专利名称：六种新型电子鞭炮的制作方法
技术领域：
本实用新型属于庆典产品技术，是替代烟花爆竹的换代产品。
本实用新型包含六种新型电子鞭炮与电击声光型电子爆竹不同之处在于其换能元件不同，前者为非损耗性爆竹振子，后者为损耗性爆竹振子；其发爆次序性不同，前者为顺序发爆，后者为无序化发爆；其发爆电源不同，前者为多响式，后者为单响式；本实用新型与其它类模拟声电子爆竹不同之处在于其发声原理不同，前者为真实爆炸声，后者为电声器材重放录音或贮气箱，扩音管之类模拟声；本实用新型与烟花爆竹不同之处在于前者无火药，不会产生炸伤人员事故，无硝烟污染大气。
本实用新型的目的在于开发新型电子鞭炮换能元件作为爆竹振子，开发新功能、新电源，简称六种新型电子鞭炮。
为实现上述目的，采用如下技术方案(1)陶瓷半导体振子型电子鞭炮(DB型)应用陶瓷半导体电嘴材料，在陶瓷基料中加入Tio2、Sio2、Cu2o、Fe2o3等添加剂，经陶瓷烧结工艺制成圆柱体，两端加装电极及引线，制成爆竹振子，如图3所示，它具有异向性，各部位导电性很不均匀，又具有负温度系数，当电极上施加电压时，便流过电流，其伏安特性曲线如图2所示，低电阻区电流密度很快上升，温度上升，电阻值减小，使电流密度迅速上升，当电流密度达到0.001-0.01A/mm2沿表面产生火花放电，其放电电压曲线如图4所示，放电电流曲线如图5所示，利用上述特性制成电子爆竹振子，装入防护壳内制成单体爆竹，再由数只或数十只单体爆竹连接成爆竹串悬挂在发爆电源下面，构成电子鞭炮；如
图19所示，其发爆电源由升压电路(IC1)、二倍压整流(IC9)，多倍压整流电路(IC2)及放电控制电路(IC3)组成，(IC3)由放电管(G)、电感(L)及电阻组成，如
图1所示，c、d端子连接爆竹串，当接通电源时升压电路(IC1)，输出经二倍压或多倍压整流向储能电容充电，当电压达到放电管(G)的放电电压时，整个系统形成通路，高压脉冲全部施加到爆竹串振子上，产生爆竹声光。(2)PTC型振子它含有BaTio3类(含Sr、Ti、Al、Li)陶瓷半导体材料制作爆竹振子，其外形结构如图3所示，当PTC型振子两端电极上施加高电压时，利用温度系数变化特性的热释电效应，产生火花性爆炸声光，使储能电压降低，放电管截止而停止发爆；当PTC温度下降，当电容继续储能，电压又达到放电管放电电压时，便产生二次爆炸，如此循环下去，便产生间隔性的爆炸声光。(3)随机发爆型电子鞭炮(SB型)它由DB型、TB型振子和PTC型振子串联组成的单体爆竹，由数只或数十只单体爆竹组成的爆竹串。工作原理利用PTC材料电阻温度特性，首先引爆的单体爆竹中PTC由于温升而电流衰减时间约3分钟左右，此时它与DB型振子串联电阻便大于其它未发爆者，失去了优先发爆条件，未发爆者中自然筛选出第二个发爆者取而代之，如此延续，便形成随机轮番发爆效果。(4)组合振子型电子鞭炮(ZB型)包含有DB型、PTC型振子及炭膜振子(TB型)(详见专利99115911.X)，装入一个防护壳内组成的单体爆竹(ZB型)，或者在DB型振子表面涂炭膜，制成复合型振子(FB型)，由ZB型、FB型组合的爆竹串与发爆电源组成，由于DB型振子产生的火花爆炸与TB型振子产生的炭弧爆炸声音不同，具有混合声爆竹特点；(5)多响式电子鞭炮(HB型)由两组以上发爆电源在同一时刻，对两组以上爆竹串施加引爆电击能，产生同时发爆或交错发爆，由于组合后发爆频率不同，使节奏时疏时密、便产生疏密交错的声响效果，爆竹串中有ZB型振子及TB型振子，又产生出混声效果，使电子鞭炮声响更像烟花爆竹；交流型多响式发爆电源，由两组或两组以上正负多倍压式发爆电源构成，
