DE19580586C2

DE19580586C2 - Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder

Info

Publication number: DE19580586C2
Application number: DE19580586T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Kurogi; Tatsumi Arakawa
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd; Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2015-03-28
Also published as: CN1101927C; GB2294103A; ZA952580B; JPH07324898A; SE9502743L; GB2294103B; CA2154186C; TW264543B; AU687182B2; AU2083295A; WO1995033178A1; GB9514577D0; SE9502743D0; US5602713A; CA2154186A1; SE508324C2; HK1003948A1; KR960702097A; CN1122161A; KR0177868B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Verzögerungs-Sprengzün der (Detonator) für den Empfang von Energie lediglich von einer Sprengeinheit, für die Ansteuerung einer Verzögerungsschaltung auf der Grundlage der Energie und für das Zünden eines Sprengzünders nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit.

Stand der Technik

Zur Verringerung von Vibrationen und Geräuschen bei dem Sprengen wurde bereits ein Sprengverfahren vorgeschlagen, bei dem die Interferenz einer Spreng-Schallwelle ausge nutzt wird, wobei bei dieser Methode eine genaue Steuerung des Explosionszeitpunkts erforderlich ist (Japanische Offenlegungsschrift (Patentanmeldung) 285800/1989). Eine Schaltung zur Erzielung der Steuerung des Explosionszeitpunkts mit einer solchen Genau igkeit ist ein elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder, der z. B. in dem US-Patent Nr. 4,445,435 (erteilt für Atlas et al.) vorgeschlagen ist.

Der elektronische Verzögerungs-Sprengzünder enthält eine oszillierende Schaltung, bei der ein Kristall-Vibrationselement als eine Referenz benutzt wird, und einen Zähler zum Zählen von Ausgangsimpulsen von der oszillierenden Schaltung für die digitale Zeitmes sung, und ist derart ausgelegt, daß der Zähler auf der Grundlage eines Signals von einer Sprengeinheit zurückgesetzt (initialisiert) wird.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung, die einen herkömmlichen elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder veranschaulicht, und Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm der Betriebsweise eines herkömmlichen Sprengzünders. Der Aufbau und die Betriebsweise des herkömmlichen Verzögerungs-Sprengzünders werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert.

In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Sprengeinheit. Die Sprengeinheit 1 ist mit Eingangsanschlüssen 6-A und 6-B eines elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders 16 über Sammelleitungen 2 der Sprengeinheit, Hilfs-Sammelleitungen 3 und Leitungen 4 verbunden. Die Bezugszeichen 5-1 bis 5-6 bezeichnen Verbindungsknoten zwischen diesen Punkten.

Ein herkömmlicher elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder 16 enthält eine Signal erfassungsschaltung 7, eine Gleichrichterschaltung 8, einen Energiespeicherkondensator 9, eine oszillierende Schaltung (Schwingschaltung) 10, einen Zähler 11, eine Entladeschaltung 10 und eine Zündungsheizeinrichtung 15.

Zur Bewirkung einer Explosion führt die Sprengeinheit 1 dem elektronischen Verzöge rungs-Sprengzünder 16 ein Signal als eine Referenz für einen Explosions-Verzögerungs zeitpunkt zu, und stellt weiterhin die Leistung, als Energie, bereit, die zur Bemessung des Explosions-Verzögerungszeitpunkts und zur Bewirkung der Explosion benutzt wird.

Die Leistung wird von der Sprengeinheit 1 über die Gleichrichterschaltung 8 zugeführt und in dem Energiespeicherkondensator gespeichert, der eine Schaltung zur Speicherung von Energie bildet.

Eine Eingangsspannung Vs, die in Fig. 2 gezeigt ist, dient als das Signal und zur Energie speisung. Das Signal wird als eine Änderung der Amplitude der Eingangsspannung Vs übertragen, und es wird durch eine Schaltung 7 zur Erfassung des Sprengzündersignals, die in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder vorhanden ist, erfaßt.

Wenn die Eingangsspannung Vs an die Eingangsanschlüsse des elektronischen Verzöge rungs-Sprengzünders von der Sprengeinheit 1 angelegt wird, wird Energie in dem Energie speicherkondensator 9 gespeichert, wie es in Form der Spannung zwischen den Anschlüs sen gezeigt ist, und zwar in dem Energiespeicherkondensator gemäß Fig. 2. Nach einem Zeitintervall, das für die Speicherung von Energie in dem Energiespeicherkondensator 9 ausreichend ist, wird das Anlegen der Eingangsspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt beendet. Die Änderung der Amplitude der Eingangsspannung Vs wird durch die Signal erfassungsschaltung 7 erfaßt, die ein Rücksetzsignal R erzeugt. Der Zähler 11 wird als Reaktion auf das Rücksetzsignal R initialisiert und beginnt mit der Zählung der Ausgangs impulse von der Schwingschaltung 10. Nach einer Verzögerungszeit, die in dem Zähler 11 eingestellt ist, gibt der Zähler 11 ein Triggersignal (Auslösesignal) ab. Als Reaktion auf das Auslösesignal führt die Entladeschaltung 14 die Energie, die in dem Energiespeicher kondensator 9 gespeichert ist, der Zündheizeinrichtung 15 zu, um die Explosion zu bewirken.

Die Schwingschaltung 10 und der Zähler 11 setzen ihren Betrieb selbst dann fort, wenn die Eingangsspannung Vs nicht länger angelegt ist, da die Leistung (Spannung) von dem Energiespeicherkondensator 9 bereitgestellt wird.

Wenn bei dem herkömmlichen elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder eine Wellen formverzerrung bei der Wellenform der Eingangsspannung Vs auftritt, die durch irgend welche externen Faktoren hervorgerufen wird, besteht die Möglichkeit, daß die Verzerrung der Wellenform durch die Signalerfassungsschaltung 7 erfaßt wird und das Rücksetzsignal fehlerhaft erzeugt wird. In diesem Fall wurde der elektronische Verzögerungs-Sprengzün der, an den die Eingangsspannung Vs mit der Verzerrung angelegt wird, eine Explosion zu einem Zeitpunkt bewirken, die vor demjenigen Zeitpunkt liegt, der durch irgendeinen Sprengzünder auf der Grundlage der eingestellten Verzögerungszeit bestimmt ist.

Als einer dieser externen Faktoren könnte eine Situation auftreten, bei der die Verbin dungsknoten 5-1 bis 5-6, mit denen die Leitungen manuell verbunden werden, einen Kontaktwiderstand besitzen.

Aus diesem Grund wurde ein elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder vorgeschlagen, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit für den Beginn des Betriebs der Schwingschaltung empfangen wird, und bei dem ein Zähler Ausgangsimpulse von der Schwingschaltung nach einem vorbestimmten Zeitintervall digital zählt.

Ein derartiger elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder kann ohne eine Beziehung mit bzw. Abhängigkeit von der Verzerrung eines Eingangssignals arbeiten, da lediglich die Energie empfangen wird und ein Rücksetzsignal für den Zähler intern erzeugt wird.

Ein Beispiel eines elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders mit einem solchen Aufbau ist in dem US-Patent 5,363,765 offenbart.

Bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, der in dem Patent (5,363,765) offenbart ist, wird eine Übererregung in der Schwingschaltung eingesetzt, um eine Zeit dauer, bis zu der eine stabile Schwingung erzielt wird, zu verkürzen, ohne die Schwing frequenz zu verändern. Bei diesem Aufbau ist ein starker Strom erforderlich.

Offenbarung der Erfindung

Bei einem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder mit einem Aufbau, bei dem Energie ausschließlich von einer Sprengeinheit für die Bestimmung einer Verzögerungszeit empfan gen wird, wird die Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt gemessen, zu dem die Zufuhr der elektrischen Energie von der Sprengeinheit zu dem elektronischen Verzögerungs-Spreng zünder beginnt. Aus diesem Grund ist es zur Verbesserung der Präzision der Verzöge rungszeit notwendig, die Zeitdauer von dem Beginn des Betriebs der Schwingschaltung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sie in einen stationären Schwingungszustand gelangt, zu verkürzen.

