ES2636682T3 - Sistema de ignición de una pluralidad de conjuntos de detonadores electrónicos - Google Patents
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Abstract
Sistema de ignición de varios conjuntos de detonadores electrónicos (11), estando conectado cada conjunto de detonadores electrónicos (11) a una línea de disparo (12) unida a una unidad de control de disparo local (13), caracterizado por que al menos una de dichas unidades de control de disparo locales (13S) comprende un módulo electrónico de sincronización (14) conectado a la línea de disparo (12) que une un conjunto de detonadores electrónicos (11) a una unidad de control de disparo local maestra (13M) elegida entre dichas unidades de control de disparo locales (13).
Description
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DESCRIPCION
Sistema de ignicion de una pluralidad de conjuntos de detonadores electronicos
La presente invention se refiere a un sistema de ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos.
De manera general, la presente invencion se refiere al campo de los trabajos con explosivos que implementan un gran numero de detonadores electronicos desencadenados segun una secuencia temporal precisa, asimismo denominada plan de disparo.
Un sistema de ignicion de ese tipo de varios conjuntos de detonadores electronicos se describe particularmente en el documento WO 97/45696. Ademas, el documento WO 01/67031 describe un sistema de ignicion segun el preambulo de la reivindicacion independiente 1. De manera general, en un sistema de ignicion de ese tipo, se conecta un conjunto de detonadores electronicos a una llnea de disparo unida a una unidad de control de disparo local.
Esta unidad de control de disparo local esta concebida para permitir la ignicion de los detonadores electronicos unidos a la llnea de disparo, a partir de la information de ignicion dirigida por radio mediante una unidad de control de disparo a distancia.
La unidad de control de disparo a distancia controla de ese modo la unidad de control de disparo local tanto durante las fases de ensayo para verificar el buen funcionamiento de cada detonador electronico como para la fase de ignicion propiamente dicha de estos detonadores electronicos.
En una arquitectura de ese tipo del sistema de ignicion, y teniendo en cuenta las perdidas creadas por los diferentes cables de enlace y de conexion y las eventuales fugas de corriente, puede conectarse un numero limitado de detonadores electronicos, por ejemplo del orden de 1500, a una misma llnea de disparo unida a una unidad de control de disparo local.
Cuando se requiere un numero superior de detonadores electronicos en el sistema de ignicion, se pueden implementar varias unidades de control de disparo locales en paralelo y controladas por radio mediante la unidad de control de disparo a distancia.
Sin embargo, es necesario siempre dirigir unas ordenes de ignicion distinta para cada unidad de control de disparo a distancia.
Un sistema de ese tipo se describe particularmente en el documento FR 2 955 933.
Sin embargo, incluso sincronizando, en la unidad de control de disparo a distancia, el envlo de las ordenes de ignicion a las diferentes unidades de control de disparo locales, las diferentes duraciones de la propagation de las senales con destino en estas unidades de control de disparo locales implica necesariamente una desincronizacion de las ordenes de ignicion.
Un sistema as! no esta adaptado para controlar el conjunto de los detonadores electronicos si estos ultimos constituyen un unico plan de disparo debido al hecho de la desincronizacion en las ordenes de ignicion.
La presente invencion tiene por objetivo resolver al menos uno de los inconvenientes antes citados y proponer un sistema de ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos a partir de un desencadenamiento del disparo controlado por una unidad de control de disparo a distancia. El objetivo antes mencionado se consigue por la combination de caracterlsticas de la reivindicacion independiente 1.
Con este fin, la presente invencion se refiere a un sistema de ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos, estando conectado cada conjunto de detonadores electronicos a una llnea de disparo unida a una unidad de control de disparo local.
Segun la invencion, al menos una de las unidades de control de disparo locales comprende un modulo electronico de sincronizacion conectado a la llnea de disparo que une un conjunto de detonadores electronicos a una unidad de control de disparo local maestra elegida entre las unidades de control de disparo locales.
De ese modo, una o varias unidades de control de disparo locales se unen mediante un modulo electronico de sincronizacion a una llnea de disparo asociada a una unidad de control de disparo local maestra.
Un montaje de ese tipo permite en una unidad de control de disparo a distancia desencadenar la ignicion del conjunto de los detonadores electronicos del sistema.
