KR101394453B1

KR101394453B1 - 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템

Info

Publication number: KR101394453B1
Application number: KR1020120053797A
Authority: KR
Inventors: 김만중; 정관동; 주영옥; 류철; 최남규
Original assignee: 원화코퍼레이션 주식회사; 원하종합건설 주식회사; 주식회사 혜영건설
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2014-05-13
Also published as: KR20130129724A

Abstract

본 발명은 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 뇌관 장치에 관한 것으로, 외부 장치로부터 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지로부터 정전압을 생성하여 출력하는 정전압부와, 상기 외부 장치로부터 공급되는 코드값들을 검출하여 출력하는 통신 검출부와, 통신 온 신호에 따라 턴온되는 통신 스위칭부와, 상기 점화 소자에 상기 에너지 충전부의 충전 에너지를 공급하기 위해 점화 온 신호에 따라 턴온되는 점화 스위칭부와, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들에 따라 상기 통신 스위칭 소자에 통신 온 신호 또는 상기 점화 스위칭 소자에 점화 온 신호를 출력하는 마이컴부를 제공함으로써, 발파 전에 병렬로 연결된 다수의 전자식 뇌관 장치에 대하여 점화 소자의 연결 등을 검사하여 일부의 불발을 방지하여 소망하는 정확한 발파를 유도할 수 있다.

Description

전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템{ELECTRONIC DETONATION APPARATUS AND ELECTRONIC DETONATION BLASTING SYSTEM}

본 발명은 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템에 관한 것으로, 특히 발파 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 불발을 방지할 수 있는 전자식 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 되는데, 암반에 다수개의 발파공을 굴착한 후에 폭약을 장약하여 폭파시킨다.

이 암반에 장착된 폭약을 폭발로 이끄는 장치를 뇌관 장치라고 하는데, 전자식 뇌관 장치는 발파 장치로부터 공급된 전기 에너지를 에너지 충전부에 충전하고, 충전된 전기 에너지에 응답하여 소망의 지연 시간 경과 후에 스위칭 동작을 수행하여 폭약을 폭파하게 한다.

한편, 전자식 뇌관 장치는 발파 시점에서 다수 개가 병렬로 연결되어 사용된다. 이 경우 발파 전에 다수 개의 전자식 뇌관 장치가 모두 제대로 연결되었는지 등을 검사할 필요가 있다. 이를 위해, 발파 장치와 전자식 뇌관 장치 사이에 양방향 통신을 구현할 수 있지만, 전자식 뇌관 장치는 1회 사용으로 용도가 끝나기 때문에, 고가의 부품들을 내장하는 것은 바람직하지 않다.

본 출원인은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 전원 입력 단자의 라인들과 점화 출력 단자의 라인들을 각각 저항으로 연결하는 구성을 발명하여 한국특허출원 2010-0012426호(특허문헌 1)를 출원하였다. 그러나 특허문헌 1은 저항을 이용하므로, 수백 개의 뇌관 장치를 병렬로 연결하는 경우 저항의 편차들에 의해 정확한 개수를 파악하는데 한계가 있었다.

특허문헌 1 : 한국공개특허 2011-0092796호

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 발명 전에 점화 소자의 연결 등을 검사하여 불발을 방지할 수 있는 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 발파 장치와 전자식 뇌관 장치의 종래의 전원 케이블을 통해 통신을 가능하게 하는 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 발파 장치로부터 발파 명령어가 수신되는 경우에만 점화 소자가 점화되게 하는 전자식 뇌관 장치 및 전자식 뇌관 발파 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 뇌관 장치는 외부 장치로부터 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지로부터 정전압을 생성하여 출력하는 정전압부와, 상기 외부 장치로부터 공급되는 코드값들을 검출하여 출력하는 통신 검출부와, 통신 온 신호에 따라 턴온되는 통신 스위칭부와, 상기 점화 소자에 상기 에너지 충전부의 충전 에너지를 공급하기 위해 점화 온 신호에 따라 턴온되는 점화 스위칭부와, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들에 따라 상기 통신 스위칭 소자에 통신 온 신호 또는 상기 점화 스위칭 소자에 점화 온 신호를 출력하는 마이컴부를 제공한다.