Da die Energie, die ausschließlich von der Sprengeinheit empfangen und in der energie speichernden Schaltung gespeichert wird, zur Messung der Explosionsverzögerungszeit und zum Bewirken der Explosion benutzt wird, wird weiterhin bei dem elektronischen Ver zögerungs-Sprengzünder die Leistungsaufnahme für die Messung der Explosionsverzöge rungszeit so weit wie möglich unterdrückt, und zwar wegen des Aufbaus sowie zur Vermeidung einer zufälligen Explosion, die durch Streuströme von einer Sprengstelle hervorgerufen wird. Zusätzlich ist es dann, wenn eine große Anzahl von Sprengzündern mit der Sprengeinheit verbunden ist, notwendig, zu bestätigen, daß die Verbindung jedes Sprengzünders korrekt durchgeführt wurde.

Bei den herkömmlichen Methoden sind Gegenmaßnahmen für diese Probleme nicht in jedem Fall ausreichend.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, zur Erhöhung der Genauigkeit einer Verzögerungszeit die Zeitdauer ab dem Beginn des Betriebs einer Schwingschaltung, die in einem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sie stabil schwingen kann, bei dem elektronischen Ver zögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit für die Bestimmung einer Verzögerungszeit empfangen wird, zu verkürzen.

Eine zweite Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Erhöhung der Genau igkeit der Verzögerung bei einem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit für die Bestimmung der Verzögerungszeit empfangen wird, ohne die Zeitdauer ab dem Beginn des Betriebs einer Schwingschaltung, die in einem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bis zu dem Zeit punkt, zu dem sie stabil schwingen kann, zu messen.

Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leistungsaufnahme einer Schwingschaltung zu verringern, die in einem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit für die Bestimmung der Verzögerungszeit empfangen wird.

Eine vierte Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines elek tronischen Verzögerungs-Sprengzünders, der einen Aufbau besitzt, der zum Vermeiden einer zufälligen Explosion, die durch einen Streustrom an einer Sprengstelle hervorgerufen wird, ausgelegt ist.

Eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines elek tronischen Verzögerungs-Sprengzünders, dessen Verbindungen mit anderen Sprengzündern bestätigt werden können.

Ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehender elektronischer Ver zögerungs-Sprengzünder enthält erste und zweite Eingangsanschlüsse, die von einer Sprengeinheit zugeführte elektrische Energie aufnehmen, eine Gleichrichterschaltung, die einen Eingang besitzt, der mit zumindest einem von dem ersten und dem zweiten Ein gangsanschluß verbunden ist, eine Energiespeicherschaltung, die mit einem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist, eine Schwingschaltung für die Abgabe von Schwin gungsimpulsen, die auf der Grundlage von gespeicherter Energie in der Energiespeicher schaltung arbeitet und die einen ersten Übergangs-Schwingungszustand, bei dem die Schwingungsimpulse sofort nach dem Beginn des Betriebs der Schwingschaltung auf der Grundlage der in der Energiespeicherschaltung gespeicherten Speicherenergie abgegeben werden, und einen zweiten, stationären Schwingungszustand besitzt; eine Erzeugungsschal tung zur Erzeugung eines Aktivierungssignals für die Erfassung einer abgelaufenen (verstrichenen) Zeit, bezogen auf einen Zeitpunkt des Beginns der Zuführung von elek trischer Energie durch die Sprengeinheit, um ein Aktivierungssignal zu erzeugen, eine Schwingungszustand-Umschaltschaltung für die Umschaltung aus dem ersten Schwingungs zustand in den zweiten Schwingungszustand als Reaktion auf das Aktivierungssignal, eine Auslösesignal-Erzeugungsschaltung für die Erzeugung eines Auslösesignals als Reaktion auf eine vorbestimmte, gezählte Anzahl der vorstehend erwähnten Schwingungsimpulse, und eine Entladeschaltung für die Entladung der gespeicherten elektrischen Energie als Reaktion auf das Auslösesignal.

Es können Schwingschaltungen mit unterschiedlicher Gestaltung als die vorstehend genann te Schwingschaltung für die Abgabe von Schwingungsimpulsen eingesetzt werden, die auf der Grundlage der gespeicherten Energie arbeiten und die den ersten Übergangs-Schwin gungszustand, bei dem die Schwingungsimpulse sofort nach Beginn des Arbeitens der Schwingschaltung abgegeben werden, und einen zweiten, stationären Schwingungszustand haben.

Die Schwingschaltung ist eine Festkörper-Schwingschaltung, die einen Verstärker des Inversionstyps umfaßt, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die ein Festkörper-Vibrationselement (Schwingungselement) und eine Lastkapazität aufweist, deren Kapazi tätswert durch die Umschaltschaltung für den Schwingungszustand geändert wird.

Die Schwingschaltung weist einen Festkörper-Schwingschaltungsabschnitt sowie einen CR-Schwingschaltungsabschnitt auf, der mit dem Festkörper-Schwingschaltungsabschnitt in kaskadenförmiger Weise verschaltet ist, wobei ein Betrieb der CR-Schwingschaltung als Reaktion auf die Schwingungszustand-Umschaltschaltung beendet wird.

Die Schwingschaltung ist eine oszillierende Festkörper-Schaltung, die einen Verstärker des Inversionstyps (invertierender Verstärker) aufweist, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die ein Festkörper-Vibrationselement und einen Kondensator umfaßt; und es wird eine Energieversorgungsspannung, die an die Festkörper-Schwingschaltung angelegt wird, in Abhängigkeit von der Schwingungszustand-Umschaltschaltung auf eine niedrigere Spannung umgeschaltet.

Weiterhin kann der elektronische Verzögerungs-Sprengzünder gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau haben, bei dem eine Zählschaltung, die in der Schaltung zur Erzeugung des Auslösesignals enthalten ist, die Schwingungsimpulse von der Schwing schaltung während des ersten Übergangs-Schwingungszustands nicht zählt.

Bei der Gestaltung des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders ist die oszillierende Schaltung (Schwingschaltung) eine Festkörper-Schwingschaltung, die einen invertierenden Verstärker umfaßt, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die ein Festkörper-Vibra tionselement und eine Lastkapazität umfaßt, deren Kapazitätswert durch die Schwingungs zustand-Umschaltung geändert wird, und die Schaltung zur Erzeugung des Auslösesignals weist eine Zählschaltung für das Zählen der Schwingungsimpulse sowie eine Rücksetz schaltung auf, die zum Halten der Zählschaltung in einem Rücksetzzustand ab dem Beginn der elektrischen Energieversorgung sowie zum Freigeben der Zählschaltung aus dem Rücksetzzustand als Reaktion auf das Aktivierungssignal dient.

Weiterhin ist die Schwingschaltung bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder eine Festkörper-Schwingschaltung, die einen invertierenden Verstärker umfaßt, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die ein Festkörper-Schwingungselement und eine Kapazität enthält, sowie eine Schaltung zum Umschalten einer Energieversorgungsspan nung, die an die Festkörper-Schwingschaltung anzulegen ist, auf eine niedrigere Spannung in Abhängigkeit an der Festkörper-Umschaltschaltung, und die Schaltung zur Erzeugung des Auslösesignals weist eine Zählschaltung zum Zählen der Schwingungsimpulse sowie eine Rücksetzschaltung für das Halten der Zählschaltung in einem Rücksetzzustand ab dem Zeitpunkt des Beginns der Zuführung der elektrischen Energie sowie zum Freigeben der Zählschaltung aus dem Rücksetzzustand als Reaktion auf das Aktivierungssignal auf.

Die Schwingschaltung arbeitet mit einer Festkörper-Schwingschaltung, wobei der inver tierende Verstärker, der in der Festkörper-Schwingschaltung benutzt wird, C-MOS-Transistoren enthält, sowie eine Strombegrenzungsschaltung für die Begrenzung des Stroms, der den C-MOS-Transistoren zugeführt wird, aufweist.

