KR100877825B1 - Circuits for detecting short of filament - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특수 목적의 장치 내부에 형성된 병렬 필라멘트의 단선 여부를 외부에서 검출하기 위한 필라멘트 단선 검출회로에 관한 것으로, 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 복수의 필라멘트가 병렬로 연결된 필라멘트 모듈, 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하기 위한 시험전류 인가부, 상기 필라멘트 모듈 양단의 전압을 샘플링하는 샘플 홀드 회로부, 및 상기 시험전류 및 샘플링된 전압으로부터 상기 필라멘트 모듈의 저항값을 계산하여 단선 여부를 판별하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성되어, 특수 목적 장치의 외부에서 원격으로 필라멘트의 단선 여부를 검출할 수 있으며, 특수 목적 장치의 가동전에 필라멘트의 단선 여부를 정밀하게 파악하여 필라멘트 교체가 가능하여 필라멘트 단선으로 인한 특수 목적 장치의 손상을 방지하여 안전한 운행이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a filament disconnection detection circuit for externally detecting whether a parallel filament formed inside a special purpose device is disconnected. The filament disconnection detection circuit in a parallel filament circuit according to the present invention includes a plurality of filaments connected in parallel. A filament module, a test current applying unit for applying a test current to the filament module, a sample hold circuit unit for sampling a voltage across the filament module, and a resistance value of the filament module is calculated from the test current and the sampled voltage It is composed of a microprocessor to determine whether the filament is disconnected remotely from the outside of the special purpose device, and the filament can be replaced by accurately grasping whether the filament is disconnected before the special purpose device is operated. Due to filament breakage Can prevent the damage of the target device, it is possible to effect a safe operation.

필라멘트, 단선, 검출 장치, 시험전류 Filament, Disconnection, Detection Device, Test Current

Description

병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로{Circuits for detecting short of filament}Circuits for detecting short of filament

도 1은 중성입자빔 발생용 이온원의 여러 구성품 및 주변회로가 도시된 도,1 is a view showing various components and peripheral circuits of an ion source for generating a neutral particle beam;

도 2는 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로의 구성이 도시된 블록도, 2 is a block diagram showing the configuration of a filament disconnection detecting circuit in a parallel filament circuit according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로의 구성이 도시된 회로도,3 is a circuit diagram showing the configuration of a filament disconnection detecting circuit in a parallel filament circuit according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 샘플 홀드 회로부의 일실시예가 도시된 도이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a sample hold circuit unit according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

110 : 필라멘트 모듈 120 : 시험전류 인가부110: filament module 120: test current applying unit

130 : 샘플 홀드 회로부 140 : 마이크로 프로세서130: sample hold circuit section 140: microprocessor

150 : 통신 모듈 160 : 시험자 단말기150: communication module 160: tester terminal

본 발명은 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로에 관한 것으로서, 특히 특수 목적의 장치 내부에 형성된 병렬 필라멘트의 단선 여부를 외부에서 검출하기 위한 필라멘트 단선 검출회로에 관한 것이다.The present invention relates to a filament disconnection detection circuit in a parallel filament circuit, and more particularly, to a filament disconnection detection circuit for externally detecting whether a parallel filament formed inside a special purpose device is disconnected.

특수 목적의 대전류 이온원 등 일부 장치에서는 필요한 다수의 전자 또는 열 등을 얻기 위하여 여러 개의 필라멘트들을 병렬로 연결하여 사용하는 경우가 있다.In some devices, such as special-purpose large current ion sources, several filaments may be connected in parallel to obtain a large number of electrons or heat.

예를 들어 토카막 장치의 핵융합 플라즈마를 가열하기 위한 KSTAR 중성입자빔 발생장치(NBI)의 이온원의 경우 32개의 필라멘트들이 병렬로 장착되어 있다.For example, in the case of the ion source of the KSTAR neutral particle beam generator (NBI) for heating the fusion plasma of the tokamak device, 32 filaments are mounted in parallel.

