KR20040013242A - 전기 발파기의 전자 지연 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점화 소자의 지발 시차를 정밀하게 제어할 수 있도록 한 전기 발파기의 전자 지연 방법 및 방법에 관한 것으로서, 배터리를 통해 입력되는 전기 에너지를 충전한 후 발파 신호가 입력될 때 발파자에 의해 설정되는 지발 시차에 따라 충전된 전기 에너지를 점화 소자로 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 발파 직전에 와이어의 단선 여부 검사 및 발파 회로의 저항값 측정을 실시함으로써, 발파의 오작동을 미연에 방지할 수 있으며 지발 시차를 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

전기 발파기의 전자 지연 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DELAYING TIME OF FIRING FOR AN ELECTRIC BLASTING MACHINE}

본 발명은 전기 발파기의 전자 지연 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점화 소자의 지발 시차를 정밀하게 제어할 수 있도록 한 전기 발파기의 전자 지연 방법 및 장치에 관한 것이다.

노벨의 다이나마이트 발명은 광업, 토목, 및 건축 등의 건설 분야의 암반굴착 작업을 용이하게 하여 그 발전하는데 크게 공헌하였다. 다이나마이트와 같은 상업용 폭약을 사용하여 암반굴착을 효율적으로 하기 위해서는 발파에 의하여 자유면을 순차적으로 형성시켜 암석의 인장 파괴를 유도하는 순차적인 점화 시차의 조절이 대단히 중요하다. 또한 발파에 대한 지반 진동을 줄이기 위하여는 지발당 장약량을 감소시켜야하며, 이를 위해서는 점화 시차를 다단으로 정확하게 제어하기 위한 제어 방법이 필요하다.

한편, 전기 에너지를 열에너지로 변환시켜 기폭 장치를 기폭하는 전기 발파는, 발파기로부터 공급되는 전기 에너지를 발파 모선과 보조 모선을 연결하여 전기 뇌관의 각선을 통해 점화옥에 충분한 전류가 통전되면 순간적으로 열이 발생하여 불꽃이 발생되고 기폭약을 폭발시키고 그 폭발력에 의해 첨장약이 폭발하여 뇌관체가 파괴되면서 폭약을 폭발시키는 메커니즘으로 이루어진다.

이러한 전기 뇌관은 보통 순발 전기 뇌관(Instantaneous ElectricDetonator)과 지발 전기 뇌관(Delay Electric Detonator)으로 분류되며, 또한 지발 전기 뇌관은 초시 편차의 크기에 따라 20msec에서 25msec 단위의 MSD(Millisecond Delay Electric Detonator), 100msec 단위의 DSD(Decisecond Delay Electric Detonator), 및 500msec 단위의 HSD(Halfsecond Delay Electric Detonator)로 분류된다.

상기 전기 발파의 지발 뇌관에서 MS(Mili-Second) 뇌관의 등장은 지연 시차를 msec 단위의 짧은 시차 조절을 가능하게 하여 시차 단수를 어느 정도 높이는 데 기여하였다. 그러나 뇌관의 연시약에 의하여 시차를 조정하는 전기 뇌관은 시차의 정확성에 문제가 있고, 시차의 단수를 높히는 데도 한계가 있다.

이를 극복하기 위하여 여러 단의 시차를 조절할 수 있는 다단 발파기가 개발되었다. 이러한 다단 발파기는 지발당 장약량을 감소시킴으로서, 진동 및 소음이 저작되고 원지반 손상을 최소화할 수 있고, 대규모 발파를 경제적으로 수행할 수 있도록 하여 노천 광산이나 채석장 또는 터널 등 많은 지연 시차 단수가 필요한 현장에서 사용되어 왔다.

지금까지 공지된 다단 발파기로서, 미국의 Research Energy of Ohio사가 1972년에 개발한 BM175 시리즈와, 그리고 (주) 대호가 개발한 DB 시리즈 등이 있다. BM 175 시리즈 중 175-10ST는 한 번의 시차 입력으로 각 회로에 동일한 시차를 부여하는 발파기이고, 반면에 BM175-10PT와 DM 시리즈는 각 회로에 지연 시차를 다르게 입력할 때 사용하는 발파기이다.

