EP4490466A1 - Détonateur électronique mono-condensateur et système de mise à feu de tels détonateurs électroniques mono-condensateur - Google Patents

Détonateur électronique mono-condensateur et système de mise à feu de tels détonateurs électroniques mono-condensateur

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Publication number
EP4490466A1
EP4490466A1 EP23713722.9A EP23713722A EP4490466A1 EP 4490466 A1 EP4490466 A1 EP 4490466A1 EP 23713722 A EP23713722 A EP 23713722A EP 4490466 A1 EP4490466 A1 EP 4490466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
capacitor
electronic
clipping
firing
Prior art date
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Pending
Application number
EP23713722.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Franck Guyon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Davey Bickford SAS
Original Assignee
Davey Bickford SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Davey Bickford SAS filed Critical Davey Bickford SAS
Publication of EP4490466A1 publication Critical patent/EP4490466A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/008—Power generation in electric fuzes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/12—Primers; Detonators electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents
    • F42B3/182—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents having shunting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/06—Electric fuzes with time delay by electric circuitry
    • F42C11/065—Programmable electronic delay initiators in projectiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
    • F42D1/05—Electric circuits for blasting
    • F42D1/055—Electric circuits for blasting specially adapted for firing multiple charges with a time delay

Definitions

  • TITLE Single-capacitor electronic detonator and system for firing such single-capacitor electronic detonators.
  • the present invention relates to a single-capacitor electronic detonator and a system for firing such single-capacitor electronic detonators.
  • the present invention applies generally to the field of mines and quarries and to public works sites using programmable electronic detonators ignited remotely according to a predetermined firing plan.
  • Electronic detonators are used to initiate an explosive.
  • An electronic detonator thus comprises a means for initiating the explosive, formed for example by a primer head, connected to electronic control means.
  • the electronic detonator also includes means of connection to an external energy source to supply energy to the electronic detonator.
  • the electronic control means mainly integrate a firing delay function.
  • a time countdown is implemented upon receipt by the electronic detonator of a firing order, the firing of the explosive initiation means being triggered at the end of the time countdown.
  • the electronic control means must be able to operate autonomously, without supplying energy to the electronic detonator, once the firing order has been received.
  • an electronic detonator integrates one or two energy storage capacitors.
  • a first energy storage capacitor is adapted to store the energy necessary for powering the electronic control means, in particular for the activation implementing the countdown of a delay
  • a second capacitor is adapted to store the energy necessary for igniting the means for initiating the explosive.
  • the electronic detonator comprises a single energy storage capacitor
  • this is adapted, firstly, to supply energy to the electronic control means and, secondly, to power the means of initiating the explosive when the electronic detonator is ignited.
  • single-capacitor electronic detonator (hereinafter single-capacitor electronic detonator) is an obvious advantage.
  • an electronic detonator with two capacitors allows the charging of the first energy storage capacitor dedicated to powering the electronic control means when the electronic detonator is connected to an external energy source, for example by conductive wires.
  • the second energy storage capacitor dedicated to igniting the explosive initiation means only charges with energy upon receipt of a charging order, received before sending and receiving a firing order.
  • This operation of the electronic detonator with two capacitors is therefore secure, avoiding accidental ignition of the explosive initiation means before launching a shot.
  • the single energy storage capacitor charges as soon as the electronic detonator is connected by connection means to an external energy source.
  • the energy or part of the energy necessary for powering the means of initiating the explosive when the single-capacitor electronic detonator is ignited is therefore loaded into the single-capacitor electronic detonator as soon as it is connected to a external energy source. If by accident a firing switch located between the means of initiating the explosive and the energy storage capacitor closes, accidental firing may occur.
  • the latter are implemented by equipment (programming console, firing console) which is adapted to limit the electrical voltage which can be delivered on the connection lines of the single-capacitor electronic detonators.
  • the external energy source always has an electrical voltage lower than a non-ignition voltage value of the explosive initiation means integrated into each single-capacitor electronic detonator.
  • the non-ignition voltage corresponds to a voltage value below which there can absolutely be no ignition of the explosive initiation means.
  • the electrical voltage of the external energy source is always sufficiently lower than the ignition voltage, called the voltage of all fire.
  • the voltage of any fire corresponds to the voltage above which the means of initiation of the explosive systematically ignite.
  • Such a single-capacitor electronic detonator presents a very good level of safety when used with dedicated equipment.
  • this level of security may be degraded and lower than that provided by an electronic detonator with two capacitors if the electronic single-capacitor detonator is connected to an electrical voltage source and equipment other than that provided and recommended by the activation system. fire.
  • the present invention aims to resolve at least one of the aforementioned drawbacks and to propose a single-capacitor electronic detonator with an improved level of safety.
  • the present invention relates, according to a first aspect, to a single-capacitor electronic detonator, comprising an explosive initiation means, electronic control means, a single energy storage capacitor adapted to supply energy said electronic control means and said explosive initiation means when said single-capacitor electronic detonator is ignited, and means of connection to an energy source for supplying energy to said single storage capacitor energy.
  • the single-capacitor electronic detonator further comprises means for clipping the voltage applied to the terminals of said single energy storage capacitor, said clipping means having a clipping threshold value less than a value non-firing voltage of said explosive initiation means, said clipping means being controlled by said electronic control means between an activated position, in which said clipping means limit said voltage to a value less than said clipping threshold value, and a deactivated position, in which said clipping means are inactive.
  • the voltage across the single energy storage capacitor can be limited by default at the level of the electronic detonator itself: whatever the voltage applied to the connection means of the electronic detonator, the voltage across the capacitor energy storage remains lower than the non-ignition voltage value of the explosive initiation means of the electronic detonator.
  • the prevention of accidental ignition of the electronic detonator is provided by the very design of the single-capacitor electronic detonator, and is not dependent on the equipment to which it is connected during its use.
  • the present invention also relates, according to a second aspect, to a single-capacitor electronic detonator, comprising an explosive initiation means, electronic control means, a single energy storage capacitor adapted to supply energy to said electronic means control and said explosive initiation means during a firing of said single-capacitor electronic detonator, and means of connection to an energy source to supply energy to said single energy storage capacitor.
  • the single-capacitor electronic detonator further comprises voltage regulation means connected to said means of connection to an energy source, said voltage regulation means being controlled by said electronic control means between at least one high voltage position, in which the output voltage of the voltage regulating means is greater than a non-firing voltage value of said explosive initiation means, and a low voltage position, in which the output voltage of the voltage regulation means is less than said non-ignition voltage value of said explosive initiation means.
  • the voltage across the single energy storage capacitor can be limited by default at the level of the electronic detonator itself: whatever the voltage applied to the connection means of the electronic detonator, the voltage across the capacitor energy storage remains lower than the non-ignition voltage value of the explosive initiation means of the electronic detonator.
  • the prevention of accidental ignition of the electronic detonator is provided by the very design of the single-capacitor electronic detonator, and is not dependent on the equipment to which it is connected during its use.
  • the single-capacitor electronic detonator comprises voltage regulation means as described above connected between the means of connection to an energy source and clipping means as described above.
  • voltage regulation means and clipping means further reinforces the safety of the single-capacitor electronic detonator, by design itself.
  • said clipping means are connected between the means of connection to an energy source and said voltage regulation means.
  • said electronic control means are configured to control both said clipping means in said activated position and said voltage regulation means in said low voltage position.
  • the two protection means, clipping means and voltage regulation means are thus active at the same time.
  • said electronic control means when the electronic control means are powered up, said electronic control means are configured to control said clipping means in said activated position and/or said voltage regulation means in said low voltage position.
  • the voltage across the energy storage capacitor is less than the non-ignition voltage value of said means explosive initiation.
  • said electronic control means when said electronic control means detect a stoppage of energy supply to said single-capacitor electronic detonator for a predefined period, said electronic control means are configured to control said clipping means in said activated position and/or said voltage regulation means in said low voltage position.
  • said electronic control means when said electronic control means receive a dedicated command before the firing of said single-capacitor electronic detonator, said electronic control means are configured to control said clipping means in said deactivated position and/or said voltage regulation means in said high voltage position.
  • the energy storage capacitor can be charged by an energy source to a sufficient voltage to then allow the explosive initiation means to be fired.
  • the dedicated command can be a charging command for the energy storage capacitor.