그러나 필라멘트는 소모부품이기 때문에 이온원을 장시간 운전하면 언젠가 이들 필라멘트들은 끊어지게 되어 있으며, 이러한 필라멘트들은 제때 교체해야만 이온원의 정상적인 가동이 가능할 뿐만 아니라 이온원의 심각한 손상을 미리 예방할 수 있다. However, because the filament is a consumable part, the filament is broken for a long time if the ion source is operated for a long time, and these filaments must be replaced on time to enable normal operation of the ion source and to prevent serious damage to the ion source in advance.

그러나 필라멘트는 이온원 내부에 있으며, 수량이 많기 때문에 일부가 끊어져도 이를 파악하기 힘들다. 필라멘트들이 필라멘트전극 블록에 공통으로 연결되어 있기 때문에 이온원 외부에서 어느 필라멘트가 끊어졌는지를 알아내는 것은 통상적인 방법으로는 매우 어려운 일이다. However, because the filament is inside the ion source and the quantity is large, it is difficult to understand even if some part is broken. Since the filaments are commonly connected to the filament electrode block, it is very difficult to find out which filament is broken outside the ion source.

도 1은 중성입자빔 발생용 이온원의 여러 구성품 및 주변회로가 도시된 도이다. 1 is a view showing various components and peripheral circuits of an ion source for generating a neutral particle beam.

중성입자빔 발생용 대전류 이온원을 운전하기 위하여, 필라멘트전원, 아크전원 및 가속전원 등 여러 관련되는 전원 뿐만 아니라 이온원 내부의 아크 상태를 파악하기 위한 Langmuir 탐침 등 여러 부품들이 필요한데, 이들의 전체적인 구조가 도 1에 개략적으로 도시되었다.In order to operate the large current ion source for generating the neutral particle beam, various components such as a filament power source, an arc power source and an acceleration power source, as well as several components such as a Langmuir probe for detecting an arc state inside the ion source are required. Is schematically shown in FIG. 1.

필라멘트전원은 이온원 내부의 필라멘트들을 가열하기 위한 것이며, 보통 7~8V의 전압에 전체전류는 3200A정도가 흐른다. 이때, 전류는 외부의 필라멘트전극 블록을 통하여 흐르도록 구성되어 있다.  The filament power source is for heating the filaments inside the ion source, and the total current flows about 3200A at a voltage of 7 ~ 8V. At this time, the current is configured to flow through the external filament electrode block.

필라멘트들(10)은 장시간 전류가 흐름에 따라 결국은 구성물질이 소모한다. 또한 이상적으로는 각각의 필라멘트들(10)에 전류가 균등하게 나누어 흘러야겠지만, 제작상의 미세한 차이나 필라멘트들의 미세한 저항차이 때문에 각각의 필라멘트에 똑같은 전류가 흐르리라는 것을 보장할 수는 없다. 따라서 어느 필라멘트에는 다른 필라멘트보다 더 많은 전류가 흐르게 되며, 따라서 더 빨리 구성물질이 소진된다. 이런 여러 이유 때문에, 이온원의 가동에 따라 결국은 끊어지는 필라멘트들이 생겨나게 된다. 필라멘트들이 끊어지면 흐르는 전류가 감소하게 되며, 따라서 이온원을 정상적으로 가동하기 어려워지며, 심각한 경우 이온원에 손상을 줄 수가 있다.  The filaments 10 are eventually consumed by constituent materials as the current flows for a long time. Ideally, the current should flow evenly in each of the filaments 10, but there is no guarantee that the same current will flow in each filament due to the manufacturing difference or the minute resistance difference of the filaments. Thus, more filament flows in one filament than in other filaments, thus consuming components faster. For these reasons, filaments that eventually break off due to the operation of the ion source are created. When the filaments are broken, the current flowing decreases, thus making it difficult to operate the ion source normally, and in severe cases, it may damage the ion source.

