基于89C52RC控制的导爆管雷管延期体测时装置

陈 协 成

（福建海峡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种产品。目前，延期雷管的产能占我司雷管产能的2/3以上。为了降低延期雷管的检验成本，提高延期雷管检验过程的安全性，要采用一种不装配基础雷管而直接对延期体进行燃烧时间测时的装置。延期体所处的环境压力大小对延期体的燃烧时间有非常大的影响[1]。该装置除了要求对延期体燃烧测时准确控制外，同段别的显示时间要和装配成成品雷管发火的时间要一致。为了满足以上要求，我们对以下几个方面进行了深入研究：1）装置的可操作性，让职工操作方便快捷；2）装置的稳定性，能准确测出延期体的延期时间等进行了分析研究。

1 装置结构组成及原理[2,3]

为了保证延期体的点火可靠性，此装置采用导爆管点火。其结构组成如下图（图1）。本人将结合结构组成示意图简单描述装置的基本原理：导爆管被激发针激发后，爆轰波沿着导爆管传递，光电传感器1感应到导爆管的光线后，向89C52RC的启动管脚发出+5 V的TTL高电平；89C52RC的计时程序开始运行；延期体燃烧完底部喷出火焰，光电传感器2感应到向89C52RC的停止管脚发出+5 V的TTL高电平；89C52RC的计时程序停止运行；单片机计时程序从开始到停止这段时间通过数码管显示出来。

图1 总装示意图Fig.1 AssemblySchematic

2 硬件系统的设计

2.1 单片机硬件结构组成

本次研发使用的单片机[4]为89C52RC，内部有8位CPU，系统可编程Flash,包含8 kb内部ROM，256字节内部RAM。该单片机管脚丰富，具有32个可编程I/0线，最高工作频率为12 MHz，最小误差为10 μs，内部计时计时器最大为65 535μs。采用四位级数码管，最大显示时间（0 000～9 999）s，分辨率可调至1 ms，能满足使用需求。该系统硬件最小原理图2如下所示。

图2 单片机供电与通讯电路Fig.2 MCU power supply and communication circuits

2.2 光电传感器信号采集系统

由于单片机的触发为（2.7～5.0）V的TTL高电平脉冲信号。因此，传感器信号采集需要将信号放大，并且在设计上要考虑信号可调。才能便于在实际使用过程中达到预期效果。光电传感器信号采集系统电路如下图所示[5]。关键采用内部包含两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器LM358。系统原理图3所示。

图3 基于LM358的光电传感器电路图Fig.3 LM358-based photoelectric sensor circuit

2.3 延期体测时装置工装设计[6]

为了便于员工操作，使用方便。我们采用了以下工装设计如图4所示。

导爆管从1处穿入，锁上导爆管紧固螺母2。延期体从4处装入。装好后插入主体模块5内。通过挡板6限位，同时通过调整挡板6的位置来调整气室空间。导爆管引爆时，光电传感器3感应到光线，输入一路电信号给单片机，启动计时程序。延期体4燃烧完后，火焰喷出，光电传感器8感应到光线，输入一路电信号给单片机，停止计时程序。装置加装玻璃挡板 7，用以保护喷射出来的火焰不会对光电传感器8照成损害。

图4 基于inventor的工装3D图Fig.4 Inventor of 3D-based tooling

3 程序编程[7]

程序编程包含了：1）定义输入输出口管脚定义；2）变量定义；3)时间程序；4）中断程序等。部分程序如下：

4 测时装置性能分析与讨论

经过几个月的摸索研发，逐一制成了单片机测时系统、基于光电二级管的可调节式光电传感器电路板、操作简便的工装工具，把以上组成一个成型的测时系统。笔者到车间抽取实际生产中的有代表性的硅系和钨系延期体各20发，测量秒量数据记录下表1。

表1 装置实验数据统计表Table 1 Statistics experimental device data

我们对表1中的实验数据进行分析，可以看出，通过调整工装气室的大小，对延期体测时的时间与延期导爆管雷管相当，可以作为导爆管雷管延期体测时仪器。

我们通常延期体定长需要延期体切长、取基础雷管、装延期体、卡腰、卡口、上实验站测时。打一个段别20发需要0.5 h以上；而使用该装置，只需在延期体工房内将延期体切长、装入该工装内、插入导爆管、锁紧螺母固定、激发测时，一般在10 min以内即可完成工装，大大节省了工作时间。

该装置电源为5 V直流电。安全性能好。单片机采用12 MHz的高频晶振，误差为10 μs，普通的光电传感器的响应时间（5～10）ms之间。精度完全可满足普通导爆管雷管的延期时间检测。

5 结束语

通过对延期体测时装置的研发摸索，利用高频振荡晶体，时间精度高。利用工装结构的设计，保证了延期体测时装置所检测出来的时间和导爆管雷管延时时间保持一致。以我司每年3 300万发导爆管雷管产能计算，每天可节约延期体定长检测时所消耗的成品导爆管雷管100发。每年按250 d计算即可节约成品导爆管雷管2.5万发，在降低了安全隐患的同时在经济上也为公司节约了质量成本。

［1］刘自铴，蒋荣光.工业火工品[M].北京：兵器工业出版社，2003-08.

［2］孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

［3］李树军.机械原理[M].沈阳:东北大学出版社,2009.

［4］原玉磊，张超，杨宇飞.一种基于单片机的授时系统[J].国外电子测量技术，2010(12):81-84.

［5］张先富,苏丽秋,赵明富.智能光电传感器的原理与应用[J]. 磁性材料及器件,2009,40(2):54-56.

［6］佟云峰,李光辉,李志平,李扬,杨宇. 单片机延时程序设计与时长精确计算[J].昆明冶金高等专科学校学报,2011,27(3):52-56.

［7］孙倩，颜事龙，马志钢，侯寒冬. 消爆腔对毫秒导爆管雷管延期时间的影响[J].火工品,2011(6):5-8.