一種新型煙花點火裝置

金子日

摘 要：針對居民自家燃放煙花的安全問題，本文對原本使用的電子點火遙控裝置進(jìn)行了簡介，對其了解有利于對本文所涉及的新型的煙花點火裝置的優(yōu)點有更好的理解，采用激光點火，與原有的點火裝置比較，大大提高了點火的燃放穩(wěn)定性、抗干擾性，并且因為本設(shè)計采用的金屬材料具有防爆功能，很好地解決了原本因大多是一次性的燃放裝置而造成的資源浪費。

關(guān)鍵詞：煙花燃放;安全;點火裝置;激光點火

中圖分類號：TN249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0086-02

0 引言

煙花自其發(fā)明以來就受到廣大人民的喜愛，古時作為重要的節(jié)日的必備項目，而今各種盛大的節(jié)日，無論國內(nèi)外，煙花都是一種重要的烘托氣氛的物品，可以說煙花在我們生活中已經(jīng)是必不可少的了。然而煙花作為一種易燃易爆的物品，其燃放是有一定的危險的，尤其是在今日，煙花的使用量非常大，由此而產(chǎn)生的燃放事故也比比皆是?？梢姛熁m好，卻有燃放危險，本文針對這一現(xiàn)象，設(shè)計了一款新型煙花點火裝置，可在20m左右的距離進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控點火，這在很大程度上降低了燃放煙花可能造成的傷害。

1 電子點火裝置

1.1 電子點火裝置的技術(shù)發(fā)展

當(dāng)今社會，燃放煙花不僅是各種盛大節(jié)日必不可少的項目，也成為居民慶祝喜事的一種方式，但我們也知道近距離的煙花燃放可能造成爆炸，危及居民的生命，造成財產(chǎn)的損失。2010年2月，廣東省普寧市石頭村的一村民在自家的30m處空地燃放煙花，造成了重大爆炸事故，由于現(xiàn)場觀看人群眾多，又距離較近，躲避時發(fā)生擁擠，最后死亡23人，48人受傷，直接經(jīng)濟損失就達(dá)710萬元之多，由此可見煙花燃放的危險[1]。針對這種問題，就有了遠(yuǎn)距離控制的電子點火裝置。

電子遙控方式點火裝置，成功實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離遙控點火，大大改善了原本近距離明火燃放煙火的燃放環(huán)境，避免了近距離煙花燃放可能產(chǎn)生的爆炸危險。電子遙控方式點火裝置的技術(shù)已經(jīng)成熟，成本上有所下降，所以該點火裝置在現(xiàn)有市場有很大的占有率。

1.2 電子點火裝置缺點

我們已知電子煙花點火裝置很多都是基于電點火頭的。電點火頭的兩端導(dǎo)線間的發(fā)熱鎢絲上附著火藥，導(dǎo)電時鎢絲發(fā)熱，達(dá)到火藥燃點后就能將煙花燃放。

火藥是易燃物品，其燃燒揮發(fā)的某些氣體對環(huán)境有害，而復(fù)雜的電磁環(huán)境對電子產(chǎn)品的可靠運行會產(chǎn)生影響，降低了使用安全性。

當(dāng)今社會是一個信息化時代，我們的周圍充斥著各類的電子設(shè)備，這些電子設(shè)備一方面提高了人們的生活品質(zhì)，可也大大提升了周圍環(huán)境的復(fù)雜性，在這樣的復(fù)雜環(huán)境中，無線電子遙控點火方式在手機、電臺等電子設(shè)備的干擾下，很有可能產(chǎn)生誤點而造成突然引爆。這種危險，由于意外性可能造成更大的傷亡。針對這一問題，不少的煙花公司選擇了有線電子點火方式，減小了誤點爆炸的幾率，但同時也失去了無線方式的便利性。

2 激光點火裝置

2.1 需求分析

由于上文提到的電子煙花點火方式存在不少缺點，本人查找了相關(guān)資料，在本文中提出采用激光技術(shù)的激光遙控點火方式。與電子煙花點火相比，激光點火不受外界的電磁輻射干擾，通過點對點的點火方式確保了煙花燃放的安全性，可靠性。

激光點火作為一種技術(shù)，已廣泛實驗應(yīng)用于多個領(lǐng)域。激光點火一般應(yīng)用于軍事中的火炮發(fā)射技術(shù)，是對常規(guī)底部底火點火方式的革新。本文的新型點火裝置根據(jù)激光點火的基本原理設(shè)計，出于成本考慮，放棄了現(xiàn)今激光點火所需的光纖、光纖發(fā)生器等昂貴的設(shè)備，而采用的激光點火，簡單低廉且可重復(fù)利用，降低了智能遙控?zé)熁す恻c火裝置的成本。

目前市面上的智能點火裝置大多為一次性的，安裝在煙花爆竹上，一經(jīng)爆炸，裝置也會產(chǎn)生一定程度損壞，缺少能夠循環(huán)多次利用的點火裝置?，F(xiàn)今防爆材料多用在軍工行業(yè)中，如軍用飛機，軍用汽車的油箱等，而如今，金屬阻隔防爆材料在國外已有多家出產(chǎn)商，只是在國內(nèi)還未興起，只有少數(shù)幾家企業(yè)在產(chǎn)，所以，一款具有防爆而可多次使用的煙花點火驅(qū)動裝置是當(dāng)前該行業(yè)所需求的。