  • the dedicated command can be a command to deactivate the protection means, that is to say the clipping means and the voltage regulation means, a charge command for the energy storage capacitor being received subsequently by the single-capacitor electronic detonator.
  • the electronic control means can deactivate the two protection means, that is to say the clipping means and the voltage regulation means, upon receipt by the single-capacitor electronic detonator of a single dedicated command before updating. fire or a fire command.
  • the electronic control means can deactivate only one of the two protection means, that is to say the clipping means or the voltage regulation means, upon receipt by the single-capacitor electronic detonator of a command dedicated before firing.
  • the dedicated command may be a charging command for the energy storage capacitor or a specific command to deactivate one of the two protection means.
  • the electronic control means can deactivate a first protection means, for example the clipping means, upon receipt of a first deactivation command, then a second protection means, for example the voltage regulation means, upon receipt of a second deactivation command.
  • a first protection means for example the clipping means
  • a second protection means for example the voltage regulation means
  • the invention also relates, according to a third aspect, to a system for firing one or more single-capacitor electronic detonators according to the invention.
  • the firing system comprises a firing console adapted to transmit, to said electronic means for controlling one or more single-capacitor electronic detonators, a command to switch said clipping means from said activated position to said deactivated position and/or a switching control of said voltage regulation means from said low voltage position to said high voltage position.
  • said firing console is adapted to separately issue said switching command of said clipping means from said activated position to said deactivated position and said switching command of said voltage regulation means from said low voltage position to said high voltage position.
  • This separate control of the clipping means and the voltage regulation means makes it possible to increase the level of security in the event of failure of one or the other of the two switching controls.
  • said electronic control means are adapted to receive a first command to switch said clipping means from said activated position to said deactivated position, respectively said voltage regulation means from said low voltage position to said high voltage position , to cancel said first switching command in the absence of reception within a predetermined period of a second switching command of said voltage regulation means from said low voltage position to said high voltage position, respectively of said clipping means of said activated position to said deactivated position.
  • FIG. 1 represents a block diagram of a single-capacitor electronic detonator according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 represents a block diagram of a firing system according to one embodiment of the invention.
  • an electronic detonator can be used in a firing plan with numerous other electronic detonators.
  • an electronic detonator comprises an explosive initiation means, hereinafter referred to in a non-limiting manner as a primer head, connected to an electronic control circuit.
  • the electronic control circuit of each electronic detonator incorporates a firing delay function, making it possible to trigger the firing of each electronic detonator after a pre-programmed delay countdown. This operation of electronic detonators is known and does not need to be described in detail in this description.
  • a single-capacitor electronic detonator 10 comprises a primer head 11 connected to an electronic control circuit supplied with electric current.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 comprises connection means 13 to an energy source 12 to supply energy to the electronic control circuit.
  • the connection means 13 include for example conductive wires and a connection box (not shown) making it possible to connect the single-capacitor electronic detonator 10 to the energy source 12, via an electrical power line for example.
  • the energy source 12 can be formed from an electric battery for example.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 comprises, at the input of the electronic control circuit, means of filtration and rectification of the current 14. These means of filtration and rectification of the current 14 are usual and allow a direct current supply to the electronic control circuit of the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the electronic control circuit can be supplied with direct current by the conductive wires of the connection means 13 to an energy source 12, formed of an external alternating current supply.
  • the electronic control circuit must be able to operate autonomously, without supply of electrical energy by the connection means 13 to the energy source 12, in particular when a firing order is received by the mono-electronic detonator. capacitor 10.
  • energy storage means are provided in the single-capacitor electronic detonator 10.
  • a single energy storage capacitor 15 is provided in the single-capacitor electronic detonator 10.
  • This energy storage capacitor 15 is adapted to supply energy to the electronic control circuit, and in particular electronic control means 16, and the primer head 11 during firing of the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the energy storage capacitor 15 makes it possible to power the electronic control means 16 independently in a first step during the countdown of the delay associated with the single-capacitor electronic detonator 10, and in a second step, the primer head 1 1 for firing.
  • the energy storage capacitor 15 charges.
  • the energy, or at least part of the energy depending on the amplitude of the voltage applied to the conductive wires of the connection means 13, necessary for the ignition of the primer head 11 is charged and stored in the energy storage capacitor 15 of the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 further comprises a firing switch 17 mounted between the energy storage capacitor 15 and the primer head 11.
  • the electronic control means 16 controls the closing of the firing switch 17 and thus the firing of the warhead. starter 11 powered by the energy storage capacitor 15.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 includes protection means to prevent the energy storage capacitor 15 from being charged with sufficient electrical energy to ignite the the primer head 11 until a specific firing command has been sent and received by the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the protection means comprise, on the one hand, means 18 for clipping the voltage across the energy storage capacitor 15 and, on the other hand, means for regulating the voltage. voltage 19 connected to the connection means 13 to the energy source 12.
  • the clipping means 18 have a clipping threshold value Us lower than a non-firing voltage value Ua of the primer head 11.
  • the clipping means 18 are controlled by the electronic control means 16 between an activated position, in which the clipping means 18 limit the voltage to a value lower than the clipping threshold value Us, and a deactivated position, in which the clipping means 18 are inactive.
  • the clipping means 18 are connected in parallel with the energy storage capacitor 15. When the clipping means 18 are activated, the charging voltage of the storage capacitor energy 15 remains lower than the clipping threshold value Us, and therefore the non-firing voltage Ua of the primer head 11.
  • the clipping means 18 can be formed in a manner known to those skilled in the art from one or more diodes, and for example from a Zener diode.
  • the voltage regulation means 19 are controlled by the electronic control means 16 between a high voltage position, in which the output voltage of the voltage regulation means 19 is greater than the non-ignition voltage value Ua of the primer head 11, and a low voltage position, in which the output voltage of the voltage regulating means 19 is less than the non-firing voltage value Ua of the primer head 11.
  • the voltage regulation means 19 are connected in series with the energy storage capacitor 15. When the voltage regulation means 19 are in the low voltage position, the charging voltage of the energy storage capacitor 15 remains lower than the value of the non-ignition voltage Ua of the primer head 11.
  • the voltage regulation means 19 can be formed in a manner known to those skilled in the art from a circuit of one or more diodes and transistors.
  • the voltage regulation means 19 are connected between the connection means 13 to the energy source 12 and the clipping means 18.
  • a resistor 18a is advantageously connected in series between the voltage regulating means 19 and the clipping means 18 in order to limit the current in the circuit of the clipping means 18 when the voltage regulating means 19 are in the high voltage position .
  • the voltage regulation means 19 are adapted in the high voltage position, either to deliver the current at a voltage equal to the supply voltage of the single-capacitor electronic detonator 10, or at a regulated voltage, of value greater than the voltage value of any fire of the primer head 11 of the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 thus includes double protection, aimed at preventing any accidental charging of the energy storage capacitor 15 to a voltage sufficient for igniting the primer head.
  • the non-ignition voltage Ua corresponds to the voltage below which there cannot, with certainty, be ignition of the explosive initiation means.
  • the voltage of any fire corresponds, on the contrary, to a voltage value above which there is systematically ignition of the means of initiation of the explosive.
  • the determination of the non-firing voltage and the voltage of any fire depends on the technology of the filaments used, the pyrotechnic compositions, the substrates, the interfaces between the different elements constituting the primer head.
  • the values of these voltages can be determined by statistical test methods during the development and prototyping of single-capacitor electronic detonators, such as the PROBIT statistical method or the BRUCETON test method.
  • the value of the non-ignition voltage Ua is between 6 and 10 Volt, and for example equal to 8 Volt.
  • the voltage value of any fire from the primer head 11 is, as a non-limiting example, between 15 and 17 Volt.
  • the electronic control means 16 are configured to control both the clipping means 18 in the activated position and the voltage regulation means 19 in the low voltage position.
  • control of the clipping means 18 in the activated position and the control of the voltage regulation means 19 in the low voltage position are preferably simultaneous. They can also be sent one after the other to the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 could include only one protection means, and for example only clipping means 18 or only voltage regulation means 19.
  • the electronic control means 16 are configured to control the means of clipping 18 in the activated position and/or the voltage regulation means 19 in the low voltage position.
  • the clipping means 18 are controlled in the activated position and the voltage regulation means 19 are controlled in the low voltage position.
  • the electronic control means 16 are configured to control the clipping means 18 in the activated position and /or the voltage regulation means 19 in the low voltage position.
