一种新型烟花点火装置

2019-05-13金子日

中国科技纵横 2019年7期

金子日

摘要：针对居民自家燃放烟花的安全问题，本文对原本使用的电子点火遥控装置进行了简介，对其了解有利于对本文所涉及的新型的烟花点火装置的优点有更好的理解，采用激光点火，与原有的点火装置比较，大大提高了点火的燃放稳定性、抗干扰性，并且因为本设计采用的金属材料具有防爆功能，很好地解决了原本因大多是一次性的燃放装置而造成的资源浪费。

关键词：烟花燃放;安全;点火装置;激光点火

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0086-02

0 引言

烟花自其发明以来就受到广大人民的喜爱，古时作为重要的节日的必备项目，而今各种盛大的节日，无论国内外，烟花都是一种重要的烘托气氛的物品，可以说烟花在我们生活中已经是必不可少的了。然而烟花作为一种易燃易爆的物品，其燃放是有一定的危险的，尤其是在今日，烟花的使用量非常大，由此而产生的燃放事故也比比皆是。可见烟花虽好，却有燃放危险，本文针对这一现象，设计了一款新型烟花点火装置，可在20m左右的距离进行远程遥控点火，这在很大程度上降低了燃放烟花可能造成的伤害。

1 电子点火装置

1.1 电子点火装置的技术发展

当今社会，燃放烟花不仅是各种盛大节日必不可少的项目，也成为居民庆祝喜事的一种方式，但我们也知道近距离的烟花燃放可能造成爆炸，危及居民的生命，造成财产的损失。2010年2月，广东省普宁市石头村的一村民在自家的30m处空地燃放烟花，造成了重大爆炸事故，由于现场观看人群众多，又距离较近，躲避时发生拥挤，最后死亡23人，48人受伤，直接经济损失就达710万元之多，由此可见烟花燃放的危险[1]。针对这种问题，就有了远距离控制的电子点火装置。

电子遥控方式点火装置，成功实现了远距离遥控点火，大大改善了原本近距离明火燃放烟火的燃放环境，避免了近距离烟花燃放可能产生的爆炸危险。电子遥控方式点火装置的技术已经成熟，成本上有所下降，所以该点火装置在现有市场有很大的占有率。

1.2 电子点火装置缺点

我们已知电子烟花点火装置很多都是基于电点火头的。电点火头的两端导线间的发热钨丝上附着火药，导电时钨丝发热，达到火药燃点后就能将烟花燃放。

火药是易燃物品，其燃烧挥发的某些气体对环境有害，而复杂的电磁环境对电子产品的可靠运行会产生影响，降低了使用安全性。

当今社会是一个信息化时代，我们的周围充斥着各类的电子设备，这些电子设备一方面提高了人们的生活品质，可也大大提升了周围环境的复杂性，在这样的复杂环境中，无线电子遥控点火方式在手机、电台等电子设备的干扰下，很有可能产生误点而造成突然引爆。这种危险，由于意外性可能造成更大的伤亡。针对这一问题，不少的烟花公司选择了有线电子点火方式，减小了误点爆炸的几率，但同时也失去了无线方式的便利性。

2 激光点火装置

2.1 需求分析

由于上文提到的电子烟花点火方式存在不少缺点，本人查找了相关资料，在本文中提出采用激光技术的激光遥控点火方式。与电子烟花点火相比，激光点火不受外界的电磁辐射干扰，通过点对点的点火方式确保了烟花燃放的安全性，可靠性。

激光点火作为一种技术，已广泛实验应用于多个领域。激光点火一般应用于军事中的火炮发射技术，是对常规底部底火点火方式的革新。本文的新型点火装置根据激光点火的基本原理设计，出于成本考虑，放弃了现今激光点火所需的光纤、光纤发生器等昂贵的设备，而采用的激光点火，简单低廉且可重复利用，降低了智能遥控烟花激光点火装置的成本。

目前市面上的智能点火装置大多为一次性的，安装在烟花爆竹上，一经爆炸，装置也会产生一定程度损坏，缺少能够循环多次利用的点火装置。现今防爆材料多用在军工行业中，如军用飞机，军用汽车的油箱等，而如今，金属阻隔防爆材料在国外已有多家出产商，只是在国内还未兴起，只有少数几家企业在产，所以，一款具有防爆而可多次使用的烟花点火驱动装置是当前该行业所需求的。