따라서 필라멘트가 끊어진 것을 인지하여 이를 교체해야 하는데, 현재까지는 이온원을 가동하면서 필라멘트 전원으로부터 공급되는 전류로부터 역으로 추측하여 필라멘트의 끊어짐 여부를 결정하였는데, 이 방법은 필라멘트 이상 검사를 위해 특별한 프로세스를 진행시켜야 하기 때문에 시간이 많이 소요되고, 또한 사람의 경험에 의존하기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.Therefore, it is necessary to recognize that the filament is broken and replace it. Until now, it has been determined by inversely guessing the filament from the current supplied from the filament power source while operating the ion source. This is time consuming because it must be done, and also has a problem of inferior accuracy because it depends on the human experience.

즉, 공급되는 전류 크기로부터 역으로 필라멘트의 끊어짐을 추측하는 종래의 방법은 필라멘트가 끊어진 상태에서 이온원을 운전하는 과정 중에 이루어진다. 그 런데, 중성입자 발생장치가 핵융합로에 부착된 상황에서는 이온원이 정격의 이온빔을 발생해야 하며, 이를 위해서는 필라멘트들이 항상 정상의 상태를 유지해야 한다. 따라서 이온원을 가동하기 전에 미리 필라멘트의 끊어짐을 파악해야 하는 방법이 필요하다.That is, the conventional method of inferring the breakage of the filament inversely from the magnitude of the supplied current is made during the process of operating the ion source in the state where the filament is broken. However, in a situation where the neutral particle generator is attached to the fusion reactor, the ion source must generate a rated ion beam, and the filaments must always be in a normal state for this purpose. Therefore, there is a need for a method of detecting the breakage of the filament before the ion source is operated.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 특수 목적 장치가 가동하지 않는 동안 필라멘트의 끊어짐을 파악하여 특수 목적 장치의 가동 전에 끊어진 필라멘트를 교체할 수 있도록 병렬 필라멘트로 시험전류를 흘려주어, 이로부터 얻어지는 전압신호로부터 필라멘트의 끊어짐을 판별하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is possible to determine the breakage of the filament while the special purpose device is not running to replace the broken filament before the operation of the special purpose device to test current in parallel filament It is an object of the present invention to provide a filament disconnection detecting circuit in a parallel filament circuit which determines the breakage of the filament from the flow and a voltage signal obtained therefrom.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 복수개의 필라멘트가 병렬로 연결된 필라멘트 모듈, 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하기 위한 시험전류 인가부, 상기 필라멘트 모듈 양단의 전압을 샘플링하는 샘플 홀드 회로부, 및 상기 시험전류 및 샘플링된 전압으로부터 상기 필라멘트 모듈의 저항값을 계산하여 단선 여부를 판별하는 마이크로 프로세서를 포함한다.Filament disconnection detection circuit in a parallel filament circuit according to the present invention for solving the above problems is a filament module, a plurality of filaments connected in parallel, a test current applying unit for applying a test current to the filament module, both ends of the filament module And a sample hold circuit unit for sampling a voltage of the microprocessor, and a microprocessor configured to calculate resistance of the filament module from the test current and the sampled voltage to determine disconnection.

여기서, 상기 시험전류 인가부는 충방전을 통해 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하는 커패시터, 상기 커패시터에 전하를 충전하기 위해 제 1 전압원과 상기 커패시터 사이에 연결된 제 1 스위칭 소자 및 상기 커패시터의 전하를 상기 필라멘트 모듈로 방전시키기 위해 상기 커패시터와 상기 필라멘트 모듈 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자를 포함한다.The test current applying unit may include a capacitor for applying a test current to the filament module through charge and discharge, a first switching element connected between the first voltage source and the capacitor to charge the capacitor, and the charge of the capacitor. And a second switching element connected between the capacitor and the filament module for discharging to the filament module.

