CN109855495A - 一种安全电路及其控制方法和一种*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例适用于***技术领域，提供了一种安全电路及其控制方法和一种***，所述安全电路应用于***，所述安全电路包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关；其中，所述升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关串联连接，所述电容放电控制开关和所述升压电源并联连接，所述继电器控制开关和所述点火输出控制开关并联连接。本实施例通过设计多个控制节点，从而保证只有在上述多个控制节点均满足特定条件时，才能输出点火脉冲到电***，保证***完成起爆作业，提高了起爆作业的安全性，降低了作业人员的操作风险。
Description
技术领域
本发明属于***技术领域，特别是涉及一种安全电路、一种安全电路的控制方法和一种***。
背景技术
随着***技术的发展，电容式***等更加安全、高效的***材在***作业中的应用也越来越广泛。
电容式***是利用大容量电容器瞬间放电来提供起爆能量从而引爆电***的一类***材。电容式***采用振荡电路将电源提供的直流电转变为交流电，经过升压整流后对电容器充电，待充电电压达到额定值后接通电路，通过电容器放电来引爆电***，从而完成***作业。
目前，可以通过在电容式***中设计专用的定时引信来实现定时起爆。但定时引信的通用性较差，结构非常复杂，在***的电路中也缺乏相应的安全防护设计，使用时存在较高的安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种安全电路及其控制方法和一种***，以解决现有技术中在使用缺乏安全防护设计的***时安全性较低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种安全电路，应用于***，所述安全电路包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关；其中，所述升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关串联连接，所述电容放电控制开关和所述升压电源并联连接，所述继电器控制开关和所述点火输出控制开关并联连接；
所述升压电源用于在满足第一预设条件时，对所述起爆电容充电；
所述电容放电控制开关用于在信号使能时闭合，对所述起爆电容放电；
所述使能控制开关用于在常态时断开，导通点火输出线与地线；
所述继电器控制开关用于在常态时闭合，导通点火头两端电路的短路保险；
所述点火输出控制开关用于在满足第二预设条件时闭合，输出点火脉冲。
本发明实施例的第二方面提供了一种安全电路的控制方法，应用于***，所述安全电路包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关；其中，所述升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关串联连接，所述电容放电控制开关和所述升压电源并联连接，所述继电器控制开关和所述点火输出控制开关并联连接；所述方法包括：
闭合所述使能控制开关；
在到达第一预设时间点时，断开所述电容放电控制开关，由所述升压电源向所述起爆电容充电；
在到达第二预设时间点时，依次断开所述继电器控制开关，闭合所述点火输出控制开关，导通所述起爆电容和电***，完成起爆作业。
本发明实施例的第三方面提供了一种***，包括上述安全电路且可实现上述安全电路的控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例，通过在电路中设计升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关等多个控制节点，从而保证只有在上述多个控制节点均满足特定条件时，才能输出点火脉冲给到电***，保证***顺利地完成起爆作业，提高了起爆作业的安全性，降低了作业人员的操作风险；其次，本实施例中的继电器由机电控制，较现有技术中的纯电控保险更安全，进一步提高了起爆作业的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种安全电路的连接示意图；
图2是本发明一个实施例的一种安全电路的控制方法的步骤流程示意图；
图3是本发明一个实施例的一种***的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其他情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
参照图1，示出了本发明一个实施例的一种安全电路的连接示意图，所述安全电路具体可以包括如下部分：
升压电源101、起爆电容102、电容放电控制开关K1、使能控制开关K2、继电器控制开关K3，以及，点火输出控制开关K4。