2.2 設计原理及操作流程

通过上一节对激光点火装置的需求分析，可以知道本文设计的产品是有市场，且符合当前需求的，在本节对其设计原理及操作流程进行介绍。

如图1所示，本文设计的新型激光点火装置由遥控器、接收器及点火器构成。首先遥控器中的红外激光发射器发出激光信号，由接收器接受信号，经过模数转换，将模拟光信号转为电信号，接着经过三级三极管传导到写好程序的单片机，单片机接受到脉冲信号后控制点火装置，最后点火电路导通，实现远程的控制燃放。

本设计采用的接收头为光敏二极管，此二极管对激光发射器发出的信号有足够的响应率。当激光发射器发出650nm的信号时，光敏二极管能产生0.87的相对响应率。在接收器头接收到信号即光敏二极管导通后，为使点火电路具有足够大的电流，本装置的控制电路采用两级信号放大。同时在点火电路两端连接一个发光二极管便于检测电路是否正常。当接收器第一级的三极管获得基极电流，产生放大信号控制第二级三极管，第二级三极管将信号放大，使点火电路导通。光电信号的模电转换电路的实现可使用光敏电阻分压，光敏电阻对不同强度的光有不同的阻抗。激光发射器未发光时的光敏电阻阻抗大，有更高的电压，而常值电阻阻抗却小，常值电阻电压小于0.5V，单片机不工作;接受到激光后，光敏电阻阻抗减小，5V的电源电压基本加在常值电阻上，相当于给了单片机一个启动信号，点火装置启动，燃放烟花[2]。

本文新型激光点火装置采用的激光接收二极管为夏普公司制成一种新型红外激光二极管，此装置已经在市场上出售。这种二极管的型号I0T-0018A，振荡波长为8700，寿命达500小时以上。可满足点火装置重复循环利用的特点。

该装置外围包裹着一层网状铝合金制成的外壳，爆炸时产生的热量可以有效地被防爆外壳吸收，由于阻隔材料具有较大的表面积，能使吸收的热量快速散失，降低火焰传播强度。以此达到保护装置内部的电路的目的，实现可重复利用。在一种极薄的金属箔上开孔，拉伸成六角形，再将其折叠成层，就是网状金属材料。网状金属材料有非常好的可塑性，考虑到燃油箱及一些有防爆要求的，因其的使用繁杂形状各异，网状金属材料正是目前最适合的。用于防火防爆的还有网状泡沫，与其相比，网状金属材料有着更优良的特性，例如可使用更长，可消除静电，燃油吸附率极低，且是一种可循环使用的材料，可以实现完全回收利用[3]。

具体操作流程为：按下激光发射器开关，发出激光信号，接收器接受到信号后，控制部分使点火电路导通，点燃烟花。

2.3 现实意义

本文设计的新型点火装置的优点：

（1）激光点火更加安全，工作稳定，减少了误点产生的意外性爆炸可能性;

（2）抗干扰能力强，避免了一些的电磁波干扰影响，提高了适用性;

（3）点火控制部分采用防爆材料，增加了可重复利用性，避免了资源的浪费[4]。

本文所涉及的技术都是已有且比较成熟的技术，存在可实现性，从成本来说，较之电子点火装置虽然要高，但其效果却更好，这样的优势相信可以抵消其价格的影响，在消费者使用过后会获得更多的认同感，因此该设计是也是有市场价值的。

3 结语

烟花作为现代各种喜庆场合的必不可少的一种产品，燃放烟花的点火装置必然也是非常有市场的。本文设计的新型点火装置相较现有的点火装置，在安全性与工作可靠性都有了上都有了极大的提升，可循环利用的点火控制部分又大大节省了能源，为人们的生活带来了便利。

参考文献

[1] 杨乃莲.2007—2011年我国烟花爆竹事故统计分析研究[J].中国安全生产科学技术， 2013，9（5）：72-77.

[2] 曹后俊.基于MCU控制的电子烟花点火电路[J].电子技术与软件工程，2014（20）.