无极性双线通信数码电子***起爆瞬间发火装置所需能量，这些电能只供给发火装置使用。

（二）可自主延时的无极性双线通信数码电子***之控制电路有关回路的工作原理及工作模式简介：

1．保护电路的工作原理：

保护电路包含第8电阻R8、第14电阻R14、第13电阻R13、第5 NMOS管V5，其工作状态受控于核心控制模块的5号端口，默认上电情况下，5号端口呈高阻态，第14电阻R14、第13电阻R13组成分压电路驱动第5 NMOS管V5导通，将发火储能装置和发火装置的输入电压拉低，使其无法充电，保证发火装置处于更高的安全状态；当需要向发火储能装置充电时，核心控制模块发出低电平信号，拉低5号端口电平，第5 NMOS管V5随即截止，停止拉低发火储能装置输入电压，于是发火储能装置可以开始充电；第8电阻R8用于限流，使第5 NMOS管V5导通时能以合适的速度泻放掉发火储能装置的电能，若在发火储能装置充电途中或充电完成后，需要取消起爆，核心控制模块可控制第5 NMOS管V5导通，泻放掉发火储能装置所存储的电能，使***恢复安全状态；

2．发火控制电路的工作原理：

发火控制电路包括电阻R12、第4 NMOS管V4，一般状态下核心控制模块3号端口呈高阻态，第4 NMOS管V4截止阻断发火装置形成工作回路，使其无法工作，当核心控制模块发出高电信号后，3号端口拉高电平信号后第4 NMOS管V4导通，发火储能装置内储存的电能加载到发火装置上，发火装置发火完成起爆；

3．内部时钟模块和外部时钟模块：

内部时钟模块的时钟信号产生方式为RC电路方式，RC电路时钟精度较低，受温度影响大，如需要在宽温度范围内提高延时精度，核心控制模块可以关闭内部时钟模块，使用外接的外部时钟模块来提供时钟信号。外部时钟模块电路原理图见图11，M为石英晶振，电容C6、C7大小依据石英晶振特性选择，一般为数十pF，电阻R15为阻抗匹配用；

4．本数码电子***采用的双电压工作模式：

所谓单电压是指脚线输入的总线工作电压为一固定值，且此电压值等于或高于发火装置最低工作电压，在这一供电电压下若发火装置回路导通即会起爆；

双电压模式是指脚线输入的总线工作电压有两个值，一个是低压值，一个是高压值，当处于低压值时即为低压模式，即所述数码电子***脚线输入电压低于发火装置最低工作电压的状态,此时无论发火装置回路是否导通，发火装置都难以工作引爆装药，与此同时***通信、配置和检测等操作不受影响；所述数码电子***脚线输入电压等于或高于发火装置最低工作电压的状态即为高压模式，处于高压模式时的情况等同于上述单电压模式；

使用双电压模式的好处是，在***布设前后的通信、配置、检测过程中，所述数码电子***可工作于低压模式，此时即使***内部器件失效，发生发火装置回路导通的情况，也不会引发误爆；

在***布设完并检测通过后，所述数码电子***可按指令解除安全保护状态进入高压模式，适配器或上级控制设备可提高总线电压进入高压状态，为总线上的所有数码电子***的储能装置充能，充能完成后，***即进入了待爆状态，接到指令就可以起爆；

5．本数码电子***采用FSK脉冲双向通信的原理在于：发送方使用特定电路在总线直流供电电压的上调制上某些频率的负向电脉冲信号，接收方再由接收电路解调出这些脉冲信号，实现信号的传输；

6．有关UID码：

UID码是每只***唯一的身份标识编码，存储在***内的核心控制模块中，可被适配器或上位控制器读取，但不可被其改写；通过读取UID码，用户、适配器或上位控制器可判断此发***是否被授权用于此次***任务，结合UID码数据库管理，更可追溯此***的生产流通的相关信息；

7．有关起爆授权码验证：

起爆授权码验证是***进入待爆状态前必须通过的一项密码验证，验证工作由***自身完成，适配器或上位控制器只负责向***传送验证码；

起爆授权码存储在***内的核心控制模块中，可根据任务需求事先定制写入***的核心控制模块中，一经设定便不可被更改或读取。***进入待爆状态前，会将适配器或上位控制器传送过来的授权码与自身存储的授权码进行对比，如果两者一致，***开放授权指令（包括充电指令、延时开始指令）的执行权限；如果不一致，则***不会开放授权指令的执行权限，即使接到授权指令也不会予以执行，从而使***无法起爆；掉电后，无论之前授权状态是否开放，***会自动将授权状态重置为未开放；起爆授权码的存在，可直接限定某批次***的使用范围，如果没有掌握起爆授权码，那么即使持有***和相关控制设备，也无法实现起爆，确保***的安全可靠。  