其中，升压电源101、起爆电容102、使能控制开关K2和点火输出控制开关K4串联连接，电容放电控制开关K1和升压电源101并联连接，继电器控制开关K3和点火输出控制开关K4并联连接。
下面分别对各个部分在电路中的作用进行介绍。
在本发明实施例中，升压电源101可以用于在满足第一预设条件时，对起爆电容102充电。
具体地，升压电源101可以与CPU(Central Processing Unit，中央处理器)连接，CPU可以通过两路信号异或对升压电源101进行控制。因此，上述第一预设条件可以是指CPU向该升压电源101输出的两路信号异或。采用异或门设计的方式可以防止因外界干扰导致升压电源101异常供电。
通常，外界干扰要么是高电平、要么是低电平，一般不会出现一高一低的电平，本实施例通过两路信号异或对升压电源101进行控制可以保证只有在两路信号出现一高一低的电平时，升压电源101方可给起爆电容102供电。
在本发明实施例中，电容放电控制开关K1可以由CPU单信号控制，当信号使能时，电容放电控制开关K1闭合，放电电阻通过电容放电控制开关K1导通，从而实现对起爆电容102放电，使得起爆电容102上的能量可以通过放电电阻释放，保证在临时取消起爆作业等异常情况下，起爆电容102上已经积蓄的电量能够被释放，确保***处于安全状态。
在本发明实施例中，使能控制开关K2在常态时处于断开状态，从而导通点火输出线与地线；而在作业时，使能控制开关K2闭合，可以导通上述点火输出线与电***(图中未示出)，使得起爆电容102可以输出点火脉冲。
与使能控制开关K2相反，继电器控制开关K3则是在常态时处于闭合，导通点火头两端电路的短路保险。此时，点火头两端的电路短路。同时，CPU也可以实时地对继电器的状态进行检测，确保输出安全。
在作业时，继电器控制开关K3断开，解除点火头两端电路的短路保险，起爆电容102可以将点火脉冲输出到电***。
使能控制开关K2与继电器控制开关K3均是起到短路保险的作用，它们必须按照使用流程在合适的时机打开，才能控制***正常起爆。
在本发明实施例中，点火头输出的点火脉冲可以通过点火输出控制开关K4控制，在满足第二预设条件时，点火输出控制开关K4闭合，输出点火脉冲。
具体地，点火输出控制开关K4也可以与CPU连接，CPU通过两路信号异或对点火输出控制开关K4进行控制。因此，上述第二预设条件可以是指CPU向该点火输出控制开关K4输出的两路信号异或，防止外界电磁干扰导致点火输出控制开关K4异常闭合。
在本发明实施例中，上述安全电路可以应用于***等***材中。因此，基于上述电路设计，可以充分考虑***等火工品的安全机制，对***的各种状态进行检测，从而在安全的状态下时，才输出点火脉冲到电***。一旦出现任何异常，可以通过***中的数码管进行报错以提示用户当前的异常，并将程序锁定不往下执行，形成故障保险，确保安全。例如，以下列举了几种常见的错误提示：
(1)上电自检控制：***上电后即刻对使能控制开关的状态进行检测，若使能控制开关的短路保护已被断开，则判定是异常打开，可以报“E2”错误，程序死机；
(2)用户操作错误控制：在定时起爆时，如果在仍然处于某个时间设置状态下，用户打开了使能控制开关，则判定是异常打开，可以报“E3”错误，程序死机；
(3)未操作安全控制：在***上电后，如果一定时间段内(如30秒内)，用户无任何操作，则可以判定当前为用户误开机，可以报“E4”错误，程序死机；
(4)点火输出安全控制：在断开继电器控制开关后，可以对起爆电容的电压进行检测，若起爆电容的电压低于10V，则说明起爆电容充电不够，无法确保起爆成功，可以报“E5”错误，程序死机，便于收集报错数据分析未起爆的具体原因，同时也有利于处理未爆事件时进行安全评估；
(5)电容电压安全控制：在定时起爆时，当用户打开(闭合)使能控制开关后，可以实时检测起爆电容的电压，在倒计时结束前一定时间(如8秒)内的任一时刻起爆电容的电压超过8V时，则说明起爆电容有异常充电的情况发生，此时可以报“E6”错误，程序死机，确保不会因外界干扰情况下异常升压导致误爆；
(6)继电器安全控制：在起爆前的任一时刻，若检测到继电器控制开关断开，表示此时为非正常的短路保险被解除，为安全起见，可以报“E7”错误，程序死机。
当然，以上描述仅为一些示例，本领域技术人员可以根据实际需要确定应当针对哪些情形进行报错，本实施例对此不作限定。同时，上述E2、E3、E4、E5、E6、E7等均为报错代码的几种示例，本领域技术人员可以根据具体的设计需要确定各个报错代码所对应的具体内容，本实施例对此亦不作限定。
在本发明实施例中，通过在电路中设计升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关等多个控制节点，从而保证只有在上述多个控制节点均满足特定条件时，才能输出点火脉冲到电***，保证***顺利地完成起爆作业，提高了起爆作业的安全性，降低了作业人员的操作风险；其次，本实施例中的继电器由机电控制，较现有技术中的纯电控保险更安全，进一步提高了起爆作业的安全性。