El modulo electronico de sincronizacion permite realizar esta ignicion de manera sincronizada para los diferentes
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conjuntos de detonadores electronicos, segun un plan de disparo unico.
Segun una caracteristica de la invencion, varias unidades de control de disparo locales comprenden respectivamente un modulo electronico de sincronizacion conectado a la linea de disparo de la unidad de control de disparo local maestra.
Como se ha indicado anteriormente, la utilizacion de varias unidades de control de disparo locales conectadas mediante un modulo electronico de sincronizacion a la unidad de control de disparo local maestra permite incrementar el numero de detonadores electronicos de un mismo plan de disparo.
Segun un modo de realization de la invencion, el modulo electronico de sincronizacion esta conectado a una entrada de un microcontrolador de al menos una de las unidades de control de disparo locales, la ignition del modulo electronico de sincronizacion pilota una orden de ignicion a traves del microcontrolador de un conjunto de detonadores electronicos conectados a la linea de disparo unida a esta unidad de control de disparo local.
En un modo de realizacion practica de la invencion, el modulo electronico de sincronizacion comprende un modulo de encendido electronico adaptado para generar un impulso electrico a la entrada del microcontrolador.
Con el fin de permitir la ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos segun un plan de disparo global, los detonadores electronicos comprenden unos medios de memorization de un retardo de ignicion programable, siendo programados los retardos de ignicion de los detonadores electronicos de varios conjuntos, segun un plan de disparo global.
En la practica, el retardo de ignicion programado para los detonadores electronicos conectados a la linea de disparo unida a la unidad de control local maestra se incrementa en un valor de compensation igual a una duration de la propagation de la orden de ignicion entre la unidad de control de disparo local maestra y la entrada del microcontrolador de al menos una de las unidades de control de disparo locales.
La programacion de los retardos de ignicion tiene asi en cuenta el tiempo de propagacion de la orden de ignicion entre la unidad de control de disparo local maestra y las otras unidades de control de disparo locales.
Surgiran otras particularidades y ventajas mas de la invencion en la description a continuation.
En los dibujos adjuntos, dados a titulo de ejemplo no limitativo:
- la figura 1 es una ilustracion esquematica del sistema de ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos segun un modo de realizacion de la invencion;
- la figura 2 es un esquema que ilustra un modulo de encendido electronico de un detonador electronico; y
- la figura 3 es un esquema que ilustra un modulo de encendido electronico de un modulo electronico de sincronizacion conectado a la entrada de un microcontrolador.
Se ha ilustrado en la figura 1, un ejemplo de sistema de ignicion constituido por varios conjuntos de detonadores electronicos 11.
Estos detonadores electronicos 11 pueden ser por ejemplo similares a los descritos en el documento WO 97/45696.
Este sistema comprende un numero cualquiera de detonadores electronicos 11 conectados a una linea de disparo 12 unida a una unidad de control de disparo local 13.
Los detonadores electronicos 11 pueden utilizarse en numero importante en montajes paralelos sobre una misma linea de disparo 12 y, por ejemplo, ser superiores a 1000.
En el ejemplo de realizacion, se montan 1500 detonadores electronicos en paralelo sobre una misma linea de disparo 12.
Los detonadores electronicos 11 estan dotados por ejemplo de una memoria permanente ROM que almacena un identificador unico del detonador, por ejemplo en 24 bits.
Estos detonadores electronicos 11 estan adaptados para dialogar con la unidad de control de disparo local 13, que puede transmitirles unas ordenes y recibir unas informaciones.
Cada detonador electronico 11 comprende un modulo de encendido electronico y una carga detonadora.
El modulo de encendido electronico permite particularmente la transferencia de informaciones entre el detonador electronico 11 y la unidad de control de disparo local 13, o incluso una consola de programacion utilizada clasicamente en este tipo de sistemas para probar las secuencias de disparo igualmente denominadas “plan de
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disparo”.
El modulo de encendido electronico de cada detonador electronico 11 comprende igualmente unos medios de memorizacion de un retardo de ignicion programable segun el plan de disparo elegido.
Un ejemplo de un modulo de encendido electronico de un detonador electronico 11 se ilustra en la figura 2.
