六種新型電子鞭炮的製作方法

2023-05-31 12:19:41 6

專利名稱：六種新型電子鞭炮的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於慶典產品技術，是替代煙花爆竹的換代產品。
本實用新型包含六種新型電子鞭炮與電擊聲光型電子爆竹不同之處在於其換能元件不同，前者為非損耗性爆竹振子，後者為損耗性爆竹振子；其發爆次序性不同，前者為順序發爆，後者為無序化發爆；其發爆電源不同，前者為多響式，後者為單響式；本實用新型與其它類模擬聲電子爆竹不同之處在於其發聲原理不同，前者為真實爆炸聲，後者為電聲器材重放錄音或貯氣箱，擴音管之類模擬聲；本實用新型與煙花爆竹不同之處在於前者無火藥，不會產生炸傷人員事故，無硝煙汙染大氣。
本實用新型的目的在於開發新型電子鞭炮換能元件作為爆竹振子，開發新功能、新電源，簡稱六種新型電子鞭炮。
為實現上述目的，採用如下技術方案(1)陶瓷半導體振子型電子鞭炮(DB型)應用陶瓷半導體電嘴材料，在陶瓷基料中加入Tio2、Sio2、Cu2o、Fe2o3等添加劑，經陶瓷燒結工藝製成圓柱體，兩端加裝電極及引線，製成爆竹振子，如圖3所示，它具有異向性，各部位導電性很不均勻，又具有負溫度係數，當電極上施加電壓時，便流過電流，其伏安特性曲線如圖2所示，低電阻區電流密度很快上升，溫度上升，電阻值減小，使電流密度迅速上升，當電流密度達到0.001-0.01A/mm2沿表面產生火花放電，其放電電壓曲線如圖4所示，放電電流曲線如圖5所示，利用上述特性製成電子爆竹振子，裝入防護殼內製成單體爆竹，再由數隻或數十隻單體爆竹連接成爆竹串懸掛在發爆電源下面，構成電子鞭炮；如


圖19所示，其發爆電源由升壓電路(IC1)、二倍壓整流(IC9)，多倍壓整流電路(IC2)及放電控制電路(IC3)組成，(IC3)由放電管(G)、電感(L)及電阻組成，如
圖1所示，c、d端子連接爆竹串，當接通電源時升壓電路(IC1)，輸出經二倍壓或多倍壓整流向儲能電容充電，當電壓達到放電管(G)的放電電壓時，整個系統形成通路，高壓脈衝全部施加到爆竹串振子上，產生爆竹聲光。(2)PTC型振子它含有BaTio3類(含Sr、Ti、Al、Li)陶瓷半導體材料製作爆竹振子，其外形結構如圖3所示，當PTC型振子兩端電極上施加高電壓時，利用溫度係數變化特性的熱釋電效應，產生火花性爆炸聲光，使儲能電壓降低，放電管截止而停止發爆；當PTC溫度下降，當電容繼續儲能，電壓又達到放電管放電電壓時，便產生二次爆炸，如此循環下去，便產生間隔性的爆炸聲光。(3)隨機發爆型電子鞭炮(SB型)它由DB型、TB型振子和PTC型振子串聯組成的單體爆竹，由數隻或數十隻單體爆竹組成的爆竹串。工作原理利用PTC材料電阻溫度特性，首先引爆的單體爆竹中PTC由於溫升而電流衰減時間約3分鐘左右，此時它與DB型振子串聯電阻便大於其它未發爆者，失去了優先發爆條件，未發爆者中自然篩選出第二個發爆者取而代之，如此延續，便形成隨機輪番發爆效果。(4)組合振子型電子鞭炮(ZB型)包含有DB型、PTC型振子及炭膜振子(TB型)(詳見專利99115911.X)，裝入一個防護殼內組成的單體爆竹(ZB型)，或者在DB型振子表面塗炭膜，製成複合型振子(FB型)，由ZB型、FB型組合的爆竹串與發爆電源組成，由於DB型振子產生的火花爆炸與TB型振子產生的炭弧爆炸聲音不同，具有混合聲爆竹特點；(5)多響式電子鞭炮(HB型)由兩組以上發爆電源在同一時刻，對兩組以上爆竹串施加引爆電擊能，產生同時發爆或交錯發爆，由於組合後發爆頻率不同，使節奏時疏時密、便產生疏密交錯的聲響效果，爆竹串中有ZB型振子及TB型振子，又產生出混聲效果，使電子鞭炮聲響更像煙花爆竹；交流型多響式發爆電源，由兩組或兩組以上正負多倍壓式發爆電源構成，
