KR101143389B1 - 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템 - Google Patents

전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템에 관한 것으로, 전자식 지연 뇌관 장치는 점화 소자를 접속한 점화 출력 단자와, 외부 장치로부터 공급된 전원을 입력받기 위한 전원 입력 단자와, 전원 입력 단자에 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 에너지 충전부에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달한 후에 소정의 시간을 지연시켜 트리거 신호를 출력하는 시간 제어부와, 트리거 신호에 응답하여 에너지 충전부에 충전된 에너지를 점화 소자에 공급하기 위한 점화 스위칭 소자와, 및 전원 입력 단자의 라인들과 점화 출력 단자의 라인들을 각각 연결하는 2개의 저항을 포함함으로써, 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 일부의 불발을 방지하므로 소망하는 정확한 발파를 유도할 수 있다.

Description

전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템{ELECTRONIC DELAY DETONATION APPARATUS AND ELECTRONIC DETONATION BLASTING SYSTEM}
본 발명은 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템에 관한 것으로, 특히 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 불발을 방지할 수 있는 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 고층 건물 또는 기타 대형 지상 구조물의 하부 기초를 구축하거나 지하철 또는 지하 터널과 같은 지하 구조물을 구축할 때 암반을 굴착하게 된다. 이 때, 암반은 다이너마이트 등의 폭약으로 발파하여 파쇄하게 되며, 암반의 발파는 암반에 다수개의 발파공을 굴착하고, 여기에 폭약을 장약하여 폭파시킨다.
이 암반에 장착된 폭약을 폭발로 이끄는 장치를 뇌관 장치라고 하는데, 발파 장치로부터 공급된 전기 에너지를 에너지 충전부에 충전하고, 충전된 전기 에너지에 응답하여 소망의 지연 시간 경과 후 스위칭 동작을 수행하는 전자식 지연 뇌관장치가 아래의 특허 문헌 1에 공지되어 있다.
한편, 전자식 지연 뇌관 장치는 발파 시점에서 다수개가 병렬로 연결되어 사용된다. 그러나 특허 문헌 1에는 발파 시점에서 다수개의 전자식 지연 뇌관 장치가 제대로 연결되어 있는지 등을 검사할 수 있는 방법이 개시되어 있지 않다.
또한, 전자식 지연 뇌관 장치는 1회 사용으로 용도가 끝나는데, 한국공개특허 특허 문헌 1에는 값비싼 정전압 회로를 이용하여 IC 타이머에 정격전원을 공급하고 있어 생산 비용을 상승시키는 문제점이 있었다.
또한, 특허 문헌 1의 전자식 지연 뇌관 장치의 경우에는 발파 장치가 아닌 외부 장치로부터 DC 전원이나 AC 전원이 공급되면 뇌관 장치가 동작되어 점화되므로 안정성에 문제가 있었다.
특허문헌1:한국공개특허제1999-0035969호
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 불발을 방지할 수 있는 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 밴드 패스 필터를 구비하여 소정의 주파수를 갖는 전원이 공급되는 경우에만 동작하는 안정성을 향상시킨 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 값비싼 정전압 회로를 제거한 간단한 분배 회로를 이용하여 마이컴에 동작 전압을 제공함으로써 생산 비용을 절감한 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전자식 지연 뇌관 장치의 연결 개수 및 전원 케이블의 선로 저항값에 기초하여 출력 전압을 조정하는 발파 장치를 포함한 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치에 있어서, 상기 점화 소자를 접속한 점화 출력 단자와, 외부 장치로부터 공급된 전원을 입력받기 위한 전원 입력 단자와, 상기 전원 입력 단자에 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달한 후에 소정의 시간을 지연시켜 트리거 신호를 출력하는 시간 제어부와, 상기 트리거 신호에 응답하여 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 상기 점화 소자에 공급하기 위한 점화 스위칭 소자와, 및 상기 전원 입력 단자의 라인들과 상기 점화 출력 단자의 라인들을 각각 연결하는 2개의 저항을 제공한다.