전자식 뇌관 장치는 상기 외부 장치로부터 공급된 전원을 정류하기 위한 정류부를 더 포함할 수 있다.

상기 통신 검출부는 상기 마이컴부에 연결된 트랜지스터와, 상기 정류부의 출력단과 상기 트랜지스터의 베이스에 사이에 연결된 제너 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이고, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭부가 턴온되도록 통신 온 신호를 출력할 수 있다.

전자식 뇌관 장치는 상기 점화 소자의 연결을 검출하는 소자 검출부를 더 포함하고, 상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이면 상기 소자 검출부를 이용하여 상기 점화 소자가 연결되었는지를 확인하고, 상기 점화 소자가 연결되어 있고 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭 소자가 턴온하도록 통신 온 신호를 출력할 는 수 있다.

본 발명에 따른 점화 소자를 점화시키기 위한 다수의 전자식 뇌관 장치와 전원통신 케이블을 통하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치에 전원을 공급하기 위한 발파 장치를 갖는 전자식 뇌관 발파 시스템은, 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각이, 외부 장치로부터 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지로부터 정전압을 생성하여 출력하는 정전압부와, 상기 외부 장치로부터 공급되는 코드값들을 검출하여 출력하는 통신 검출부와, 통신 온 신호에 따라 턴온되는 통신 스위칭부와, 상기 점화 소자에 상기 에너지 충전부의 충전 에너지를 공급하기 위해 점화 온 신호에 따라 턴온되는 점화 스위칭부와, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들에 따라 상기 통신 스위칭부에 통신 온 신호 또는 상기 점화 스위칭부에 점화 온 신호를 출력하는 마이컴부를 포함하고, 상기 발파 장치는 전원통신 온 신호에 따라 턴온되는 전원통신 구동부와, 상기 전원통신 구동부를 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전원통신 구동부에 전원통신 온 신호를 출력하고, 상기 통신 검출부가 턴온되었을 때의 상기 전류 검출부의 전류값에 근거하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각의 연결 상태를 확인하는 발파 마이컴부를 제공함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있다.

상기 전류 검출부는 상기 전원통신 구동부를 흐르는 전류를 검출하는 저항과, 상기 저항의 양단으로부터 입력된 아날로그 값을 디지털 값으로 변경하는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.

상기 전원통신 구동부는 P채널 파워 트랜지스터와, 상기 발파 마이컴부의 전원통신 온/오프 신호에 따라 상기 P채널 파워 트랜지스터의 게이트에 턴온/턴오프 신호를 공급하기 위한 제1 트랜지스터를 포함할 수 있다.

상기 전원통신 구동부는 상기 발파 마이컴부의 전원통신 온/오프 신호에 따라 턴온/턴오프되는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 턴온/턴오프 신호에 따라 턴온/턴오프되는 제3 트랜지스터와, 상기 P채널 파워 트랜지스터의 출력단과 상기 제3 트랜지스터 사이에 연결된 저항을 더 포함할 수 있다.

상기 발파 마이컴부는 상기 통신 검출부가 턴온되었을 때의 상기 전류 검출부의 전류값에 근거하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각의 식별 번호를 확인할 수 있다.

상기 마이컴부는 식별 번호 검출을 위해 각 비트에 대한 0과 1의 정보에 따라 상기 통신 검출부에 통신 온 신호를 출력하고, 상기 발파 마이컴부는 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 식별 번호 각 비트를 순차적으로 검출할 수 있다.

상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각은, 상기 점화 소자의 연결을 검출하는 소자 검출부를 더 포함하고, 상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이면 상기 소자 검출부를 이용하여 상기 점화 소자가 연결되었는지를 확인하고, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭 소자가 턴온하도록 통신 온 신호를 출력할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단에 의해, 본 발명은 발파 전에 병렬로 연결된 다수의 전자식 뇌관 장치에 대하여 점화 소자의 연결 등을 검사하여 일부의 불발을 방지하여 소망하는 정확한 발파를 유도할 수 있다.