（三）流程有关问题说明：

***外部实际使用操作的流程、即外部操作流程分为两个流程：配置流程（见附图5）、和起爆操作主流程（见附图6）；

配置流程主要目的是为每个***配置各自独有的地址，这样组网布设完毕后就可以按需求访问某个特定的***，适配器每发送一个指令都会附带一个***地址，这个指令只会被配置这个地址的***执行（延时开始指令除外，它一发出会被所有线上***同时执行）；配置过程中***需一个一个单独连接进行配置，配置完成后即可取下用于组网布设；此过程也包含UID码的读取验证过程，UID码从***中读取，由适配器进行验证记录，如发现UID码不在此次授权使用的范围内就可判定使用违规；延时设定也可在这里进行设置；

起爆操作主流程是***配置完成并组网布设完成后的操作流程；

“针对第n号***下达指令”是指对线上某一个***下达指令。每个***配置的地址实际上就相当于给每个***编的号，适配器可以根据地址逐个操作相应的***，此时适配器发送的指令只有这个***才会予以执行，其他线上***不会予以执行。

“故障处理”是指认为***或线路存在故障，需要进行检查修复； “故障处理”的流程是先逐个向保护电路已经解除保护的***发送恢复保护指令让它们的保护电路恢复保护，然后切断总线供电，将整个***网络静置一段时间（一般为数分钟）后，即可进行检查、摘除、更换等排除故障的人工操作。此时所有***无论状态如何，其发火储能装置所储存的电能都已通过保护电路或泻能通道泻放掉了，处于安全状态。

“是否需要再配置”，是指如果临时需要更改某个***的延时时间，或读取其UID码，此时可以进行相应操作；

“发送起爆授权验证指令”是指适配器发送授权验证码给某一个***，让其将收到的授权验证码与自身存储的授权验证码进行对比，一致的话就认为验证通过，反之是判定违规；

流程中进行了两次电压测量，第一次是的目的是检测保护电路是否处于保护状态，检测到几乎是0电压说明保护电路正常处于保护状态，检测到较高电压说明保护电路故障；第二次的目的是判断充电情况，如果电压始终偏离目标值很多说明有电路故障；

附图13是***内部工作流程：

***每次只会接到和执行一个指令，随后进入等待状态，等待下个指令的到来。然后进行对比判断适配器要求执行的是哪条指令，如果不是这个指令就判断是不是另一个指令。逐一对比一圈后如果没有一个指令符合，那***就认为这是一个无效指令，予以抛弃。如果没有按外部操作流程进行授权验证并得到通过，就直接发送要求***解除保护或起爆的指令，那么***将不会执行有关操作，并且会回馈违规消息。***掉电后，无论之前上电状态下授权是否开放，***会自动将授权状态重置为未开放。

Claims (10)

1.一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，包括脚线（Ⅰ）和管体（Ⅱ），所述管体包括管壳（21）以及安装在管壳内的发火装置（22）、***装药（24）和尾塞装置（25），发火装置（22）的发火元件与***装药（24）紧密接触，其特征在于：所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的控制电路（Ⅲ），所述控制电路包括依次电路连接的电源模块（31）、通信模块（32）、核心控制模块（33）和发火回路模块（34）；所述电源模块（31）的输入端A和B与脚线连接，所述发火回路模块（34）与所述发火装置（22）电路连接；

所述电源模块（31）用于：一是从外部通过脚线输入的电信号中提取电能，转换为适合所述通信模块（32）、所述核心控制模块（33）和所述发火回路模块（34）使用的工作电源；二是通过脚线保持所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***与上位控制机或适配器进行通信信息交换；

所述通信模块（32）用于接收从脚线输入的信号，并提取出适配器的总线指令信号，将信号发送给所述核心控制模块（33）处理；

所述核心控制模块（33）用于将通信模块发送的信息进行分析、判断、处理、存储，以及实现逻辑控制功能，并根据适配器要求执行相应的程序：一是存储UID码、起爆授权码，二是将适配器传送过来的授权码与自身存储的起爆授权码进行对比验证，三是开放或关闭授权指令，包括充电指令、延时开始指令的执行权限，四是向发火回路模块下达或撤销起爆指令，五是控制通信模块回传信息；