또한, 상기 시간 제어부는 프로그램 가능한 마이컴과 상기 마이컴의 전원 단자에 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 분배하여 정전압을 제공하는 전압 분배회로를 구비하는 것이 바람직하다.
내부 접지 라인과 상기 마이컴의 전원 단자 사이에는 제1 콘덴서가 접속되고 상기 에너지 충전부의 정극 라인과 상기 마이컴의 전원 단자 사이에는 제2 콘덴서 및 저항이 접속될 수 있다.
또한, 상기 외부 장치로부터 공급된 전원은 소정의 주파수를 가진 전원이고, 상기 전원 입력 단자와 상기 에너지 충전부 사이에 상기 소정의 주파수를 가진 전원을 통과시키기 위한 밴드패스필터를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 전자식 지연 뇌관 장치는 상기 외부 장치로부터 공급된 전원을 정류하기 위한 정류부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치와 전원 케이블을 통하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 전원을 공급하기 위한 발파 장치를 갖는 발파 뇌관 시스템에 있어서, 상기 전자식 지연 뇌관 장치는 상기 점화 소자를 접속한 점화 출력 단자와, 상기 전원 케이블을 통하여 상기 발파 장치로부터 공급된 전원을 입력받기 위한 전원 입력 단자와, 상기 전원 입력 단자에 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달한 후에 소정의 시간을 지연시켜 트리거 신호를 출력하는 시간 제어부와, 상기 트리거 신호에 응답하여 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 상기 점화 소자에 공급하기 위한 점화 스위칭 소자와, 및 상기 전원 입력 단자의 라인들과 상기 점화 출력 단자들을 각각 연결하는 2개의 저항을 포함하고, 상기 발파 장치는 상기 전원 케이블을 통하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 전원을 공급하는 뇌관 전원 공급부와, 상기 전자식 지연 뇌관 장치가 연결된 개수에 기초하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 공급될 전원의 출력 전압을 조정하도록 상기 뇌관 전원 공급부를 제어하는 전압 제어부를 포함함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있다.
상기 전압 제어부는 상기 전원 케이블의 선로 저항값을 고려하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 공급될 전원의 출력 전압을 조정하도록 상기 뇌관 전원 공급부를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 발파 장치는 상기 전원 케이블을 연결할 커넥터와, 상기 전압 제어부와 상기 커넥터 사이에 발파 스위치의 동작에 의해 구동되는 발파 스위칭부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발파 장치는 상기 전자식 지연 뇌관 장치가 연결된 개수와 상기 전원 케이블의 선로 저항값을 설정하기 위한 입력부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 병렬로 연결된 다수의 전자식 지연 뇌관 장치에 대하여 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 일부의 불발을 방지하므로 소망하는 정확한 발파를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 밴드 패스 필터를 구비하여 소정의 주파수를 갖는 전원이 공급되는 경우에만 동작하게 함으로써 전자식 지연 뇌관 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 값비싼 정전압 회로를 제거한 간단한 분배 회로를 이용하여 마이컴에 정격전압을 제공함으로써 전자식 지연 뇌관 장치의 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전자식 지연 뇌관 장치의 연결 개수 및 전원 케이블의 선로 저항값에 기초하여 출력 전압을 조정함으로써 전자식 지연 뇌관 장치의 지연 오차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 뇌관 발파 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 발파 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 발파 장치를 상세하게 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 첨부한 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자식 지연 뇌관 장치(100)는 전원 케이블(200)을 통하여 발파 장치(300)에 연결되어 있다.
그리고 전자식 지연 뇌관 장치(100)는 전원 입력 단자(110), 정류부(130), 에너지 충전부(140), 시간 제어부(150), 점화 스위칭 소자(160), 점화 출력 단자(170), 2개의 검사 저항 Rt1(180)와 Rt2(182), 및 점화 소자(190)를 포함한다.
