高能量电容储能等离子点火具数码电起爆具的制作方法

本发明高能量电容储能等离子点火具数码电起爆具，属于。

背景技术：

目前民爆行业使用的起爆具需要安装雷管才能对起爆具进行引爆，现有的起爆具结构如图1所示，主要由壳体、注药芯体、主装药、起爆炸药、安装雷管孔、导线孔、聚能穴、盒盖、隔板、空腔、雷管防脱落装置、芯体压盖等组成，其中主装药采用感度较低的混合炸药，起爆炸药是钝感黑索金炸药，主装药和起爆炸药装填在起爆具的塑料壳体内，这种起爆具需要安装雷管，通过起爆雷管来引爆起爆具，再通过起爆具引爆乳化炸药。

由于现有的工业电雷管、数码电子雷管或导爆管雷管内部都装填有机械感度极高的起爆炸药（如：硝酸肼镍或二硝基重氮酚），在日常生产、运输、储存、使用过程中容易发生爆炸安全事故。为了提高民爆行业在爆破器材的生产、运输、储存和爆破工程作业的安全性，需要对现有的起爆具结构进行相应改进。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种高能量电容储能等离子点火具数码电起爆具结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：高能量电容储能等离子点火具数码电起爆具，包括塑料壳体，所述塑料壳体的一端设置有炸药封盖，所述塑料壳体的另一端设置有引爆器封头，所述引爆器封头具体为空心螺钉结构，所述引爆器封头的一端引出绝缘导线，所述引爆器封头的另一端插入塑料壳体内部设置，所述引爆器封头与塑料壳体通过螺纹连接固定，所述塑料壳体的壳内填充有主炸药；

所述引爆器封头通过绝缘导线与电容储能装置的信号输出端相连，所述电容储能装置的信号输入端通过网络脚线与网络数码起爆器相连。

所述引爆器封头的一端设置有控制管，所述控制管通过封装卡腰与钢套压接为一体，所述控制管的内部封装有控制电路板，所述控制电路板通过点火引线与等离子点火具相连，所述等离子点火具与激发药接触，所述激发药与起爆药接触。

所述等离子点火具采用印刷线路板工艺制作，所述印刷线路板两侧平行设置有一对导电铜箔，并在其中一个导电铜箔上设置有正极焊盘a1，在另一个导电铜箔上设置有负极焊盘b1，所述两个导电铜箔之间设置有铜箔凸起c和铜箔凸起d，所述铜箔凸起c和铜箔凸起d之间距离小于0.2毫米，所述铜箔凸起c和铜箔凸起d之间还设置有铜箔桥线e，所述铜箔桥线e的线宽小于75微米，铜箔桥线e的电阻值趋近为零。

所述等离子点火具采用印刷线路板工艺制作，所述印刷线路板两侧平行设置有一对导电铜箔，并在其中一个导电铜箔上设置有正极焊盘a1，在另一个导电铜箔上设置有负极焊盘b1，所述两个导电铜箔之间焊接有贴片式等离子放电薄膜器件h1，所述放电薄膜器件h1内部由导电金属层c和导电金属层d构成，所述导电金属层c和导电金属层d之间距离小于0.2毫米，所述导电金属层c和导电金属层d之间还设置有金属线桥箔e，所述金属线桥箔e的线宽小于75微米，金属线桥箔e电阻值趋近为零。

所述电容储能装置内部包括二极管电桥z1，压敏电阻rw，二极管d1，电阻r1，高阻抗电阻r0，高压电容器cg，限流保险丝fb，所述电容储能装置的电路结构为：

所述二极管电桥z1的输入端通过网络脚线与网络数码起爆器相连，所述压敏电阻rw、二极管d1、电阻r1、高阻抗电阻r0、高压电容器cg构成的储能回路并接在二极管电桥z1输出端的两端。

所述控制电路板中设置有微处理器ic1、电流放大器ic2，三级管t1-t7、二极管d2-d3、稳压二极管w1、mosfet开关管nm、电阻r2-r15、有极电容c1，所述微处理器ic1的外围电路结构为：

所述微处理器ic1的1脚并接电阻r8的一端后与三极管t5的集电极相连；

所述微处理器ic1的4脚并接电阻r11的一端，电阻r8的另一端，三极管t4的发射极，三极管t3的发射极，有极电容c1的正极，三极管t2的发射极后与3.3v电源输入端相连；