2.2 設(shè)計原理及操作流程

通過上一節(jié)對激光點火裝置的需求分析，可以知道本文設(shè)計的產(chǎn)品是有市場，且符合當(dāng)前需求的，在本節(jié)對其設(shè)計原理及操作流程進(jìn)行介紹。

如圖1所示，本文設(shè)計的新型激光點火裝置由遙控器、接收器及點火器構(gòu)成。首先遙控器中的紅外激光發(fā)射器發(fā)出激光信號，由接收器接受信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬光信號轉(zhuǎn)為電信號，接著經(jīng)過三級三極管傳導(dǎo)到寫好程序的單片機，單片機接受到脈沖信號后控制點火裝置，最后點火電路導(dǎo)通，實現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制燃放。

本設(shè)計采用的接收頭為光敏二極管，此二極管對激光發(fā)射器發(fā)出的信號有足夠的響應(yīng)率。當(dāng)激光發(fā)射器發(fā)出650nm的信號時，光敏二極管能產(chǎn)生0.87的相對響應(yīng)率。在接收器頭接收到信號即光敏二極管導(dǎo)通后，為使點火電路具有足夠大的電流，本裝置的控制電路采用兩級信號放大。同時在點火電路兩端連接一個發(fā)光二極管便于檢測電路是否正常。當(dāng)接收器第一級的三極管獲得基極電流，產(chǎn)生放大信號控制第二級三極管，第二級三極管將信號放大，使點火電路導(dǎo)通。光電信號的模電轉(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)可使用光敏電阻分壓，光敏電阻對不同強度的光有不同的阻抗。激光發(fā)射器未發(fā)光時的光敏電阻阻抗大，有更高的電壓，而常值電阻阻抗卻小，常值電阻電壓小于0.5V，單片機不工作;接受到激光后，光敏電阻阻抗減小，5V的電源電壓基本加在常值電阻上，相當(dāng)于給了單片機一個啟動信號，點火裝置啟動，燃放煙花[2]。

本文新型激光點火裝置采用的激光接收二極管為夏普公司制成一種新型紅外激光二極管，此裝置已經(jīng)在市場上出售。這種二極管的型號I0T-0018A，振蕩波長為8700，壽命達(dá)500小時以上。可滿足點火裝置重復(fù)循環(huán)利用的特點。

該裝置外圍包裹著一層網(wǎng)狀鋁合金制成的外殼，爆炸時產(chǎn)生的熱量可以有效地被防爆外殼吸收，由于阻隔材料具有較大的表面積，能使吸收的熱量快速散失，降低火焰?zhèn)鞑姸?。以此達(dá)到保護(hù)裝置內(nèi)部的電路的目的，實現(xiàn)可重復(fù)利用。在一種極薄的金屬箔上開孔，拉伸成六角形，再將其折疊成層，就是網(wǎng)狀金屬材料。網(wǎng)狀金屬材料有非常好的可塑性，考慮到燃油箱及一些有防爆要求的，因其的使用繁雜形狀各異，網(wǎng)狀金屬材料正是目前最適合的。用于防火防爆的還有網(wǎng)狀泡沫，與其相比，網(wǎng)狀金屬材料有著更優(yōu)良的特性，例如可使用更長，可消除靜電，燃油吸附率極低，且是一種可循環(huán)使用的材料，可以實現(xiàn)完全回收利用[3]。

具體操作流程為：按下激光發(fā)射器開關(guān)，發(fā)出激光信號，接收器接受到信號后，控制部分使點火電路導(dǎo)通，點燃煙花。

2.3 現(xiàn)實意義

本文設(shè)計的新型點火裝置的優(yōu)點：

（1）激光點火更加安全，工作穩(wěn)定，減少了誤點產(chǎn)生的意外性爆炸可能性;

（2）抗干擾能力強，避免了一些的電磁波干擾影響，提高了適用性;

（3）點火控制部分采用防爆材料，增加了可重復(fù)利用性，避免了資源的浪費[4]。

本文所涉及的技術(shù)都是已有且比較成熟的技術(shù)，存在可實現(xiàn)性，從成本來說，較之電子點火裝置雖然要高，但其效果卻更好，這樣的優(yōu)勢相信可以抵消其價格的影響，在消費者使用過后會獲得更多的認(rèn)同感，因此該設(shè)計是也是有市場價值的。

3 結(jié)語

煙花作為現(xiàn)代各種喜慶場合的必不可少的一種產(chǎn)品，燃放煙花的點火裝置必然也是非常有市場的。本文設(shè)計的新型點火裝置相較現(xiàn)有的點火裝置，在安全性與工作可靠性都有了上都有了極大的提升，可循環(huán)利用的點火控制部分又大大節(jié)省了能源，為人們的生活帶來了便利。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊乃蓮.2007—2011年我國煙花爆竹事故統(tǒng)計分析研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)， 2013，9（5）：72-77.

[2] 曹后俊.基于MCU控制的電子煙花點火電路[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（20）.

[3] 田宏，吳穹，左哲，等.防火防爆用網(wǎng)狀金屬材料[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2004，30（3）：38-40.

[4] 趙興海，高楊，程永生.激光點火技術(shù)綜述[J].激光技術(shù)，2007，31（3）：306-310.