Der elektronische Verzögerungs-Sprengzünder weist eine Umgehungsschaltung (Bypass-Schaltung) auf, die zwischen dem ersten und zweiten Eingangsanschluß vorgesehen ist, und enthält ein lineares oder ein nicht-lineares Widerstandselement.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine Zeitspanne ab dem Beginn des Betriebs der Schwingschaltung bis zum Erreichen des stationären Schwingungszustands verkürzt werden, da die Schwingschaltung in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzün der für die Abgabe von Schwingungsimpulsen den ersten Übergangs-Schwingungszustand besitzt, bei dem die Schwingungsimpulse sofort nach dem Beginn des Arbeitens der Schwingschaltung auf der Grundlage von in der Energiespeicherschaltung gespeicherter Energie abgegeben werden, und bei dem zweiten, stationären Schwingungszustand der Schwingungsimpuls stabil ist.

Weiterhin vergrößert sich die Leistungsaufnahme nicht stark, wenn eine Schwingschaltung benutzt wird, bei der die Leistungsaufnahme bei dem ersten Schwingungszustand gleich oder kleiner ist als diejenige in dem zweiten, stationären Schwingungszustand; und es können die Schwingungsimpulse ferner sofort abgegeben werden.

Aus diesem Grund kann die Verzögerungszeit des elektronischen Verzögerungs-Sprengzün ders korrekt eingestellt werden.

Die Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung den ersten Übergangs-Schwingungszustand und den zweiten, stationären Schwingungszustand besitzt, kann durch verschiedenartige Schaltungen erhalten werden.

Dadurch, daß die variable Lastkapazität bei der anfänglichen Stufe der Oszillation auf einen kleinen Kapazitätswert gebracht wird, und der Kapazitätswert der Lastkapazität nach dem Erreichen der stationären Schwingung auf einen Wert umgeschaltet wird, der an die Charakteristik des Festkörper-Vibrationselements angepaßt ist, ist es möglich, den Strom verbrauch bei dem Beginn der Schwingung zu unterdrücken und den stationären Schwin gungszustand in extrem kurzer Zeit zu erreichen. Daher kann eine Schwingschaltung erhalten werden, die stabil arbeitet, nachdem der stationäre Schwingungszustand erreicht ist.

In einem Fall, bei dem die Schwingschaltung die Festkörper-Schwingschaltung und die CR-Schwingschaltung aufweist, die in kaskadenförmiger Weise derart verschaltet sind, daß die Frequenz der CR-Schwingschaltung zwangsweise mit derjenigen der Festkörper-Schwingschaltung synchronisiert wird, wird eine digitale Zeitmessung dadurch ermöglicht, daß die Ausgangsimpulse von der CR-Schwingschaltung solange gezählt werden, bis die Festkörper-Schwingschaltung den stationären Schwingungszustand erreicht.

Die Ausgangsimpulse können sofort dadurch abgegeben werden, daß die Energiever sorgungsspannung, die an die Festkörper-Schwingschaltung der Schwingschaltung angelegt wird, durch die Schwingungszustand-Umschaltschaltung derart geschaltet wird, daß eine Spannung der Energiespeicherschaltung bei der anfänglichen Stufe angelegt wird, und dann bei dem nachfolgenden Zustand eine verringerte Spannung zugeführt wird.

Die hohe Präzision besitzende Zeitmessung kann dadurch erhalten werden, daß die Ausgangsimpulse, die während des ersten Übergangs-Schwingungszustands der Schwing schaltung abgegeben werden, nicht gezählt werden, oder auch dadurch, daß Schwingungs impulse während des Zustands in Abhängigkeit von der Länge des Zustands und der Genauigkeit der Schwingung gezählt werden.

Die Leistungsaufnahme der Schwingschaltung kann verringert werden, da die Festkörper-Schwingschaltung, bei der der Verstärker des Inversionstyps mit C-MOS-Transistoren eingesetzt wird, als die Schwingschaltung benutzt wird, so daß der Strom, der den C-MOS-Transistoren zugeführt wird, begrenzt ist.

Der elektronische Verzögerungs-Sprengzünder kann sicher auch bei problematischen Streuströmen, die an der Sprengstelle auftreten, eingesetzt werden, indem die Bypass-Schaltung bereitgestellt wird; und weiterhin läßt sich der Leitzustand der Mehrzahl von Verbindungen zwischen den Detonationen (Sprengzündern) unter Verwendung dieser Bypass-Schaltung testen.

Die Sicherheit kann dadurch gewährleistet werden, daß ein nicht lineares Widerstands element in der Bypass-Schaltung sowie bzw. oder auch ein lineares Widerstandselement benutzt werden, und es kann die Anzahl an Zielen, die zu sprengen sind, bei einem normalen Vorgang vergrößert werden, da der Energieverlust in der Bypass-Schaltung auf ein Minimum unterdrückt bzw. verringert ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels eines herkömmlichen elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders;

Fig. 2 zeigt eine zeitliche Darstellung des Betriebs des herkömmlichen Beispiels;

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 4 ist eine zeitliche Darstellung des Betriebs des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung eines Aktivierungs signals in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 12 zeigt ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 13A und 13B zeigen Schaltbilder von Bypass-Schaltungen (Umgehungsschaltungen) für ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 zeigt eine Kennlinie eines nicht-linearen Elements bei dem sechsten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 15 ist eine Darstellung, die ein lineares Widerstandselement zeigt, das bei einer Bypass-Schaltung eingesetzt wird;

Fig. 16 ist ein Schaltbild eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung; und

Fig. 17 ist ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des siebten Ausführungsbeispiels.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1. Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das einen elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschau licht. Fig. 4 zeigt eine zeitliche Darstellung der Arbeitsweise, in der der Zeitablauf der Arbeitsweise des Verzögerungs-Sprengzünders veranschaulicht ist. In Fig. 3 sind gleiche Komponenten wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen und es entfällt deren Beschreibung.

In Fig. 3 bezeichnet ein Bezugszeichen 20 eine Schwingschaltung (oszillierende Schal tung), ein Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Schaltung zur Erzeugung eines Auslösesi gnals, ein Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Schaltung zur Erzeugung eines Aktivierungs signals, und ein Bezugszeichen 27 bezeichnet eine Schwingungszustand-Umschaltschaltung. Ein Bezugszeichen 29 bezeichnet eine Umgehungsschaltung bzw. Bypass-Schaltung. Diese Schaltungen bilden einen Teil des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders.

Die Arbeitsweise des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Betriebszeitdiagramm gemäß Fig. 4 beschrieben.

Eine Eingangsspannung Vin wird von einer Sprengeinheit 1 beim Sprengen an Eingangs anschlüsse 6-A und 6-B des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders angelegt. Diese Spannung wird über eine Gleichrichterschaltung 8 in einem Energiespeicherkondensator 9 als gespeicherte Energie gespeichert, der eine Schaltung zur Speicherung von Energie (Energiespeicherschaltung) bildet. Eine Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Energiespeicherkondensators, die in Fig. 4 gezeigt ist, zeigt die Energie an, die in dem Energiespeicherkondensator 9 gespeichert ist. Die Messung der Verzögerungszeit und die Einleitung werden auf der Grundlage der Energie durchgeführt, die in dem Energiespei cherkondensator 9 gespeichert ist.

Wenn Energie in dem Energiespeicherkondensator 9 gespeichert ist, beginnt die Schwing schaltung 20 als Reaktion auf die Energie sofort in einem ersten Übergangs-Schwingungs zustand zu schwingen, um Schwingungsimpulse zu geben. Diese Schwingungsimpulse werden an den Eingang der Schaltung 21 zur Erzeugung des Auslösesignals gelegt und zur Messung der Verzögerungszeit benutzt.