여기서, 상기 샘플 홀드 회로부는 입력단자, 출력단자, 제어단자를 구비하는 샘플 홀드 회로(sample-and-hold circuits)로 구성되며, 상기 입력단자는 상기 필라멘트 모듈의 일단에 연결되고, 출력단자 및 제어단자는 상기 마이크로 프로세서에 전기적으로 연결된다.Here, the sample hold circuit is composed of sample-and-hold circuits having an input terminal, an output terminal, and a control terminal, wherein the input terminal is connected to one end of the filament module, and the output terminal and the control terminal. The terminal is electrically connected to the microprocessor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 이온원을 가동하지 않을 때 필요한 경우 수시로 시험전류를 필라멘트에 흘려서 얻어지는 미세한 전류차이를 정밀회로를 통하여 정확히 감지하여 필라멘트의 정상여부를 판단한다. 구체적인 본 발명에 따른 필라멘트 단선 검출회로의 구성은 다음과 같다.The filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention accurately detects a minute current difference obtained by flowing a test current through the filament from time to time when the ion source is not operated, and accurately determines whether the filament is normal. The configuration of the filament disconnection detecting circuit according to the present invention is as follows.

도 2는 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로의 구성이 도시된 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로의 구성이 도시된 회로도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention, Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention.

도 2 및 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 필라멘트 모듈(110), 시험전류 인가부(120), 샘플 홀드 회로부(130)와 전체적인 제어동작을 수행하고 병렬 필라멘트 모듈의 단선 여부를 판별하는 마이크로 프로세서(140)를 포함하여 구성된다.2 and 3, the filament disconnection detecting circuit in the parallel filament circuit according to the present invention performs an overall control operation with the filament module 110, the test current applying unit 120, and the sample hold circuit unit 130. It is configured to include a microprocessor 140 for determining whether the parallel filament module is disconnected.

또한, 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 필라멘트의 단선 여부를 시험자 단말기(160)로 알려주는 통신 모듈(150)을 더 포함하여 구성된다.In addition, the filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention further comprises a communication module 150 for informing the tester terminal 160 whether the filament is disconnected.

필라멘트 모듈(110)은 복수개의 필라멘트가 병렬로 연결되어 구성된다. 여기서, 각 필라멘트는 고유의 저항값을 가지며, 각 필라멘트 저항값의 병렬 합성값이 필라멘트 모듈(110)의 표준 저항값이 된다.The filament module 110 is configured by connecting a plurality of filaments in parallel. Here, each filament has a unique resistance value, and the parallel composite value of each filament resistance value becomes a standard resistance value of the filament module 110.

시험전류 인가부(120)는 충방전을 통해 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하는 커패시터(C), 커패시터(C)에 전하를 충전하기 위해 제 1 전압원(V1)과 커패시터(C) 사이에 연결된 제 1 스위칭 소자(S1) 및 커패시터(C)의 전하를 필라멘트 모듈(110)로 방전시키기 위해 커패시터(C)와 필라멘트 모듈(110) 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자(S2)를 포함한다.The test current applying unit 120 is connected between the capacitor (C) for applying the test current to the filament module through the charge and discharge, the first voltage source (V1) and the capacitor (C) to charge the capacitor (C) And a second switching element S2 connected between the capacitor C and the filament module 110 to discharge the charges of the first switching element S1 and the capacitor C to the filament module 110.

시험전류 인가부(120)는 필라멘트 모듈(110)에 시험전류를 인가한다. 이 경우 상기 시험전류를 안정적으로 인가하기 위해 커패시터(C)를 필요로 하며, 제 1 및 제 2 스위칭 소자(S1, S2)를 이용하여 커패시터(C)를 충방전 시킨다.The test current applying unit 120 applies a test current to the filament module 110. In this case, the capacitor C is required to stably apply the test current, and the capacitor C is charged and discharged using the first and second switching elements S1 and S2.