En particular, este modulo de encendido electronico comprende un condensador de disparo CTIR adaptado para almacenar la energla necesaria para la ignicion del detonador electronico 11.
El condensador de disparo CTIR se monta en serie con una resistencia de carga Rc y se conecta a un circuito integrado de control, entre una entrada de carga CLOAD y la masa GND.
Se monta una resistencia Rf de calentamiento en paralelo con el condensador de disparo CTIR y, mas precisamente, entre la entrada de carga CLOAD y una entrada de control de disparo CTIR del circuito integrado de control.
En el funcionamiento normal, la energla electrica almacenada en el condensador de disparo CTIR se libera a traves de la resistencia Rf de calentamiento.
La elevacion de temperatura de la resistencia Rf de calentamiento asociada al detonador electronico 11 inicia la ignicion de la cadena pirotecnica asociada a este detonador electronico 11.
Cada unidad de control de disparo local 13 comprende igualmente un modulo electronico de sincronizacion 14.
El modulo electronico de sincronizacion 14 esta unido a una entrada de un microcontrolador 15 de cada unidad de control de disparo local 13.
Se ha ilustrado en la figura 3 un ejemplo de realizacion del modulo electronico de sincronizacion 14 conectado a la entrada de un microcontrolador 15.
El modulo electronico de sincronizacion 14 integra un modulo de encendido electronico cuya estructura corresponde a una variacion de la concepcion del modulo de encendido electronico de un detonador electronico 11 tal como el descrito anteriormente con referencia a la figura 2.
De ese modo, los elementos en comun con este detonador electronico 11 llevan las mismas referencias y no hay necesidad de sean vueltos a describir en detalle aqul.
En su principio, el modulo electronico de sincronizacion 14 se distingue del detonador electronico 11 por la ausencia de la resistencia Rf de calentamiento, que se sustituye por un circuito de acoplamiento con un optoacoplador.
De ese modo, en paralelo con el condensador de disparo CTIR se monta un circuito constituido por una resistencia RLim asociada a un optoacoplador 16.
De ese modo, la energla electrica almacenada en el condensador de disparo CTIR se libera para activar al optoacoplador 16.
La ignicion de este modulo electronico de sincronizacion 14 genera entonces un impulso electrico en la entrada del microcontrolador 15 montado en la salida del optoacoplador 16.
Se observara que el modulo electronico de sincronizacion 14 no comprende una carga detonadora y se puede utilizar tantas veces como sea necesario.
De ese modo, en cada unidad de control de disparo local 13, la ignicion del modulo electronico de sincronizacion 14 pilota una orden de ignicion por medio del microcontrolador 15 del conjunto de detonadores electronicos 11 conectados a la llnea de disparo 12 unida a esta unidad de control de disparo local 13.
La ignicion de los detonadores electronicos 11 unidos de ese modo a la llnea de disparo 12 se puede desencadenar de acuerdo con el retardo de ignicion programable memorizado en la memoria asociada a cada detonador electronico 11 segun un plan de disparo predefinido.
Con el fin de realizar la sincronizacion total de la ignicion de todos los detonadores electronicos 11 unidos a cada unidad de control de disparo local 13 del sistema, se elige entre las unidades de control de disparo locales 13 una unidad de control de disparo local maestra, identificada en lo que sigue por la referencia 13M.
Las otras unidades de control de disparo locales 13 del sistema se consideran entonces como unas unidades de
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control de disparo locales esclavas identificadas en lo que sigue por la referenda 13S.
En el modo de realizacion ilustrado en la figura 1, el sistema de ignicion comprende de ese modo dos unidades de control de disparo locales esclavas 13S.
En el sistema de ignicion, la unidad de control de disparo local maestra 13M y las unidades de control de disparo locales esclavas estan unidas via radio a una unidad de control de disparo a distancia 20, igualmente denominada consola 20 de ignicion.
Con el fin de realizar la sincronizacion de la ignicion del conjunto de los detonadores electronicos 11, el modulo electronico de sincronizacion 14 de cada unidad de control de disparo local esclava 13S esta conectado a la llnea de disparo 12 unida a la unidad de control de disparo local maestra 13M.