또한, 본 발명은 종래의 전원 케이블을 통해 통신을 가능함으로 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 발파 장치로부터 발파 명령어가 수신되는 경우에만 점화 소자가 점화되기 때문에, 누설 전압 또는 서지 등에 의한 발화 에러를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 뇌관 발파 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 일부 구성들을 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 발파 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 일부 구성들을 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 6은 발파 장치로부터 전자식 뇌관 장치로 전송되는 명령어에 대한 타이밍도이다.
도 7은 발파 장치와 전자식 뇌관 장치의 상호 동작에 의해 전자식 뇌관 장치의 식별 번호를 검출하는 타이밍도이다.
도 8은 도 1에 도시된 전자식 뇌관 발파 시스템에 따른 전자식 뇌관 발파 구동 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 뇌관 발파 시스템을 첨부한 예시 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 뇌관 발파 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자식 뇌관 발파 시스템(10)은 다수의 전자식 뇌관 장치(200)가 병렬로 전원통신 케이블(100)을 통하여 발파 장치(400)에 연결된다.

도 2는 도 1에 도시된 전자식 뇌관 장치의 블록도를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전자식 뇌관 장치(200)는 정류부(210), 에너지 충전부(220), 정전압부(230), 통신 검출부(240), 마이컴부(250), 통신 스위칭부(260), 소자 검출부(270), 점화 스위칭부(280) 및 점화 소자(290)를 포함한다.

정류부(210)는 전원 입력 단자(미도시됨)와 에너지 충전부(220) 사이에 설치되며, 발파 장치(400)로부터 공급된 전원을 정류하여 출력한다.

에너지 충전부(220)는 발파 장치(400)에서 공급된 전원으로부터 에너지를 충전한다. 이 에너지 충전부(220)에 충전된 에너지는 정전압부(230) 및 점화 소자(290)에 공급된다.

정전압부(230)는 마이컴부(250)에 필요한 동작 전원, 예를 들면 3V인 정전압을 생성하여 공급하는 것으로, 레귤레이터 IC로 이루어질 수 있다.

통신 검출부(240)는 발파 장치(400)로부터 제공되어 입력된 명령어에 해당하는 코드값들을 검출하여 마이컴부(250)에 제공한다.

마이컴부(250)는 정전압부(230)로부터 동작 전원을 공급받으면 리셋 기능을 동작시키고, 통신 검출부(240)로부터 입력된 명령어에 따라 통신 스위칭부(260) 및 점화 스위칭부(280)를 제어하거나 소자 검출부(270)를 통해 점화 소자(290)의 필라멘트의 연결 여부를 확인한다. 또한 마이컴부(250)는 공장 생산시에 특별하게 부여된 전자식 뇌관 장치 각각의 식별 번호를 저장한 비휘발성 메모리를 구비할 수 있다.

통신 스위칭부(260)는 마이컴부(250)의 통신 온/오프 신호에 따라 스위칭하는 소자로, 스위칭 소자로는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 FET(Field Effect Transistor)가 사용될 수 있다.

소자 검출부(270)는 점화 소자(290)의 연결 상태를 검출하기 위한 것으로, 아날로그-디지털 변환기(ADC)일 수 있다. 또한, 마이컴부(250)에 ADC 기능이 구비되어 있는 경우에는 전압 분배 저항들로 전압을 낮추어 마이컴부(250)의 ADC 단자에 공급될 수 있다.

점화 스위칭부(280)는 마이컴부(250)로부터 점화 온 신호가 제공되면 턴온되는 스위칭 소자이다. 점화 스위칭부(280)의 스위칭 소자가 턴온되면 에너지 충전부(220)에 충전된 에너지가 점화 소자(290)에 공급되므로 점화 소자(290)가 발화한다. 점화 스위칭부(280)의 스위칭 소자는 파워 MOSFET 또는 사이리스터 등의 전력 스위칭 소자인 것이 바람직하다.