전원 입력 단자(110)는 전원 케이블(200)에 납땜 등으로 연결된다. 전원 입력 단자(110)에 공급된 발파 장치(300)의 출력 전원은 전원 라인(112, 114)을 통하여 정류부(130)에 공급된다.
정류부(130)는 전원 입력 단자(110)와 에너지 충전부(140) 사이에 설치되어 발파 장치(300)로부터 공급된 전원을 정류하여 출력한다. 이 정류부(130)에 의해 전원 입력 단자(110)에 입력된 전원의 극성과 에너지 충전부(140)의 극성이 매칭되므로, 극성을 무시하고 연결 작업 등을 할 수 있어 작업 능률을 향상시킬 수 있다.
에너지 충전부(140)는 발파 장치(300)에서 공급된 전원으로부터 에너지를 충전한다. 이 에너지 충전부(140)에 충전된 에너지는 시간 제어부(150)에 필요한 동작 전원을 생성하기 위하여 공급되며, 또한 점화 소자(190)를 점화하기 위하여 공급된다.
시간 제어부(150)는 에너지 충전부(140)에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달하여 동작 전원이 공급되면 설정된 시간만큼 지연한 후에 트리거 신호를 출력한다.
점화 스위칭 소자(160)는 시간 제어부(150)로부터 트리거 신호가 제공되면 턴온되어 단락된다. 점화 스위칭 소자(160)가 턴온되면 에너지 충전부(140)에 충전된 에너지가 점화 출력 단자(170)를 통하여 점화 소자(190)에 공급되므로 점화 소자(190)가 발화한다.
검사 저항 Rt1(180) 및 Rt2(182)은 점화 소자(190)의 접속이 제대로 되었는지를 검사하기 위한 저항이다. 검사 저항 Rt1(180)은 전원 입력 단자(110)의 전원 라인(112)과 점화 소자의 입력 라인(172)에 연결되며, 검사 저항 Rt2(182)은 전원 입력 단자(110)의 전원 라인(114)과 점화 소자의 입력 라인(174)에 연결된다. 이들 검사 저항 Rt1(180) 및 Rt2(182)으로 인하여 전원 입력 단자(110)에서 점화 소자(190)가 점화 출력 단자(170)에 제대로 접속되어 있는지를 검사할 수 있다.
도 2는 도 1의 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.
정류부(130)는 4개의 다이오드 D1(132), D2(134), D3(136) 및 D4(138)로 이루어진 전파 정류 회로이며, 에너지 충전부(140)는 용량이 큰 콘덴서 C1(142)으로 이루어진다.
시간 제어부(150)는 프로그램 가능한 마이컴 IC1(151)과 마이컴 IC1(151)의 단자 8에 동작 전원을 공급하고 단자 1에 리셋 신호를 공급하기 위한 저항 R3(153) 및 R4(154)와, 콘덴서 C2(155) 및 콘덴서 C3(156)으로 이루어진다. 그리고 이 마이컴 IC1(151) 내부에는 내부 발진부(252), 타이머 기능부(254), 트리거 신호 생성부(256), 리셋 동작부(258) 및 저장부(260)가 구비되어 있으며, 단자 5에는 트리거 신호가 출력된다. 이 저장부(260)에는 지연하고자 하는 설정 시간이 저장되어 있다. 또한, 저항 R3(153) 및 콘덴서 C2(155) 및 콘덴서 C3(156)는 마이컴 IC1(151)의 단자 8에 정전압을 공급하기 위한 전압 분배회로로, 정전압 IC를 사용하지 않기 때문에 비용을 줄일 수 있다.
점화 스위칭 소자(160)는 사이리스터 SCR(162)로 이루어지며, 이 사이리스터 SCR(162)의 게이트에는 저항 R5(158)을 통하여 시간 제어부(150)의 트리거 신호가 공급된다.