  • the configuration of the single-capacitor electronic detonator 10 is reset at the level of the protection means which whatever the progress of programming the single-capacitor electronic detonator 10 in the configuration of a shot.
  • the clipping means 18 are controlled in the activated position and the voltage regulation means 19 are controlled in the low voltage position.
  • the electronic control means 16 receive one or more dedicated commands before firing the single-capacitor electronic detonator 10.
  • the electronic control means 16 are configured to control the clipping means 18 in the deactivated position and/or the voltage regulation means 19 in the high voltage position.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 can thus be controlled to allow the charging of the energy storage capacitor 15 to a sufficient voltage to allow the ignition of the primer head 11.
  • the single-capacitor electronic detonators 10 are each intended to be installed in a blast hole at the working face (called "face” in Anglo-Saxon terminology).
  • each single-capacitor electronic detonator 10 is placed with a predetermined quantity of explosive in a blast hole drilled in a wall.
  • the firing system comprises a mobile test device 20 adapted to be connected to a bus line L1.
  • the single-capacitor electronic detonators 10 are also connected to the bus line L1 and thus connected to the mobile test device 20.
  • the mobile test device 20 can thus communicate with one or more single-capacitor electronic detonators 10, simultaneously or individually, in order to read information or data stored by the single-capacitor electronic detonators 10, send information or commands to these detonators electronic mono-capacitor 10 and test their connection and their operating condition.
  • the mobile test device 20 is also designed to program the electronic detonators 10, and for example program a firing delay (delay in English terminology).
  • the mobile test device 20 conventionally comprises reception 21 and sending 22 means making it possible to communicate with the electronic detonators 10, simultaneously or individually.
  • the reception 21 and sending 22 means can be formed of a bidirectional transmitter/receiver, known to those skilled in the art in the field of wired network communication.
  • the single-capacitor electronic detonators 10 and the mobile test device 20 are connected by a wired connection by means of the bus line L1, the invention is not limited to this type of connection.
  • the mobile test device 20 and the single-capacitor electronic detonators 10 could communicate via a wireless link, in particular by radio link.
  • the reception means 21 and sending means 22 can then be formed of a bidirectional transmitter/receiver antenna, known to those skilled in the art in the field of wireless network communication.
  • the mobile test device 20 further comprises a microprocessor 23 making it possible to implement various data processing, calculations and settings useful for the installation of the single-capacitor electronic detonators 10 at the working face.
  • the mobile test device 20 also comprises a memory 24 of the EEPROM writable memory type (acronym for the Anglo-Saxon terminology “Electrically Erasable Programmable Read Only Memory 1 ') and display means formed of a screen 25 for communicating with the 'user.
  • the firing system also comprises a firing console 30, forming a remote firing device, adapted to communicate and issue commands to the electronic control means 16 of the single-capacitor electronic detonators.
  • the firing console 30 is intended to be connected remotely with the single-capacitor electronic detonators 10.
  • the firing console 30 is connected via a firing line L2, itself connected to the bus line L1.
  • the firing console 30 is intended to be placed at a long distance from the working face to allow firing to be triggered in complete safety for the operator controlling the firing from the firing console 30.
  • the firing console 30 comprises receiving means 31 and sending means 32 allowing bidirectional communication between the single-capacitor electronic detonators 10 and the firing console 30, simultaneously or individually.
  • reception 31 and sending 32 means are similar to those described previously in connection with the mobile test device 20.
  • the firing console 30 further comprises a microprocessor 33 making it possible to implement various data processing, calculations and settings necessary for firing.
  • a programmable memory 34 of the EEPROM memory type is also provided in the shooting console 30.
  • a display screen 35 can also be fitted to the shooting console 30 to communicate with the operator.
  • Each single-capacitor electronic detonator 10 comprises bidirectional communication means 41 adapted to the communication of the single-capacitor electronic detonator 10 with the mobile test device 20 and/or the firing console 30.
  • the bidirectional communication means 41 of the electronic detonators mono-capacitor 10 are similar to the reception 21 and sending 22 means described previously in connection with the mobile test device 20 or to the reception 31 and sending 32 means of the firing console 30.
  • the role and operation of the mobile test device 20 and the firing console 30 are known in their general principles for programming a shot, the delay time associated with each single-capacitor electronic detonator 10 and the firing strictly speaking, only particularities of communication between the firing console 30 and the single-capacitor electronic detonators 10 being described below in detail.
  • the firing console 30 is adapted to send to each single-capacitor electronic detonator 10 connected to the firing line L2 a command for switching the clipping means 18 from the activated position to the deactivated position and/or a command for switching the voltage regulation means 19 from the low voltage position to the high voltage position.
  • each single-capacitor electronic detonator 10 can be controlled remotely by the firing console 30.
  • the firing console 30 makes it possible to send commands dedicated to the single-capacitor electronic detonators 10 to switch the clipping means 18 and the voltage regulation means 19 in a supply mode at a so-called all-fire voltage of the primer head 11 .
  • the firing console 30 is adapted to separately issue the command for switching the clipping means 18 from the activated position to the deactivated position and the command for switching the voltage regulation means 19 from the low voltage position to the high voltage position.
  • the electronic control means 16 of each single-capacitor electronic detonator 10 are adapted, after having received a first command for switching the clipping means 18 from the activated position to the deactivated position, to cancel this first command switching in the absence of reception, within a period predetermined, a second switching command of the voltage regulation means 19 from the low voltage position to the high voltage position.
  • each single-capacitor electronic detonator 10 are adapted, after having received a first command for switching the voltage regulation means 19 from the low voltage position to the high voltage position, to cancel this first switching command in the absence of receipt, within a predetermined period, of a second switching command of the clipping means 18 from the activated position to the deactivated position.
  • the single-capacitor electronic detonator 10 is reconfigured in the safety position, the protection means being again both adapted to supply the storage capacitor d energy 15 at a voltage level lower than the value of the non-firing voltage of the primer head 11.
  • the firing console 30 may include only one control key for sending the first switching command and the second switching command to the single-capacitor electronic detonators 10. This double sending of switching commands thus improves the safety of use of single-capacitor electronic detonators 10 without complicating the use for the operator of the firing console 30.
  • the firing console 30 can also be adapted to transmit simultaneously, in the same dedicated command, the command for switching the clipping means 18 from the activated position to the deactivated position and the command for switching the voltage regulation means 19 from the low voltage position to the high voltage position.
  • the mobile test device 20 or the firing console 30 can send a single dedicated command to activate the protection means of each single-capacitor electronic detonator 10, that is to say to control the clipping means 18 in the activated position and the voltage regulation means 19 in the low voltage position.
  • the single-capacitor electronic detonators 10 integrate voltage protection means, making it possible to protect the operator when connecting the single-capacitor electronic detonators 10 to the bus line L1 and during the entire programming and testing phase. single-capacitor electronic detonators 10.
  • the mobile test device 20 can be used in complete safety at the working face, even if the voltage delivered by the mobile test device 20 is greater than the value of the non-ignition voltage of the head. primer 11 of the single-capacitor electronic detonators 10. Indeed, it is sometimes useful for the mobile test device 20 to deliver a high voltage in order to be able to address networks of numerous single-capacitor electronic detonators 10 connected simultaneously on the same bus line L1 .
  • Such a single-capacitor electronic detonator 10 thus makes it possible, in comparison with an electronic detonator with two capacitors, to be more economical, thanks to the use of a single energy storage capacitor 15, while guaranteeing a level high safety of use, which does not depend on the equipment to which it is connected.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described above.
  • the clipping means (18) can also be connected between the connection means (13) to the energy source (12) and the voltage regulation means (19).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Bags (AREA)
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Abstract

Un détonateur électronique mono-condensateur (10) comprend un moyen d'initiation d'explosif (11), des moyens électroniques de commande (16) et un unique condensateur de stockage d'énergie (15) pour alimenter en énergie lesdits moyens électroniques de commande (16) et ledit moyen d'initiation d'explosif (11) lors d'une mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur (10). Il comprend en outre des moyens d'écrêtage (18) de la tension aux bornes dudit unique condensateur de stockage d'énergie (14), à une valeur inférieure à une valeur de tension de non mise à feu (Ua) dudit moyen d'initiation d'explosif (11), et des moyens de régulation de tension (19) connectés à des moyens de connexion (13) à une source d'énergie (12), adaptés à limiter la tension de sortie à une valeur inférieure à une valeur de tension de non mise à feu (Ua) dudit moyen d'initiation d'explosif(11). Utilisation dans un système de mise à feu pour améliorer la sécurité d'utilisation des détonateurs électroniques mono-condensateur (10).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Détonateur électronique mono-condensateur et système de mise à feu de tels détonateurs électroniques mono-condensateur.