图12所示为(JZB-2型)双响式发爆电源，它包含有JZB型两组正负三倍压式发爆电源，由IC4及IC3组成如
图11所示，IC4由电容(C1-12)二极管(D1-12)组成，IC3由电阻(R1、2)放电管(G)、电感(L)组成，AC220V供电，由c、d端子输出电击能；直流型多响式发爆电源它由两组或两组以上自激振荡式发爆电源(ZDZ型)组成，其中ZDZ-2型为双响式如
图13所示，每组如图9所示，包含有IC1、IC2及IC3单元，其中IC1由变压器(3)、开关管(T1)、二极管(D1)、电阻(R1-2)、电容(C1)组成、IC2由二极管(D2-6)、电容(C2-6)组成，IC3由电阻(R2、3)及放电管(G)、电感(L)组成；变压器抽头端接电池正极，T1的源极接电池负极，栅极通过电阻R1连接反馈绕组(N1)，漏极接初级绕组(N2)，变压器输出连接倍压整流电路(IC2)及放电控制电路(IC3)，c、d端子输出电击能。(6)飘香型电子鞭炮(PB型)它包含有DB型振子、燃香料、芳香剂，把燃香料涂覆在振子表面，由引爆热能点燃，施放檀香味，把芳香剂喷洒防护壳内当受热时便挥发出芳香气味。(7)循环步进式电子鞭炮(XB型)它包含有DB型或TB型振子及温控开关所组成的单体爆竹，温控开关均置于爆竹振子放热区内，其结构如图6所示，由数只或数十只单体爆竹组成爆竹串，其电路联接方式如图7、8所示，单体爆竹均按一定顺序连接邻近的温控开关触点上，末级爆竹中温控开关触点与首级爆竹的振子串联后并联于发爆电源c、d端上，始爆开关用微动开关或钮子开关串联首级爆竹振子，其中温控开关用双金属片开关(SK1-6)或热敏电阻(NTC1-6)；工作原理按动始爆开关接通电源，首级振子发爆，发热后使其温控开关变为闭合状态，触点使次级振子接通发爆。次级开关触点闭合，又使第三级振子发爆，依此类推逐级发爆直至末级发爆，当引爆后始爆开关断开，温控开关失去温控热源而自动复位，首级停爆后又使逐级停爆，直至末级形成顺序发爆，由于末级温控开关触点连接首级振子，又使首级引爆，形成周而复始的循环步进式发爆。(8)直流型大功率发爆电源直流型全桥自激振荡式发爆电源(ZSQ型)其主电路为全桥式开关电路，由四只开关管(T2-5)构成桥路的四臂，高频变压器(B2)连接其间，对角上两管与由(IC5)驱动栅极而轮流通断，从而将直流电变换为高频矩形波交流电，当T2T5导通时，T3T4截止，反之T2T5截止时T3T1导通；其驱动电路IC5，由变压器(B1)、开关管(T1)、二极管(D1-5)、稳压管(DW1-5)、电阻(R1)、电容(C1)组成，电池正极连接B1的抽头端，负极接T1源极，反馈绕组N1通过电阻R1连接T1栅极，初极绕组N2的输出端接T1漏极，B1的输出绕组N3接T2T3结点与变压器B2绕组N8驱动绕组N4N5N6N7依次连接T2T3T4T5的栅极，(B2)次级绕组(N9)连接倍压整流电路(IC3)及放电控制电路(IC3)，输出端c、d连接爆竹串。(9)直流中功率发爆电源直流型双端半桥振荡式发爆电源(ZSB型)，如
