Theo cấu trúc các thành phần và chức năng của nó được mơ tả, nghiên cứu đề xuất các giải pháp về thiết bị và sơ đồ với từng khối.
Mạch tăng áp DC-DC sử dụng vi mạch băm xung có hồi tiếp cùng với biến áp xung có thể nâng điện áp. Điện áp sau kích được nạp vào hệ tụ điện đấu nối tiếp nhau. Sơ đồ chi tiết mạch tăng áp được thể hiện trong Phụ lục. Kết quả thực nghiệm đã lựa chọn linh kiện và biến áp xung cho mạch giúp mức điện áp sau khi tăng là 450Vdc. Khi đó, cặp tụ điện lưu trữ phải là loại chịu điện áp là 250V.
Nguồn ắc qui 12V Mạch tăng áp DC-DC Module kết nối internet Module CPU Kênh 1 Kênh 2 Module kết nối trạm cảm biến Kênh 10 Mạch điều khiển kích Màn hình và Bàn phím
Mạch điều khiển kích của mỗi kênh cũng sử dụng một biến áp xung nhỏ để truyền tín hiệu xung kích từ CPU tới mạch điện áp cao đảm bảo sự cách ly tín hiệu. Mạch kích sử dụng một transitor trường FET để dẫn dịng kích nổ cho kíp. Sơ đồ chi tiết mạch kích được thể hiện trong Phụ lục.
Với các thiết bị hiện trường mang tính di động cao, giải pháp để kết nối internet khơng gì khác là sử dụng sim điện thoại di động. Tức là thiết bị khởi nổ cần có một module sim. Do lượng dữ liệu là khơng nhiều, q trình gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu đám mây có thể thực hiện sau khi kết thúc vụ nổ. Việc kết nối để gửi dữ liệu có thể sử dụng cơng nghệ GPRS. Có nhiều loại module sim có thể sử dụng (Phụ lục) tùy thuộc vào lựa chọn giải pháp kết nối internet. Tất cả đều có thể giao tiếp với CPU bằng truyền thông nối tiếp, thường theo chuẩn UART, một số là USB.
Để truyền tín hiệu đồng bộ thiết bị khởi nổ và trạm cảm biến đo chấn động, giải pháp kết nối u cầu có tính thời gian thực. Giải pháp kết nối mạng internet không đáp ứng được yêu cầu đó. Việc địa hình khu vực nổ có thể rất phức tạp nên việc kết nối trực tiếp, có dây giữa thiết bị khởi nổ và trạm cảm biến là giải pháp không khả thi. Tức là giải pháp kết nối điều khiển là khơng dây, khoảng cách có thể lên hàng kilomet. Với yêu cầu đó, module LORA là giải pháp hợp lý (Phụ lục). Các module Lora truyền dữ liệu trên nền tảng sóng điện từ với giải pháp mã hóa dữ liệu cho phép khoảng cách truyền xa ở công suất thấp ( module 100mW cho phép truyền tới 3km không vật cản). Các module này có thể giao tiếp với CPU qua truyền thông UART theo chuẩn RS232 hoặc RS485.
Module CPU, màn hình và bàn phím cũng có nhiều giải pháp có thể lựa chọn. Với tiện ích cao nhất, có thể lựa chọn các module máy tính nhúng (ví dụ như Raspberry), kết hợp với màn hình cảm ứng đáp ứng đầy đủ nhu cầu của CPU, màn hình và bàn phím. Ưu điểm là năng lực của CPU là rất cao, hoạt động ổn định, nhiều tiện ích, giao diện có thể thiết kế đẹp, tích hợp được thêm nhiều tính năng mở rộng. Nhược điểm của giải pháp này là năng lượng tiêu thụ sẽ lớn do cấu trúc dạng máy tính, và màn
hình lớn. Nguồn điện khuyến cáo cho riêng module Raspberry là 5V3A. Đây không phải là vấn đề đơn giản do nguồn năng lượng của thiết bị là ắc qui.
Yêu cầu điều khiển của thiết bị là khơng q phức tạp. Giải pháp đơn giản và có thể phù hợp hơn là sử dụng vi điều khiển. Khi đó, phải sử dụng màn hình LCD và bàn phím rời. Cấu trúc này sẽ tiêu thụ rất ít năng lượng đảm bảo hoạt động thiết bị. Nhược điểm của cấu trúc này là phải xây dựng mạch điều khiển, kết nối hệ thống. Giao diện đơn giản. Cấu trúc và tính năng là cố định. Trong trường hợp cụ thể, nghiên cứu đề xuất sử dụng vi điều khiển Pic, là một loại vi điều khiển hoạt động ổn định, giá thành hợp lý, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam.
Thuật tốn điều khiển
Hình 4.11 mơ tả thuật tốn điều khiển của thiết bị khởi nổ đa kênh. Nó cũng thể hiện cơ chế và q trình hoạt động của thiết bị.
Hình 4.11 Thuật tốn điều khiển của thiết bị khởi nổ đa kênhB t đ uắ ầ