제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 2 스위칭 소자(S2)는 반도체 방식의 스위칭 소자이다. 여기서 반도체 방식의 스위칭 소자는 트랜지스터(TR), FET(Field Effect Transistor), 절연 게이트 양극성 트랜지스터라고 하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등을 말한다.The first switching element S1 and the second switching element S2 are semiconductor switching elements. Here, the semiconductor switching device refers to a transistor TR, a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT) called an insulated gate bipolar transistor, and the like.

제 1 스위칭 소자(S1)는 커패시터(C)를 충전하는 경우 ON 되는데, 제 1 전압원(V1)과 커패시터(C) 사이에 연결되고, ON/OFF 동작은 마이크로 프로세서(140)로부터 인가받은 제 1 제어신호(CS1)에 의해 이루어진다.The first switching element S1 is turned on when the capacitor C is charged. The first switching element S1 is connected between the first voltage source V1 and the capacitor C, and the ON / OFF operation is performed by the microprocessor 140. By the control signal CS1.

제 2 스위칭 소자(S2)는 커패시터(C)를 방전하는 경우 ON 되는데, 커패시터(C)와 필라멘트 모듈(110) 사이에 연결되며, ON/OFF 동작은 마이크로 프로세서(140)로부터 인가받은 제 2 제어신호(CS2)에 의해 이루어진다.The second switching element S2 is turned on when discharging the capacitor C. The second switching element S2 is connected between the capacitor C and the filament module 110, and the ON / OFF operation is performed by the microprocessor 140. By the signal CS2.

커패시터(C)는 적어도 10A이상의 전류를 충전 또는 방전할 수 있는 대용량 커패시터이다.The capacitor C is a large capacity capacitor capable of charging or discharging at least 10A of current.

시험전류 인가부(120)에서 흘려주는 시험전류는 커패시터(C)에 충전된 전하로부터 얻는다. 즉, 커패시터(C)에 충전된 전하를 방전함으로써 순간적으로 10A이상의 대전류를 필라멘트 모듈내의 필라멘트에 인가해 마이크로 프로세서(140)에서 필라멘트의 저항을 측정한다.The test current flowing from the test current applying unit 120 is obtained from the charge charged in the capacitor C. That is, by discharging the charge charged in the capacitor C, a large current of 10 A or more is instantaneously applied to the filament in the filament module to measure the resistance of the filament in the microprocessor 140.

샘플 홀드 회로부(130)는 필라멘트 모듈(130) 양단의 전압을 샘플링하여 유지하는 기능을 한다.The sample hold circuit unit 130 functions to sample and maintain the voltage across the filament module 130.

샘플 홀드 회로부(130)는 일반적인 샘플 홀드 회로(sample-and-hold circuits)로 구성된다. The sample hold circuit 130 is composed of typical sample-and-hold circuits.

도 4는 본 발명에 따른 샘플 홀드 회로부의 일실시예가 도시된 도이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a sample hold circuit unit according to the present invention.

도 4의 (a)를 참조하면, 샘플 홀드 회로부(130)는 입력단자(Input)와, 출력단자(Output) 및 샘플링 동작 여부를 제어하는 제어신호가 인가되는 제어단자(Control)를 구비한다.Referring to FIG. 4A, the sample hold circuit 130 includes an input terminal, an output terminal, and a control terminal to which a control signal for controlling whether or not a sampling operation is applied.

입력단자(Input)는 필라멘트 모듈(110)의 일단에 전기적으로 연결되며, 출력단자(Output)는 마이크로 프로세서(140)에 연결되어 샘플링된 전압값을 전달한다. The input terminal (Input) is electrically connected to one end of the filament module 110, and the output terminal (Output) is connected to the microprocessor 140 to transfer the sampled voltage value.

제어단자(Control)는 마이크로 프로세서(140)에 연결되어 샘플링 제어신 호(CS3)를 인가받는다. The control terminal Control is connected to the microprocessor 140 to receive the sampling control signal CS3.