所述发火回路模块（34）用于接收核心控制模块（33）发出的指令，帮助核心控制模块实现对发火装置（22）实时状态的监控和起爆、或撤销起爆的各种操作。

2.根据权利要求1所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：

所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置（35），所述发火储能装置（35）由并联于发火装置（22）两端的第3电容（C3）组成，第3电容（C3）的正极接发火装置的正极端，负极接发火装置的负极端，所述第3电容（C3）为大容量电容装置，安装在尾塞装置内腔，发火储能装置用于为发火装置提供***起爆瞬间所需的能量。

3.根据权利要求2所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：

所述核心控制模块（33）主要由数字微控制器模块（331）、内部电源管理模块（332）、非易失性存储器模块（333）、I/O控制器模块（334）、ADC模块（335）及内部时钟模块（336）组成； 

所述数字微控制器模块（331）是核心控制模块的控制中心，用于按其内部烧写的程序执行各种计算或指令；

所述内部电源管理模块（332）为核心控制模块内的其他模块提供合适的供电管控，它受控于数字微控制器模块，用于：一、执行数字微控制器模块的指令，关闭或开启除数字微控制器模块以外其他模块的供电，以最小化***电力消耗；二、进行电压检测，当输入电压过低或不稳时将结果发送通知数字微处理器模块，使其能及时采取措施避免出现控制紊乱；

所述非易失性存储器模块（333）用于存贮延时设定、地址设定、授权验证数据配置，可按数字微控制器模块（331）的指令对数据进行写入、擦除、读取的操作；

所述I/O控制器模块（334）为核心控制模块提供与数据交换和端口驱动相关的服务，其中：

1号端口为输入端口，用于接收总线解调后的信号；

2号端口为输出端口，用于驱动发送电路发送信息；

3号端口为输出端口，用于驱动发火回路模块完成起爆；

5号端口为备用输出端口，可用于控制额外的电路模块；

所有输出端口上电默认为高阻态；

所述ADC模块（335）即模数转换模块，用于：将通过脉冲编码调制方式采集、转换发火回路模块（34）电压所得的数字信息传送给数字微控制器模块（331）处理，用于监控和判断发火回路模块电压是否正常、以及发火装置状态是否完好，ADC模块使用4号端口作为输入端；

所述内部时钟模块（336）为数字微控制器模块（331）提供工作所需的时钟信号。

4.根据权利要求3所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：所述数字微控制器模块（331）所需的时钟信号或由内部时钟模块（336）提供，或由外接的外部时钟模块来提供。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：所述电源模块（31）由整流桥、输出稳压电路和储能元件构成：

所述整流桥由4个整流二极管组成，所述输出稳压电路由第1三极管（V1）、第1电阻（R1）和第1齐纳二极管（VZ1）组成，整流桥的输入端A和B与脚线（Ⅰ）连接，正极输出端E接第1三极管（V1）的集电极，第1三极管（V1）的基极接第1齐纳二极管（VZ1）后接地，第1三极管（V1）的发射极接核心控制模块（33）的VCC端口，并同时接储能元件后接地，第1电阻（R1）并联在第1三极管（V1）的集电极与基极之间；所述储能元件包括并联的大容量储能型电容（C1）和第4电容（C4），大容量储能型电容（C1）的正极端接第1三极管（V1）的发射极，负极端接地；

整流桥用于将从脚线输入的电信号整流调整为适合处理的极性后输送给之后的电路；

输出稳压电路用于从整流桥输出信号中分离出部分能量并变换为稳定合适的直流电供给之后的通信模块和核心控制模块使用；

储能元件用于当脚线被破坏、输出稳压电路失去脚线能源供给时，继续提供电能维持核心控制模块的短期运行。

6.根据权利要求5所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：

所述通信模块（32）包括接收电路和发送电路：

所述接收电路由第2电容（C2）、第4电阻（R4）、第5电阻（R5）、第6电阻（R6）和第3 NMOS管（V3）组成，第3 NMOS管（V3）的源极接地，漏极接核心控制模块的1号端口、同时接第6电阻（R6）后接核心控制模块（33）的VCC端口，第5电阻（R5）并联在第3 NMOS管（V3）的栅极与源极之间，第2电容（C2）一端接第3 NMOS管（V3）的栅极，另一端接第4电阻（R4）后接电源模块整流输出正极端E；所述接收电路用于实现通讯接收功能，其中：