한편, 점화 소자(190)는 점화용 저항 Rb1(192)을 포함하며, 점화용 저항 Rb1(192)은 점화 출력 단자(170)에 접속된다. 점화용 저항 Rb1(192)은 아주 작은 저항값, 예를 들면 0.1Ω 정도의 저항을 갖는다.
도 1의 블록도 및 도 2의 회로도에 도시된 전자식 지연 뇌관 장치(100)가 제조되면, 작업자는 점화용 저항 Rb1(192)이 점화 출력 단자(170)에 제대로 접속되어 있는지 검사할 수 있다.
이하에서는 도 1의 블록도 및 도 2의 회로도를 이용하여 전자식 지연 뇌관 장치의 동작을 설명한다.
먼저 전원 입력 단자(110)에 발파 장치(300)로부터 공급된 전원이 입력되면, 정류부(130)의 전파 다이오드 D1(132), D2(134) D3(136) 및 D4(138)에 의해 전원이 정류되므로 에너지 충전부(140)의 콘덴서 C1(142)에는 에너지가 충전된다.
전원 입력 단자(110)에 발파 장치(300)로부터 공급된 전원이 연속적으로 입력되면, 에너지 충전부(140)의 콘덴서 C1(142)에는 계속하여 에너지가 충전되고 이에 따라 충전 전압도 상승한다. 에너지 충전부(140)의 충전 전압이 상승하므로 콘덴서 C3(156)의 전압도 상승하게 되며, 마이컴 IC1(151)의 단자 8에는 동작 전압이 공급된다. 마이컴 IC1(151)이 동작 가능 상태이지만, 단자 1을 통해 리셋 신호가 공급되므로 리셋 동작부(258)가 동작하여 리셋을 수행한다.
마이컴 IC1(151)은 리셋 동작부(258)의 리셋이 완료되면 내부 발진부(252)를 동작시키고, 내부 발진부(252)의 동작이 안정화되면 저장부(260)에 저장된 설정 시간을 읽어와 타이머 기능부(254)를 동작시킨다. 그리고 타이머 기능부(254)에 설정된 설정 시간이 완료되면, 마이컴 IC1(151)은 트리거 신호 생성부(256)를 동작시켜 트리거 신호를 생성하여 출력한다.
마이컴 IC1(151)에서 출력된 트리거 신호는 저항 R5(158)을 통하여 점화 스위칭 소자(160)의 사이리스터 SCR(162)의 게이트 단자에 공급되고, 사이리스터 SCR(162)는 턴온된다. 이에 의해, 에너지 충전부(140)의 콘덴서 C1(142)에 충전된 에너지가 점화 소자(190)의 점화용 저항 Rb1(192)에 공급되므로 점화용 저항 Rb1(192)이 발열하여 점화가 일어난다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 지연 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전자식 지연 뇌관 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 전원 입력 단자(110), 정류 회로부(130), 에너지 충전부(140), 시간 제어부(150), 점화 스위칭 소자(160), 검사 저항(170), 점화 출력 단자(180) 및 점화 소자(190) 이외에 밴드 패스 필터(BPF)(120)가 도시되어 있다.
BPF(120)는 수십 KHz 주파수를 갖는 전원을 통과하는 필터이다. 이를 위해 발파 장치(300)에서는 수십 KHz 주파수를 갖는 전원이 출력된다. 만약 다른 외부 장치로부터 직류 전원 또는 60Hz 상용 전원이 전원 입력 단자(110)에 공급되면, 이들 전원은 BPF(120)를 통과하여 에너지 충전부(140)에 충전될 수 없기 때문에 잘못된 전원의 공급에 의해 오동작을 방지하여 안정성을 확보할 수 있다. 그리고 BPF(120)의 예로 전원 라인(112, 114)의 각각에 콘덴서 C4(122) 및 C5(124)가 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 뇌관 발파 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자식 뇌관 발파 시스템은 발파 장치(300)를 포함하며, 발파 장치(300)에는 전원 케이블(200)을 통하여 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)가 병렬로 연결되어 있다.