도 4의 (b)는 샘플링 제어신호(CS3)의 일례가 도시된 도이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 샘플링 제어신호(CS3)는 두 가지 상태(state)의 전압레벨을 가지며, 이를 통해 마이크로 프로세서(140)는 샘플 또는 홀드 여부를 제어한다.4B is a diagram showing an example of the sampling control signal CS3. Referring to FIG. 4B, the sampling control signal CS3 has voltage levels of two states, through which the microprocessor 140 controls whether a sample or hold is present.

마이크로 프로세서(140)는 샘플 홀드 회로부(130)가 필라멘트 모듈(110)의 전압을 측정하고자 하는 경우에는 Vs 전압의 제어신호를 제어단자(Control)에 인가하고, 이를 계속 샘플 홀드 회로부(130)가 유지하도록 제어하는 경우에는 Vh 전압의 제어신호를 제어단자(control)에 인가한다.When the sample hold circuit unit 130 intends to measure the voltage of the filament module 110, the microprocessor 140 applies a control signal of the Vs voltage to the control terminal, and the sample hold circuit unit 130 continues to apply the control signal. In the case of control to maintain the signal, a control signal of the Vh voltage is applied to the control terminal.

마이크로 프로세서(140)는 홀드 단계에서 출력단자(Output)의 전압값을 읽어들인다.The microprocessor 140 reads the voltage value of the output terminal in the hold step.

샘플링 제어신호는 일례로 Vs 전압은 5V, Vh 전압은 0V로 하는 펄스 형태로 구성될 수 있다.For example, the sampling control signal may be configured in the form of a pulse having a Vs voltage of 5V and a Vh voltage of 0V.

마이크로 프로세서(140)는 제 1 제어신호(CS1), 제 2 제어신호(CS2)를 시험 전류 인가부(120)에 인가하고, 샘플링 제어신호(CS3)를 샘플 홀드 회로부(130)에 인가한다.The microprocessor 140 applies the first control signal CS1 and the second control signal CS2 to the test current applying unit 120, and applies the sampling control signal CS3 to the sample hold circuit unit 130.

또한, 마이크로 프로세서(140)는 샘플 홀드 회로부(130)의 출력단자(Output)의 전압값을 읽어 시험전류로 나누어 필라멘트 모듈(110)의 저항값을 계산한다.In addition, the microprocessor 140 calculates the resistance value of the filament module 110 by dividing the voltage value of the output terminal (Output) of the sample hold circuit unit 130 by the test current.

마이크로 프로세서(140)는 이러한 과정을 적어도 100회 이상, 수백회 반복하여 데이터의 평균값을 구하여 이를 기준으로 필라멘트 모듈에 포함된 여러 필라멘트 중 어느 하나 이상의 단선 여부를 판별한다.The microprocessor 140 repeats this process at least 100 times or hundreds of times to obtain an average value of the data and determines whether one or more of the various filaments included in the filament module are disconnected based on the average value of the data.

보통 이온원의 병렬로 연결된 필라멘트 조합에 흐르는 전류는 중성입자빔을 발생시키기 위한 이온원의 경우 필라멘트 하나에 100A 씩, 32개의 필라멘트에 3200A를 흘리는데, 전압이 8V라고 가정하면 필라멘트 각각의 저항은 대략 0.08Ω이 된다. Usually, the current flowing in parallel combination of filament of ion source flows 100A per filament and 3200A for 32 filaments in case of ion source for generating neutral particle beam.Assuming the voltage is 8V, the resistance of each filament is Approximately 0.08 Ω.

이와 같은 필라멘트 32개가 병렬로 연결된 상태이므로, 이온원 외부의 필라멘트 전극 블록에서 측정하는 저항값은 2.5mΩ에 불과하다. 만약 필라멘트 하나가 끊어진 경우라면 전체 저항은 2.5mΩ보다 1/32 만큼 증가할 것이며, 이와 같이 작은 저항값의 미세한 차이가 발생하는데, 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 짧은 시간에 많은 시험전류를 흘리고 이들 각각의 시험전류로부터의 전압측정값을 구하여 저항의 평균값을 구하는 것이다.Since 32 such filaments are connected in parallel, the resistance measured by the filament electrode block outside the ion source is only 2.5 mΩ. If one filament is broken, the total resistance will increase by 1/32 rather than 2.5 mΩ, and such a small difference in resistance value will occur. The filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention is A large number of test currents are passed and the voltage measurement from each of these test currents is obtained to find the average value of the resistance.

