基于89C52RC控制的導爆管雷管延期體測時裝置

陳 協 成

（福建海峽科化股份有限公司烽林分公司，福建 明溪 365201）

延期雷管是起爆器材中最重要的一種產品。目前，延期雷管的產能占我司雷管產能的2/3以上。為了降低延期雷管的檢驗成本，提高延期雷管檢驗過程的安全性，要采用一種不裝配基礎雷管而直接對延期體進行燃燒時間測時的裝置。延期體所處的環境壓力大小對延期體的燃燒時間有非常大的影響[1]。該裝置除了要求對延期體燃燒測時準確控制外，同段別的顯示時間要和裝配成成品雷管發火的時間要一致。為了滿足以上要求，我們對以下幾個方面進行了深入研究：1）裝置的可操作性，讓職工操作方便快捷；2）裝置的穩定性，能準確測出延期體的延期時間等進行了分析研究。

1 裝置結構組成及原理[2,3]

為了保證延期體的點火可靠性，此裝置采用導爆管點火。其結構組成如下圖（圖1）。本人將結合結構組成示意圖簡單描述裝置的基本原理：導爆管被激發針激發后，爆轟波沿著導爆管傳遞，光電傳感器1感應到導爆管的光線后，向89C52RC的啟動管腳發出+5 V的TTL高電平；89C52RC的計時程序開始運行；延期體燃燒完底部噴出火焰，光電傳感器2感應到向89C52RC的停止管腳發出+5 V的TTL高電平；89C52RC的計時程序停止運行；單片機計時程序從開始到停止這段時間通過數碼管顯示出來。

圖1 總裝示意圖Fig.1 AssemblySchematic

2 硬件系統的設計

2.1 單片機硬件結構組成

本次研發使用的單片機[4]為89C52RC，內部有8位CPU，系統可編程Flash,包含8 kb內部ROM，256字節內部RAM。該單片機管腳豐富，具有32個可編程I/0線，最高工作頻率為12 MHz，最小誤差為10 μs，內部計時計時器最大為65 535μs。采用四位級數碼管，最大顯示時間（0 000～9 999）s，分辨率可調至1 ms，能滿足使用需求。該系統硬件最小原理圖2如下所示。

圖2 單片機供電與通訊電路Fig.2 MCU power supply and communication circuits

2.2 光電傳感器信號采集系統

由于單片機的觸發為（2.7～5.0）V的TTL高電平脈沖信號。因此，傳感器信號采集需要將信號放大，并且在設計上要考慮信號可調。才能便于在實際使用過程中達到預期效果。光電傳感器信號采集系統電路如下圖所示[5]。關鍵采用內部包含兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器LM358。系統原理圖3所示。

圖3 基于LM358的光電傳感器電路圖Fig.3 LM358-based photoelectric sensor circuit

2.3 延期體測時裝置工裝設計[6]

為了便于員工操作，使用方便。我們采用了以下工裝設計如圖4所示。

導爆管從1處穿入，鎖上導爆管緊固螺母2。延期體從4處裝入。裝好后插入主體模塊5內。通過擋板6限位，同時通過調整擋板6的位置來調整氣室空間。導爆管引爆時，光電傳感器3感應到光線，輸入一路電信號給單片機，啟動計時程序。延期體4燃燒完后，火焰噴出，光電傳感器8感應到光線，輸入一路電信號給單片機，停止計時程序。裝置加裝玻璃擋板 7，用以保護噴射出來的火焰不會對光電傳感器8照成損害。

圖4 基于inventor的工裝3D圖Fig.4 Inventor of 3D-based tooling

3 程序編程[7]

程序編程包含了：1）定義輸入輸出口管腳定義；2）變量定義；3)時間程序；4）中斷程序等。部分程序如下：

4 測時裝置性能分析與討論

經過幾個月的摸索研發，逐一制成了單片機測時系統、基于光電二級管的可調節式光電傳感器電路板、操作簡便的工裝工具，把以上組成一個成型的測時系統。筆者到車間抽取實際生產中的有代表性的硅系和鎢系延期體各20發，測量秒量數據記錄下表1。

表1 裝置實驗數據統計表Table 1 Statistics experimental device data

我們對表1中的實驗數據進行分析，可以看出，通過調整工裝氣室的大小，對延期體測時的時間與延期導爆管雷管相當，可以作為導爆管雷管延期體測時儀器。

我們通常延期體定長需要延期體切長、取基礎雷管、裝延期體、卡腰、卡口、上實驗站測時。打一個段別20發需要0.5 h以上；而使用該裝置，只需在延期體工房內將延期體切長、裝入該工裝內、插入導爆管、鎖緊螺母固定、激發測時，一般在10 min以內即可完成工裝，大大節省了工作時間。

該裝置電源為5 V直流電。安全性能好。單片機采用12 MHz的高頻晶振，誤差為10 μs，普通的光電傳感器的響應時間（5～10）ms之間。精度完全可滿足普通導爆管雷管的延期時間檢測。

5 結束語

通過對延期體測時裝置的研發摸索，利用高頻振蕩晶體，時間精度高。利用工裝結構的設計，保證了延期體測時裝置所檢測出來的時間和導爆管雷管延時時間保持一致。以我司每年3 300萬發導爆管雷管產能計算，每天可節約延期體定長檢測時所消耗的成品導爆管雷管100發。每年按250 d計算即可節約成品導爆管雷管2.5萬發，在降低了安全隱患的同時在經濟上也為公司節約了質量成本。

［1］劉自鐋，蔣榮光.工業火工品[M].北京：兵器工業出版社，2003-08.

［2］孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

［3］李樹軍.機械原理[M].沈陽:東北大學出版社,2009.

［4］原玉磊，張超，楊宇飛.一種基于單片機的授時系統[J].國外電子測量技術，2010(12):81-84.

［5］張先富,蘇麗秋,趙明富.智能光電傳感器的原理與應用[J]. 磁性材料及器件,2009,40(2):54-56.

［6］佟云峰,李光輝,李志平,李揚,楊宇. 單片機延時程序設計與時長精確計算[J].昆明冶金高等專科學校學報,2011,27(3):52-56.

［7］孫倩，顏事龍，馬志鋼，侯寒冬. 消爆腔對毫秒導爆管雷管延期時間的影響[J].火工品,2011(6):5-8.