점화 소자(290)는 점화용 저항(미도시됨)을 포함하며, 점화용 저항의 일단은 에너지 충전부(220)에 연결되고, 타단은 점화 스위칭부(280)에 연결된다. 일반적으로, 점화용 저항은 아주 작은 저항값, 예를 들면 1Ω 정도의 저항값을 갖는다.

도 3은 도 2에 도시된 일부 구성들을 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.

정류부(210)는 4개의 다이오드 D1(132), D2(134), D3(136) 및 D4(138)로 이루어진 전파 정류 회로이며, 에너지 충전부(220)는 다이오드 D5(222), 저항 R1(234) 및 용량이 큰 콘덴서 C1(226)으로 이루어진다.

통신 검출부(240)는 발파 장치(400)로부터 제공되는 명령어를 검출하기 위해, 제너 다이오드 ZD1(241), 저항 R2(242), 저항 R3(243), 트랜지스터 Q1(244) 및 저항 R4(245)를 포함한다.

통신 스위칭부(250)는 마이컴부(250)의 제어에 따라 온/오프하기 위한 것으로, 저항 R5(252) 및 MOSFET Q2(254)를 포함하며, 또한, MOSFET Q2(254)의 온/오프를 보다 안정적으로 동작시키기 위해 저항 R6(256)를 포함할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 발파 장치의 블록도를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 발파 장치(400)는 배터리부(410), 발파 정전압부(420), 입력부(430), 디스플레이부(440), 발파 마이컴부(450), 전원통신 구동부(460) 및 전류 검출부(470)를 포함한다.

배터리부(410)는 발파 정전압부(420) 및 전원통신 구동부(460)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 예를 들면 직류 전압 1.5V의 배터리가 6개 직렬로 연결될 수 있다. 발파 정전압부(420)는 배터리부(410)에서 출력된 9V 전압을 예를 들면, 3V 전압으로 다운시켜 발파 마이컴부(450) 등에 공급한다.

입력부(430)는 사용자가 연결 검사 및 발파 준비를 위해 발파 장치(400)에 입력하기 위한 것이다. 디스플레이부(440)는 입력부(430)를 통해 입력된 동작 상태를 표시하거나 전자식 뇌관 장치(200)의 연결 상태 검사 결과를 표시할 수 있다.

발파 마이컴부(450)는 입력부(430)를 통해 입력된 동작 상태를 디스플레이부(440)에 표시하고, 또한 전원 통신 구동부(460)로 전원통신 온/오프 신호를 출력하고, 또한 전자식 뇌관 장치(200)의 연결 상태 검사 결과를 디스플레이부(440)에 표시할 수 있다.

전원통신 구동부(460)는 발파 마이컴부(430)에서 출력되는 전원통신 온/오프 신호를 증폭하여 출력하며, 전류 검출부(470)는 전원통신 구동부(460)에 흐르는 전류를 검출하여 발파 마이컴부(430)에 제공한다.

도 4에 도시된 발파 장치(400)는 전자식 뇌관 장치(200)를 점화시키는 발파 장치에 포함되거나 별개로 이루어질 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 일부 구성들을 좀 더 구체적으로 도시한 회로도이다.

전원통신 구동부(460)는 발파 마이컴부(430)에서 출력되는 전원통신 온/오프 신호를 증폭하여 출력하기 위해, 트랜지스터 Q11(521), 저항 R11(514), 저항 R12(516), P채널 MOSFET Q12(518), 저항 R13(520)를 포함한다. 전원통신 구동부(460)는 전자식 뇌관 장치(200)로의 안정적인 통신을 위해, 트랜지스터 Q13(522), 저항 R14(524), 트랜지스터 Q14(526), 저항 R15(528) 및 제너 다이오드 ZD11(530)를 더 포함할 수 있다.