Se observara que el modulo electronico de sincronizacion 14 de la unidad de control de disparo local maestra 13M esta entonces inutilizado.
Dado que todas las unidades de control de disparo locales 13 comprenden un modulo electronico de sincronizacion 14, es posible asignar el papel de maestra a no importa cual de entre estas unidades de control de disparo locales 13 en el momento de la conexion del sistema.
El modulo electronico de sincronizacion 14 de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S es visto por la unidad de control de disparo local maestra 13M como un detonador electronico 11 de la llnea de disparo 12 a la que esta asociado, integrado de ese modo en su plan de disparo.
De ese modo, cuando se desencadena un disparo en la unidad de control de disparo a distancia 20 con destino en la unidad de control de disparo local maestra 13M, esta ultima pilota la ignicion del conjunto de los detonadores 11 y de los modulos electronicos de sincronizacion 14 unidos a la llnea de disparo 12 asociada a la unidad de control de disparo local maestra 13M por medio de su microcontrolador 15.
De ese modo, ademas del desencadenamiento de los detonadores electronicos 11 asociados a la llnea de disparo 12 unida a la unidad de control de disparo local maestra 13M, los modulos electronicos de sincronizacion 14 de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S son igualmente encendidos de manera que piloten en cada unidad de control de disparo local esclava 13S la ignicion de los detonadores electronicos 11 asociados.
De ese modo, a partir del desencadenamiento de un disparo unico procedente de la unidad de control de disparo a distancia 20, es posible desencadenar de manera sincronizada al conjunto de los detonadores electronicos 11 del sistema.
Para ello, los retardos de ignicion memorizados en cada detonador electronico 11 de los diferentes conjuntos, asociados a cada unidad de control de disparo local 13 se programan de acuerdo con un plan de disparo global.
En particular, el retardo de ignicion programado para los detonadores electronicos 11 conectados a una llnea de disparo 12 unida a la unidad de control de disparo local maestra 13M se incrementa en un valor de compensacion igual a la duracion de la propagacion de la orden de ignicion entre la unidad de control de disparo local maestra 13M y la entrada del microcontrolador 15 de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S.
Este valor de compensacion permite de ese modo tener en cuenta en el plan de disparo el retardo en la recepcion de la orden de ignicion por cada unidad de control de disparo local esclava 13S, debido al hecho de su transmision por medio de la unidad de control de disparo local maestra 13M.
El sistema de ignicion descrito anteriormente permite de ese modo la ignicion de manera sincronizada de un numero muy importante de detonadores electronicos y, por ejemplo, superior a 4000, segun un plan de disparo global.
De ese modo, el sistema de ignicion descrito anteriormente se comporta como si no existiera mas que una unica unidad de control de disparo local 13 capaz de pilotar de manera sincronizada al conjunto de los detonadores electronicos 11.
A tltulo de ejemplo no limitativo, la precision de sincronizacion de las diferentes unidades de control de disparo locales 13 es inferior a la centena de microsegundos.
Por supuesto, con el fin de asegurar la seguridad durante la ignicion del conjunto de los detonadores electronicos 11 segun el plan de disparo global, el proceso de sincronizacion se verifica mediante un ensayo especlfico antes de su utilizacion.
El ensayo de sincronizacion se genera mediante la unidad de control de disparo a distancia 20.
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En la practica, este ensayo de sincronizacion consiste inicialmente en controlar cada una de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S para lo que se situan en un modo de deteccion de una senal de ignicion.
La unidad de control de disparo a distancia 20 envla a continuacion una orden a la unidad de control de disparo local maestra 13M para provocar la ignicion de los modulos electronicos de sincronizacion 14 de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S.
A continuacion, la unidad de control de disparo a distancia 20 solicita a cada unidad de control de disparo local esclava 13S confirmar la deteccion del impulso de ignicion en la entrada de cada microcontrolador 15 unido a la salida del modulo electronico de sincronizacion 14 de cada unidad de control de disparo local esclava 13S.
Es importante durante este ensayo de sincronizacion no permitir la ignicion mas que de los modulos electronicos de sincronizacion 14 y no de los detonadores electronicos 11 unidos a la llnea de disparo 12, por su parte conectada a la unidad de control de disparo local maestra 13M.