Nach einer vorbestimmten Zeitperiode bzw. Zeitdauer wird ein Aktivierungssignal E von der Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals abgegeben und an die Schwin gungszustand-Umschaltschaltung 27 angelegt, um den Schwingungszustand der Schwing schaltung 20 von dem ersten Übergangs-Schwingungszustand auf einen zweiten, stationären Schwingungszustand umzuschalten. Die Schwingschaltung 20 gibt die Schwingungsimpulse in dem zweiten, stationären Schwingungszustand ab. Diese Impulse werden weiterhin an die Schaltung 21 zur Erzeugung des Auslösesignals angelegt und zur Messung der Ver zögerungszeit benutzt. Wenn die Zeit unter Einsatz der Schwingungsimpulse gemessen wird und eine Zeitdauer, die in der Schaltung 21 zur Erzeugung des Auslösesignals eingestellt ist, verstrichen ist, wird von der Schaltung 21 zur Erzeugung des Auslösesignals ein Auslösesignal T abgegeben und an eine Entladeschaltung bzw. Zündschaltung 14 angelegt. Wenn das Triggersignal T angelegt wird, führt die Entladeschaltung 14 die Energie, die in dem Energiespeicherkondensator 9 gespeichert ist, einer Zündheizeinrich tung 15 zu und es tritt als Ergebnis eine Explosion auf.

Es ist nicht stets notwendig, daß die Frequenz der Schwingungsimpulse, die von der Schwingschaltung in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand abgegeben werden, die gleiche ist wie diejenige der Schwingungsimpulse, die von der Schwingschaltung 20 in dem zweiten, stationären Schwingungszustand abgegeben werden. Wenn die Schwingung sofort in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand begonnen wird, kann die Frequenz in dem ersten Zustand etwas von derjenigen bei dem zweiten, stationären Schwingungs zustand abweichen.

Die Bypass-Schaltung 29 ist zum Umgehen bzw. Ableiten eines Streustroms vorgesehen. Die Gleichrichterschaltung dient dazu, ein Rückströmen der Energie, die in dem Energie speicherkondensator 9 gespeichert ist, zu der Bypass-Schaltung 29 zu vermeiden.

Sicherheitsstandards sind hinsichtlich Streuströmen in unterschiedlichen Rechtsprechungs systemen bestimmt und der Streustrom muß auf einen vorbestimmten Bereich zulässigen Stroms unterdrückt bzw. begrenzt sein, um eine Explosion zu verhindern.

Zum Beispiel ist in der Norm JIS K 4807 "Elektrischer Sprengzünder" in Japan geregelt, daß eine Zündung nicht erfolgen sollte, selbst wenn ein Gleichstrom von 0,25 A für 30 Sekunden angelegt sein sollte. Weiterhin ist in Übereinstimmung mit dem Gesetz zur Regelung von Explosionsenergie, Art. 54 (1) der Regelungen in Japan geregelt, daß dann, wenn ein Leckstrom an einer Sprengstelle vorhanden ist, keine elektrische Sprengung ausgeführt werden sollte, jedoch ist dies nicht bei einer Situation anwendbar, bei der eine Sprengung mittels einer Sicherheitsmethode durchgeführt wird.

Weiterhin ist in USA gemäß der Bundesspezifikation X-C-51a 4.3.2.6 Test Nr. 3 - firing current test. (Zündstromtest), geregelt, daß eine Zündung nicht erfolgen sollte, wenn ein Gleichstrom von 0,20 A für 5 Sekunden fließt.

Ein Test des Leitungszustands des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders kann durchgeführt werden, indem kleine Strommengen bzw. Stromstärken durch die Bypass-Schaltung 29 zum Fließen gebracht werden.

Die Bypass-Schaltung 29 kann unter Verwendung eines linearen Widerstandselements oder eines nicht-linearen Widerstandselements gebildet werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel der Gleichrichter schaltung eine Vollweg-Gleichrichterschaltung beschrieben. Jedoch kann sie auch eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung sein. In diesem Fall kann die Halbwellen-Gleichrichter schaltung mit einem beliebigen der Eingangsanschlüsse 6-A und 6-B verbunden sein.

2. Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das den elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder in Über einstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm des zeitlichen Betriebsablaufs, das den Betriebszeitablauf zeigt. Hierbei sind in Fig. 5 die gleichen Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnet und es entfällt deren Beschreibung.

In Fig. 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 31 eine Zählschaltung und ein Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Rücksetzschaltung. Diese Schaltungen bilden eine Schaltung zur Erzeugung eines Auslösesignals.

Die Schwingschaltung 20 beginnt als Reaktion auf die gespeicherte Energie damit, in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand zu arbeiten, um die Schwingungsimpulse abzuge ben. Diese Schwingungsimpulse werden an den Eingang der Zählschaltung 31 angelegt. Da jedoch die Zählschaltung 31 durch die Rücksetzschaltung 28 rückgesetzt ist, zählt sie die Schwingungsimpulse nicht.

Nach dem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls ändert die Schwingschaltung 20 ihren Zustand, und zwar in den zweiten, stationären Schwingungszustand, als Reaktion auf das Aktivierungssignal E von der Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals, und es wird das Aktivierungssignal E weiterhin an die Rücksetzschaltung 28 angelegt. Als Ergebnis wird die Zählschaltung 31 aus ihrem Rücksetzzustand auf der Grundlage des Ausgangssignals der Rücksetzschaltung 28 freigegeben und beginnt mit der Zählung.

Die Zählschaltung 31 zählt die Schwingungsimpulse für eine Zeit, die in der Zählschaltung 31 eingestellt ist, und erzeugt dann das Triggersignal T, das an die Entladeschaltung 14 angelegt wird. Wenn das Triggersignal T angelegt wird, führt die Entladeschaltung 14 die Energie, die in dem Energiespeicherkondensator 9 gespeichert ist, der Zündheizeinrichtung 15 zu und es erfolgt als Ergebnis die Explosion.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zeitdauer, während der die Schwingschaltung 20 in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand arbeitet, in der Einstellzeit enthalten. Bei diesem, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Zeitdauer nicht in der Einstellzeit enthalten.

Die Schwingschaltung 20 schwingt sofort in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand. In diesem Fall ist jedoch die Frequenz der Übergangs-Schwingung nicht stets die gleiche wie diejenige der stationären Schwingung bei dem zweiten Zustand.

Weiterhin gibt es einen Fall, bei dem die Schwingungsimpulse während einer Zeitdauer unmittelbar nach dem Beginn der Schwingung keine Amplitude besitzen, die für ihre Zählung ausreichend ist, auch wenn die Schwingungsschaltung 20 sofort in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand schwingt.

Weiterhin kann die Einstellzeit bei der in Fig. 5 dargestellten Gestaltung, bei der die Schwingungsimpulse, die in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand erhalten werden, bei der Zählung der Einstellzeit nicht benutzt werden, noch genauer gezählt werden.

3. Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Schwingschaltung 20, die in Fig. 5 gezeigt ist und bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder eingesetzt wird, einen Festkörper-Oszillator bildet, der eine variable Lastkapazität hat.

In Fig. 7 sind die gleichen Komponenten wie in Fig. 5 mit denselben Bezugszeichen versehen und es entfällt deren Beschreibung.

Das Bezugszeichen 41 bezeichnet ein Festkörper-Vibrationselement bzw. -Schwingungs element, wie etwa ein Kristall-Vibrationselement oder ein keramisches Vibrationselement, das Bezugszeichen 42 einen Rückkopplungswiderstand, das Bezugszeichen 43 einen Verstärker des Inversionstyps bzw. einen invertierenden Verstärker, die Bezugszeichen 44 und 48 Gate-Kapazitäten und die Bezugszeichen 45 und 49 Drain-Kapazitäten. Diese Elemente bilden eine Festkörper-Schwingschaltung 40.

N-Kanal-MOS-Transistoren 51 und 52, die durch die Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals geschaltet werden, bilden die Schwingungszustand-Umschaltschaltung 27 zur Umschaltung zwischen dem ersten Schwingungszustand und dem zweiten Schwin gungszustand, wie in Fig. 5 gezeigt.