도 4에 도시된 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)는 도 1의 블록도, 도 2의 회로도 및 도 3의 블록도 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 발파 장치를 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 발파 장치(300)는 배터리부(510), 입력부(520), 디스플레이부(530), 정전압부(540), 전압 제어부(550), 뇌관 전원 공급부(560), 발파 스위칭부(570) 및 커넥터(580)를 포함한다.
배터리부(510)에는 직류 전압 6V의 배터리가 5개 직렬로 연결되어 있다. 그리고 배터리부(510)의 출력 전압 30V은 뇌관 전원 공급부(560)에 공급된다. 한편, 전압 제어부(540) 등의 동작 전압은 5V 이하이므로, 정전압부(540)를 통해 다운된 동작 전압이 공급된다.
입력부(520)는 사용자가 발파시에 필요한 설정값을 발파 장치(300)에 입력하기 위한 것으로, 사용자는 입력부(520)를 통해 전자식 지연 뇌관 장치(100)가 연결된 개수 및 전원 케이블(200)의 선로 저항값을 입력할 수 있다. 그리고 디스플레이부(530)는 입력부(520)를 통해 입력된 설정값 등을 표시한다.
정전압부(540)는 배터리부(510)에서 출력된 30V 전압을 예를 들면, 5V 전압으로 다운시켜 전압 제어부(550) 등에 공급한다.
전압 제어부(550)는 입력부(520)를 통해 입력된 전자식 지연 뇌관 장치(100)가 연결된 개수 및 전원 케이블(200)의 선로 저항값을 디스플레이부(530)에 표시하고, 또한 입력된 전자식 지연 뇌관 장치(100)가 연결된 개수 및 전원 케이블(200)의 선로 저항값에 기초하여 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 공급될 전원의 출력 전압을 조정하도록 뇌관 전원 공급부(560)를 제어한다. 또한, 전압 제어부(550)는 입력부(520)를 통해 발파 명령이 입력되면, 발파 스위칭부(570)를 동작시킨다.
뇌관 전원 공급부(560)는 전압 제어부(550)의 제어에 따라 배터리부(510)에서 출력된 전압 30V을 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 공급될 전원의 출력 전압으로 조정한다.
발파 스위칭부(570)는 뇌관 전원 공급부(560) 및 커넥터(580) 사이에 구비된다. 전압 제어부(550)는 입력부(530)를 통해 발파 명령을 입력받으면, 발파 스위칭부(570)를 동작시키므로, 뇌관 전압 공급부(560)에 조정된 전압이 커넥터(580)에 연결된 전원 케이블(200)을 통하여 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)에 공급된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 전자식 지연 뇌관 장치(100)가 BPF(120)를 구비하는 경우에는 도 5에는 도시된 상술한 구성들 이외에 수십 KHz 주파수를 갖는 전원으로 스위칭하는 주파수 스위칭부(미도시됨)가 발파 스위칭부(570)와 커넥터(580)에 사이에 구비될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 발파 장치를 상세하게 도시한 도면이다.
도 6에 도시되어 있듯이, 입력부(530)는 발파 스위치 SW1(534), 개수 설정 스위치 SW2(536), 저항값 설정 스위치 SW3(538) 및 인코더 스위치(532)를 포함한다.
발파 스위치 SW1(534)는 폭약의 발파를 위하여 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)에 전원을 공급하기 위한 스위치이며, 개수 설정 스위치 SW2(534)는 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)의 개수를 설정하기 위한 스위치이며, 저항값 설정 스위치 SW3(538)는 전원 케이블의 길이에 따른 선로 저항값을 설정하기 위한 스위치이다.
인코더 스위치(532)는 사용자가 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 연결된 개수 및 전원 케이블(200)의 선로 저항값을 설정하기 위한 것으로, 개수 설정 스위치 SW2(536)가 온되어 있으며, 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 연결된 개수를 설정할 수 있으며, 저항값 설정 스위치 SW3(538)가 온되어 있으며, 전원 케이블(200)의 선로 저항값을 설정할 수 있다.