第4电阻（R4）、第2电容（C2）和第5电阻（R5）组成高通滤波电路，用于将控制信号从脉冲调制信号里分离出来；

第3 NMOS管（V3）和第6电阻（R6）用于将解调出的信号放大并转换电平，送交核心控制模块处理；

所述发送电路由第2电阻（R2）、第3电阻（R3）和第2三极管（V2）组成，第2三极管（V2）的发射极接地，集电极接第2电阻（R2）后接电源模块整流输出正极端E，基极接第3电阻（R3）后接核心控制模块（33）的2号端口；所述发送电路用于实现通讯发送功能，发送电路受核心控制模块（33）的控制，核心控制模块通过控制第2三极管（V2）短时间导通拉低总线电平制造负脉冲，将信号通过脚线、总线传送给外部连接的适配器。

7.根据权利要求6所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：

所述发火回路模块包括阻隔电路、分压网络、旁路电阻、泻能通道和发火控制电路：

所述阻隔电路由串接于电源模块整流输出正极端E与发火装置（22）的正极端Q之间的第1二极管（VD1）和第7电阻（R7）组成，第1二极管（VD1）的正极端接第7电阻（R7）后接电源模块整流输出正极端E，第7电阻（R7）起限流作用，保证发火储能装置能以安全的速度充能，第1二极管（VD1）的作用是阻止发火储能装置的能量流失到其他电路里； 

所述分压网络由第10电阻（R10）和11电阻（R11）组成，第10电阻（R10）一端接发火装置（22）的负极端P，另一端串接第11电阻（R11）后接地，第10电阻（R10）与第11电阻（R11）的公共接点接核心控制模块的4号端口，分压网络用于配合核心控制模块对发火储能装置和发火装置的实时工作电压进行采样监控，为核心控制模块的4号端口提供采样电压；

所述旁路电阻第9电阻（R9）并联在发火装置正、负端Q和P之间，用于调节发火装置阻抗特性，提高发火可靠性；

所述泻能通道由第9电阻（R9）、第10电阻（R10）与第11电阻（R11）联合组成，用于有效泻放发火储能装置已存储的电能，保证***静置一段时间后，发火储能装置内无能量存储，避免发火装置在非受控情况下因发火储能装置无法泻放能量而发生意外起爆，确保安全；

所述发火控制电路由第12电阻（R12）和第4 NMOS管（V4）组成，第4 NMOS管（V4）的栅极接核心控制模块的3号端口，漏极接发火装置（22）的负极端P，源极接地，第12电阻（R12）并联在第4 NMOS管（V4）的栅极与源极之间，发火控制电路用于阻断或导通发火装置的工作回路。

8.根据权利要求7所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：所述发火回路模块还包括保护电路和输入稳压电路：

所述保护电路由第8电阻（R8）、第13电阻（R13）、第14电阻（R14）和第5 NMOS管（V5）组成，第5 NMOS管（V5）的栅极接核心控制模块的5号端口、第5 NMOS管（V5）的漏极接第1二极管（VD1）的负极端，第14电阻（R14）并联在第5 NMOS管（V5）的栅极与源极之间，第13电阻（R13）一端接第5 NMOS管（V5）的栅极，另一端接第1二极管（VD1）的正极端，第8电阻（R8）一端接第5 NMOS管（V5）的漏极，另一端接发火装置（22）的正极端Q；保护电路用于为***提供受控的安全保护功能，第8电阻（R8）用于限流，使第5 NMOS管（V5）导通时能以合适的速度泻放掉发火储能装置的电能；

所述输入稳压电路由第二齐纳二极管（VZ2）构成，第二齐纳二极管（VZ2）的正极端接第1二极管（VD1）的正极端，第二齐纳二极管（VZ2）的负极端接地，输入稳压电路用于稳定储能装置的输入电压。

9.根据权利要求8所述的一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***，其特征在于：

所述电源模块（31）、通信模块（32）、核心控制模块（33）和发火回路模块（34）或由分立器件构成、或为单一集成芯片。

10.一种可自主延时的无极性双线通信数码电子***的引爆方法，其特征在于：所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***包括脚线（Ⅰ）和管体（Ⅱ），所述管体（Ⅱ）包括管壳（21）以及安装在管壳（21）内的发火装置（22）、***装药（24）、尾塞装置（25）和控制电路（Ⅲ），发火装置（22）的发火元件与***装药（24）紧密接触，所述控制电路包括依次电路连接的电源模块（31）、通信模块（32）、核心控制模块（33）和发火回路模块（34）；所述电源模块（31）的输入端A和B与脚线连接，所述发火回路模块（34）与所述发火装置（22）电路连接；所述可自主延时的无极性双线通信数码电子***还包括安装在管壳内的发火储能装置（35），所述发火储能装置（35）并联于发火装置（22）两端；