参照图2，示出了本发明一个实施例的一种安全电路的控制方法的步骤流程示意图，具体可以包括如下步骤：
S201、闭合所述使能控制开关；
需要说明的是，本方法可以应用于***。上述***可以是电容***。
在本发明实施例中，上述安全电路可以包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关。其中，升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关可以串联连接；电容放电控制开关和升压电源可以并联连接；而继电器控制开关和点火输出控制开关也可以并联连接。
由于本实施例中安全电路与前一实施例中的安全电路类似，可以参阅前述实施例中对安全电路各个部分的介绍，本实施例对此不再赘述。
在本发明实施例中，在执行起爆作业前，可以闭合使能控制开关。
需要说明的是，本实施例中的起爆作业可以是定时起爆，也可以是遥控起爆。定时起爆可以是指在设定一个倒计时数值后，控制***进入倒计时状态，当到达设定的时间时完成起爆的一种方式；而遥控起爆则是指用户可以在距离起爆地点一定距离的地方，通过遥控器等遥控设备向***发送指令，指示***完成起爆的一种方式。
S202、在到达第一预设时间点时，断开所述电容放电控制开关，由所述升压电源向所述起爆电容充电；
在本发明实施例中，第一预设时间可以是指在定时起爆时距离设定的最终起爆的时间。例如，上述第一预设时间可以是8秒。当然，上述8秒的设定时间仅为一种示例，本领域技术人员可以根据实际需要设定具体的时间，本实施例对此不作限定。
因此，在到达设定时间的最后8秒时，可以断开电容放电控制开关，使升压电源输出，并向起爆电容充电。
需要说明的是，在未到达上述第一预设时间前，即在未到达设定的最后8秒时，电容放电控制开关应当处于闭合状态，此时起爆电容处于快速放电的回路，无法存储能量，可以保证此时间段内***的安全。
而对于遥控起爆，用户可以通过遥控器等遥控设备向***发送指令，从而控制电容放电控制开关断开。
S203、在到达第二预设时间点时，依次断开所述继电器控制开关，闭合所述点火输出控制开关，导通所述起爆电容和电***，完成起爆作业。
在本发明实施例中，第二预设时间点可以是设定倒计时的最后时间点，即倒计时的最后0秒的时间点。
在到达设定时间最后0秒时，可以首先断开继电器控制开关，然后闭合点火输出控制开关，从而导通起爆电容和电***，完成起爆作业。
在具体实现中，在到达第二预设时间点时，可以首先断开继电器控制开关，解除点火头两端的短路保险，使得起爆电容可以输出点火脉冲到电***进行点火。
需要说明的是，在断开继电器控制开关后，还可以对起爆电容进行判定，以保证起爆电容的电压已经达到可以起爆的数值。
一般地，起爆电容的电压达到22V(伏)以上即可完成起爆。若起爆电容的电压低于10V，则可以通过数码管报错提示用户，并终止当前的起爆作业。
然后，在延时第一预设时长后，可以关闭升压电源，使升压电源停止向起爆电容充电。
上述第一预设时长可以是继电器完全断开的时长。一般的，在20ms(毫秒)内，继电器可以完全断开，因此，上述第一预设时长可以设定为20ms。
此时，可以闭合点火输出控制开关，导通起爆电容和电***。一般地，点火输出控制开关的闭合时间约为100ms。
作为本发明的一种示例，在遥控起爆模式下，用户可以通过遥控器发送起爆指令。***在接收到遥控器发送的起爆指令后，可以针对该起爆指令，依次断开继电器控制开关，闭合点火输出控制开关，以导通起爆电容和电***，完成起爆作业。
在本发明实施例中，在完成起爆后，可以在延时第二预设时长后，闭合电容放电控制开关，对起爆电容放电；然后，在延时第三预设时长后，闭合继电器控制开关，导通点火头两端电路的短路保险，使***重新处于安全控制状态。
为了便于理解，下面分别以一个具体的示例对本发明的定时起爆和遥控起爆两种起爆模式进行说明。其中，在***中设计的安全电路可以参见图1所示。
一、定时起爆：
1.1用户设定好倒计时时间后，打开(闭合)使能控制开关K2，***进入倒计时处理状态；
1.2当达到设定时间最后8秒时，断开电容放电控制开关K1，使升压电源101对起爆电容102进行充电；
1.3当到达设定时间最后0秒时，断开继电器控制开关K3，解除点火头两端的短路保险；同时，对起爆电容102的电压进行判定。若起爆电容102的电压达到22V以上，则表示满足起爆要求，若低于10V则可以通过数码管向用户报错；
1.4在延时20ms后，等待继电器控制开关K3有效断开，此时关闭升压电源101的电流输出；
1.5闭合点火输出控制开关K4，导通起爆电容102和电***(图中未示出)，使得起爆电容102可以将点火脉冲输出至电***，并完成起爆。一般地，点火输出控制开关K4闭合时间约为100ms；
1.6在起爆后，重新闭合电容放电控制开关K1；
1.7在延时100ms后，闭合继电器控制开关K3，恢复点火头两端的短路保险，软件运行结束。
二、遥控起爆：