뇌관 전원 공급부(560)는 스위칭 소자(562), 콘덴서 C11(564), 저항 R11(566) 및 저항 R12(568)를 포함한다. 전압 제어부(550)의 구동 신호에 따라 스위칭 소자(562)가 온/오프되며, 스위칭 소자(562)가 온되어 있는 동안 콘덴서 C11(564)에 에너지가 충전되어 전압이 상승한다. 콘덴서 C11(564)의 전압이 상승하면, 저항 R11(566) 및 저항 R12(568)에 의해 분배된 전압이 전압 제어부(540)에 제공된다. 전압 제어부(540)는 콘덴서 C11(564)의 전압이 목표 전압에 도달하면 스위칭 소자(562)를 오프시킨다.
발파 스위칭부(570)는 스위칭 소자(572) 및 방전 저항(R13)을 포함한다. 사용자가 발파 스위치 SW1(532)를 누르면, 전압 제어부(540)는 스위칭 소자(572)를 온시키는 구동신호를 출력한다. 스위칭 소자(572)가 온되면, 뇌관 전압 공급부(560)의 콘덴서 C11(562)에 충전된 에너지가 커넥터(580)에 연결된 전원 케이블(200)을 통하여 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)에 공급된다.
이하에서는 도 4의 전자식 뇌관 발파 시스템의 블록도 및 도 5의 발파 장치의 블록도 및 도 6의 발파 장치의 상세한 도면을 이용하여 전자식 뇌관 발파 시스템의 동작을 설명한다.
암반을 발파하고자 하는 경우 작업자는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)를 연결한다. 그리고 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)가 개수만큼 제대로 연결되어 있는지를 저항기(미도시됨)을 측정한다. 커넥터(580)에 연결될 전원 케이블의 입력에서 저항값을 측정하는 경우에는 선로 저항값을 감안하여 저항값을 측정한다. 그리고 측정된 저항값이 임계값의 범위 내이면, 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)의 연결은 정상적인 것으로 판단한다.
그리고 사용자는 전원 케이블(200)을 커넥터(580)에 접속시키고, 개수 설정 스위치 SW2(536)를 온시키고 인코더 스위치(538)를 통해 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)의 개수를 설정하며, 또한, 저항값 설정 스위치 SW3(538)를 온시키고 인코더 스위치(538)를 통해 전원 케이블(200)의 선로 저항값을 설정한다.
전압 제어부(540)는 이들 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)의 개수 및 전원 케이블(200)의 선로 저항값에 기초하여 뇌관 전압 공급부(560)의 콘덴서 C11(564)에 충전될 전압값을 결정한다. 즉, 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 공급될 전압이 24V이면 선로 저항값에 의한 전압 강하 및 전자식 지연 뇌관 장치(100)에 의한 전압 강하를 고려하여, 전압 제어부(540)는 뇌관 전압 공급부(560)의 스위칭 소자(562)를 구동하여 콘덴서 C11(564)의 충전 전압을 예를 들면 27V가 되도록 조정한다.
콘덴서 C11(564)의 충전 전압이 목표값에 도달한 후에, 사용자가 발파 스위치 SW1(532)를 누르면, 전압 제어부(540)는 스위칭 소자(572)를 온시키는 구동신호를 출력한다. 스위칭 소자(572)가 온되면, 뇌관 전압 공급부(560)의 콘덴서 C11(562)에 충전된 에너지가 커넥터(580)에 연결된 전원 케이블(200)을 통하여 다수의 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)에 공급된다. 따라서 전자식 지연 뇌관 장치(100-1, 100-2, 100-n)는 마이컴 IC1(151)의 저장부(260)에 저장된 설정 시간만큼 지연된 후에 점화 소자(190)를 발화시킨다.