圖12所示為(JZB-2型)雙響式發爆電源，它包含有JZB型兩組正負三倍壓式發爆電源，由IC4及IC3組成如
圖11所示，IC4由電容(C1-12)二極體(D1-12)組成，IC3由電阻(R1、2)放電管(G)、電感(L)組成，AC220V供電，由c、d端子輸出電擊能；直流型多響式發爆電源它由兩組或兩組以上自激振蕩式發爆電源(ZDZ型)組成，其中ZDZ-2型為雙響式如
圖13所示，每組如圖9所示，包含有IC1、IC2及IC3單元，其中IC1由變壓器(3)、開關管(T1)、二極體(D1)、電阻(R1-2)、電容(C1)組成、IC2由二極體(D2-6)、電容(C2-6)組成，IC3由電阻(R2、3)及放電管(G)、電感(L)組成；變壓器抽頭端接電池正極，T1的源極接電池負極，柵極通過電阻R1連接反饋繞組(N1)，漏極接初級繞組(N2)，變壓器輸出連接倍壓整流電路(IC2)及放電控制電路(IC3)，c、d端子輸出電擊能。(6)飄香型電子鞭炮(PB型)它包含有DB型振子、燃香料、芳香劑，把燃香料塗覆在振子表面，由引爆熱能點燃，施放檀香味，把芳香劑噴灑防護殼內當受熱時便揮發出芳香氣味。(7)循環步進式電子鞭炮(XB型)它包含有DB型或TB型振子及溫控開關所組成的單體爆竹，溫控開關均置於爆竹振子放熱區內，其結構如圖6所示，由數隻或數十隻單體爆竹組成爆竹串，其電路聯接方式如圖7、8所示，單體爆竹均按一定順序連接鄰近的溫控開關觸點上，末級爆竹中溫控開關觸點與首級爆竹的振子串聯後並聯於發爆電源c、d端上，始爆開關用微動開關或鈕子開關串聯首級爆竹振子，其中溫控開關用雙金屬片開關(SK1-6)或熱敏電阻(NTC1-6)；工作原理按動始爆開關接通電源，首級振子發爆，發熱後使其溫控開關變為閉合狀態，觸點使次級振子接通發爆。次級開關觸點閉合，又使第三級振子發爆，依此類推逐級發爆直至末級發爆，當引爆後始爆開關斷開，溫控開關失去溫控熱源而自動復位，首級停爆後又使逐級停爆，直至末級形成順序發爆，由於末級溫控開關觸點連接首級振子，又使首級引爆，形成周而復始的循環步進式發爆。(8)直流型大功率發爆電源直流型全橋自激振蕩式發爆電源(ZSQ型)其主電路為全橋式開關電路，由四隻開關管(T2-5)構成橋路的四臂，高頻變壓器(B2)連接其間，對角上兩管與由(IC5)驅動柵極而輪流通斷，從而將直流電變換為高頻矩形波交流電，當T2T5導通時，T3T4截止，反之T2T5截止時T3T1導通；其驅動電路IC5，由變壓器(B1)、開關管(T1)、二極體(D1-5)、穩壓管(DW1-5)、電阻(R1)、電容(C1)組成，電池正極連接B1的抽頭端，負極接T1源極，反饋繞組N1通過電阻R1連接T1柵極，初極繞組N2的輸出端接T1漏極，B1的輸出繞組N3接T2T3結點與變壓器B2繞組N8驅動繞組N4N5N6N7依次連接T2T3T4T5的柵極，(B2)次級繞組(N9)連接倍壓整流電路(IC3)及放電控制電路(IC3)，輸出端c、d連接爆竹串。(9)直流中功率發爆電源直流型雙端半橋振蕩式發爆電源(ZSB型)，如