所述三极管t5的基极并接电阻r9的一端后与三极管t4的集电极相连，所述三极管t4的基极与二极管d2的正极相连，所述二极管d2的负极并接电阻r7的一端后与电阻r6的一端相连，所述三极管t2的集电极与电阻r4的一端相连，所述三极管t2的基极并接电阻r5的一端后与稳压二极管w1的负极相连；

所述电阻r4的另一端并接电阻r5的另一端，电阻r6的另一端，三极管t1的发射极后与电流放大器ic2的1脚相连；

所述电流放大器ic2的3脚与三极管t3的集电极相连；

所述三极管t1的集电极并接电阻r2的一端后与电容储能装置的正极输出端相连，所述三极管t1的基极并接电阻r2的另一端后与电阻r3的一端相连；

所述微处理器ic1的5脚并接电阻r11的另一端后与电阻r12的一端相连，所述电阻r12的另一端并接电阻r13的一端后与三极管t6的基极相连，所述三极管t6的集电极与三极管t7的基极相连，所述三极管t7的发射极与电阻r15的一端相连，所述三极管t7的集电极并接电阻r14的一端后与开关管nm的栅极相连，所述开关管nm的源极并接二极管d3的负极后与等离子点火具的正极输入端相连，所述开关管nm的漏极并接电阻r15的另一端后与电容储能装置的正极输出端相连；

所述微处理器ic1的7脚与二极管d3的正极相连；

所述微处理器ic1的8脚串接电阻r10后与三极管t3的基极相连；

所述等离子点火具的负极输入端依次并接电阻r14的另一端，三极管t6的发射极，电阻r13的另一端，微处理器ic1的2脚，三极管t5的发射极，电阻r9的另一端，有极电容c1的负极，稳压二极管w1的正极，电阻r7的另一端，电流放大器ic2的2脚，电阻r3的另一端后与电容储能装置的负极输出端相连。

所述控制电路板中设置有mosfet开关管nm1，电阻r22，电阻r23，电容c21，所述mosfet开关管nm1的外围电路结构为：

所述mosfet开关管nm1的源极与等离子点火具的正极输入端相连；

所述mosfet开关管nm1的漏极与电容储能装置的正极输出端相连；

所述mosfet开关管nm1的栅极并接电阻r23的一端，电容c21的一端后与电阻r22的一端相连，所述电阻r22的另一端与电容储能装置的sin端口相连；

所述电阻r23的另一端并接等离子点火具的负极输入端，电容c21的另一端后与电容储能装置的负极输出端相连。

所述微处理器ic1的型号为es7p001fgsa；

所述电流放大器ic2的型号为rlr763。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供一种无须安装雷管的高能量电容储能等离子点火具数码电子起爆具结构，通过其连接的电容储能装置直接对等离子点火具瞬时进行高电压、大电流放电，引爆主装药，同时为保证工程爆破组网，支持延时放电控制，在起爆具中另外设置有专用控制电路，使整个装置无需另外安装雷管，有效提高生产、运输、存储、作业过程中的安全性，提高控制精度与使用可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为现有起爆具的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明引爆器封头的结构示意图；

图4为本发明使用状态的结构示意图；

图5为本发明等离子点火具的结构示意图；

图6为本发明实施例1的控制电路原理图；

图7为本发明实施例2的控制电路原理图；

图中：10为塑料壳体、20为炸药封盖、30为引爆器封头、40为绝缘导线、50为主炸药、60为电容储能装置、70为网络脚线、301为控制管、302为封装卡腰、303为钢套、304为控制电路板、305为点火引线、306为等离子点火具、307为激发药、308为起爆药。

具体实施方式

本发明高能量电容储能等离子点火具数码电起爆具，包括塑料壳体（10），所述塑料壳体（10）的一端设置有炸药封盖（20），所述塑料壳体（10）的另一端设置有引爆器封头（30），所述引爆器封头（30）具体为空心螺钉结构，所述引爆器封头（30）的一端引出绝缘导线（40），所述引爆器封头（30）的另一端插入塑料壳体（10）内部设置，所述引爆器封头（30）与塑料壳体（10）通过螺纹连接固定，所述塑料壳体（10）的壳内填充有主炸药（50）；