Das Ausgangssignal der Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals befindet sich unmittelbar nach der Einschaltung der Spannung auf niedrigem Pegel oder "L"-Pegel. Zu diesem Zeitpunkt sind die Transistoren 51 und 52 mit N-Kanal abgeschaltet und die Schwingung wird lediglich mit der Gate-Kapazität 44 und lediglich mit der Drain-Kapazität 45 eingeleitet. Dieser Zustand ist der erste Schwingungszustand der Schwingschaltung 20.

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer ändert sich das Ausgangssignal der Schaltung 26 zur Erzeugung des Auslösesignals auf einen hohen Pegel oder Pegel "H". Zu diesem Zeitpunkt werden die MOS-Transistoren 51 und 52 N-Kanal eingeschaltet und die Schwingung wird mit einem synthetischen bzw. kombinierten Kapazitätswert der Gate-Kapazitäten 44 und 48 und einem synthetischen bzw. kombinierten Kapazitätswert der Drain-Kapazitäten 45 und 49 durchgeführt.

Die Kapazitäten 44 und 45 sind minimale Kapazitätswerte, die zur Einleitung der Schwin gung notwendig sind, und der synthetische bzw. kombinierte Kapazitätswert der Kapazitä ten 44 und 48 und der synthetische bzw. zusammengefaßte Kapazitätswert der Kapazitäten 45 und 49, die jeweils größer sind als die Kapazitäten 44 bzw. 45, sind minimale Kapazi tätswerte, die für die stationäre Schwingung mit hoher Genauigkeit notwendig sind.

Aus diesem Grund wächst die Festkörper-Schwingungsschaltung 40, die in Fig. 7 gezeigt ist, in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand rasch an, auch wenn sich die Schwing frequenz etwas von der Schwingung im zweiten, stationären Schwingungszustand unter scheidet. Weiterhin ist bei der in Fig. 7 gezeigten Schwingschaltung 40 mit Festkörper aufbau die Leistungsaufnahme in dem ersten Übergangs-Schwingungszustand kleiner als diejenige bei dem zweiten, stationären Zustand der Schwingung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden Kapazitätswerte von 2 pF, 2 pF, 10 pF und 10 pF als die Kapazitäten 44, 45, 48 und 49 gewählt, wobei die anfängliche Zeitdauer in dem ersten Schwingungszustand auf ungefähr 1/5 derjenigen Zeit verkürzt werden kann, wenn lediglich die Kapazitäten 48 und 49 verschaltet wären. Als Ergebnis wird das Aus gangssignal in dem ersten Schwingungszustand sofort erhalten.

Da hierbei die optimalen Werte der Kapazitäten 44, 45, 48 und 49 stark von der Charak teristik des Festkörper-Schwingungselements 41 abhängen, sind die Werte nicht auf die Werte beschränkt, die bei dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.

Weiterhin kann hinsichtlich des Aufbaus, bei dem die Lastkapazität geändert werden kann, eine Vielzahl von Kondensatoren an dem Gate und/oder Drain des invertierenden Ver stärkers 43 vorgesehen sein, um die Lastkondensatoren in kleine Kondensatoren zu unterteilen, für die Schalter vorgesehen sind, und es können dann die Schalter sequentiell durch eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung zur Einleitung der Schwingung eingeschaltet werden. In diesem Fall ist es möglich, einen zeitweiligen, nicht stabilen Schwingungs zustand aufgrund einer raschen Veränderung der Kapazitätswerte zu vermeiden.

Ferner können ein oder mehrere Kondensatoren in Parallelschaltung zu der Kapazität entweder des Gates oder des Drains des invertierenden Verstärkers 43 derart, daß die Verbindung gesteuert wird, vorgesehen sein.

Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm der Betriebsweise bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel.

Die in Fig. 7 gezeigte Schwingschaltung 40 mit Festkörperaufbau ist als die Ausführungs form der Schwingschaltung 20 erläutert, die bei dem in Fig. 5 dargestellten elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder eingesetzt wird. Jedoch ist es für den Fachmann leicht verständlich, daß die Schaltung 40 als die Schwingschaltung 20 bei dem ersten Ausfüh rungsbeispiel des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders, das in Fig. 3 gezeigt ist, eingesetzt werden kann.

Die Schwingschaltung ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungs-/Offenle gungsschrift 155205/1991 und 155206/1991 offenbart.

Ein Beispiel der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzten Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals ist in Fig. 9 dargestellt.

Die Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals enthält eine Konstantspannungs schaltung 61, einen Widerstand 63 und eine Kapazität 64, die zur Bestimmung einer Zeitkonstante eingesetzt werden, Widerstände 65 und 66 zur Bestimmung eines Spannungs pegels, und einen Vergleicher 67.

Wenn eine Spannung angelegt wird, steigt die Spannung der Kapazität zu den Anschlüssen in Übereinstimmung mit der Zeitkonstante, die auf den Widerstandswert des Widerstands 63 und dem Kapazitätswert der Kapazität 64 beruht, an und es wird nach einer vorbe stimmten Zeitdauer, in der die Spannung den Spannungspegel aufgrund der Widerstände 65 und 66 erreicht, das Aktivierungssignal E von dem Vergleicher 67 abgegeben.

Das Aktivierungssignal E wird an die Transistoren 51 und 52 angelegt, die die Schwin gungszustand-Umschaltschaltung 27 bilden.

Zusätzlich wird, wenn das Aktivierungssignal E an die Rücksetzschaltung 28, die die Zählschaltung 31 in einem Rücksetzzustand hält, angelegt wird, der Rücksetzzustand der Zählschaltung freigegeben.

4. Ausführungsbeispiel

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel der Schwingschal tung 20 zeigt, die aus einer Schwingschaltung mit Festkörperaufbau und einer CR-Schwingschaltung besteht und bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, der in Fig. 3 dargestellt ist, eingesetzt wird.

Fig. 11 zeigt die Betriebszeitgabe bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel (die Wellen form ist zum leichten Verständnis als rechteckförmige Welle gezeigt.).

In Fig. 10 sind die gleichen Komponenten wie in den Fig. 3 und 7 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß Fig. 10 enthält eine Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau ein Festkörper-Vibrationselement bzw. Schwingelement 41, einen Rückkopplungswiderstand 42, einen Verstärker 43 des Inversionstyps, eine Gatekapazität 44, eine Drain-Kapazität 45 und Reihenwiderstände 46 des Festkörper-Schwingelements 41.

Weiterhin enthält eine CR-Schwingschaltung 92 eine Kapazität 101 für die Synchronisa tion, ein NAND-Glied 102, einen Verstärker 103 des Inversionstyps mit einem Steuer eingang, Widerstände 104 und 105 und eine Kapazität (Kondensator) 106. Die Schwing schaltung 20 weist die Festkörper-Schwingschaltung 91 und die CR-Schwingschaltung 91 auf.

Ein Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Zählschaltung zum Zählen von Schwingungsimpul sen bis zu einem vorbestimmten Wert für die Abgabe eines Auslösesignals T.

Unter Bezugnahme auf die in Fig. 11 gezeigte betriebliche Zeitdarstellung wird das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schwingschaltung 20 nachstehend erläutert.

Die CR-Schwingschaltung 92 ist hinsichtlich der Genauigkeit der Schwingung nicht mit der Festkörper-Schwingschaltung 91 vergleichbar, beginnt jedoch in einem extrem kurzen Zeitintervall mit einer stationären oder stabilen Schwingung.

In dem anfänglichen Zustand unmittelbar nach der Einschaltung der Spannung erreicht die Amplitude eines Ausgangsimpulses P2 von der Festkörper-Schwingschaltung einen Schwellwertpegel des NAND-Glieds 102 nicht und es erfaßt daher die CR-Schwingschal tung 92 das Ausgangssignal der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau nicht und schwingt daher selbst mit einer Zeitkonstanten, die durch den Widerstand 105 und die Kapazität 106 bestimmt ist, um einen Ausgangsimpuls P1 abzugeben.