En la practica, una etapa de verificacion permite asegurar, mediante la medicion de la tension existente en los bornes de cada condensador de disparo CTIR de cada detonador electronico 11, que solo los condensadores de disparo CTIR de los modulos electronicos de sincronizacion 14 estan cargados.
Se observara que los procedimientos de sincronizacion, de verificacion y de implementation del plan de disparo en cada unidad de control de disparo local 13 se realizan de manera clasica mediante el pilotaje en el modo de radio a partir de la unidad de control de disparo a distancia 20.
Una vez que se ha verificado que todas las unidades de control de disparo locales 13 estan listas para la etapa de ignicion, las unidades de control de disparo locales esclavas 13S se situan en un estado de espera de una orden de ignicion que proceda de su modulo electronico de sincronizacion 14 mientras la unidad de control de disparo local maestra 13M recibe la orden de disparo gracias a un enlace de radio con la unidad de control de disparo a distancia 20.
Debido al hecho del montaje de los modulos electronicos de sincronizacion 14 en el mismo bus de comunicacion que los detonadores electronicos 11, cualquier perturbation susceptible de perturbar la sincronizacion en el momento de la ignicion se descubre durante las fases de comunicacion y de ensayo de los detonadores electronicos 11, implementadas clasicamente antes de la etapa de ignicion de un sistema de ese tipo.
Por otro lado, la orden de disparo procedente de la unidad de control de disparo a distancia 20 que controla a la vez los detonadores electronicos 11 de la llnea de disparo y ligada a la unidad de control de disparo local maestra 13M y los modulos electronicos de sincronizacion 14 de las unidades de control de disparo locales esclavas 13S, existen pocos riesgos de realizar la ignicion de los detonadores electronicos 11 de la llnea de disparo 12 asociada a la unidad de control de disparo local maestra 13M sin desencadenar la ignicion de los detonadores electronicos 11 asociados a las unidades de control de disparo locales esclavas 13S.
Claims (7)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Sistema de ignicion de varios conjuntos de detonadores electronicos (11), estando conectado cada conjunto de detonadores electronicos (11) a una linea de disparo (12) unida a una unidad de control de disparo local (13), caracterizado por que al menos una de dichas unidades de control de disparo locales (13S) comprende un modulo electronico de sincronizacion (14) conectado a la linea de disparo (12) que une un conjunto de detonadores electronicos (11) a una unidad de control de disparo local maestra (13M) elegida entre dichas unidades de control de disparo locales (13).
- 2. Sistema de ignicion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que varias unidades de control de disparo locales (13S) comprenden respectivamente un modulo electronico de sincronizacion (14) conectado a la linea de disparo (12) de dicha unidad de control de disparo local maestra (13M).
- 3. Sistema de ignicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que dicho modulo electronico de sincronizacion (14) esta unido a una entrada de un microcontrolador (15) de dicha al menos una de las unidades de control de disparo locales (13), pilotando la ignicion de dicho modulo electronico de sincronizacion(14) una orden de ignicion a traves de dicho microcontrolador (15) de un conjunto de detonadores electronicos (11) conectados a la linea de disparo (12) unida a dicha al menos una de las unidades de control de disparo locales (13).
- 4. Sistema de ignicion de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que el modulo electronico de sincronizacion (14) comprende un modulo de encendido electronico adaptado para generar un impulso electrico a la entrada de dicho microcontrolador (15).
- 5. Sistema de ignicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las unidades de control de disparo locales (13) estan unidas via radio a una unidad de control de disparo a distancia (20).
- 6. Sistema de ignicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que dichos detonadores electronicos (11) comprenden unos medios de memorizacion de un retardo de ignicion programable, siendo programados los retardos de ignicion de los detonadores electronicos (11) de dichos varios conjuntos, segun un plan de disparo global.
- 7. Sistema de ignicion de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que el retardo de ignicion programado para los detonadores electronicos (11) conectados a la linea de disparo (12) unida a dicha unidad de control de disparo local maestra (13M) se incrementa en un valor de compensacion igual a una duracion de propagacion de la orden de ignicion entre dicha unidad de control de disparo local maestra (13M) y una entrada de un microcontrolador(15) de dicha al menos una de dichas unidades de control de disparo locales (13S).
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