2.1在用户设定遥控起爆模式后，打开(闭合)使能控制开关K2，控制***进入遥控起爆模式；
2.2在进入遥控起爆模式后30秒内(保险时间)，***不接收任何遥控指令；
2.3在30秒后，***器开始接收与之对应的遥控器指令，上述指令可以包括：“检测”、“取消”、“起爆”等三条指令；
2.4当***接收到“检测”指令后，可以关闭电容放电控制开关K1，使能升压电源101输出，并在5秒后，将升压结果反馈给遥控器；
2.5当***接收到“取消”指令后，可以关闭升压电源101输出，打开(闭合)电容放电开关K1，并将取消结果反馈给遥控器，此时，软件运行结束；
2.6当***接收到“起爆”指令后，若起爆电容102的电压大于22V，则断开继电器控制开关K3，继续执行与定时起爆模式下步骤1.4-1.7相同的操作，以完成起爆作业；若起爆电容102的电压小于22V，则使能升压电源101输出，关闭(断开)电容放电控制开关K1，继续执行与定时起爆模式下步骤1.3-1.7相同的操作，以完成起爆作业。
参照图3，示出了本发明一个实施例的一种***的示意图，所述***可以包括如前述安全电路实施例中的安全电路(图中未示出)且可以实现如前述安全电路的控制方法实施例中的步骤，相关实现细节可以参见前述实施例的描述，本实施例对此不再赘述。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种安全电路，应用于***，其特征在于，所述安全电路包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关；其中，所述升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关串联连接，所述电容放电控制开关和所述升压电源并联连接，所述继电器控制开关和所述点火输出控制开关并联连接；
所述升压电源用于在满足第一预设条件时，对所述起爆电容充电；
所述电容放电控制开关用于在信号使能时闭合，对所述起爆电容放电；
所述使能控制开关用于在常态时断开，导通点火输出线与地线；
所述继电器控制开关用于在常态时闭合，导通点火头两端电路的短路保险；
所述点火输出控制开关用于在满足第二预设条件时闭合，输出点火脉冲。
2.根据权利要求1所述的安全电路，其特征在于，所述升压电源与中央处理器连接，所述第一预设条件为所述中央处理器向所述升压电源输出的两路信号异或。
3.根据权利要求1或2所述的安全电路，其特征在于，所述点火输出控制开关与中央处理器连接，所述第二预设条件为所述中央处理器向所述点火输出控制开关输出的两路信号异或。
4.根据权利要求3所述的安全电路，其特征在于，所述使能控制开关还用于在作业时闭合，导通所述点火输出线与电***。
5.根据权利要求3所述的安全电路，其特征在于，所述继电器控制开关还用于在作业时断开，解除所述点火头两端电路的短路保险。
6.一种安全电路的控制方法，应用于***，其特征在于，所述安全电路包括升压电源、起爆电容、电容放电控制开关、使能控制开关、继电器控制开关，以及，点火输出控制开关；其中，所述升压电源、起爆电容、使能控制开关和点火输出控制开关串联连接，所述电容放电控制开关和所述升压电源并联连接，所述继电器控制开关和所述点火输出控制开关并联连接；所述方法包括：
闭合所述使能控制开关；
在到达第一预设时间点时，断开所述电容放电控制开关，由所述升压电源向所述起爆电容充电；
在到达第二预设时间点时，依次断开所述继电器控制开关，闭合所述点火输出控制开关，导通所述起爆电容和电***，完成起爆作业。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在到达第二预设时间点时，依次断开所述继电器控制开关，闭合所述点火输出控制开关的步骤包括：
在到达所述第二预设时间点时，断开所述继电器控制开关；
在延时第一预设时长后，关闭所述升压电源，停止向所述起爆电容充电；
闭合所述点火输出控制开关。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在完成起爆作业后，所述方法还包括：
在延时第二预设时长后，闭合所述电容放电控制开关，对所述起爆电容放电；
在延时第三预设时长后，闭合所述继电器控制开关，导通所述点火头两端电路的短路保险。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述***具有遥控起爆模式，在所述遥控控制模式下，所述方法还包括：
接收遥控器发送的起爆指令；
针对所述起爆指令，执行所述依次断开所述继电器控制开关，闭合所述点火输出控制开关，导通点火头和所述起爆电容，完成起爆作业的步骤。
10.一种***，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述安全电路且可实现如权利要求6至9任一项所述安全电路的控制方法的步骤。
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