La présente invention concerne un détonateur électronique monocondensateur et un système de mise à feu de tels détonateurs électroniques mono-condensateur.
La présente invention s’applique de manière générale au domaine des mines et carrières et aux chantiers de travaux publics mettant en œuvre des détonateurs électroniques programmables et mis à feu à distance selon un plan de tir prédéterminé.
Les détonateurs électroniques sont utilisés pour initier un explosif. Un détonateur électronique comprend ainsi un moyen d’initiation de l’explosif, formé par exemple d’une tête d’amorce, relié à des moyens électroniques de commande. Le détonateur électronique comprend également des moyens de connexion à une source d’énergie externe pour alimenter en énergie le détonateur électronique.
Les moyens électroniques de commande intègrent à titre principal une fonction de retard à la mise à feu. Ainsi, un décompte temporel est mis en œuvre à réception par le détonateur électronique d’un ordre de mise à feu, la mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif étant déclenchée à la fin du décompte temporel. Les moyens électroniques de commande doivent pouvoir fonctionner en autonomie, sans apport d’énergie au détonateur électronique, une fois l’ordre de mise à feu reçu.
A cet effet, un détonateur électronique intègre un ou deux condensateurs de stockage d’énergie.
Dans les modes de réalisation dans lesquels le détonateur électronique comprend deux condensateurs de stockage d’énergie, un premier condensateur de stockage d’énergie est adapté à stocker l’énergie nécessaire à l’alimentation des moyens électroniques de commande, notamment pour la mise en œuvre du décompte d’un retard, et un second condensateur est adapté à stocker l’énergie nécessaire à la mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif.
Dans les modes de réalisation dans lesquels le détonateur électronique comprend un unique condensateur de stockage d’énergie, celui-ci est adapté, dans un premier temps, à alimenter en énergie les moyens électroniques de commande et, dans un second temps, à alimenter le moyen d’initiation de l’explosif lors de la mise à feu du détonateur électronique.
Le coût moindre d’un détonateur électronique à un seul condensateur (ci-après détonateur électronique mono-condensateur) est un avantage évident.
Toutefois, les détonateurs électroniques à deux condensateurs de stockage d’énergie sont de fonctionnement plus sûr pour les opérateurs que les détonateurs électroniques mono-condensateur.
En effet, dans son principe, un détonateur électronique à deux condensateurs autorise le chargement du premier condensateur de stockage d’énergie dédié à l’alimentation des moyens électroniques de commande lorsque le détonateur électronique est connecté à une source d’énergie externe, par exemple par des fils conducteurs.
Le second condensateur de stockage d’énergie dédié à la mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif ne se charge en énergie qu’à réception d’un ordre de charge, reçu avant l’envoi et la réception d’un ordre de mise à feu.
Ce fonctionnement du détonateur électronique à deux condensateurs est donc sécurisé, évitant une mise à feu accidentelle du moyen d’initiation de l’explosif avant le lancement d’un tir.
Dans un détonateur électronique mono-condensateur, l’unique condensateur de stockage d’énergie se charge dès que le détonateur électronique est raccordé par des moyens de connexion à une source d’énergie externe.
L’énergie ou une partie de l’énergie nécessaire à l’alimentation du moyen d’initiation de l’explosif lors d’une mise à feu du détonateur électronique mono-condensateur est donc chargée dans le détonateur électronique monocondensateur dès son raccordement à une source d’énergie externe. Si par accident, un interrupteur de tir situé entre le moyen d’initiation de l’explosif et le condensateur de stockage d’énergie se ferme, une mise à feu accidentelle peut se produire.
Afin de garantir un niveau de sûreté fiable pour les opérateurs lors de la manipulation des détonateurs électroniques mono-condensateur, ces derniers sont mis en œuvre par des équipements (console de programmation, console de tir) qui sont adaptés à limiter la tension électrique qui peut être délivrée sur les lignes de connexion des détonateurs électroniques mono-condensateur.
Ainsi, la source d’énergie externe présente toujours une tension électrique inférieure à une valeur de tension de non mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif intégré dans chaque détonateur électronique monocondensateur.
La tension de non mise à feu correspond à une valeur de tension en dessous de laquelle il ne peut absolument pas y avoir une mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif.
En sélectionnant une valeur de tension de non mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif, on garantit que la tension électrique de la source d’énergie externe est toujours suffisamment inférieure à la tension de mise à feu, dite tension de tout feu.
La tension de tout feu correspond à la tension au-dessus de laquelle il y a systématiquement une mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif.
Un tel détonateur électronique mono-condensateur présente un très bon niveau de sûreté lorsqu’il est mis en œuvre avec les équipements dédiés.
Toutefois, ce niveau de sécurité peut être dégradé et inférieur à celui procuré par un détonateur électronique à deux condensateurs si le détonateur électronique mono-condensateur est raccordé à une source de tension électrique et des équipements autres que ceux fournis et préconisés par le système de mise à feu.
La présente invention a pour but de résoudre au moins l’un des inconvénients précités et de proposer un détonateur électronique monocondensateur avec un niveau de sûreté amélioré. A cet effet, la présente invention concerne, selon un premier aspect, un détonateur électronique mono-condensateur, comprenant un moyen d’initiation d’explosif , des moyens électroniques de commande, un unique condensateur de stockage d’énergie adapté à alimenter en énergie lesdits moyens électroniques de commande et ledit moyen d’initiation d’explosif lors d’une mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur, et des moyens de connexion à une source d’énergie pour alimenter en énergie ledit unique condensateur de stockage d’énergie.
Selon l’invention, le détonateur électronique mono-condensateur comporte en outre des moyens d’écrêtage de la tension appliquée aux bornes dudit unique condensateur de stockage d’énergie, lesdits moyens d’écrêtage ayant une valeur seuil d’écrêtage inférieure à une valeur de tension de non mise à feu dudit moyen d’initiation d’explosif, lesdits moyens d’écrêtage étant commandés par lesdits moyens électroniques de commande entre une position activée, dans laquelle lesdits moyens d’écrêtage limitent ladite tension à une valeur inférieure à ladite valeur seuil d’écrêtage, et une position désactivée, dans laquelle lesdits moyens d’écrêtage sont inactifs.
Ainsi, la tension aux bornes de l’unique condensateur de stockage d’énergie peut être limitée par défaut au niveau du détonateur électronique lui- même : quelle que soit la tension appliquée aux moyens de connexion du détonateur électronique, la tension aux bornes du condensateur de stockage d’énergie reste inférieure à la valeur de tension de non mise à feu du moyen d’initiation d’explosif du détonateur électronique.
La non mise à feu accidentelle du détonateur électronique est procurée par la conception même du détonateur électronique monocondensateur, et n’est pas dépendante des équipements auxquels il est raccordé lors de son utilisation.
La présente invention concerne également, selon un second aspect, un détonateur électronique mono-condensateur, comprenant un moyen d’initiation d’explosif, des moyens électroniques de commande, un unique condensateur de stockage d’énergie adapté à alimenter en énergie lesdits moyens électroniques de commande et ledit moyen d’initiation d’explosif lors d’une mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur, et des moyens de connexion à une source d’énergie pour alimenter en énergie ledit unique condensateur de stockage d’énergie.
Selon l’invention, le détonateur électronique mono-condensateur comprend en outre des moyens de régulation de tension connectés auxdits moyens de connexion à une source d’énergie, lesdits moyens de régulation de tension étant commandés par lesdits moyens électroniques de commande entre au moins une position haute tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension est supérieure à une valeur de tension de non mise à feu dudit moyen d’initiation d’explosif , et une position basse tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension est inférieure à ladite valeur de tension de non mise à feu dudit moyen d’initiation d’explosif.
Ainsi, la tension aux bornes de l’unique condensateur de stockage d’énergie peut être limitée par défaut au niveau du détonateur électronique lui- même : quelle que soit la tension appliquée aux moyens de connexion du détonateur électronique, la tension aux bornes du condensateur de stockage d’énergie reste inférieure à la valeur de tension de non mise à feu du moyen d’initiation d’explosif du détonateur électronique.