图13所示其主电路为半桥式开关电路，将ZSQ型全桥式电路中的T4T5由电容C2C3取代，并使C2＝C3，当开关管未受触发时，电容充电VC2＝VC3＝E/2；当T2导通时，C2通过T2及变压器初级绕组(N6)放电，同时电源E通过T2及N6对C3充电，使VA下降；当T2截止后T3被触发导通时，C1放电C2充电，VA上升，上升量与前次下降量相等，其驱动电路(IC6)中振荡变压器(B1)由两组极性相反的激励绕组N4N5组成，分别驱动T2T3栅极，其它与全桥式基本相同。(10)交流型全桥自激振荡式发爆电源(JSB型)，其主电路为全桥式开关电路，它的组成与ZSQ型电源基本相同，其差别在于驱动电路，IC8它由桥式整流电路、触发电路、变压器(B1)组成，其中触发电路由电容C3电阻R1、2触发管DB3组成，B1的四个驱动绕组N1N2N4N5依次驱动T3T4T1T2栅极，全桥式开关电路，由B2输出，再经倍压整流储能电路(IC2)及放电控制电路IC3及c、d端子输出电击能。(11)交流型双端半桥振荡式发爆电流(JSB型)主电路由两只开关管T1T2与两只电容(C2C3)及变压器B2组成，驱动电路与全桥式基本相同，除取消N4N5外其余与全桥式相同；(12)JGB型变压器式发爆电源由工频变压器倍压整流储能电路IC9及放电控制电路(IC3)组成，由工频变压器升压，经倍压整流储能电路IC9及放电控制电路IC3，由端子c、d输出电击能。
本实用新型与电击声光型电子爆竹相比，具有以下特点(1)陶瓷半导体振子为非损耗性材料，比炭膜振子寿命长，起爆电压低。(2)组合振子型电子鞭炮具有双重声响效果。(3)多响式电子鞭炮爆炸声急促有力、疏密相间、节奏快，并具有混频混声效果。(4)飘香型电子鞭炮能飘逸散发出芳香气息。(5)步进式电子鞭炮能顺序发爆。(6)发爆电源效率高，重量轻。
下面结合实例附图进一步详述。
图1是陶瓷半导体振子型电子鞭炮电路原理图。
图2是陶瓷半导体振子型电子鞭炮伏安特性曲线图。
图3是陶瓷半导体振子型电子鞭炮结构图图4是陶瓷半导体振子型电子鞭炮放电电压波形图，图5是陶瓷半导体振子型电子鞭炮放电电流波形图。
图6是温控开关式单体爆竹，图7是双金属片开关步进式电子鞭炮电路原理图。
图8是NTC热敏电子鞭炮电路原理图。
图9是直流型单端自激振荡式发爆电源电路原理图。
图10是直流型调频式发爆电源电路原理图。
图11是交流型正负三倍压储能式发爆电源电路原理图。
图12是交流型双响式发爆电源。
图13是直流型双响式发爆电源。
图14是直流型双端半桥式自激振荡式发爆电源。
图15是直流型全桥式发爆电源。
图16是交流型双端半桥式发爆电源。
图17是交流型全桥式发爆电源。
图18是工频变压器式发爆电源。
图19是电子鞭炮装配示意图。
图1中示出了陶瓷半导体振子型电子鞭炮电路(DB型)原理图，它包含有交流型及直流型，IC1为升压电路，IC2为多倍压整流储能，或IC9为二倍压整流储能电路，工作原理IC1升压，经倍压整流后向储能电容充电，当放电管(G)达到放电电压时整个电路构成通路，储能电压通过端子c、d全部加到DB型振子上产生爆竹声光，引爆后储能电压下降，放电管停止放电，重新积累能量后，再次放电引爆，周而复始的连续发出爆竹声光。
图2示出了陶瓷半导体振子伏安特性曲线。
图3为陶瓷半导体振子结构图，1为电极，2为振子，3为引线。
图4、5示出了陶瓷半导体振子发爆电压，电流曲线。
图6中表示出温控开关式单体爆竹结构，1为引线，2为接线片，3为绝缘板，4为双金属片，5为静片，6为爆竹振子，7为螺栓，8为瓷管，9为防护外壳，工作原理双金属片受到爆竹振子辐射热产生变形，动片触点与静片触点闭合接通电源。