전류 검출부(470)는 전원통신 구동부(460)에 흐르는 전류를 검출하여 발파 마이컴부(430)에 제공하기 위해, 저항 R16(472) 및 ADC(474)를 포함한다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 이용하여 발파 장치와 전자식 뇌관 장치의 상호 동작을 설명한다.

발파 마이컴부(450)로부터 전원통신 구동부(460)에 전원통신 온 신호가 출력되면, 트랜지스터 Q11(512)이 턴온되고, 이에 의해 P채널 MOSFET Q12(518)가 턴온되며, 또한 트랜지스터 Q13(522)는 턴온되고, 이에 의해 트랜지스터 Q14(526)는 턴오프되므로, 배터리부(410)의 출력 전압 Vbat(예를 들면, 9V)가 저항 R13(520)를 통해 발파 장치(400)로부터 다수의 전자식 뇌관 장치(200)에 공급된다. 이에 의해, 전자식 뇌관 장치(200)에 출력 전압 Vbat가 입력되면, 통신 검출부(240)의 제너 다이오드 ZD1(241)가 도통되고, 이에 의해 트랜지스터 Q1(244)이 턴온되므로, 마이컴부(250)에는 저전압(예를 들면, 0V)이 입력된다.

발파 마이컴부(450)로부터 전원통신 구동부(460)에 전원통신 오프 신호가 출력되면, 트랜지스터 Q11(512)이 턴오프되고, 이에 의해 P채널 MOSFET Q12(518)가 턴오프되며, 또한 트랜지스터 Q13(522)는 턴오프되고, 이에 의해 트랜지스터 Q14(526)는 턴온되므로, 저항 R13(520)를 통해 발파 장치(400)에서 출력되는 전압은 0V이다. 이에 의해, 전자식 뇌관 장치(200)에 출력 전압 OV가 입력되면, 통신 검출부(240)의 제너 다이오드 ZD1(241)를 전류가 흐를 수 없으므로, 트랜지스터 Q1(244)는 턴오프되고, 마이컴부(250)에는 고전압(예를 들면, 3V)이 입력된다.

한편, 발파 마이컴부(450)에서 전원통신 온 신호가 출력되면, 전원통신 구동부(460)를 통해 전자식 뇌관 장치(200)로 전원이 공급된다. 이 경우 다수의 전자식 뇌관 장치(2000가 연결되면 전류 검출부(470)에는 소정의 전류가 흐르게 된다. 발파 마이컴부(450)는 전류 검출부(470)를 통해 이 때 흐르는 전류를 기준 전류로 측정한다.

전원통신 구동부(460)를 통해 전자식 뇌관 장치(200)로 전원이 공급되는 동안, 마이컴부(250)에서 통신 온 신호를 출력하면 트랜지스터 Q2(254)는 턴온되고, 저항 R6(252)를 통해 전류가 흐르게 되는데, 이 전류는 발파 장치(400)의 전류 검출부(470)에서 검출된다. 발파 마이컴부(450)는 기준 전류와 이 때 흐르는 전류의 차를 이용하여 트랜지스터 Q2(254)의 턴온 상태를 검출할 수 있다.

도 6은 발파 장치로부터 전자식 뇌관 장치로 전송되는 명령어에 대한 타이밍도이고, 도 7은 발파 장치와 전자식 뇌관 장치의 상호 동작에 의해 전자식 뇌관 장치의 식별 번호를 검출하는 타이밍도이다.

발파 장치(400)는 전자식 뇌관 장치(200)로 도 6에 도시된 명령어에 해당하는 코드값들을 출력한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 발파 장치(400)로부터 전원통신 케이블(100)을 통해 전원이 공급되어 전자식 뇌관 장치(200)의 에너지 충전부가 충전된다. 그 후 마이컴부(250)는 전원이 차단되는 시점을 시작 비트(ⓐ)로 인식하게 되고, 일정 시간 간격(ⓑ,ⓒ,ⓓ,ⓔ)으로 코드값을 샘플링한 후에, 마지막으로 정지 비트(ⓕ)가 검출되면, 마이컴부(250)는 코드값들에 해당하는 명령어에 따라 전자식 뇌관 장치(200)의 동작을 제어한다. 발파 장치(400)로부터 전자식 뇌관 장치(200)로 출력되는 명령어에는 점검 명령어와 발파 명령어가 포함된다.