La non mise à feu accidentelle du détonateur électronique est procurée par la conception même du détonateur électronique monocondensateur, et n’est pas dépendante des équipements auxquels il est raccordé lors de son utilisation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le détonateur électronique mono-condensateur comprend des moyens de régulation de tension tels que décrits ci-dessus connectés entre les moyens de connexion à une source d’énergie et des moyens d’écrêtage tels que décrit ci-dessus.
La combinaison des moyens de régulation de tension et des moyens d’écrêtage renforce encore la sécurité du détonateur électronique monocondensateur, par conception même. Selon un mode de réalisation alternatif de l’invention, lesdits moyens d’écrêtage sont connectés entre les moyens de connexion à une source d’énergie et lesdits moyens de régulation de tension.
Dans un mode de réalisation pratique, lesdits moyens électroniques de commande sont configurés pour commander à la fois lesdits moyens d’écrêtage dans ladite position activée et lesdits moyens de régulation de tension dans ladite position basse tension.
Les deux moyens de protection, moyens d’écrêtage et moyens de régulation de tension, sont ainsi actifs en même temps.
De manière avantageuse, à la mise sous tension des moyens électroniques de commande, lesdits moyens électroniques de commande sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage dans ladite position activée et/ou lesdits moyens de régulation de tension dans ladite position basse tension.
Quelle que soit la tension appliquée sur la ligne de bus ou ligne d’alimentation à laquelle est connecté le détonateur électronique monocondensateur, la tension aux bornes du condensateur de stockage d’énergie est inférieure à la valeur de tension de non mise à feu dudit moyen d’initiation d’explosif.
En pratique, et afin d’améliorer encore la sécurité en fonctionnement du détonateur électronique mono-condensateur, lorsque lesdits moyens électroniques de commande détectent un arrêt d’alimentation en énergie dudit détonateur électronique mono-condensateur pendant une période prédéfinie, lesdits moyens électroniques de commande sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage dans ladite position activée et/ou lesdits moyens de régulation de tension dans ladite position basse tension.
Selon un mode de réalisation, lorsque lesdits moyens électroniques de commande reçoivent une commande dédiée avant la mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur, lesdits moyens électroniques de commande sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage dans ladite position désactivée et/ou lesdits moyens de régulation de tension dans ladite position haute tension. A la réception d’une commande dédiée avant la mise à feu, le condensateur de stockage d’énergie peut être chargé par une source d’énergie à une tension suffisante pour permettre ensuite la mise à feu du moyen d’initiation d’explosif.
En pratique, la commande dédiée peut être une commande de charge du condensateur de stockage d’énergie.
Alternativement, la commande dédiée peut être une commande de désactivation des moyens de protection, c’est-à-dire les moyens d’écrêtage et les moyens de régulation de tension, une commande de charge du condensateur de stockage d’énergie étant réceptionnée ultérieurement par le détonateur électronique mono-condensateur.
Les moyens électroniques de commande peuvent désactiver les deux moyens de protection, c’est-à-dire les moyens d’écrêtage et les moyens de régulation de tension, à réception par le détonateur électronique monocondensateur d’une unique commande dédiée avant la mise à feu ou d’une commande de mise à feu.
Alternativement, les moyens électroniques de commande peuvent désactiver un seul des deux moyens de protection, c’est-à-dire les moyens d’écrêtage ou les moyens de régulation de tension, à réception par le détonateur électronique mono-condensateur d’une commande dédiée avant la mise à feu.
La commande dédiée peut-être une commande de charge du condensateur de stockage d’énergie ou une commande spécifique de désactivation d’un des deux moyens de protection.
En pratique, les moyens électroniques de commande peuvent désactiver un premier moyen de protection, par exemple les moyens d’écrêtage, à réception d’une première commande de désactivation, puis un second moyen de protection, par exemple les moyens de régulation de tension, à réception d’une seconde commande de désactivation. Bien entendu, l’ordre de désactivation des deux moyens de protection peut être inversé.
La désactivation des deux moyens de protection requière alors la réception successive par le détonateur électrique mono-condensateur de deux commandes dédiées avant la mise à feu. L’invention concerne également, selon un troisième aspect, un système de mise à feu d’un ou plusieurs détonateurs électroniques monocondensateur conforme à l’invention.
Le système de mise à feu comprend une console de tir adaptée à émettre, à destination desdits moyens électroniques de commande d’un ou plusieurs détonateurs électroniques mono-condensateur, une commande de commutation desdits moyens d’écrêtage de ladite position activée vers ladite position désactivée et/ou une commande de commutation desdits moyens de régulation de tension de ladite position basse tension vers ladite position haute tension.
Avantageusement, ladite console de tir est adaptée à émettre séparément ladite commande de commutation desdits moyens d’écrêtage de ladite position activée vers ladite position désactivée et ladite commande de commutation desdits moyens de régulation de tension de ladite position basse tension vers ladite position haute tension.
Cette commande séparée des moyens d’écrêtage et des moyens de régulation de tension permet d’augmenter le niveau de sécurité en cas de défaillance de l’une ou l’autre des deux commandes de commutation.
Avantageusement, lesdits moyens électroniques de commande sont adaptés, à réception d’une première commande de commutation desdits moyens d’écrêtage de ladite position activée vers ladite position désactivée, respectivement desdits moyens de régulation de tension de ladite position basse tension vers ladite position haute tension, à annuler ladite première commande de commutation en l’absence de réception dans un délai prédéterminé d’une seconde commande de commutation desdits moyens de régulation de tension de ladite position basse tension vers ladite position haute tension, respectivement desdits moyens d’écrêtage de ladite position activée vers ladite position désactivée.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront encore dans la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d’exemples non-limitatifs : - la figure 1 représente un schéma de principe d’un détonateur électronique mono-condensateur selon un mode de réalisation de l’invention ; et
- la figure 2 représente un schéma de principe d’un système de mise à feu selon un mode de réalisation de l’invention.
On va décrire tout d’abord en référence à la figure 1 un détonateur électronique mono-condensateur selon un mode de réalisation de l’invention.
Classiquement, un détonateur électronique utilisé dans les mines, les carrières et les travaux publics pour initier de l’explosif.
De manière usuelle, un tel détonateur électronique est utilisable dans un plan de tir avec de nombreux autres détonateurs électroniques. Dans son principe général, un détonateur électronique comprend un moyen d’initiation d’explosif, appelé ci-après de manière non-limitative tête d’amorce, relié à un circuit électronique de commande. Le circuit électronique de commande de chaque détonateur électronique intègre une fonction de retard à la mise à feu, permettant de déclencher la mise à feu de chaque détonateur électronique après un décompte d’un retard préprogrammé. Ce fonctionnement des détonateurs électroniques est connu et n’a pas besoin d’être décrit en détails dans la présente description.
Comme illustré schématiquement à la figure 1 , un détonateur électronique mono-condensateur 10 comprend une tête d’amorce 11 reliée à un circuit électronique de commande alimenté en courant électrique.
Le détonateur électronique mono-condensateur 10 comprend des moyens de connexion 13 à une source d’énergie 12 pour alimenter en énergie le circuit électronique de commande. Les moyens de connexion 13 comprennent par exemple des fils conducteurs et un boitier de connexion (non représenté) permettant de relier le détonateur électronique mono-condensateur 10 à la source d’énergie 12, via une ligne d’alimentation électrique par exemple.
La source d’énergie 12 peut être formée d’une batterie électrique par exemple.
Le détonateur électronique mono-condensateur 10 comprend en entrée du circuit électronique de commande des moyens de filtration et de redressage du courant 14. Ces moyens de filtration et de redressage du courant 14 sont usuels et permettent une alimentation en courant continu du circuit électronique de commande du détonateur électronique mono-condensateur 10.
Ainsi, le circuit électronique de commande peut être alimenté en courant continu par les fils conducteurs des moyens de connexion 13 à une source d’énergie 12, formée d’une alimentation externe en courant alternatif.
Toutefois, le circuit électronique de commande doit pouvoir fonctionner en autonomie, sans apport d’énergie électrique par les moyens de connexion 13 à la source d’énergie 12, notamment lorsqu’un ordre de mise à feu est réceptionné par le détonateur électronique mono-condensateur 10.
A cet effet, des moyens de stockage d’énergie sont prévus dans le détonateur électronique mono-condensateur 10.