图7的虚线框内表示图6温控开关式单体爆竹，c、d端与发爆电源连接便构成步进式电子鞭炮，工作原理按动开关(K1)爆竹振子(DB1)获电击能产生爆竹声光，使邻近的双金属片开关(SK1)受热后触点闭合，接通第二级振子获电击能发爆，依次引爆直至末级振子(DB6)发爆后使SK6闭合，又接通第1级振子(DB1)从而产生循环步进式发爆。
图8的虚线框内表明NTC热敏步进式单体爆竹，它利用NTC开关型热敏元件常温为高阻值状态相当于断路状态，当温升达到开关温度时呈低阻值状态，相当于通路状态其工作原理与图7相同。
图9示出了直流型自激振荡式发爆电源(ZDZ型)，包含有自激振荡电路(IC1)，多倍压整流储能电路(IC2)及放电控制电路(IC3)，其中电源用12-24V蓄电池，IC1中开关管(T1)为场效应管(或达林顿管)，N1为反馈绕组，N2为初级绕组，N3为输出绕组；IC2由电容(C26)二极管(D26)倍压整流，IC3由放电管(G)、电感(L)组成；工作原理电池正负极连接自激振荡电路，初级绕组便产生振荡电流，反馈绕组上产生反馈电压，经电阻(R1)激励使振荡加强，变压器次级交流电升压，经倍压整流变为不断上升的直流脉冲，对电容充电，当电压升至放电管放电电压时，由端子c、d释放电击能引爆电子鞭炮。
图10示出直流型自激振荡调频式发爆电源(ZTZ型)，其中IC1由开关管(T1)电阻(R1、2)二极管(D1)及变压器(B)共同组成自激振荡升压电路，用电位器调节频率，其它与ZDZ型电源基本相同。
图11示出了正负三倍压式发爆电源JZB型，包含有正负三倍压整流储能电路(IC4)及放电控制电路(IC3)组成，IC4由电容(C1-12)IC3中G为放电管，L为电感，R为电阻。
图12示出了交流型双响式发爆电源(JZB-2型)，它由两组JZB型电源组成，a、b为AC220V电源输入端，c1d1及c2d2为两组电击能输出端，它分别连接两组爆竹串。
图13示出了直流型双响式发爆电源，它由两组ZDZ型或ZTZ型12-24V为蓄电池，c，d为输出端子，分别连接两组爆竹串。
图14示出了直流型双端半桥自激振荡式发爆电源ZSB型，其主电路为开关管(T2T3)及电容(C1C2)及变压器(B2)组成的半桥式开关电路，驱动电路(IC6)由开关管(T1)变压器(B1)电容(C1)电阻(R1)稳压管(DW1-3)二极管，(D1-3)组成，由绕组(N1)提供反馈电压使T1与绕组N2产生自激振荡，绕组(N4N5)产生极性相反的驱动信号，驱动T2T3轮番工作，绕组N3输出与T2T3C2C4组成半桥功率放大，由绕组N7输出，经IC2多倍压整流储能电路及放电控制电路(IC3)输出电击能。
图15示出了直流型全桥自激振荡式发爆电源，其主电由四只开关(T2T3T4T5)构成桥路四臂，高频变压器(B2)连接其间，对角上两管T2T5与T3T4由栅极驱动轮流通断，从而将直流电变换为高频矩形交流电，当T2T5导通时，T3T4截止，其驱动电路IC5，由振荡变压器(B1)开关管(T1)及电阻(R1)组成，自激振荡升压后付边绕组N4N5N6N7产生四组驱动脉冲，驱动T2T3T4T5按桥式电路轮流通断，变压器(B2)付边(N9)通过多倍压整流储能电路(IC2)充电，由IC3中放电管放电经c、d输出电击能。