한편, 발파 장치(200)는 일반적으로 상기 명령어의 형식을 이용하여 식별 번호에 해당하는 코드값들을 출력한다. 전자식 뇌관 장치(200)의 마이컴부(250)는 통신 검출부(240)를 통해 검출된 코드값들이 휘발성 메모리에 저장된 식별 번호와 일치하면 통신 스위칭부(260)에 통신 온 신호를 출력할 수 있다. 그러나 식별 번호의 비트수가 많은 경우 이러한 방식을 이용하면 시간이 너무 오래 걸린다는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 발파 장치(400)와 전자식 뇌관 장치(200)의 상호 동작에 의해 다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 각 식별 번호를 검출하는 타이밍도가 도 7에 도시되어 있다.

발파 장치(400)로부터 정지 비트가 제공된 후 전원이 차단되고 소정의 시간이 경과하면, 전자식 뇌관 장치(200)는 슬레이브 비트 0에 대한 동작을 수행한다. 단계 ②에서 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 비트 0에 해당하는 값이 0이면 마이컴부(250)는 통신 스위칭부(260)에 오프 신호를 출력하고 통신 스위칭부(260)가 오프된다. 이에 의해 전류 검출부(470)의 저항 R13(520)에는 전압이 걸리게 되고, 발파 마이컴부(450)는 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 비트 0의 값이 0인지를 확인한다.

단계 ④에서 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 비트 0에 대한 반전 값 1이 출력되면, 마이컴부(250)는 통신 스위칭부(260)에 온 신호를 출력하고 통신 스위칭부(260)가 온된다. 이에 의해 전류 검출부의 저항 R13(520)에는 전압이 걸리게 되고, 발파 마이컴부(450)는 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 비트 0의 값이 1인지를 확인한다.

이와 같은 방법으로, 발파 장치(400)는 순차적으로 다수의 전자식 점화 장치(200)의 식별 번호 비트들의 값들이 0인지 1인지를 확인할 수 있다. 즉, 발파 장치(400)는 다수의 전자식 점화 장치(200)의 특정한 비트의 모든 값들이 0이고 반전된 신호 비트가 1이면, 다수의 전자식 점화 장치(200)의 해당 비트의 모든 값이 0이라고 판정하고, 그리고 다수의 전자식 점화 장치(200)의 특정한 비트의 모든 값들이 1이고 반전된 신호 비트가 0이면, 다수의 전자식 점화 장치(200)의 해당 비트의 모든 값이 1이라고 판정한다. 한편, 발파 장치(400)는 다수의 전자식 점화 장치(200)의 식별 번호의 특정 비트의 값들이 일부 0 또는 1의 경우, 발파 장치(400)는 전자식 뇌관 장치(200)의 해당 비트에 0과 1이 각각 있다고 판단하고, 분기점을 설치하여 식별 번호의 특정 비트의 값이 1인 전자식 뇌관 장치(200)만이 매칭되고 이어서 식별 번호의 다음 비트의 검출 단계로 진행된다. 이 경우 식별 번호의 특정 비트의 값이 0인 전자식 뇌관 장치(200)는 나머지 통신 비트 시간 동안 웨이트 상태가 된다.

이와 같이, 도 7의 타이밍도를 이용하는 경우 다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 검출의 경우의 수를 줄일 수 있어 검사 시간을 줄일 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 전자식 뇌관 발파 시스템에 따른 전자식 뇌관 발파 구동 방법을 도시한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 암반을 발파하고자 하는 경우 작업자는 전원통신 케이블(100)을 통하여 발파 장치(400)에 다수의 전자식 뇌관 장치(200)를 연결한다(S802).