Nachdem die Amplitude des Ausgangsimpulses P2 der Festkörper-Schwingschaltung 91 den Schwellwertpegel des NAND-Glieds 102 überschreitet, wird das Ausgangssignal der CR-Schwingschaltung 92 zwangsweise mit dem Ausgangsignal der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau synchronisiert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Frequenz der Ausgangs impulse P1 der CR-Schwingschaltung 92, die zwangsweise mit der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau synchronisiert sind, die gleiche wie diejenige der Ausgangsimpulse P2 der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau.

Die Zählschaltung 31 gibt das Auslösesignal T ab und erzeugt weiterhin ein Signal, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer, die kürzer als eine Einstellzeit ist, gemessen ist. Dieses zweite Signal wird an die Schaltung 32 zur Erzeugung des Aktivierungssignals gelegt, die zur Erzeugung des Aktivierungssignals E eingesetzt wird. Wenn die Schaltung 32 zur Erzeugung des Aktivierungssignals das Signal von der Zählschaltung 31 empfängt, wird das Aktivierungssignal E an einen Steueranschluß 203 eines Invertierers 103 angelegt, wodurch die Schwingung der CR-Schwingschaltung 92 beendet wird.

Danach werden die Ausgangsimpulse P2 der Festkörper-Schwingschaltung 91 an die Zählschaltung 31 angelegt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Schwingschaltung 20 die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau sowie die CR-Schwingschaltung 92. Der Zustand, bei dem die CR-Schwingschaltung 92 Impulse abgibt, ist der erste Schwingungs zustand der Schwingschaltung 20, und der Zustand, bei dem die CR-Schwingschaltung 92 angehalten wird und die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau Impulse abgibt, ist der zweite Schwingungszustand.

Bei dem anfänglichen Zustand unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung schwingt die CR-Schwingschaltung selbst mit der Zeitkonstante, die durch den Widerstand 105 und die Kapazität 106 bestimmt ist. Die Ausgangsimpulse der CR-Schwingschaltung 92 mit der Frequenz P1, die zwangsweise mit der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau syn chronisiert sind, sind (hinsichtlich der Frequenz) gleich groß wie die Frequenz der Aus gangsimpulse von der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau.

Aus diesem Grund wird ein Fehler der Verzögerungszeit lediglich aufgrund des Unter schieds der Zykluszeit zwischen den Ausgangsimpulsen von der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau und den Ausgangsimpulsen der CR-Schwingschaltung 92 während der Zeitdauer, während der die Ausgangsimpulse als Ergebnis der unabhängigen Schwingung der CR-Schwingschaltung 92 abgegeben werden, hervorgerufen, und es ist darüberhinaus ein kumulativer Zeitfehler nicht bedeutsam, da die Zeitdauer kurz ist, und es kann die Verzögerungszeit mit hoher Genauigkeit erhalten werden.

Durch Festlegung des Schwellwertpegels des NAND-Glieds 102 auf einen relativ niedrigen Pegel läßt sich der Verzögerungszeitfehler auf einen kleinen Wert bringen, da die CR-Schwingschaltung 92 zwangsweise mit der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau in einer früheren Stufe synchronisiert wird.

Die vorstehend beschriebene Schaltung ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmel dungsveröffentlichung (25079/1986) vorgeschlagen.

5. Ausführungsbeispiel

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in Fig. 5 dargestellten elektronischen Ver zögerungs-Sprengzünders in einem Fall, bei dem die Schwingschaltung 20 eine Schwing schaltung mit Festkörperaufbau ist, die einen Verstärker des Inversionstyps (invertierenden Verstärker) mit einem Festkörper-Vibrationselement bzw. -Schwingelement und einer Lastkapazität in einer Rückkopplungsschaltung besitzt, wobei die Versorgungsspannung, die an die Schwingschaltung mit Festkörperaufbau anzulegen ist, durch eine Umschalt schaltung auf eine niedrigere Spannung umgeschaltet wird.

In Fig. 12 sind die gleichen Komponenten wie in Fig. 5 jeweils mit denselben Bezugs zeichen versehen und es entfällt deren Beschreibung.

Da gemäß Fig. 12 die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau die gleiche wie die in Fig. 10 gezeigte ist, ist ihr das gleiche Bezugszeichen zugeordnet und es entfällt ihre Beschreibung.

Die Spannung der Spannungsversorgung der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau, die Spannung des Energiespeicherkondensators 9 zwischen den Anschlüssen und eine konstante Spannung, die durch Abfallenlassen der Spannung zwischen den Anschlüssen und durch Stabilisieren der abgefallenen Spannung mittels der Konstantspannungsschaltung 35 erhalten wird, werden jeweils selektiv durch die Umschaltschaltung 36 zugeführt.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Energie von der Sprengeinheit 1 zugeführt wird und sich die Umschaltschaltung 36 in dem Zustand befindet, in dem sie direkt mit dem Anschluß des Energiespeicherkondensators 9 verbunden ist, wird eine Spannung von dem Energie speicherkondensator 9 direkt an die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau angelegt.

Als nächstes wird das Aktivierungssignal von der Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivie rungssignals abgegeben, nachdem das Ausgangssignal der Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau den stationären Zustand erreicht hat, um die Verbindung bzw. Ver schaltung der Umschaltschaltung 36 umzuschalten. Als Ergebnis wird die Ausgangs spannung der Konstantspannungsschaltung 35 an die Schwingschaltung 20 als die Energie versorgungsspannung angelegt.

Dies bedeutet, daß die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau derart ausgelegt ist, daß sie lediglich während des ersten Übergangs-Schwingungszustands durch eine hohe, von dem Energiespeicherkondensator 9 stammende Spannung betrieben wird, und in dem zweiten, stationären Zustand der Schwingung mit einer verringerten, konstanten Schwin gung betrieben wird.

Da die hohe Spannung an die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau in dem ersten Schwingungszustand angelegt wird, unterscheidet sich die Frequenz der Schwingungs impulse von demjenigen der Schwingungsimpulse im stationären Zustand, d. h. die Fre quenz der Schwingung während des ersten Zustands ist etwas höher als diejenige der Schwingung während des zweiten, stationären Zustands der Schwingung. Da jedoch die Zunahme der Amplitude der Schwingungsimpulse beschleunigt ist, kann die Anstiegszeit der Schwingung als Ergebnis rascher beschleunigt werden.

Es ist erforderlich, daß die Leistungsaufnahme während des ersten Zustands der Schwin gung sich nicht extrem vergrößert. Selbst wenn die Zunahme der Leistungsaufnahme auf ein kleines Mehrfaches von derjenige bei dem stationären Zustand der Schwingung unter drückt bzw. gedrückt ist, läßt sich die Wirkung der Beschleunigung in ausreichender Weise erhalten.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten Aufbau läßt sich zum Beispiel, wenn die aufgeladene Spannung des Energiespeicherkondensators 9 15 V beträgt, die Zeit, die die Festkörper-Schwingschaltung 91 zum Erreichen des stationären Zustands der Schwingung benötigt, auf ungefähr 1/3 verringern, verglichen mit einem Fall, bei dem die Schaltung 91 mit einem Ausgangssignal von 3,3 V von der Konstantspannungsschaltung 35 gestartet wird.

Die zum Beispiel in Fig. 9 gezeigte Schaltung kann als die Schaltung 26 zur Erzeugung des Aktivierungssignals eingesetzt werden.

Als ein Beispiel der vorstehend angegebenen Schwingschaltung wird auf die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung (207304/1992) verwiesen.

Die Schwingschaltung 91 mit Festkörperaufbau, die in Fig. 12 gezeigt ist, wurde als die Ausführungsform der Schwingschaltung 20 erläutert, die bei dem in Fig. 3 dargestellten elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wurde. Jedoch ist für den Fachmann leicht verständlich, daß die Festkörper-Schwingschaltung 91 die Schwingschaltung 20 bilden kann, die bei dem in Fig. 5 dargestellten elektronischen Verzögerungs-Springzünder eingesetzt ist.

6. Ausführungsbeispiel

Fig. 13A und 13B zeigen ein Ausführungsbeispiel des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders, bei dem ein nichtlinearer Widerstand als eine Bypass-Schaltung oder Nebenschlußschaltung angesetzt wird.