图16示出了交流型双端半桥自激振荡式发爆电源(JSB型)，其主电路由开关管(T1T2)与电容(C3)高频变压器(B2)组成半桥开关电路，其驱动电路(IC7)经桥式整流及R1C1、DB3触发电路推动变压器(B1)工作，在绕组(N1N2)上产生相位相反的驱动电压使T1T2轮流通断，通过电容(C2C3)的充放电作用，产生高频矩形波交流电，经变压器(B2)升压后由绕组(N5)输出再经IC2或IC9倍压整流后，c、d端输出电击能。
图17示出了交流型全桥自激振荡式发爆电源JSQ型，其主电路由开关管T1T2T3T4与变压器(B2)组成全桥式开关电路，驱动电路(IC8)原理与半桥式基本相同，其差别在于变压器(B1)为四只驱动绕组(N1N7N3N4)，分别驱动T3T4T1T2栅极，使T1T4与T2T3轮流通断，产生高频矩形波交流电再变压器(B2)升压，由付边(N7)输出，经IC2或倍压整流向储能电容充电，当IC3达到放电管放电电压时，由端子c、d输出电击能。
图19示出了工频变压器式发爆电源(JGB型)，工频变压器原边电压为220V，付边输出高压，经IC9谐振电容(C1)电阻(R1)高压整流二极管(D1)二倍压整流，向储能电容(C2)充电，当IC3中放电管(G)达到放电电压时，通通电感(L1)，电阻R2、3由端子c、d输出电击能。
图19示出了电子要鞭炮装配示意图，1为JZB型发爆电源，2为母线，3为单体爆竹。
权利要求1.六种新型电子鞭炮包含有陶瓷半导体振子型(DB型)、组合振子型(ZB型)、随机发爆型(SB型)、混频多响式(HB型)、循环步进型(XB型)，飘香型(PB型)，其特征在于它包含有陶瓷半导体爆竹振子与防护壳体所组成的单体爆竹，由数只或数十只单体爆竹组成的爆竹串，再与发爆电源连接组成。
2.如权利要求书1中所述的DB型电子鞭炮，其特征在于应用陶瓷半导体电嘴材料制成爆竹振子，其结构型式为圆柱体两端加装电极，施加储能高电压。
3.如权利要求书1中所述的PTC型振子它应用BaTiO3类陶瓷材料制作，其外型结构圆柱状，两端加装电极，施加储能高电压。
4.如权利要求书1中所述的ZB型电子鞭炮，其特征在于它包含有陶瓷半导体爆竹振子DB型、PTC型振子及炭膜爆竹振子(TB型)装入一个防护外壳内组成单体爆竹，或在陶瓷半导体爆竹振子表面上涂装炭膜材料构成FB型单体爆竹，由数只或数十只单体爆竹组成的爆竹串与发爆电源共同构成电子鞭炮。
5.如权利要求书1所述SB型电子鞭炮，其特征在于它包含PTC型振子与DB型、TB型振子串联组合，装入防护壳内所制成的单体爆竹，由数只或数十只所组成的爆竹串。
6.如权利要求书1中所述的XB型电子鞭炮，其特征在于它含行爆竹振子及温控开关(双金属片开关或NTC开关型热敏电阻)，装入防护壳内所组成的单体爆竹，由数只或数十只单体爆竹组成的爆竹串，每个单体爆竹防护壳内由温控开关置于爆竹振子的发热区内，其电路连接按一定顺序将单体爆竹中开关触点与邻近的单体爆竹的振子相串联，再接入发爆电源输出端(c、d)末级单体爆竹中开关触点与首级单体爆竹中的振子串联，并接入发爆电源上，始爆开关(微动开关或钮子开关)与首爆振子相串联，并接于发爆电源上。
7.如权利要求书1中所述PB型电子鞭炮，其特征在于它包含有爆竹振子、芳香剂、燃香料(檀香)，将芳香剂喷涂在防护壳内，燃香料涂覆在振子表面上。