圖13所示其主電路為半橋式開關電路，將ZSQ型全橋式電路中的T4T5由電容C2C3取代，並使C2＝C3，當開關管未受觸發時，電容充電VC2＝VC3＝E/2；當T2導通時，C2通過T2及變壓器初級繞組(N6)放電，同時電源E通過T2及N6對C3充電，使VA下降；當T2截止後T3被觸發導通時，C1放電C2充電，VA上升，上升量與前次下降量相等，其驅動電路(IC6)中振蕩變壓器(B1)由兩組極性相反的激勵繞組N4N5組成，分別驅動T2T3柵極，其它與全橋式基本相同。(10)交流型全橋自激振蕩式發爆電源(JSB型)，其主電路為全橋式開關電路，它的組成與ZSQ型電源基本相同，其差別在於驅動電路，IC8它由橋式整流電路、觸發電路、變壓器(B1)組成，其中觸發電路由電容C3電阻R1、2觸發管DB3組成，B1的四個驅動繞組N1N2N4N5依次驅動T3T4T1T2柵極，全橋式開關電路，由B2輸出，再經倍壓整流儲能電路(IC2)及放電控制電路IC3及c、d端子輸出電擊能。(11)交流型雙端半橋振蕩式發爆電流(JSB型)主電路由兩隻開關管T1T2與兩隻電容(C2C3)及變壓器B2組成，驅動電路與全橋式基本相同，除取消N4N5外其餘與全橋式相同；(12)JGB型變壓器式發爆電源由工頻變壓器倍壓整流儲能電路IC9及放電控制電路(IC3)組成，由工頻變壓器升壓，經倍壓整流儲能電路IC9及放電控制電路IC3，由端子c、d輸出電擊能。
本實用新型與電擊聲光型電子爆竹相比，具有以下特點(1)陶瓷半導體振子為非損耗性材料，比炭膜振子壽命長，起爆電壓低。(2)組合振子型電子鞭炮具有雙重聲響效果。(3)多響式電子鞭炮爆炸聲急促有力、疏密相間、節奏快，並具有混頻混聲效果。(4)飄香型電子鞭炮能飄逸散發出芳香氣息。(5)步進式電子鞭炮能順序發爆。(6)發爆電源效率高，重量輕。
下面結合實例附圖進一步詳述。
圖1是陶瓷半導體振子型電子鞭炮電路原理圖。
圖2是陶瓷半導體振子型電子鞭炮伏安特性曲線圖。
圖3是陶瓷半導體振子型電子鞭炮結構圖圖4是陶瓷半導體振子型電子鞭炮放電電壓波形圖，圖5是陶瓷半導體振子型電子鞭炮放電電流波形圖。
圖6是溫控開關式單體爆竹，圖7是雙金屬片開關步進式電子鞭炮電路原理圖。
圖8是NTC熱敏電子鞭炮電路原理圖。
圖9是直流型單端自激振蕩式發爆電源電路原理圖。
圖10是直流型調頻式發爆電源電路原理圖。
圖11是交流型正負三倍壓儲能式發爆電源電路原理圖。
圖12是交流型雙響式發爆電源。
圖13是直流型雙響式發爆電源。
圖14是直流型雙端半橋式自激振蕩式發爆電源。
圖15是直流型全橋式發爆電源。
圖16是交流型雙端半橋式發爆電源。
圖17是交流型全橋式發爆電源。
圖18是工頻變壓器式發爆電源。
圖19是電子鞭炮裝配示意圖。
圖1中示出了陶瓷半導體振子型電子鞭炮電路(DB型)原理圖，它包含有交流型及直流型，IC1為升壓電路，IC2為多倍壓整流儲能，或IC9為二倍壓整流儲能電路，工作原理IC1升壓，經倍壓整流後向儲能電容充電，當放電管(G)達到放電電壓時整個電路構成通路，儲能電壓通過端子c、d全部加到DB型振子上產生爆竹聲光，引爆後儲能電壓下降，放電管停止放電，重新積累能量後，再次放電引爆，周而復始的連續發出爆竹聲光。
圖2示出了陶瓷半導體振子伏安特性曲線。
圖3為陶瓷半導體振子結構圖，1為電極，2為振子，3為引線。
圖4、5示出了陶瓷半導體振子發爆電壓，電流曲線。