In Fig. 13A und 13B sind die gleichen Komponenten wie in den Fig. 3 und 5 jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es entfällt deren Beschreibung.

Gemäß Fig. 13A wird die Bypass-Schaltung 16 über Eingangsanschlüsse 6-A und 6-B mit Strom oder Spannung gespeist. Die Bezugszeichen 201 und 202 bezeichnen nichtlineare Elemente des Konstantstromtyps und es werden z. B. N-Kanal-MOS-Transistoren des Verarmungstyps eingesetzt. Die N-Kanal-MOS-Transistoren 201 und 202 des Verarmungs typs sind parallel zueinander zusammengefaßt bzw. geschaltet, um die Bypass-Schaltung 16 zu bilden.

Gemäß Fig. 13B wird die Bypass-Schaltung 16 über Eingangsanschlüsse 6-A und 6-B mit Strom oder Spannung gespeist. Die Bezugszeichen 211 und 212 bezeichnen nichtlineare Elemente des Konstantstromtyps und es werden z. B. N-Kanal-MOS-Transistoren des Verarmungstyps eingesetzt. Diese N-Kanal-MOS-Transistoren 211 und 212 des Ver armungstyps sind in Reihe miteinander zusammengefaßt bzw. verschaltet, um die Bypass-Schaltung zu bilden.

Die Kennlinie eines nichtlinearen Typs einer Bypass-Schaltung, bei der die Verarmungs-N-Kanal-MOS-Transistoren 201, 202, 211 und 212 miteinander verknüpft sind, ist in Fig. 14 dargestellt.

Die Bypass-Schaltung ist eingefügt, um eine zufällige Explosion aufgrund eines Streu stroms zu verhindert. Falls ein Streustrom von z. B. 250 mA fließt, steigt die Spannung zwischen den Anschlüssen auf 3,75 V an, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Da jedoch das Sprengungskriterium z. B. Vx ist, tritt keine Sprengung auf. Die Bypass-Schaltung mit einer solchen Charakteristik bzw. Kennlinie kann für einen Streustrom mit einem maxima len Wert von 250 mA sicher bzw. zuverlässig benutzt werden.

Die in Fig. 14 gezeigte Kennlinie eine nichtlinearen Elements des Konstantstromtyps kann beliebig gestaltet werden und es ist einfach, die Eigenschaften der N-Kanal-MOS-Transi storen 201, 202, 211 und 212 des Verarmungstyps derart zu ändern, daß sie an die Sprengempfindlichkeit bzw. Explosionsempfindlichkeit des elektronischen Verzögerungs-Sprengzünders angepaßt sind.

Die Eigenschaft wird mit derjenigen verglichen, die sich ergibt, wenn die Bypass-Schal tung ein lineares Widerstandselement 204 besitzt, wie es in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn der Widerstandswert des nichtlinearen Widerstandswerts 15 Ohm beträgt, ist der Unterschied der Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen 3,75 V, falls ein Strom von 250 mA fließt. Als Ergebnis läßt sich das gleiche Resultat wie in dem Fall erhalten, bei dem die Bypass-Schaltung aus dem nichtlinearen Widerstandselement 16 besteht, wie es in Fig. 13A und 13B gezeigt ist.

Allerdings vergrößert sich in diesem Fall, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen größer wird, der Strom, der in die Bypass-Schaltung 16 fließt, falls der Gesamtstrom größer wird, so daß ein Stromverlust bei der elektrischen Energie auftritt, die von der Sprengeinheit zugeführt wird.

In dem Fall, daß die Bypass-Schaltung 16 aus den nichtlinearen Elementen 201, 202, 211 und 212 besteht, ist ein solcher Verlust geringer. Aus diesem Grund läßt sich die Anzahl von Zielen, die zu einem Zeitpunkt zur Explosion zu bringen sind, möglicherweise bei einer normalen Sprengung bei einer Reihenschaltung vergrößern.

Wenn ein kleiner Strom von z. B. 10 mA oder weniger fließt, fließt er über die Bypass-Schaltung 16. In diesem Fall tritt aufgrund der Bypass-Schaltung ein Spannungsabfall an den Anschlüssen 6-A und 6-B auf, wodurch es möglich ist, den Leitzustand des elek tronischen Verzögerungs-Sprengzünders durch Erfassung der Spannung zu messen. Als Ergebnis kann die Verbindung vor dem Sprengen bestätigt bzw. überprüft werden.

7. Ausführungsbeispiel

Fig. 16 zeigt eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Schwingschaltung 20, die bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder eingesetzt wird, wobei die Schwingschaltung 20 einen Verstärker der Inversionstyps (invertierenden Verstärker) enthält, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die ein Festkörper-Vibrationselement bzw. -Schwingelement und einen Kondensator aufweist, und der bzw. die aus C-MOS-Transistoren gebildet ist, und eine Strombegrenzungsschaltung zur Begrenzung eines Stroms, der den C-MOS-Transistoren zugeführt wird, benutzt.

In Fig. 16 bezeichnen die Bezugszeichen 251 und 253 P-Kanal-MOS-Transistoren und die Bezugszeichen 252 und 254 bezeichnen N-Kanal-MOS-Transistoren. Ein Bezugszeichen 257 bezeichnet einen Inverter bzw. Invertierer.

Die Festkörper-Schwingschaltung besteht aus dem Verstärker 43 des Inversionstyps, der durch den P-Kanal-MOS-Transistor 251 und den N-Kanal-MOS-Transistor 252 gebildet ist, und enthält die Rückkopplungsschaltung, die das Festkörper-Schwingelement 41, den Widerstand 42, die Gate-Kapazität 44 und die Drain-Kapazität 45 umfaßt.

Wenn diese Festkörper-Schwingschaltung schwingt, wird das Ausgangssignal VB an dem Ausgangsanschluß B des Verstärkers 43 des Inversionstyps zu einem Eingangsanschluß A des invertierenden Verstärkers 43 über die Rückkopplungsschaltung zurückgekoppelt, und es wird weiterhin an den Eingangsanschluß A ein Eingangssignal VA angelegt, das in Fig. 17 gezeigt ist. Wenn sich die Wellenform des Eingangssignals VA allmählich verändert, werden der P-Kanal-MOS-Transistor 251 und N-Kanal-MOS-Transistor 252 während eines Zeitintervalls eingeschaltet, das durch eine Energieversorgungsspannung VDD und die Schwellenspannungen des P-Kanal-MOS-Transistors 251 und N-Kanal-MOS-Transistors 252 bestimmt ist (t1 + t2 in Fig. 17). Als Ergebnis fließt ein Durchgangsstrom.

Da jedoch das Ausgangssignal (V_G in Fig. 17) des Verstärkers 73 des Inversionstyps, das durch den Invertierer 257 invertiert und zu einer Rechteckform geformt ist, zu den Gates des P-Kanal-MOS-Transistors 253 und des N-Kanal-MOS-Transistors 254 zurückgekoppelt wird, nimmt der Durchgangsstrom aufgrund des P-Kanal-MOS-Transistors 251 und des N-Kanal-MOS-Transistors 252 ab. Als Ergebnis kann die Leistung, die in der Festkörper-Schwingschaltung aufgenommen wird, effektiv verringert werden.

Dieser Aufbau der strombegrenzenden Schaltung läßt sich bei allen Festkörper-Schwing schaltungen einsetzen, bei denen C-MOS-Transistoren für einen Verstärker des Inversions typs verwendet werden.

Hinsichtlich der Festkörper-Schwingschaltung mit einem solchen Aufbau sei z. B. auf die japanische Patentanmeldung-Offenlegungsschrift (21754/1977) verwiesen.

Es versteht sich, daß der elektronische Verzögerungs-Sprengzünder durch verschieden artige Kombinationen der Schaltungen, die bei dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel offenbart sind, aufgebaut werden kann, sobald der Fachmann die Lehre der vorliegenden Erfindung an die Hand bekommen hat.