마이크로 프로세서(140)는 단선이 없는 경우의 필라멘트 모듈내의 각 필라멘트가 가진 저항값에 의한 필라멘트 모듈 전체의 저항값을 기준으로 하여, 샘플 홀드 회로부(130)에 의해 측정된 전압값에 의해 계산한 저항값과 비교하여 계산된 저항값이 기준 저항값보다 큰 경우에는 단선이 발생한 것으로 판단한다.The microprocessor 140 calculates the resistance calculated by the voltage value measured by the sample hold circuit 130 based on the resistance value of the entire filament module based on the resistance value of each filament in the filament module in the absence of disconnection. If the resistance value calculated in comparison with the value is larger than the reference resistance value, it is determined that disconnection has occurred.

통신 모듈(150)은 마이크로 프로세서(140)의 판단 결과를 시험자의 단말기(160)로 전송한다. 전송 방법에는 광 통신 또는 무선 통신을 사용할 수 있다.The communication module 150 transmits the determination result of the microprocessor 140 to the terminal 160 of the tester. The transmission method may use optical communication or wireless communication.

또한, 시험자는 마이크로 프로세서(140)를 통신모듈(150)을 통해 원격으로 제어할 수 있다.In addition, the tester may remotely control the microprocessor 140 through the communication module 150.

이러한 검사 과정의 신호전송은 4 선식 신호전송 방법(검사장치와 광결합신호 전송), 무선 전송방법(400MHz FSK 신호전송), 광파이버 전송방법(2 wire 접속) 등의 방법으로 수행될 수 있다.The signal transmission of the inspection process may be performed by a four-wire signal transmission method (inspection apparatus and optical coupling signal transmission), a wireless transmission method (400MHz FSK signal transmission), an optical fiber transmission method (2 wire connection).

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 마이크로 프로세서(140)는 제 1 스위칭 소자(S1)를 ON 시켜 커패시터에 제 1 전압(V1)을 충전시킨다.(S110)First, the microprocessor 140 turns on the first switching element S1 to charge the first voltage V1 to the capacitor (S110).

충전이 이루어지면, 마이크로 프로세서(140)는 제 1 스위칭 소자(S1)을 OFF 시키고, 제 2 스위칭 소자(S2)를 ON 시킨다.(S120)When the charging is performed, the microprocessor 140 turns off the first switching element S1 and turns on the second switching element S2 (S120).

다음으로 소정의 시간(수㎲ ~ 수백㎲) 경과 후 샘플링 제어신호(CS3)를 enable 하여 샘플 홀드 회로(130)로 필라멘트 모듈 양단 전압을 샘플링한다.(S130)Next, after a predetermined time (several hours to several hundreds of microseconds), the sampling control signal CS3 is enabled and the voltage across the filament module is sampled by the sample hold circuit 130 (S130).

그 후 마이크로 프로세서(140)는 제 2 스위칭 소자(S2)를 OFF 시킨다.(S140)Thereafter, the microprocessor 140 turns off the second switching element S2 (S140).

다음으로 마이크로 프로세서(140)는 샘플 홀드 회로(130)의 출력단자(OUTPUT) 전압을 읽어 저항값을 계산한다.(S150)Next, the microprocessor 140 calculates a resistance value by reading the output terminal OUTPUT voltage of the sample hold circuit 130 (S150).

상기 S110 내지 S150 과정을 수백회 반복후 데이터를 평균하여 필라멘트의 단선 여부를 판단한다.(S160)After repeating the processes S110 to S150 several hundred times, the average of the data is determined to determine whether the filament is disconnected.