所述引爆方法包括：

（1）***配置，其用于为所述每个***配置各自独有的地址、进行延时设定和UID码的读取验证；

A．初始化配置：将外部的适配器与所述***脚线连接；

B．该配置流程包括：

S101：适配器维持总线低电压供电，所述***进行上电初始化，进入低压模式状态； 

S102：适配器发送读取UID码指令；

S103：适配器是否收到***回馈收到UID码指令的消息；如是即为收到，进入S104；如否即为未收到，进入S1031；

S1031：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S102；如否就进行故障处理，结束所述配置流程；

S104：适配器提取***存储的UID码进行验证、记录； 

S105：适配器判断UID码是否合法，如否即为不合法，判定为违规使用，结束所述配置流程；如是即为合法，进入S106；

S106：适配器发送配置地址指令；

S107：适配器是否收到***回馈的地址配置成功消息，如是即为收到，进入S108；如否，即为未收到，进入S1071；

S1071：适配器是否再次尝试发送，如是即回到S106；如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述配置流程；

S108：适配器发送配置延时时间指令；

S109：适配器是否收到***回馈的延时时间配置成功消息，如是即为收到，进入S110；如否即为未收到，进入S1091；

S1091：适配器是否再次尝试发送，如否即为不提出，进行故障处理，结束所述配置流程；如是即为提出，回到S108； 

S110：配置完成；

（2）组网布设：将n个***的脚线并联连接在外部的适配器总线上；

（3）起爆操作，起爆操作主流程包括：

S201：适配器维持总线低压模式供电；

S202：针对第n号***下达指令；

S203：适配器发送检测电压指令，监控发火储能装置电压；

S204：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即为收到，进入S205；如否即为未收到，进入S2041；

S2041：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S205：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，进入S206；如否即为不正常，进入S2051；

S2051：适配器是否再次尝试发送，如是即为提出，回到S203；如否即为不提出，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S206：适配器判断是否需要再配置，如否即为不需要，进入S207；如是即为需要，进入S2061；

 S2061：适配器发送相关配置指令；

S2062：适配器是否收到***回馈的配置成功消息，如是即为收到，进入S2063；如否即为未收到，进入S20621；

S20621：适配器是否再次尝试发送相关配置指令，如是即回到S2061，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S2063：适配器判断是否继续其他配置，如是即为需要，回到S2061，如否即为不需要，进入S207；

S207：适配器发送起爆授权验证指令；

S208：适配器是否收到***回馈的验证结果消息，如是即为收到，进入S209；如否即为未收到，进入S2081；

S2081：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S209：适配器判断授权验证是否通过，如是即为验证通过，进入S210；如否即为未通过，进入S2091：

S2091：适配器是否再次尝试发送起爆授权验证指令，如是即回到S207，如否即为不尝试，判定为违规使用，结束所述起爆操作主流程，断电，摘除此***或更换合法***； 

S210：适配器判断是否所有***授权验证都通过，如是则进入S211；如否则回到S202；

S211：针对第n号***下达指令；

S212：适配器发送解除保护指令； 

S213：适配器是否收到***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S214；如否则进入S2131；

S2131：适配器是否再次尝试发送解除保护指令，如是即回到S212，如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S214：适配器是否收到所有***回馈的解除保护成功消息，如是就进入S215；如否则回到S211；

S215：适配器拉高总线电压，进入高压模式供电；

S216：等待***发火储能装置充电完成；

S217：针对第n号***下达指令；

S218：适配器发送检测电压指令，监控充电情况； 

S219：适配器是否收到***回馈的电压消息，如是即进入S220；如否则进入S2191；

S2191：适配器是否再次尝试发送检测电压指令，如是即回到S218；如否则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障；

S220：适配器根据***回馈信息分析电压是否正常，如是即为正常，则进入S221；如否即为不正常，则进入S2201； 

S2201：适配器确定是否继续等待充电完成，如是即为继续等待，则回到S216；如否即为不继续等待，则进行故障处理，结束所述起爆操作主流程，断电并排除故障 ；

S221：适配器根据***回馈信息分析是否所有***电压正常，如是即为正常，进入S222；如否即为不正常，回到S217； 

S222：适配器发送延时开始指令，所有组网***接获指令后同时开始计时；

S223：组网***各自起爆完成。

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