Tel qu’illustré à la figure 1 , un unique condensateur de stockage d’énergie 15 est prévu dans le détonateur électronique mono-condensateur 10. Ce condensateur de stockage d’énergie 15 est adapté à alimenter en énergie le circuit électronique de commande, et en particulier des moyens électroniques de commande 16, et la tête d’amorce 11 lors d’une mise à feu du détonateur électronique mono-condensateur 10.
Ainsi, le condensateur de stockage d'énergie 15 permet d’alimenter en autonomie dans un premier temps les moyens électroniques de commande 16 pendant le décompte du retard associé au détonateur électronique monocondensateur 10, et dans un second temps, la tête d’amorce 1 1 pour la mise à feu.
Dès que le détonateur électronique mono-condensateur 10 est raccordé électriquement à la source d’énergie 12, le condensateur de stockage d'énergie 15 se charge.
Ainsi, l’énergie, ou au moins une partie de l’énergie en fonction de l’amplitude de la tension appliquée aux fils conducteurs des moyens de connexion 13, nécessaire à la mise à feu de la tête d’amorce 1 1 est chargée et stockée dans le condensateur de stockage d'énergie 15 du détonateur électronique mono-condensateur 10. Le détonateur électronique mono-condensateur 10 comprend en outre un interrupteur de tir 17 monté entre le condensateur de stockage d'énergie 15 et la tête d’amorce 11 . Classiquement, lorsqu’un ordre de mise à feu adressé par une console de tir est réceptionné par le détonateur électronique monocondensateur 10, les moyens électroniques de commande 16 commande la fermeture de l’interrupteur de tir 17 et ainsi la mise à feu de la tête d’amorce 11 alimentée par le condensateur de stockage d'énergie 15.
Toutefois, afin de garantir la sécurité d’utilisation, le détonateur électronique mono-condensateur 10 comporte des moyens de protection afin d’éviter que le condensateur de stockage d'énergie 15 soit chargé d’une énergie électrique suffisante pour la mise à feu de la tête d’amorce 11 tant qu’une commande spécifique de mise à feu n’a pas été adressée et réceptionnée par le détonateur électronique mono-condensateur 10.
Dans l’exemple de réalisation de la figure 1 , les moyens de protection comprennent d’une part des moyens d’écrêtage 18 de la tension aux bornes du condensateur de stockage d’énergie 15 et d’autre part, des moyens de régulation de tension 19 connectés aux moyens de connexion 13 à la source d’énergie 12.
Les moyens d’écrêtage 18 ont une valeur seuil d’écrêtage Us inférieure à une valeur de tension de non mise à feu Ua de la tête d’amorce 11 .
Les moyens d’écrêtage 18 sont commandés par les moyens électroniques de commande 16 entre une position activée, dans laquelle les moyens d’écrêtage 18 limitent la tension à une valeur inférieure à la valeur seuil d’écrêtage Us, et une position désactivée, dans laquelle les moyens d’écrêtage 18 sont inactifs.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1 , les moyens d’écrêtage 18 sont montés en parallèle du condensateur de stockage d'énergie 15. Lorsque les moyens d’écrêtage 18 sont activés, la tension de charge du condensateur de stockage d'énergie 15 reste inférieure à la valeur seuil d’écrêtage Us, et donc à la tension de non mise à feu Ua de la tête d’amorce 11 .
En cas de fermeture accidentelle de l’interrupteur de tir 17, la tension de charge du condensateur de stockage d'énergie 15 n’est pas suffisante pour entrainer la mise à feu de la tête d’amorce 11 . Les moyens d’écrêtage 18 peuvent être formés de manière connue pour l’homme du métier d’une ou plusieurs diodes, et par exemple d’une diode Zener.
Les moyens de régulation de tension 19 sont commandés par les moyens électroniques de commande 16 entre une position haute tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension 19 est supérieure à la valeur de tension de non mise à feu Ua de la tête d’amorce 11 , et une position basse tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension 19 est inférieure à la valeur de tension de non mise à feu Ua de la tête d’amorce 11 .
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1 , les moyens de régulation de tension 19 sont montés en série avec le condensateur de stockage d'énergie 15. Lorsque les moyens de régulation de tension 19 sont en position basse tension, la tension de charge du condensateur de stockage d'énergie 15 reste inférieure à la valeur de la tension de non mise à feu Ua de la tête d’amorce 11.
En cas de fermeture accidentelle de l’interrupteur de tir 17, la tension de charge du condensateur de stockage d'énergie 15 n’est pas suffisante pour entrainer la mise à feu de la tête d’amorce 11 .
Les moyens de régulation de tension 19 peuvent être formés de manière connue pour l’homme du métier d’un circuit d’un ou plusieurs diodes et transistors.
Dans le mode de réalisation illustrée à la figure 1 , les moyens de régulation de tension 19 sont connectés entre les moyens de connexion 13 à la source d’énergie 12 et les moyens d’écrêtage 18.
Une résistance 18a est avantageusement montée en série entre les moyens de régulation de tension 19 et les moyens d’écrêtage 18 afin de limiter le courant dans le circuit des moyens d’écrêtage 18 lorsque les moyens de régulation de tension 19 sont en position haute tension.
Les moyens de régulation de tension 19 sont adaptés en position haute tension, soit à délivrer le courant à une tension égale à la tension d’alimentation du détonateur électronique mono-condensateur 10, soit à une tension régulée, de valeur supérieure à la valeur de tension de tout feu de la tête d’amorce 11 du détonateur électronique mono-condensateur 10.
Le détonateur électronique mono-condensateur 10 comporte ainsi une double protection, visant à éviter toute charge accidentelle du condensateur de stockage d'énergie 15 à une tension suffisante pour la mise à feu de la tête d’amorce.
La tension de non mise à feu Ua correspond à la tension en dessous de laquelle il ne peut pas, de manière certaine, y avoir une mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif.
La tension de tout feu correspond au contraire à une valeur de la tension au-dessus de laquelle il y a systématiquement une mise à feu du moyen d’initiation de l’explosif.
Entre ces deux valeurs de tension, la mise à feu est probable.
La détermination de la tension de non mise à feu et de la tension de tout feu dépend de la technologie des filaments mis en œuvre, des compositions pyrotechniques, des substrats, des interfaces entre les différents éléments constituant la tête d’amorce. Les valeurs de ces tensions peuvent être déterminées par des méthodes d’essais statistiques lors du développement et prototypage des détonateurs électroniques mono-condensateur, du type méthode statistique des PROBIT ou méthode d’essais de BRUCETON.
A titre d’exemple non limitatif, la valeur de la tension de non mise à feu Ua est comprise entre 6 et 10 Volt, et par exemple égale à 8 Volt.
La valeur de tension de tout feu de la tête d’amorce 11 est à titre d’exemple non limitatif comprise entre 15 et 17 Volt.
Afin d’assurer cette double protection, les moyens électroniques de commande 16 sont configurés pour commander à la fois les moyens d’écrêtage 18 dans la position activée et les moyens de régulation de tension 19 dans la position basse tension.
Comme cela sera décrit plus en détails ci-après, la commande des moyens d’écrêtage 18 dans la position activée et la commande des moyens de régulation de tension 19 dans la position basse tension sont préférentiellement simultanées. Elles peuvent également être adressées l’une après l’autre au détonateur électronique mono-condensateur 10.
Bien entendu, le détonateur électronique mono-condensateur 10 pourrait ne comporter qu’un seul moyen de protection, et par exemple uniquement des moyens d’écrêtage 18 ou uniquement des moyens de régulation de tension 19.
Lorsque le détonateur électronique mono-condensateur 10 est raccordé à la source d’énergie 12, c’est-à-dire à la mise sous tension des moyens électroniques de commande 16, les moyens électroniques de commande 16 sont configurés pour commander les moyens d’écrêtage 18 dans la position activée et/ou les moyens de régulation de tension 19 dans la position basse tension.
De préférence, à la mise sous tension du détonateur électronique mono-condensateur 10, les moyens d’écrêtage 18 sont commandés dans la position activée et les moyens de régulation de tension 19 sont commandés dans la position basse tension.
De même, dès que les moyens électroniques de commande 16 détectent un arrêt d’alimentation en énergie du détonateur électronique monocondensateur 10 pendant une période prédéfinie, les moyens électroniques de commande 16 sont configurés pour commander les moyens d’écrêtage 18 dans la position activée et/ou les moyens de régulation de tension 19 dans la position basse tension.