다수의 전자식 뇌관 장치(200)가 발파 장치(400)에 그 개수만큼 제대로 연결되어 있는지를 검출하기 위해, 사용자는 입력부(430)를 통해 발파 마이컴부(450)에 전자식 뇌관 장치(200)의 식별 번호 혹은 연결 수량 검출 신호를 입력한다(S804).

입력부(430)를 통해 전자식 뇌관 장치(200)의 연결 상태 검사 신호가 입력되면, 발파 장치(400)는 다수의 전자식 뇌관 장치(200)에 전원을 공급한다(S806). 이에 의해 다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 각 에너지 충전부(220)에는 전원이 충전되며, 에너지 충전부(220)에 충전된 전압이 소정 이상이 되면 정전압부(230)가 동작되어 일정한 정전압을 출력한다. 마이컴부(250)은 정전압부(230)로부터 전압이 공급되면 리셋 기능을 수행한 후에 발파 장치(400)로 명령어 입력을 대기한다.

그 후 발파 장치(400)는 다수의 전자식 뇌관 장치(200)로 점검 명령어에 해당하는 코드값을 제공한다(S808). 이 명령어를 위한 타이밍도가 도 6에 예시되어 있다.

다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 통신 검출부(240)는 발파 장치(400)로부터 제공된 식별 번호 검출 명령어의 코드값을 검출하여 마이컴부(250)로 출력한다. 다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 각 마이컴부(250)는 소자 검출부(270)를 통해 점화 소자(290)의 단선 여부 및 자가 진단을 행하고 내부 메모리에 저장한다(S810).

그리고 발파 장치(400)는 다수의 전자식 뇌관 장치(200)에 식별 번호 검출 코드값을 출력한다(S812).

전자식 뇌관 장치(200)의 마이컴부(250)는 통신 검출부(240)를 통해 입력된 식별 번호가 비휘발성 메모리에 저장된 식별 번호와 일치하면 통신 스위칭부(260)에 턴온 신호를 출력한다(S814).

발파 장치(400)는 반복적으로 다수의 전자식 뇌관 장치의 연결 상태를 확인하고(S816), 연결 상태에 문제가 있는 경우에는 디스플레이부(440)에 표시한다.

발파 장치(400)는 다수의 전자식 뇌관 장치(200)의 연결에 이상이 없다고 판단하면, 사용자가 입력부(430)를 통해 발파 명령을 입력하는지를 확인하고, 발파 명령이 입력되면 다수의 전자식 뇌관 장치(200)에 발파 명령어의 코드값을 출력한다(S818). 한편, 마이컴부(250)는 통신 검출부(240)를 통해 입력된 명령어가 발파 명령어이면, 점화 스위칭부(280)에 점화 온 신호를 출력한다. 이에 의해 점화 스위칭부(280)가 턴온되고, 에너지 충전부(220)의 콘덴서 C1(226)에 충전된 에너지가 점화 소자(290)의 점화용 저항에 공급되므로 점화용 저항이 발열하여 점화가 일어난다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200: 전자식 뇌관 장치 210: 정류부
220: 에너지 충전부 230: 정전압부
240: 통신 검출부 250: 마이컴부
260: 통신 스위칭부 270: 소자 검출부
280: 점화 스위칭부 290: 점화 소자
400: 발파 장치 410: 배터리부
430: 입력부 440: 디스플레이부
450: 발파 마이컴부 460: 전원통신 구동부
470: 전류 검출부