첨부 도면 중에서 제1도와 제2도는 일반적인 커패시터식 전기 발파기의 구성을 보인 도면들이다. 이들 도면을 참조하여 설명하면, 전기 발파기(전기 발파장치)(1)는 제2도의 (a)에 도시된 바와 같이 전압(전기 에너지)을 공급한다. 상기 전기 에너지는 와이어(6)을 통해 작동회로(2), 커패시터(3), 클럭 펄스 발생기(4) 및 계수 회로(5)에 공급되고, 제2도의 (b)에 도시된 바와 같이 커패시터(3)에 저장된다. 작동 회로(2)는 계수기 리세트 시간 T(=200 내지 300ms) 동안 계수 회로(5)의 리세트 상태를 유지하고, 입력 전압의 인가가 개시된 후에 계수기 리세트 시간(T)가 경과된 후 계수를 시작하기 위해 계수 회로(5)를 작동시킨다. 시간(T)는 제2도의 (a) 및 (c)에 도시된 바와 같이 입력 전압의 하강 에지에 의해 한정된다. 이것은 클럭 펄스 발생기(4)내에 포함된 수정 또는 세라믹 발진기의 출력 주파수가 제2도의 (c)에 도시된 바와 같이 계수기 리세트 시간(T)후에 안정화되기 때문이다. 계수 회로(5)는 클럭 펄스 발생기(4)에 의해 발생된 펄스열의 펄스를 계수하여, 전류가 커패시터(3)로부터 점화 회로(8)에 공급되도록 제2도의 (d)에 도시된 바와 같이 스위칭 회로(7)을 트리거시킨다. 따라서, 전기 기폭 장치는 제2도의 (e)에 도시된 바와 같이 선정된 지연 시간 이후에 점화된다.

제2도의 (a)에 도시된 바와 같이 입력 전압이 계수기 리세트 시간(T) 동안 외부 잡음의 영향을 받을 수 있는 확률이 증가한다. 이 외부 잡음이 입력 전압의 영향을 받을 수 있는 확률이 증가한다. 이 외부 잡음이 입력 전압의 하강 에지를 변화시킬 수 있고, 이로 인해 계수회로(5)의 시작 시간이 변하게 된다. 상술한 종래의 일반적인 전기 발파기의 경우에는, 인입선의 불완전한 접촉에 의해 또는 발파 위치에서 전기 발파기 등의 스위칭에 의해 심한 노이즈가 발생하기 때문에 작동 안정성에 큰 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 작동 회로(2)를 더욱 복잡하게 구성하는 방법은 작동 회로의 크기 및 비용의 증가가 불가피한 또 다른 문제점을 나타낸다.

또한, 종래 기술의 발파 장치에서는 기폭 장치의 점화를 위한 리세트 신호가 발파 장치에서 나오는 전기 신호의 상승 또는 하강에지를 검출함으로써 발생시키므로, 직렬 접속된 다수의 기폭 장치가 발파 작동 중인 경우에 정확한 타이밍의 발파가 어렵게 되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 제거하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 기폭 장치를 점화하는 지발 시차의 정밀도를 개선할 수 있는 전기 발파기의 전자 지연 방법을 제공함에 그 목적이 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 배터리를 통해 입력되는 전기 에너지를 충전한 후 발파 신호가 입력될 때 발파자에 의해 설정되는 지발 시차에 따라 충전된 전기 에너지를 점화 소자로 제공하도록 하고, 발파 회로 상의 회로수 만큼 각각의 회로에 단선이 있는지 또는 발파 회로의 저항값이 발파기의 능력을 초과하는지를 점검하여 발파 직전에 발파기의 오작동을 미연에 방지할 수 있으며 지발 시차를 정밀하게 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 전기 발파기의 구성을 보인 도면이다.

도 2는 도 1의 각부의 출력 파형을 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 전기 발파기의 구성을 보인 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 발파기의 전자 지연 과정을 보인 플로우챠트이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 오실로스코프로 발파기의 시차의 정확성을 보인 도들이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충전부의 충전 시간을 보인 도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시간 지연을 보인 도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 배터리 13 : 충전부

15 : 키 입력부 17 : A/D 변환기

19 : 입력 포트 21 : 제어부

23 : 표시부 27 : 출력 포트

29 : 스위칭부 30 : 전원부

31 : 점화 소자 33 : 기폭 장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 관점에 따른 전기 발파기의 전자 지연 방법은,