圖6中表示出溫控開關式單體爆竹結構，1為引線，2為接線片，3為絕緣板，4為雙金屬片，5為靜片，6為爆竹振子，7為螺栓，8為瓷管，9為防護外殼，工作原理雙金屬片受到爆竹振子輻射熱產生變形，動片觸點與靜片觸點閉合接通電源。
圖7的虛線框內表示圖6溫控開關式單體爆竹，c、d端與發爆電源連接便構成步進式電子鞭炮，工作原理按動開關(K1)爆竹振子(DB1)獲電擊能產生爆竹聲光，使鄰近的雙金屬片開關(SK1)受熱後觸點閉合，接通第二級振子獲電擊能發爆，依次引爆直至末級振子(DB6)發爆後使SK6閉合，又接通第1級振子(DB1)從而產生循環步進式發爆。
圖8的虛線框內表明NTC熱敏步進式單體爆竹，它利用NTC開關型熱敏元件常溫為高阻值狀態相當於斷路狀態，當溫升達到開關溫度時呈低阻值狀態，相當於通路狀態其工作原理與圖7相同。
圖9示出了直流型自激振蕩式發爆電源(ZDZ型)，包含有自激振蕩電路(IC1)，多倍壓整流儲能電路(IC2)及放電控制電路(IC3)，其中電源用12-24V蓄電池，IC1中開關管(T1)為場效應管(或達林頓管)，N1為反饋繞組，N2為初級繞組，N3為輸出繞組；IC2由電容(C26)二極體(D26)倍壓整流，IC3由放電管(G)、電感(L)組成；工作原理電池正負極連接自激振蕩電路，初級繞組便產生振蕩電流，反饋繞組上產生反饋電壓，經電阻(R1)激勵使振蕩加強，變壓器次級交流電升壓，經倍壓整流變為不斷上升的直流脈衝，對電容充電，當電壓升至放電管放電電壓時，由端子c、d釋放電擊能引爆電子鞭炮。
圖10示出直流型自激振蕩調頻式發爆電源(ZTZ型)，其中IC1由開關管(T1)電阻(R1、2)二極體(D1)及變壓器(B)共同組成自激振蕩升壓電路，用電位器調節頻率，其它與ZDZ型電源基本相同。
圖11示出了正負三倍壓式發爆電源JZB型，包含有正負三倍壓整流儲能電路(IC4)及放電控制電路(IC3)組成，IC4由電容(C1-12)IC3中G為放電管，L為電感，R為電阻。
圖12示出了交流型雙響式發爆電源(JZB-2型)，它由兩組JZB型電源組成，a、b為AC220V電源輸入端，c1d1及c2d2為兩組電擊能輸出端，它分別連接兩組爆竹串。
圖13示出了直流型雙響式發爆電源，它由兩組ZDZ型或ZTZ型12-24V為蓄電池，c，d為輸出端子，分別連接兩組爆竹串。
圖14示出了直流型雙端半橋自激振蕩式發爆電源ZSB型，其主電路為開關管(T2T3)及電容(C1C2)及變壓器(B2)組成的半橋式開關電路，驅動電路(IC6)由開關管(T1)變壓器(B1)電容(C1)電阻(R1)穩壓管(DW1-3)二極體，(D1-3)組成，由繞組(N1)提供反饋電壓使T1與繞組N2產生自激振蕩，繞組(N4N5)產生極性相反的驅動信號，驅動T2T3輪番工作，繞組N3輸出與T2T3C2C4組成半橋功率放大，由繞組N7輸出，經IC2多倍壓整流儲能電路及放電控制電路(IC3)輸出電擊能。
圖15示出了直流型全橋自激振蕩式發爆電源，其主電由四隻開關(T2T3T4T5)構成橋路四臂，高頻變壓器(B2)連接其間，對角上兩管T2T5與T3T4由柵極驅動輪流通斷，從而將直流電變換為高頻矩形交流電，當T2T5導通時，T3T4截止，其驅動電路IC5，由振蕩變壓器(B1)開關管(T1)及電阻(R1)組成，自激振蕩升壓後付邊繞組N4N5N6N7產生四組驅動脈衝，驅動T2T3T4T5按橋式電路輪流通斷，變壓器(B2)付邊(N9)通過多倍壓整流儲能電路(IC2)充電，由IC3中放電管放電經c、d輸出電擊能。