Ainsi, en cas de perte de tension sur la ligne d’alimentation du détonateur électronique mono-condensateur 10 pendant une période prédéfinie, par exemple de quelques millisecondes, la configuration du détonateur électronique mono-condensateur 10 est réinitialisée au niveau des moyens de protection quel que soit l’état d’avancement de la programmation du détonateur électronique mono-condensateur 10 dans la configuration d’un tir.
De préférence, en cas de perte d’alimentation du détonateur électronique mono-condensateur 10, les moyens d’écrêtage 18 sont commandés dans la position activée et les moyens de régulation de tension 19 sont commandés dans la position basse tension. Lors de la configuration d’un tir, les moyens électroniques de commande 16 reçoivent une ou plusieurs commandes dédiées avant la mise à feu du détonateur électronique mono-condensateur 10.
A réception d’une ou de plusieurs commandes dédiées, les moyens électroniques de commande 16 sont configurés pour commander les moyens d’écrêtage 18 dans la position désactivée et/ou les moyens de régulation de tension 19 dans la position haute tension.
Le détonateur électronique mono-condensateur 10 peut ainsi être commandé pour permettre la charge du condensateur de stockage d'énergie 15 à une tension suffisante pour permettre la mise à feu de la tête d’amorce 11 .
On va décrire plus en détail en référence à la figure 2 un exemple de mise en œuvre dans un système de mise à feu d’un ou plusieurs détonateurs électroniques mono-condensateur 10 tels que décrits précédemment.
Les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 sont destinés à être installés chacun dans un trou de mine au front de taille (appelé "face" en terminologie anglo-saxonne).
De manière usuelle, chaque détonateur électronique monocondensateur 10 est placé avec une quantité prédéterminé d'explosif dans un trou de mine foré dans une paroi.
L'ensemble des détonateurs électroniques mono-condensateur 10 ainsi installés au front de taille sont destinés ensuite à être mis à feu en une seule volée.
Dans ce mode de réalisation, le système de mise à feu comprend un dispositif mobile de test 20 adapté à être connecté à une ligne bus L1 .
Les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 sont également connectés à la ligne bus L1 et ainsi reliés au dispositif mobile de test 20.
Le dispositif mobile de test 20 peut ainsi communiquer avec un ou plusieurs détonateurs électroniques mono-condensateur 10, simultanément ou individuellement, afin de lire des informations ou données mémorisées par les détonateurs électroniques mono-condensateur 10, adresser des informations ou des commandes à ces détonateurs électroniques mono-condensateur 10 et tester leur connexion et leur état de fonctionnement. Dans certains modes de réalisation, le dispositif mobile de test 20 est également conçu pour programmer les détonateurs électroniques 10, et par exemple programmer un retard de mise à feu (delay en terminologie anglo- saxonne).
Le dispositif mobile de test 20 comprend de manière classique des moyens de réception 21 et d'envoi 22 permettant de communiquer avec les détonateurs électroniques 10, simultanément ou individuellement.
Les moyens de réception 21 et d’envoi 22 peuvent être formés d’un émetteur/récepteur bidirectionnel, connus de l’homme du métier dans le domaine de la communication des réseaux filaires.
Bien que dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 2, les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 et le dispositif mobile de test 20 sont connectés par une liaison filaire au moyen de la ligne bus L1 , l'invention n'est pas limitée à ce type de connexion.
En particulier, le dispositif mobile de test 20 et les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 pourraient communiquer par une liaison sans fil, notamment par liaison radio. Les moyens de réception 21 et d’envoi 22 peuvent alors être formés d’une antenne émettrice/réceptrice bidirectionnelle, connue de l’homme du métier dans le domaine de la communication des réseaux sans fil.
Le dispositif mobile de test 20 comprend en outre un microprocesseur 23 permettant de mettre en œuvre différents traitements de données, calculs et paramétrages utiles à l’installation des détonateurs électroniques monocondensateur 10 au front de taille.
Le dispositif mobile de test 20 comprend également une mémoire 24 du type mémoire inscriptible EEPROM (acronyme de la terminologie anglo- saxonne "Electrically Erasable Programmable Read Only Memory1') et des moyens d’affichage formés d’un écran 25 pour communiquer avec l’utilisateur.
Le système de mise à feu comprend par ailleurs une console de tir 30, formant un dispositif de mise à feu distant, adaptée à communiquer et émettre des commandes à destination des moyens électroniques de commande 16 des détonateurs électroniques mono-condensateur. La console de tir 30 est destinée à être connectée à distance avec les détonateurs électroniques mono-condensateur 10.
Comme illustré à la figure 2, la console de tir 30 est connectée via une ligne de mise à feu L2, elle-même reliée à la ligne bus L1 .
La console de tir 30 est destinée à être placée à longue distance du front de taille pour permettre le déclenchement du tir en toute sécurité pour l’opérateur commandant le tir à partir de la console de tir 30.
La console de tir 30 comprend des moyens de réception 31 et des moyens d'envoi 32 permettant une communication bidirectionnelle entre les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 et la console de tir 30, simultanément ou individuellement.
Les moyens de réception 31 et d’envoi 32 sont similaires à ceux décrits précédemment en lien avec le dispositif mobile de test 20.
La console de tir 30 comprend en outre un microprocesseur 33 permettant de mettre en œuvre différents traitements de données, calculs et paramétrages nécessaires à la mise à feu.
Une mémoire programmable 34 du type mémoire EEPROM est également prévue dans la console de tir 30.
Un écran d’affichage 35 peut également équiper la console de tir 30 pour communiquer avec l’opérateur.
Chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 comprend des moyens de communication bidirectionnelle 41 adaptés à la communication du détonateur électronique mono-condensateur 10 avec le dispositif mobile de test 20 et/ou la console de tir 30. Les moyens de communication bidirectionnelle 41 des détonateurs électroniques mono-condensateur 10 sont similaires aux moyens de réception 21 et d’envoi 22 décrits précédemment en lien avec le dispositif mobile de test 20 ou aux moyens de réception 31 et d’envoi 32 de la console de tir 30.
Le rôle et le fonctionnement du dispositif mobile de test 20 et de la console de tir 30 sont connus dans leurs principes généraux pour la programmation d’un tir, du temps de retard associé à chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 et la mise à feu proprement dite, seules les particularités de communication entre la console de tir 30 et les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 étant décrites ci-après en détails.
La console de tir 30 est adaptée à adresser à chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 connecté à la ligne de tir L2 une commande de commutation des moyens d’écrêtage 18 de la position activée vers la position désactivée et/ou une commande de commutation des moyens de régulation de tension 19 de la position basse tension vers la position haute tension.
Ainsi, les moyens de protection de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 sont contrôlables à distance par la console de tir 30.
En vue de la préparation du tir, et donc du chargement du condensateur de stockage d'énergie 15 de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 avec une énergie suffisante pour la mise à feu de la tête d’amorce 11 , 1a console de tir 30 permet d’adresser des commandes dédiées aux détonateurs électroniques mono-condensateur 10 pour commuter les moyens d’écrêtage 18 et les moyens de régulation de tension 19 dans un mode d’alimentation à une tension dite de tout feu de la tête d’amorce 11 .
De préférence, la console de tir 30 est adaptée à émettre séparément la commande de commutation des moyens d’écrêtage 18 de la position activée vers la position désactivée et la commande de commutation des moyens de régulation de tension 19 de la position basse tension vers la position haute tension.
Deux commandes dédiées séparées sont ainsi adressées à chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 pour contrôler le passage d’un niveau de basse tension à un niveau de haute tension de l’alimentation du détonateur électronique mono-condensateur 10. Cette double commande permet ainsi d’augmenter la sécurité d’utilisation des détonateurs électroniques monocondensateur 10.
Dans une telle configuration, les moyens électroniques de commande 16 de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 sont adaptés, après avoir réceptionné une première commande de commutation des moyens d’écrêtage 18 de la position activée vers la position désactivée, à annuler cette première commande de commutation en l’absence de réception, dans un délai prédéterminé, d’une seconde commande de commutation des moyens de régulation de tension 19 de la position basse tension vers la position haute tension.
De manière analogue, les moyens électroniques de commande 16 de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 sont adaptés, après avoir réceptionné une première commande de commutation des moyens de régulation de tension 19 de la position basse tension vers la position haute tension, à annuler cette première commande de commutation en l’absence de réception, dans un délai prédéterminé, d’une seconde commande de commutation des moyens d’écrêtage 18 de la position activée vers la position désactivée.