배터리를 통해 입력되는 전기 에너지를 충전 소자에 충전한 후 발파 신호가입력될 때 충전된 전기 에너지를 점화 소자로 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 전기 발파기의 전자 지연 방법에 있어서,

a) 상기 배터리로부터 공급된 전압이 공급될 때 입력되는 발파자의 비밀 번호와 미리 저장된 비밀 번호의 일치 여부를 체크하는 단계;

b) 상기 a) 단계에 의해 발파자의 비밀 번호와 저장된 비밀 번호가 일치하는 경우, 지발 시차가 일정한 제1 모드와 지발 시차가 랜덤한 제2 모드중 하나가 선택되는 단계;

c) 상기 점화 소자의 수를 입력하는 단계;

d) 상기 c) 단계에서 입력된 수의 상기 점화 소자와 접속된 와이어의 단선 여부 검사 및 발파 회로의 저항값을 측정하는 단계;

e) 상기 d) 단계에서 각각의 와이어의 단선이 없고 발파 회로의 전항값이 유효 범위 이내이며, 상기 b) 단계에서 제1 모드가 선택된 경우 상기 점화 소자에 대한 지발 시차를 입력하고, 상기 제2 모드인 경우 각각의 점화 소자에 대한 지발 시차를 점화 소자마다 순차 입력되는 단계;

f) 충전 스위치에 의한 충전 신호가 입력되면 상기 충전 소자를 충전시키고 충전 완료시 충전 완료임을 표시하는 단계; 및

g) 충전 신호가 인가되고 있는 상태에서 발파 스위치에 의한 발파 신호가 입력되는 경우, 상기 e)단계에서 입력된 지발 시차 만큼 지연된 후 상기 충전 소자에 충전된 전류를 상기 점화 소자로 방전시켜 발파하는 단계를 포함하는 전기 발파기의 전자 지연 방법을 제공한다.

바람직하게는, i) 상기 f) 또는 g) 단계중 하나에서 충전 신호 및 발파 신호가 입력되지 않는 경우 상기 취소 신호가 입력되었는 지를 체크하여 취소 신호가 입력되었다고 판단되면 상기 충전 소자에서 점화 소자로의 방전을 정지하는 단계를 더 포함하는 전기 발파기의 전자 지연 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 전기 발파기의 전자 지연 장치는,

배터리로부터 제공된 전기 에너지를 저장하는 캐패시터로 구비된 충전부와,

다수개의 숫자 키, 취소 키, 설정 키, 발파 스위치, 및 충전 스위치를 구비되어 발파자의 비밀 번호, 점화 소자의 수, 및 점화 소자의 시발 시차를 입력하고, 충전 신호, 발파 신호, 및 취소 신호를 입력하는 키 입력부;

소정치의 전원에 따라 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어에 흐르는 제1 전류량과 스위칭부의 온시 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어에 흐르는 제2 전류량를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기;

상기 A/D 변환기의 제 1 전류량과 제2 전류량의 차에 따라 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어의 단선 및 저항값이 유효 범위 이내인 지를 판단하고, 입력 포트를 통해 제공된 디지탈 형태의 키 데이터를 받아 상기 디지털 형태의 키 데이터와 발파 데이터에 따라 상기 충전부의 전기 에너지를 점화 소자 및 기폭 장치로 순차 제공하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제어부;

상기 제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 출력 포트를 통해 제공된 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 충전부에 충전된 전기 에너지를 다수개의 점화 소자 및 기폭 장치에 순차적으로 공급하는 스위칭부; 및

상기 제어부에 접속되어 상기 점화 소자 및 기폭 장치들 사이에 접속되는 와이어의 단선 여부 및 상기 점화 소자 및 기폭 장치들의 총 저항값, 발파 초기의 배터리의 전압, 상기 충전부의 충전 완료됨, 및 상기 키 입력부를 통해 선택된 점화 소자의 지연 시간을 표시하는 표시부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 개선을 위하여, 상기 스위칭부는 상기 제어부의 제어에 의해 출력 접점이 닫히고, 각각의 출력 접점에 대응하는 릴레이가 작동하여 상기 충전 소자에 충전된 전류를 방전하며, 이미 발파된 점화 소자에 불필요한 전류 공급을 방지하기 위하여 순차적으로 점화된 후 소정 시간 경과될 때 상기 제어부의 제어에 의해 상기 출력 접점을 열리는 릴레이 소자로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 발파기의 전자 지연 장치가 제공된다.

본 발명의 추가적인 개선을 위하여, 상기 스위칭부는 상기 키 입력부의 취소 신호가 입력될 때 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 출력 접점이 열려 상기 출력 접점에 대응되는 상기 릴레이의 작동이 정지되어 상기 점화 소자의 점화를 취소하는 것을 특징으로 하는 전기 발파기의 전자 지연 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 전기 발파기의 불발을 제거할 수 있고, 지연 시간의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 블럭도이다. 이 도면에서, 전기 발파기(1)는 배터리(11), 충전부(13), 키 입력부(15), A/D 변환기(17), 입력 포트(19), 제어부(21), 표시부(23), 출력 포트(27), 스위칭부(29), 전원부(30), 및다수개의 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)를 포함하고, 다수개의 점화 소자(31)에는 스위칭부(29)에 접속되는 케이블(모선)과 단자대를 포함하고, 상기 다수개의 기폭 장치(33)는 보조 모선과 기록 뇌관을 포함한다.