所述引爆器封头（30）通过绝缘导线（40）与电容储能装置（60）的信号输出端相连，所述电容储能装置（60）的信号输入端通过网络脚线（70）与网络数码起爆器相连。

所述引爆器封头（30）的一端设置有控制管（301），所述控制管（301）通过封装卡腰（302）与钢套（303）压接为一体，所述控制管（301）的内部封装有控制电路板（304），所述控制电路板（304）通过点火引线（305）与等离子点火具（306）相连，所述等离子点火具（306）与激发药（307）接触，所述激发药（307）与起爆药（308）接触。

所述等离子点火具（306）采用印刷线路板工艺制作，所述印刷线路板两侧平行设置有一对导电铜箔，并在其中一个导电铜箔上设置有正极焊盘a1，在另一个导电铜箔上设置有负极焊盘b1，所述两个导电铜箔之间设置有铜箔凸起c和铜箔凸起d，所述铜箔凸起c和铜箔凸起d之间距离小于0.2毫米，所述铜箔凸起c和铜箔凸起d之间还设置有铜箔桥线e，所述铜箔桥线e的线宽小于75微米，铜箔桥线e的电阻值趋近为零。

所述等离子点火具（306）采用印刷线路板工艺制作，所述印刷线路板两侧平行设置有一对导电铜箔，并在其中一个导电铜箔上设置有正极焊盘a1，在另一个导电铜箔上设置有负极焊盘b1，所述两个导电铜箔之间焊接有贴片式等离子放电薄膜器件h1，所述放电薄膜器件h1内部由导电金属层c和导电金属层d构成，所述导电金属层c和导电金属层d之间距离小于0.2毫米，所述导电金属层c和导电金属层d之间还设置有金属线桥箔e，所述金属线桥箔e的线宽小于75微米，金属线桥箔e电阻值趋近为零。

所述电容储能装置（60）内部包括二极管电桥z1，压敏电阻rw，二极管d1，电阻r1，高阻抗电阻r0，高压电容器cg，限流保险丝fb，所述电容储能装置（60）的电路结构为：

所述二极管电桥z1的输入端通过网络脚线（70）与网络数码起爆器相连，所述压敏电阻rw、二极管d1、电阻r1、高阻抗电阻r0、高压电容器cg构成的储能回路并接在二极管电桥z1输出端的两端。

所述控制电路板（304）中设置有微处理器ic1、电流放大器ic2，三级管t1-t7、二极管d2-d3、稳压二极管w1、mosfet开关管nm、电阻r2-r15、有极电容c1，所述微处理器ic1的外围电路结构为：

所述微处理器ic1的1脚并接电阻r8的一端后与三极管t5的集电极相连；

所述微处理器ic1的4脚并接电阻r11的一端，电阻r8的另一端，三极管t4的发射极，三极管t3的发射极，有极电容c1的正极，三极管t2的发射极后与3.3v电源输入端相连；

所述三极管t5的基极并接电阻r9的一端后与三极管t4的集电极相连，所述三极管t4的基极与二极管d2的正极相连，所述二极管d2的负极并接电阻r7的一端后与电阻r6的一端相连，所述三极管t2的集电极与电阻r4的一端相连，所述三极管t2的基极并接电阻r5的一端后与稳压二极管w1的负极相连；

所述电阻r4的另一端并接电阻r5的另一端，电阻r6的另一端，三极管t1的发射极后与电流放大器ic2的1脚相连；

所述电流放大器ic2的3脚与三极管t3的集电极相连；

所述三极管t1的集电极并接电阻r2的一端后与电容储能装置（60）的正极输出端相连，所述三极管t1的基极并接电阻r2的另一端后与电阻r3的一端相连；

所述微处理器ic1的5脚并接电阻r11的另一端后与电阻r12的一端相连，所述电阻r12的另一端并接电阻r13的一端后与三极管t6的基极相连，所述三极管t6的集电极与三极管t7的基极相连，所述三极管t7的发射极与电阻r15的一端相连，所述三极管t7的集电极并接电阻r14的一端后与开关管nm的栅极相连，所述开关管nm的源极并接二极管d3的负极后与等离子点火具（306）的正极输入端相连，所述开关管nm的漏极并接电阻r15的另一端后与电容储能装置（60）的正极输出端相连；

所述微处理器ic1的7脚与二极管d3的正极相连；

所述微处理器ic1的8脚串接电阻r10后与三极管t3的基极相连；

所述等离子点火具（306）的负极输入端依次并接电阻r14的另一端，三极管t6的发射极，电阻r13的另一端，微处理器ic1的2脚，三极管t5的发射极，电阻r9的另一端，有极电容c1的负极，稳压二极管w1的正极，电阻r7的另一端，电流放大器ic2的2脚，电阻r3的另一端后与电容储能装置（60）的负极输出端相连。