Ainsi, au-delà du délai prédéterminé de réception d’une seconde commande de commutation, le détonateur électronique mono-condensateur 10 est reconfiguré en position de sécurité, les moyens de protection étant de nouveau tous les deux adaptés à alimenter le condensateur de stockage d'énergie 15 à un niveau de tension inférieur à la valeur de la tension de non mise à feu de la tête d’amorce 11 .
En pratique, la console de tir 30 peut ne comporter qu’une seule touche de commande pour l’envoi de la première commande de commutation et de la seconde commande de commutation aux détonateurs électroniques monocondensateur 10. Ce double envoi de commandes de commutation améliore ainsi la sécurité d’utilisation des détonateurs électroniques mono-condensateur 10 sans complexifier l’utilisation pour l’opérateur de la console de tir 30.
Bien entendu, ce mode de fonctionnement de la console de tir 30 n’est pas limitatif. La console de tir 30 peut aussi être adaptée à émettre simultanément, dans une même commande dédiée, la commande de commutation des moyens d’écrêtage 18 de la position activée vers la position désactivée et la commande de commutation des moyens de régulation de tension 19 de la position basse tension vers la position haute tension.
Ces commandes dédiées de commutation, adressées par la console de tir 30 pour désactiver les moyens de protection de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10, sont envoyées uniquement par la console de tir 30, en toute fin de procédure de programmation du tir, et juste avant l’envoi d’une commande de mise à feu de l’ensemble des détonateurs électroniques mono-condensateur 10.
Ainsi, ces commandes dédiées de commutation pour désactiver les moyens de protection de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10 ne peuvent pas être envoyées par le dispositif mobile de test 20.
En revanche, le dispositif mobile de test 20 ou la console de tir 30 peuvent adresser une unique commande dédiée pour activer les moyens de protection de chaque détonateur électronique mono-condensateur 10, c’est-à- dire pour commander les moyens d’écrêtage 18 dans la position activée et les moyens de régulation de tension 19 dans la position basse tension.
Ainsi, les détonateurs électroniques mono-condensateur 10 intègrent des moyens de protection en tension, permettant de protéger l’opérateur au moment de la connexion des détonateurs électroniques mono-condensateur 10 à la ligne bus L1 et pendant toute la phase de programmation et de test des détonateurs électroniques mono-condensateur 10.
En particulier, le dispositif mobile de test 20 peut être utilisé en toute sécurité au front de taille, même si la tension délivrée par le dispositif mobile de test 20 est supérieure à la valeur de la tension de non mise à feu de la tête d’amorce 11 des détonateurs électroniques mono-condensateur 10. En effet, il est parfois utile que le dispositif mobile de test 20 délivre une tension importante afin de pouvoir adresser des réseaux de nombreux détonateurs électroniques mono-condensateur 10 connectés simultanément sur une même ligne bus L1 .
Un tel détonateur électronique mono-condensateur 10 permet ainsi, en comparaison avec un détonateur électronique à deux condensateurs, d’être plus économique, grâce à la mise en œuvre d’un seul condensateur de stockage d'énergie 15, tout en garantissant un niveau de sécurité d’utilisation élevé, qui ne dépend par des équipements auxquels il est raccordé.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, les moyens d’écrêtage (18) peuvent également être connectés entre les moyens de connexion (13) à la source d’énergie (12) et les moyens de régulation de tension (19).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Détonateur électronique mono-condensateur, comprenant un moyen d’initiation d’explosif (11 ), des moyens électroniques de commande (16), un unique condensateur de stockage d’énergie (15) adapté à alimenter en énergie lesdits moyens électroniques de commande (16) et ledit moyen d’initiation d’explosif (11 ) lors d’une mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur (10), et des moyens de connexion (13) à une source d’énergie (12) pour alimenter en énergie ledit unique condensateur de stockage d’énergie (15), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens d’écrêtage (18) de la tension aux bornes dudit unique condensateur de stockage d’énergie (15), lesdits moyens d’écrêtage (18) ayant une valeur seuil d’écrêtage (Us) inférieure à une valeur de tension de non mise à feu (Ua) dudit moyen d’initiation d’explosif (11 ), lesdits moyens d’écrêtage (18) étant commandés par lesdits moyens électroniques de commande (16) entre une position activée, dans laquelle lesdits moyens d’écrêtage (18) limitent ladite tension à une valeur inférieure à ladite valeur seuil d’écrêtage (Us), et une position désactivée, dans laquelle lesdits moyens d’écrêtage (18) sont inactifs.
2. Détonateur électronique mono-condensateur, comprenant un moyen d’initiation d’explosif (11 ), des moyens électroniques de commande (16), un unique condensateur de stockage d’énergie (15) adapté à alimenter en énergie lesdits moyens électroniques de commande 16) et ledit moyen d’initiation d’explosif (11 ) lors d’une mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur (10), et des moyens de connexion (13) à une source d’énergie (12) pour alimenter en énergie ledit unique condensateur de stockage d’énergie (15), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de régulation de tension (19) connectés auxdits moyens de connexion (13) à une source d’énergie (12), lesdits moyens de régulation de tension (19) étant commandés par lesdits moyens électroniques de commande^ 6) entre au moins une position haute tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension (19) est supérieure à une valeur de tension de non mise à feu (lia) dudit moyen d’initiation d’explosif (11 ), et une position basse tension, dans laquelle la tension de sortie des moyens de régulation de tension (19) est inférieure à ladite valeur de tension de non mise à feu (lia) dudit moyen d’initiation d’explosif(11 ).
3. Détonateur électronique mono-condensateur conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation de tension (19) sont connectés entre les moyens de connexion (13) à une source d’énergie (12) et lesdits moyens d’écrêtage (18).
4. Détonateur électronique mono-condensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques de commande (16) sont configurés pour commander à la fois lesdits moyens d’écrêtage (18) dans ladite position activée et lesdits moyens de régulation de tension (19) dans ladite position basse tension.
5. Détonateur électronique mono-condensateur conforme à l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’à la mise sous tension des moyens électroniques de commande (16), lesdits moyens électroniques de commande (16) sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage (18) dans ladite position activée et/ou lesdits moyens de régulation de tension (19) dans ladite position basse tension.
6. Détonateur électronique mono-condensateur conforme à l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lorsque lesdits moyens électroniques de commande (16) détectent un arrêt d’alimentation en énergie dudit détonateur électronique mono-condensateur (10) pendant une période prédéfinie, lesdits moyens électroniques de commande (16) sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage (18) dans ladite position activée et/ou lesdits moyens de régulation de tension (19) dans ladite position basse tension.
7. Détonateur électronique mono-condensateur conforme à l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lorsque lesdits moyens électroniques de commande (16) reçoivent une commande dédiée avant la mise à feu dudit détonateur électronique mono-condensateur (10), lesdits moyens électroniques de commande (16) sont configurés pour commander lesdits moyens d’écrêtage (18) dans ladite position désactivée et/ou lesdits moyens de régulation de tension (19) dans ladite position haute tension.
8. Système de mise à feu d’un ou plusieurs détonateurs électroniques mono-condensateur (10) conforme à l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend une console de tir (30) adaptée à émettre, à destination desdits moyens électroniques de commande (16) d’un ou plusieurs détonateurs électroniques mono-condensateur (10), une commande de commutation desdits moyens d’écrêtage (18) de ladite position activée vers ladite position désactivée et/ou une commande de commutation desdits moyens de régulation de tension (19) de ladite position basse tension vers ladite position haute tension.
9. Système de mise à feu conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que ladite console de tir (30) est adaptée à émettre séparément ladite commande de commutation desdits moyens d’écrêtage (18) de ladite position activée vers ladite position désactivée et ladite commande de commutation desdits moyens de régulation de tension (19) de ladite position basse tension vers ladite position haute tension. îo.Système de mise à feu conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques de commande (16) sont adaptés, à réception d’une première commande de commutation desdits moyens d’écrêtage (18) de ladite position activée vers ladite position désactivée, respectivement desdits moyens de régulation de tension (19) de ladite position basse tension vers ladite position haute tension, à annuler ladite première commande de commutation en l’absence de réception dans un délai prédéterminé d’une seconde commande de commutation desdits moyens de régulation de tension (19) de ladite position basse tension vers ladite position haute tension, respectivement desdits moyens d’écrêtage (18) de ladite position activée vers ladite position désactivée.
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