Industrielle Anwendbarkeit

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann daher bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit zur Bestimmung einer Verzögerungszeit empfangen wird, ein Zeitintervall ab dem Beginn des Arbeitens einer Schwingschaltung, die in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bis zu deren stabilem Schwingen verkürzt werden und es kann daher die Genauigkeit der Verzögerungszeit verbessert werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung läßt sich bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit zur Bestimmung einer Verzögerungszeit empfangen wird, die Genauigkeit der Verzögerungs zeit verbessern, ohne ein Zeitintervall ab dem Beginn des Arbeitens einer Schwingschal tung, die in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bis zu deren stabilen Schwingen zu messen. Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich bei dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprenge inheit zur Bestimmung einer Verzögerungszeit empfangen wird, eine Zeitdauer ab dem Beginn des Arbeitens einer Sprengschaltung, die in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, bis zu deren stabilen Schwingen verkürzen, ohne daß die Leistungsaufnahme stark vergrößert oder diese geringfügig erhöht wird.

Weiterhin läßt sich in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bei dem elek tronischen Verzögerungs-Sprengzünder, bei dem Energie lediglich von einer Sprengeinheit für die Bestimmung einer Verzögerungszeit empfangen wird, eine Leistungsaufnahme einer Schwingschaltung, die in dem elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder benutzt wird, unterdrücken bzw. verringern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder geschaffen, der einen Aufbau besitzt, bei dem eine zufällige Explosion, die durch einen Streustrom an der Sprengstelle hervorgerufen wird, vermieden werden kann.

Weiterhin läßt sich in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Verbindung jedes der elektronischen Verzögerungs-Sprengzünder bestätigen bzw. überprüfen.

Claims

1. Verzögerungs-Sprengzünder mit
einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß zum Aufnehmen von elektrischer Energie, die von einer Sprengeinheit zugeführt wird;
einer Gleichrichterschaltung mit einem Eingang, der mit zumindest einem von dem ersten und zweiten Eingangsanschluß verbunden ist;
einer Energiespeicherschaltung, die mit einem Ausgang der Gleichrichter schaltung verbunden ist;
einer Schwingschaltung für die Abgabe von Schwingungsimpulsen, die auf der Grundlage von gespeicherter Energie, die in der Energiespeicherschaltung gespeichert ist, arbeitet und die einen ersten Übergangs-Schwingungszustand, bei dem die Schwingungs impulse unmittelbar nach dem Beginn des Arbeitens der Schwingschaltung abgegeben werden, und einen zweiten, stationären Schwingungszustand besitzt;
einer Schaltung für die Erzeugung eines Aktivierungssignals, die zur Erfassung einer Zeit, die relativ zu einem Zeitpunkt des Beginns der Zuführung von elektrischer Energie durch die Sprengeinheit verstrichen ist, zur Erzeugung eines Aktivierungssignals dient;
einer Schwingungszustand-Umschaltschaltung für die Umschaltung von dem ersten Schwingungszustand auf den zweiten Schwingungszustand als Reaktion auf das Aktivierungssignal;
einer Schaltung zur Erzeugung eines Auslösesignals, die zur Erzeugung eines Auslösesignals als Reaktion auf eine vorbestimmte, gezählte Anzahl von Schwingungs impulsen dient; und
einer Entladeschaltung für die Entladung der gespeicherten elektrischen Energie als Reaktion auf das Auslösesignal.

2. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, der weiterhin eine Bypass-Schaltung aufweist, die zwischen den ersten und den zweiten Eingangsan schluß geschaltet ist.

3. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 2, bei dem die Bypass-Schaltung ein nichtlineares Widerstandselement aufweist.

4. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, bei dem die Schwingschaltung eine Festkörper-Schwingschaltung ist, die einen Verstärker des Inver sionstyps aufweist, der eine Rückkopplungsschaltung enthält, die ein Festköper-Vibrations element und eine Lastkapazität enthält, deren Kapazitätswert durch die Schwingungs zustand-Umschaltschaltung geändert wird.

5. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, bei dem die Schwingschaltung eine Festkörper-Schwingschaltung ist, die einen Verstärker des Inver sionstyps enthält, der eine Rückkopplungsschaltung umfaßt, die ein Festkörper-Vibrations element und eine Lastkapazität enthält, deren Kapazitätswert durch die Schwingungs zustand-Umschaltschaltung geändert wird, und
bei dem die Schaltung zur Erzeugung des Auslösesignals aufweist:
eine Zählschaltung zum Zählen der Schwingungsimpulse; und
eine Rücksetzschaltung, die auf den Beginn der Zuführung von elektrischer Energie für das Halten der Zählschaltung in einem Rücksetzzustand anspricht und die auf das Aktivierungssignal zur Freigabe der Zählschaltung aus dem Rücksetzzustand anspricht.

6. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, bei dem die Schwingschaltung aufweist:
eine Festkörper-Schwingschaltung, und
eine CR-Schwingschaltung, die mit der Festkörper-Schwingschaltung in kaskadenförmiger Form für einen derartigen Betrieb, daß Impulse abgegeben werden, verschaltet ist, wobei der Betrieb der CR-Schwingschaltung in Abhängigkeit von der Schwingungszustand-Umschaltschaltung angehalten wird.

7. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, bei dem die Schwingschaltung eine Festkörper-Schwingschaltung ist, die einen Verstärker des Inver sionstyps aufweist, der eine Rückkopplungsschaltung umfaßt, die ein Festkörper-Vibra tionselement und einen Kondensator enthält, und
bei dem eine Energieversorgungsspannung, die der Festkörper-Schwingschal tung zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Schwingungszustand-Umschaltschaltung auf eine niedrigere Spannung umgeschaltet wird.

8. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 1, bei dem die Schwingschaltung aufweist:
eine Festkörper-Schwingschaltung, die einen invertierenden Verstärker auf weist, der eine Rückkopplungsschaltung enthält, die ein Festkörper-Schwingelement und einen Kondensator umfaßt, und
eine Schaltung zum Umschalten einer Energieversorgungsspannung, die an die Festkörper-Schwingschaltung anzulegen ist, auf eine niedrigere Spannung in Abhängigkeit von der Schwingungszustand-Umschaltschaltung, und
bei dem die Schaltung zur Erzeugung des Auslösesignals aufweist:
eine Zählschaltung zum Zählen der Schwingungsimpulse, und
eine Rücksetzschaltung, die auf den Beginn der Zuführung von elektrischer Energie und auf das Aktivierungssignal zur Beibehaltung des Rücksetzzustands der Zähl schaltung anspricht, und die auf das Aktivierungssignal zur Freigabe der Zählschaltung aus ihrem Rücksetzzustand anspricht.

9. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 4, bei dem die Festkörper-Schwingschaltung aufweist:
den Verstärker des Inversionstyps mit C-MOS-Transistoren, und
eine Strombegrenzungsschaltung zur Begrenzung eines Stroms, der den C-MOS-Transistoren zuzuführen ist.

10. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 5, bei dem die Festkörper-Schwingschaltung aufweist:
den invertierenden Verstärker mit C-MOS-Transistoren, und
eine Strombegrenzungsschaltung zur Begrenzung eines Stroms, der den C- MOS-Transistoren zuzuführen ist.

11. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 6, bei dem die Festkörper-Schwingschaltung aufweist:
den invertierenden Verstärker mit C-MOS-Transistoren, und
eine Strombegrenzungsschaltung zur Begrenzung eines Stroms, der den C-MOS-Transistoren zuzuführen ist.

12. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 7, bei dem die Festkörper-Schwingschaltung aufweist:
den Verstärker des Inversionstyps mit C-MOS-Transistoren, und
eine Strombegrenzungsschaltung zum Begrenzen eines Stroms, der den C-MOS-Transistoren zuzuführen ist.

13. Elektronischer Verzögerungs-Sprengzünder nach Anspruch 8, bei dem die Festkörper-Schwingschaltung aufweist:
den invertierenden Verstärker mit C-MOS-Transistoren, und
eine Strombegrenzungsschaltung zum Begrenzen eines Stroms, der den C-MOS-Transistoren zuzuführen ist.