所述控制电路板（304）中设置有mosfet开关管nm1，电阻r22，电阻r23，电容c21，所述mosfet开关管nm1的外围电路结构为：

所述mosfet开关管nm1的源极与等离子点火具（306）的正极输入端相连；

所述mosfet开关管nm1的漏极与电容储能装置（60）的正极输出端相连；

所述mosfet开关管nm1的栅极并接电阻r23的一端，电容c21的一端后与电阻r22的一端相连，所述电阻r22的另一端与电容储能装置（60）的sin端口相连；

所述电阻r23的另一端并接等离子点火具（306）的负极输入端，电容c21的另一端后与电容储能装置（60）的负极输出端相连。

所述微处理器ic1的型号为es7p001fgsa；

所述电流放大器ic2的型号为rlr763。

本发明主要针对高能量电容器储能的电能在等离子点火具电极之间瞬时进行高电压、大电流放电，使得等离子点火具中心桥箔形成点状高压、高温爆燃等离子气态冲击波引爆起爆具而专门设计的控制放电电路及起爆具装药结构；所述的高能量电容器储能的电能≥0.5j；

本发明针对现有的起爆具进行改进，采用一种可满足触发、控制高压储能电容的电能在等离子点火具中放电，瞬时形成高压、高温等离子气态冲击波引爆起爆具中的猛炸药，形成无需安装雷管引爆的起爆具。

如图2和图3所示，具体为本发明高能等离子点火具数码电子起爆具结构总装图和引爆器封头结构图，所述的引爆器封头可以通过螺纹相对应安装在塑料壳体中；

所述引爆器封头中设置的起爆炸药可以是黑索金炸药，主炸药可以是混合炸药；

如图4所示，为高能等离子点火具数码电子起爆具与电容储能装置连接的结构图，本发明提供的起爆具通过一根高强度的包覆绝缘多芯导线和电容储能电路体的信号输出端相连，所述的电容储能装置的信号输入端接出网路脚线与相应的控制装置连接；所述的电容储能装置外壳由防水塑料制作，塑封体内部封装有储能电路；所述的起爆具与电容储能装置连接，构成一组起爆单元；具体设置时，起爆具的塑料壳体直径d大于35mm，长度l大于100mm。

如图5所示，图a为印刷线路板型等离子点火具的结构示意图，本发明提供的等离子点火具是在印刷电路板的铜箔上进行刻蚀，形成电阻趋近于零的微米数量级线宽的桥铜箔线；图中黑色部分为电路覆铜箔面，a1、b1为正负电极焊盘，c、d为导电铜箔凸起，另外在c、d导电铜箔凸起之间设置有微米数量级线宽的桥铜箔线e；图b为印刷线路板上焊接放电薄膜器件h1型等离子点火具的结构示意图，本发明提供的等离子点火具是印刷线路板和放电薄膜器件h1进行分离设置，所述放电薄膜器件h1是等离子放电器件，该器件是在绝缘板（陶瓷片或其它绝缘材料）上采用真空溅射金属膜刻蚀形成电阻趋近于零的微米数量级的薄膜电路，其中放电薄膜器件h1的绝缘板厚度小于0.5mm，宽小于2.5mm，高小于3mm，等离子放电器件h1具体焊接在印刷电路板黑色电路覆铜箔面上，并且c、d导电金属层分别与正负电极焊盘a1、b1电气相连；所述的放电薄膜器件h1等离子点火具正负极放电的载体是微米数量级线宽的桥金属线e，其电阻值趋近为零。

如图6和图7所示，具体为本发明起爆具中控制电路的两种实施例，根据实际使用需求，本发明采用供电和通信共享总线，采用低电压≤20vdc到高电压≥60vdc的一种跳变供电方式与通信共享的两线制总线，使控制电路耐高压、电容储能高、抗电磁干扰强、可靠性高、安全稳定。