이상과 같이 본 발명에 의한 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다. As described above, the filament disconnection detecting circuit in the parallel filament circuit according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, but the scope of the technical idea is protected. It can be applied in

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로는 특수 목적 장치의 외부에서 원격으로 필라멘트의 단선 여부를 검출할 수 있으며, 특수 목적 장치의 가동전에 필라멘트의 단선 여부를 정밀하게 파악하여 필라멘트 교체가 가능하여 필라멘트 단선으로 인한 특수 목적 장치의 손상을 방지하여 안전한 운행이 가능한 효과가 있다.The filament disconnection detection circuit in the parallel filament circuit according to the present invention configured as described above can detect whether the filament is disconnected remotely from the outside of the special purpose device, and precisely determine whether the filament is disconnected before the special purpose device is operated. It is possible to replace the filament by grasping and preventing the damage of special purpose device due to the filament break.

Claims (8)

복수개의 필라멘트가 병렬로 연결된 필라멘트 모듈;A filament module in which a plurality of filaments are connected in parallel; 이온원이 가동되기 전에 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하는 시험전류 인가부;A test current applying unit for applying a test current to the filament module before an ion source is operated; 상기 필라멘트 모듈 양단의 전압을 샘플링하는 샘플 홀드 회로부; 및A sample hold circuit unit for sampling a voltage across the filament module; And 상기 시험전류 인가부에 의해 인가된 시험전류 및 상기 샘플 홀드 회로부에 의해 샘플링된 전압으로부터 상기 필라멘트 모듈의 저항값을 계산하여 단선 여부를 판별하고, 시험자 단말기로 판별 결과를 전송하는 마이크로 프로세서; 및A microprocessor for determining whether the wire is disconnected by calculating a resistance value of the filament module from the test current applied by the test current applying unit and the voltage sampled by the sample hold circuit unit, and transmitting a determination result to a tester terminal; And 상기 시험자 단말기와 마이크로 프로세서 간에 데이터 통신을 수행하는 통신모듈을 포함하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로. A filament disconnection detection circuit in a parallel filament circuit including a communication module for performing data communication between the tester terminal and the microprocessor. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 시험전류 인가부는 충방전을 통해 상기 필라멘트 모듈에 시험전류를 인가하는 커패시터;The test current applying unit is a capacitor for applying a test current to the filament module through charge and discharge; 상기 커패시터에 전하를 충전하기 위해 제 1 전압원과 상기 커패시터 사이에 연결된 제 1 스위칭 소자; 및A first switching element connected between a first voltage source and the capacitor to charge the capacitor; And 상기 커패시터의 전하를 상기 필라멘트 모듈로 방전시키기 위해 상기 커패시터와 상기 필라멘트 모듈 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로.And a second switching element connected between the capacitor and the filament module for discharging the charge of the capacitor to the filament module. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 샘플 홀드 회로부는 입력단자, 출력단자, 제어단자를 구비하고, 상기 입력단자는 상기 필라멘트 모듈의 일단에 연결되고, 출력단자 및 제어단자는 상기 마이크로 프로세서에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로.The sample hold circuit part includes an input terminal, an output terminal, and a control terminal, wherein the input terminal is connected to one end of the filament module, and the output terminal and the control terminal are electrically connected to the microprocessor. Filament break detection circuit in a circuit. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 트랜지스터(TR), FET 및 IGBT와 같은 반도체 방식의 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로.The first switching element and the second switching element is a filament disconnection detection circuit in a parallel filament circuit, characterized in that the switching device of the semiconductor type such as transistor (TR), FET and IGBT. 청구항 2항에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제 1 스위칭 소자, 제 2 스위칭 소자의 ON/OFF 동작 및 상기 샘플 홀드 회로의 샘플링 동작은 상기 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 병렬 필라멘트 회로에서의 필라멘트 단선 검출회로.The ON / OFF operation of the first switching element, the second switching element and the sampling operation of the sample hold circuit are controlled by the microprocessor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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