Claims

점화 소자를 점화시키기 위한 전자식 뇌관 장치에 있어서,
외부 장치로부터 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와,
상기 에너지 충전부에 충전된 에너지로부터 정전압을 생성하여 출력하는 정전압부와,
상기 외부 장치로부터 공급되는 코드값들을 검출하여 출력하는 통신 검출부와,
통신 온 신호에 따라 턴온되는 통신 스위칭부와,
상기 점화 소자에 상기 에너지 충전부의 충전 에너지를 공급하기 위해 점화 온 신호에 따라 턴온되는 점화 스위칭부와,
상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들에 따라 상기 통신 스위칭 소자에 통신 온 신호 또는 상기 점화 스위칭 소자에 점화 온 신호를 출력하는 마이컴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 장치.
제1항에 있어서,
상기 외부 장치로부터 공급된 전원을 정류하기 위한 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 장치.
제2항에 있어서,
상기 통신 검출부는 상기 마이컴부에 연결된 트랜지스터와, 상기 정류부의 출력단과 상기 트랜지스터의 베이스에 사이에 연결된 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이고, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭부가 턴온되도록 통신 온 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 소자의 연결을 검출하는 소자 검출부를 더 포함하고,
상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이면 상기 소자 검출부를 이용하여 상기 점화 소자가 연결되었는지를 확인하고, 상기 점화 소자가 연결되어 있고 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭 소자가 턴온하도록 통신 온 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 장치.
점화 소자를 점화시키기 위한 다수의 전자식 뇌관 장치와 전원통신 케이블을 통하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치에 전원을 공급하기 위한 발파 장치를 갖는 전자식 뇌관 발파 시스템에 있어서,
상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각은, 외부 장치로부터 공급된 전원으로부터 에너지를 충전하기 위한 에너지 충전부와, 상기 에너지 충전부에 충전된 에너지로부터 정전압을 생성하여 출력하는 정전압부와, 상기 외부 장치로부터 공급되는 코드값들을 검출하여 출력하는 통신 검출부와, 통신 온 신호에 따라 턴온되는 통신 스위칭부와, 상기 점화 소자에 상기 에너지 충전부의 충전 에너지를 공급하기 위해 점화 온 신호에 따라 턴온되는 점화 스위칭부와, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들에 따라 상기 통신 스위칭부에 통신 온 신호 또는 상기 점화 스위칭부에 점화 온 신호를 출력하는 마이컴부를 포함하고,
상기 발파 장치는 전원통신 온 신호에 따라 턴온되는 전원통신 구동부와, 상기 전원통신 구동부를 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전원통신 구동부에 전원통신 온 신호를 출력하고, 상기 통신 검출부가 턴온되었을 때의 상기 전류 검출부의 전류값에 근거하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각의 연결 상태를 확인하는 발파 마이컴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 전원통신 구동부를 흐르는 전류를 검출하는 저항과, 상기 저항의 양단으로부터 입력된 아날로그 값을 디지털 값으로 변경하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전원통신 구동부는 P채널 파워 트랜지스터와, 상기 발파 마이컴부의 전원통신 온/오프 신호에 따라 상기 P채널 파워 트랜지스터의 게이트에 턴온/턴오프 신호를 공급하기 위한 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제8항에 있어서,
상기 전원통신 구동부는 상기 발파 마이컴부의 전원통신 온/오프 신호에 따라 턴온/턴오프되는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 턴온/턴오프 신호에 따라 턴온/턴오프되는 제3 트랜지스터와, 상기 P채널 파워 트랜지스터의 출력단과 상기 제3 트랜지스터 사이에 연결된 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발파 마이컴부는 상기 통신 검출부가 턴온되었을 때의 상기 전류 검출부의 전류값에 근거하여 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각의 식별 번호를 확인하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제10항에 있어서,
상기 마이컴부는 식별 번호 검출을 위해 각 비트에 대한 0과 1의 정보에 따라 상기 통신 검출부에 통신 온 신호를 출력하고,
상기 발파 마이컴부는 상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 식별 번호 각 비트를 순차적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다수의 전자식 뇌관 장치의 각각은, 상기 점화 소자의 연결을 검출하는 소자 검출부를 더 포함하고,
상기 마이컴부는 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 점검 명령어이면 상기 소자 검출부를 이용하여 상기 점화 소자가 연결되었는지를 확인하고, 상기 통신 검출부로부터 입력된 코드값들이 식별 번호 코드와 동일하면, 상기 통신 스위칭 소자가 턴온하도록 통신 온 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자식 뇌관 발파 시스템.