两种实施例的控制电路均由控制电路，等离子点火具电路和储能电路组成；

如图6所示，实施例一中的控制电路由微处理芯片ic1，电流放大器ic2，mosfet开关管nm，三极管t1-t7，二极管d2-d3，稳压管w1，电阻r2-r15，电容c1所组成；所述的微处理芯片ic1可选择51系列8位cpu专用芯片，或采用es7p001fgsa、efm8sb1、stm8l05xx、max系列等通用微处理芯片；所述的ic2电流放大器芯片采用的是rlr763；所述的三级管t3-t5、电阻r6-r10、二极管d2组成电压/电流通信转换电路；三级管t6-t7、mosfet开关管nm、电阻r11-r15组成驱动开关电路，并由微处理芯片ic1内部程序控制高压电容器cg存储的电能按时序在等离子点火具中放电形成高压、高温等离子冲击波；微处理器ic1的通信rx端连接三极管t5、t4、电阻r8、电阻r9、二极管d2、电阻r6、电阻r7，三极管t1接受网络数码起爆器供电电源v+的电压调制信息号；微处理器ic1的通信tx端通过电阻r10、三极管t3连接电流放大器芯片rlr763的rf端，并通过电流放大器芯片rlr763在电源v+上的电流调制向网络数码起爆器进行通信；微处理器ic1的i/o端通过电阻r12、r13连接三极管t6的基极，并由三极管t6、t7、电阻r14、r15组成的电路，控制mosfet开关管nm的g极为高电平大于30v时mosfet开关管nm的d极和s极导通使高压电容器cg在等离子点火具中放电；微处理器ic1的i/o端通过二极管d3与mosfet开关管nm的s端相连，由微处理器ic1软件判断该i/o端的高低电平，检查等离子点火具是否开路损坏。

所述的储能电路由二极管电桥z1，压敏电阻rw，二极管d1，电阻r1，高阻抗电阻r0，高压电容器cg，限流保险丝fb，脚线接口ea、eb组成；所述的高压电容器cg耐压大于150v，电容量大于100µf；所述的高阻抗电阻r0的阻值大于2mω，并且高阻抗电阻r0与高压电容器cg并联，确保高压电容器cg存储的残余电量在电阻r0中放电，使得高压电容器cg日常不工作时存储的电量为零；所述的脚线接口ea、eb是网络连接数码起爆器的接口，数码起爆器提供给数码控制电路小于20v的直流工作电压，数码起爆器进行20v直流电压调制与数码控制电路进行通信，以及数码控制电路通过电流调制向数码起爆器进行通信；数码起爆器通过网络向脚线接口ea、eb还提供大于60v的直流工作电压为储能电路中高压电容器cg进行充电。所述的数码起爆器是网络爆破系统中的总控制的数码起爆装置，总控制数码起爆装置通过网络线可连接多个高能量电容储能等离子点火具数码电子起爆具。

如图7所示，实施例2的控制电路和实施例1的控制电路所不同的是去掉了微处理电路；实施例2的等离子点火具电路、储能电路和实施例1的等离子点火具电路、储能电路相同；所述的控制电路和等离子点火具电路和实施例1相同，均安装在引爆器封头中，储能电路塑封在电容储能电路体中；该高能量电容储能等离子点火具电起爆具数码延时是由网络数码起爆器进行延时控制高能量电容储能等离子点火具电起爆具起爆。

所述的控制电路由电阻r21、r22，电容c21，mosfet开关管nm所组成；所述的mosfet开关管nm的d极、g极通过电阻r21、地线gnd由一根强度高的包覆绝缘多芯导线连接在储能电路的v+、sin、gnd输出端；储能电路的输入端v+、sin、v-通过三芯的网络线连接数码起爆器；数码起爆器提供大于60v的直流电通过网络连接在储能电路的输入端v+、v-端；数码起爆器提供大于40v的触发信号sin，并通过网络连接在储能电路的输入端sin端；所述的数码起爆器提供大于60v的直流电通过网络连接在储能电路的输入端v+、v-端时，v+、v-电源通过二极管电桥z1，二极管d21，电阻r21给高压电容器cg进行充电，当高压电容器cg充满电量，由数码起爆器提供大于40v的触发信号sin，sin触发信号经三芯网络、强度高的包覆绝缘多芯导线、电阻r21、防电磁干扰电容c21触发mosfet开关管nm的g极，此时mosfet开关管nm的d极和s极导通使高压电容器cg在等离子点火具电路中放电引爆起爆具。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本发明的高能量电容储能等离子点火具数码电子起爆具中电容储能装置和起爆具本体是分体式设置，也可以将电容储能装置设计在起爆具本体内形成一体化的高能量电容储能等离子点火具数码电子起爆具；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。