圖16示出了交流型雙端半橋自激振蕩式發爆電源(JSB型)，其主電路由開關管(T1T2)與電容(C3)高頻變壓器(B2)組成半橋開關電路，其驅動電路(IC7)經橋式整流及R1C1、DB3觸發電路推動變壓器(B1)工作，在繞組(N1N2)上產生相位相反的驅動電壓使T1T2輪流通斷，通過電容(C2C3)的充放電作用，產生高頻矩形波交流電，經變壓器(B2)升壓後由繞組(N5)輸出再經IC2或IC9倍壓整流後，c、d端輸出電擊能。
圖17示出了交流型全橋自激振蕩式發爆電源JSQ型，其主電路由開關管T1T2T3T4與變壓器(B2)組成全橋式開關電路，驅動電路(IC8)原理與半橋式基本相同，其差別在於變壓器(B1)為四隻驅動繞組(N1N7N3N4)，分別驅動T3T4T1T2柵極，使T1T4與T2T3輪流通斷，產生高頻矩形波交流電再變壓器(B2)升壓，由付邊(N7)輸出，經IC2或倍壓整流向儲能電容充電，當IC3達到放電管放電電壓時，由端子c、d輸出電擊能。
圖19示出了工頻變壓器式發爆電源(JGB型)，工頻變壓器原邊電壓為220V，付邊輸出高壓，經IC9諧振電容(C1)電阻(R1)高壓整流二極體(D1)二倍壓整流，向儲能電容(C2)充電，當IC3中放電管(G)達到放電電壓時，通通電感(L1)，電阻R2、3由端子c、d輸出電擊能。
圖19示出了電子要鞭炮裝配示意圖，1為JZB型發爆電源，2為母線，3為單體爆竹。
權利要求1.六種新型電子鞭炮包含有陶瓷半導體振子型(DB型)、組合振子型(ZB型)、隨機發爆型(SB型)、混頻多響式(HB型)、循環步進型(XB型)，飄香型(PB型)，其特徵在於它包含有陶瓷半導體爆竹振子與防護殼體所組成的單體爆竹，由數隻或數十隻單體爆竹組成的爆竹串，再與發爆電源連接組成。
2.如權利要求書1中所述的DB型電子鞭炮，其特徵在於應用陶瓷半導體電嘴材料製成爆竹振子，其結構型式為圓柱體兩端加裝電極，施加儲能高電壓。
3.如權利要求書1中所述的PTC型振子它應用BaTiO3類陶瓷材料製作，其外型結構圓柱狀，兩端加裝電極，施加儲能高電壓。
4.如權利要求書1中所述的ZB型電子鞭炮，其特徵在於它包含有陶瓷半導體爆竹振子DB型、PTC型振子及炭膜爆竹振子(TB型)裝入一個防護外殼內組成單體爆竹，或在陶瓷半導體爆竹振子表面上塗裝炭膜材料構成FB型單體爆竹，由數隻或數十隻單體爆竹組成的爆竹串與發爆電源共同構成電子鞭炮。
5.如權利要求書1所述SB型電子鞭炮，其特徵在於它包含PTC型振子與DB型、TB型振子串聯組合，裝入防護殼內所製成的單體爆竹，由數隻或數十隻所組成的爆竹串。
6.如權利要求書1中所述的XB型電子鞭炮，其特徵在於它含行爆竹振子及溫控開關(雙金屬片開關或NTC開關型熱敏電阻)，裝入防護殼內所組成的單體爆竹，由數隻或數十隻單體爆竹組成的爆竹串，每個單體爆竹防護殼內由溫控開關置於爆竹振子的發熱區內，其電路連接按一定順序將單體爆竹中開關觸點與鄰近的單體爆竹的振子相串聯，再接入發爆電源輸出端(c、d)末級單體爆竹中開關觸點與首級單體爆竹中的振子串聯，並接入發爆電源上，始爆開關(微動開關或鈕子開關)與首爆振子相串聯，並接於發爆電源上。
7.如權利要求書1中所述PB型電子鞭炮，其特徵在於它包含有爆竹振子、芳香劑、燃香料(檀香)，將芳香劑噴塗在防護殼內，燃香料塗覆在振子表面上。