본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 암반을 폭파시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템에 적용이 가능하며, 특히 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 불발을 방지할 수 있어 정확한 폭발을 유도할 수 있다.
100 : 전자식 지연 뇌관 장치
120 : 밴드패스필터
130 : 정류부
140 : 에너지 충전부
150 : 시간 제어부
160 : 점화 스위칭 소자
170 : 점화 출력 단자
180, 182 : 검사 저항
190 : 점화 소자
200 : 전원 케이블
300 : 발파 장치

Claims (10)

  1. 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치에 있어서,
    상기 점화 소자를 접속한 점화 출력 단자와,
    외부 장치로부터 공급된 전원을 입력받기 위한 전원 입력 단자와,
    상기 전원 입력 단자에 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와,
    상기 에너지 충전부에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달한 후에 소정의 시간을 지연시켜 트리거 신호를 출력하는 시간 제어부와,
    상기 트리거 신호에 응답하여 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 상기 점화 소자에 공급하기 위한 점화 스위칭 소자와, 및
    상기 전원 입력 단자의 라인들과 상기 점화 출력 단자의 라인들을 각각 연결하는 2개의 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 지연 뇌관 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 제어부는 프로그램 가능한 마이컴과 상기 마이컴의 전원 단자에 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 분배하여 정전압을 제공하는 전압 분배회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 지연 뇌관 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    내부 접지 라인과 상기 마이컴의 전원 단자 사이에는 제1 콘덴서가 접속되고 상기 에너지 충전부의 정극 라인과 상기 마이컴의 전원 단자 사이에는 제2 콘덴서 및 저항이 접속되어 있는 특징으로 하는 전자식 지연 뇌관 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 장치로부터 공급된 전원은 소정의 주파수를 가진 전원이고,
    상기 전원 입력 단자와 상기 에너지 충전부 사이에 상기 소정의 주파수를 가진 전원을 통과시키기 위한 밴드패스필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 지연 뇌관 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 장치로부터 공급된 전원을 정류하기 위한 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 지연 뇌관 장치.
  6. 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 지연 뇌관 장치와 전원 케이블을 통하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 전원을 공급하기 위한 발파 장치를 갖는 발파 뇌관 시스템에 있어서,
    상기 전자식 지연 뇌관 장치는 상기 점화 소자를 접속한 점화 출력 단자와, 상기 전원 케이블을 통하여 상기 발파 장치로부터 공급된 전원을 입력받기 위한 전원 입력 단자와, 상기 전원 입력 단자에 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지가 소정의 전압값에 도달한 후에 소정의 시간을 지연시켜 트리거 신호를 출력하는 시간 제어부와, 상기 트리거 신호에 응답하여 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 상기 점화 소자에 공급하기 위한 점화 스위칭 소자와, 및 상기 전원 입력 단자의 라인들과 상기 점화 출력 단자들을 각각 연결하는 2개의 저항을 포함하고,
    상기 발파 장치는 상기 전원 케이블을 통하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 전원을 공급하는 뇌관 전원 공급부와, 상기 전자식 지연 뇌관 장치가 연결된 개수에 기초하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 공급될 전원의 출력 전압을 조정하도록 상기 뇌관 전원 공급부를 제어하는 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압 제어부는 상기 전원 케이블의 선로 저항값을 고려하여 상기 전자식 지연 뇌관 장치에 공급될 전원의 출력 전압을 조정하도록 상기 뇌관 전원 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 발파 장치는 상기 전원 케이블을 연결할 커넥터와, 상기 전압 제어부와 상기 커넥터 사이에 발파 스위치의 동작에 의해 구동되는 발파 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발파 장치는 상기 전자식 지연 뇌관 장치가 연결된 개수와 상기 전원 케이블의 선로 저항값을 설정하기 위한 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 시간 제어부는 프로그램 가능한 마이컴과 상기 마이컴의 전원 단자에 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지를 분배하여 제공하는 전압 분배회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
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