8.如权利要求书1中所述的HB型电子鞭炮，其特征在于它包含有DB型、FB型、TB型爆竹串、JZB型、ZBZ型发爆电源，其中JZB型电源为交流型，它由两组或两组以上正负三倍压式发爆电路组成，每组电源由电容(C1-12)、二极管(D1-12)组成正负三倍压整流储能电路(IC4)由电阻(R1、2)放电管(G)，电感(L)组成放电控制电路(IC3)，AC220V供电连接(IC4)，(IC4)高压输出连接(IC3)，((IC3)输出端(c、d)连接DB型、TB型或ZB型爆竹串。ZBZ电源为直流型，它由两组或两组以上ZDZ型自激振荡式发爆电源组成，每组电源由变压器(B)，开关管(T1)，二极管(D15)，电容(C15)，放电管(G)，电感(L)组成的升压电路(IC1)，变压器(N1)、(N2)抽头端连接电池正极，(T1)源极连接电池负极，栅极通过电阻(R1)连接绕组(N1)，漏极连接绕组(N2)，变压器输出(N3)连接倍压整流(IC2)及放电控制电路(IC3)，由(c、d)连接DB型、TB型或ZB型爆竹串。
9.如权利要求书1中所述直流型发爆电源，其特征在于它还包含有ZSQ型及ZSB型电源，其中ZSQ型包含有全桥式开关电路由四只开关管(T1-5)构成桥路的四臂，高频变压器(B2)连接其间，驱动电路(IC5)，由变压器(B1)、开关管(T1)、二极管(D15)、稳压管(DW1)电阻(R1)、电容(C1)组成，电池正极连接(B1)，绕组(N1)、(N)抽头端，负极接(T1)源级，初级绕组(N2)连接(T1)漏级，B绕组(N1)的反馈输出端通过电阻(R1)连接T1栅级，B1的绕组(N1)连接(T2)、(T3)结点与变压器(B2)绕组(N8)、驱动绕组(N4)、(N5)、(N6)、(N7)依次连接(T2、T3、T4、T5)栅极，B2付边(N)连接倍压整流电路(IC2)及放电控制电路(IC3)，输出端(c、d)连接爆竹串。ZSB型包含有半桥式开关电路由两只开关管(T2、T3)，它将全桥式电路中(T4、T5)用电容器(C2、C3)取代，驱动电路与全桥式基本相同，(取消二个绕组N6、N7)，驱动绕组(N4)、(N5)分别连接(T2、T3)栅极，其它与全桥式相同。
10.如权利要求书1中所述的交流型发爆电源，其特征在于它包含有JSQ型及JSB型，其中全桥式(或半桥式)主开关电路与直流型完全相同，其驱动电路由桥式整流，触发电路及变压器(B1)组成，四个驱动绕组(N1)、(N2)、(N4)、(N5)依次连接(T3)、(T4)(T1)、(T2)栅极，半桥式驱动电路与全桥式基本相同。此外还包含有JGB型电源，其特征在于它包含有工频升压变压器，付边高压输出连接(IC0)通过谐振电容(C1)及电阻(R1)连接高压整流二极管(D1)、电阻(R2)、电容(C2)，(IC9)高压输出连接放电控制电路(IC3)，(c、d)输出连接爆竹串。
专利摘要六种新型电子鞭炮属于庆典产品技术它含有DB型、ZB型、SB型、PB型、XB型及HB型六种电子鞭炮，其特点(1)利用陶瓷半导体振子材料的热释电效应，将电能转化为爆竹声光能属于真实爆炸，其声光效果逼真；(2)具有混声、混频多重声音特色；(3)具有循环步进式发爆或随机发爆效果；(4)具有飘香气味；(5)爆竹振子为非损耗型，寿命长；(6)发爆电源能满足大中小功率电子鞭炮用场合；(7)电源效率高、重量轻。
文档编号A63H5/04GK2533927SQ0121294
公开日2003年2月5日 申请日期2001年1月17日 优先权日2001年1月17日
发明者王金东 申请人:王金东