8.如權利要求書1中所述的HB型電子鞭炮，其特徵在於它包含有DB型、FB型、TB型爆竹串、JZB型、ZBZ型發爆電源，其中JZB型電源為交流型，它由兩組或兩組以上正負三倍壓式發爆電路組成，每組電源由電容(C1-12)、二極體(D1-12)組成正負三倍壓整流儲能電路(IC4)由電阻(R1、2)放電管(G)，電感(L)組成放電控制電路(IC3)，AC220V供電連接(IC4)，(IC4)高壓輸出連接(IC3)，((IC3)輸出端(c、d)連接DB型、TB型或ZB型爆竹串。ZBZ電源為直流型，它由兩組或兩組以上ZDZ型自激振蕩式發爆電源組成，每組電源由變壓器(B)，開關管(T1)，二極體(D15)，電容(C15)，放電管(G)，電感(L)組成的升壓電路(IC1)，變壓器(N1)、(N2)抽頭端連接電池正極，(T1)源極連接電池負極，柵極通過電阻(R1)連接繞組(N1)，漏極連接繞組(N2)，變壓器輸出(N3)連接倍壓整流(IC2)及放電控制電路(IC3)，由(c、d)連接DB型、TB型或ZB型爆竹串。
9.如權利要求書1中所述直流型發爆電源，其特徵在於它還包含有ZSQ型及ZSB型電源，其中ZSQ型包含有全橋式開關電路由四隻開關管(T1-5)構成橋路的四臂，高頻變壓器(B2)連接其間，驅動電路(IC5)，由變壓器(B1)、開關管(T1)、二極體(D15)、穩壓管(DW1)電阻(R1)、電容(C1)組成，電池正極連接(B1)，繞組(N1)、(N)抽頭端，負極接(T1)源級，初級繞組(N2)連接(T1)漏級，B繞組(N1)的反饋輸出端通過電阻(R1)連接T1柵級，B1的繞組(N1)連接(T2)、(T3)結點與變壓器(B2)繞組(N8)、驅動繞組(N4)、(N5)、(N6)、(N7)依次連接(T2、T3、T4、T5)柵極，B2付邊(N)連接倍壓整流電路(IC2)及放電控制電路(IC3)，輸出端(c、d)連接爆竹串。ZSB型包含有半橋式開關電路由兩隻開關管(T2、T3)，它將全橋式電路中(T4、T5)用電容器(C2、C3)取代，驅動電路與全橋式基本相同，(取消二個繞組N6、N7)，驅動繞組(N4)、(N5)分別連接(T2、T3)柵極，其它與全橋式相同。
10.如權利要求書1中所述的交流型發爆電源，其特徵在於它包含有JSQ型及JSB型，其中全橋式(或半橋式)主開關電路與直流型完全相同，其驅動電路由橋式整流，觸發電路及變壓器(B1)組成，四個驅動繞組(N1)、(N2)、(N4)、(N5)依次連接(T3)、(T4)(T1)、(T2)柵極，半橋式驅動電路與全橋式基本相同。此外還包含有JGB型電源，其特徵在於它包含有工頻升壓變壓器，付邊高壓輸出連接(IC0)通過諧振電容(C1)及電阻(R1)連接高壓整流二極體(D1)、電阻(R2)、電容(C2)，(IC9)高壓輸出連接放電控制電路(IC3)，(c、d)輸出連接爆竹串。
專利摘要六種新型電子鞭炮屬於慶典產品技術它含有DB型、ZB型、SB型、PB型、XB型及HB型六種電子鞭炮，其特點(1)利用陶瓷半導體振子材料的熱釋電效應，將電能轉化為爆竹聲光能屬於真實爆炸，其聲光效果逼真；(2)具有混聲、混頻多重聲音特色；(3)具有循環步進式發爆或隨機發爆效果；(4)具有飄香氣味；(5)爆竹振子為非損耗型，壽命長；(6)發爆電源能滿足大中小功率電子鞭炮用場合；(7)電源效率高、重量輕。
文檔編號A63H5/04GK2533927SQ0121294
公開日2003年2月5日 申請日期2001年1月17日 優先權日2001年1月17日
發明者王金東 申請人:王金東