즉, 상기 전기 발파 장치(1)의 배터리(11)에는 상기 배터리(11)의 전기 에너지를 저장하는 충전부(13)가 접속된다. 여기서, 상기 충전부(13)는 통상의 배터리로부터 입력되는 전압의 극성에 관계없이 한 방향으로 충전되는 캐패시터로 구비된다. 상기 배터리(11)는 통상적으로 DC 12 V 7AH로 1 amp로 7시간 사용할 수 있는 봉합된 lead acid battery로 구비된다.

다수개의 숫자 키, 취소 키, 설정 키, 발파 스위치, 및 충전 스위치를 구비한 키 입력부(15)는 발파자의 비밀 번호, 점화 소자의 수, 및 점화 소자의 시발 시차를 입력하도록 구비되고, 충전 신호 및 발파 신호를 입력하도록 구비되고, 상기 키 입력부(15)의 출력측에는 디지탈 형태의 키 데이터를 받아 제어부(21)로 제공하는 입력 포트(19)가 접속된다.

한편, 상기 A/D 변환부(17)는 발파이전에 상기 소정치 전원(약 1.5V 정도)을 다수개의 점화 소자(31)및 기폭 장치(33)에 공급하여 이 다수개의 점화 소자(31)와 기폭 장치(33)에 흐르는 제1 전류량을 디지탈 신호로 변환하고, 상기 스위칭부(29)의 스위치를 모두 온상태로 스위칭한 후 다수개의 점화 소자(31)와 기폭 장치(33)에 흐르는 제2 전류량을 디지탈 신호로 변환하도록 구비된다.

상기 충전부(13)의 출력측과 A/D 변환기(17)의 출력측과 키 입력부(19)의 출력측에는 상기 A/D 변환기(17)의 제1 전류량과 제2 전류량을 받아 다수개의 점화소자(31) 및 기폭 장치(33)의 모선, 단자대, 보조 모선, 및 기록 뇌관의 단선 및 저항값의 유효 범위 이내인 지를 판단하고, 이 판단 결과와 상기 디지털 형태의 키 데이터와 발파 데이터에 따라 상기 충전부(13)의 전기 에너지를 점화 소자로 제공하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제어부(21)가 접속된다.

상기 제어부(21)에는 제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 제어 신호를 출력하는 출력 포트(25)가 접속되고, 이 아날로그 형태의 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 충전부(13)에 충전된 전기 에너지를 상기 다수개의 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)에 순차적으로 공급하는 스위칭부(29)가 접속된다. 여기서, 상기 스위칭부(29)는 통상적인 릴레이로 구비된다.

여기서, 상기 제어부(21)는 키 입력부(15)를 통해 입력되는 키 데이터 및 스위칭부(29)의 스위칭 상태를 저장하는 RAM의 메모리 소자와, 발파자의 비밀 번호 및 제어 프로그램을 포함하는 ROM의 메모리 소자로 구비된다. 또한, 본 발명의 실시예에 있어 상기 제어부(21)는 68kbyte의 메모리 소자, 128 kbyte의 플레시 메모리 소자로 구비되고, 연산 속도는 0.12㎲이다.

여기서, 상기 충전부(13)의 충전 용량은 60㎌이다. 이 경우에, 충전부(13)는 배터리(11)로부터 제공된 전기 에너지에 의해 300ms 동안 최대 전압 220V로 충전된다.

상기 스위칭부(29)는 상기 제어부(21)의 제어에 의해 출력 접점이 닫히고, 각각의 출력 접점에 대응하는 릴레이가 작동하여 상기 충전부의 충전 전류가 상기 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)에 순차 제공하도록 구비되며, 또한, 상기 제어부(21)의 제어에 의해 발파된 후 소정 시간이 경과된 경우 또는 최소키가 입력되는 경우 출력 접점이 열리고, 각각의 출력 접점에 대응되는 릴레이의 작동이 정지되어 상기 충전부의 충전 전류가 점화 소자에 제공되는 것을 정지하도록 구비된다.

상기 제어부(21)에 접속되는 표시부(23)은 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33) 사이에 접속되는 와이어의 단선 여부 및 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)의 총 저항값, 발파 초기의 배터리의 전압, 충전부의 충전 완료임, 상기 키 입력부(15)를 통해 선택된 점화 소자의 지연 시간 등을 표시하도록 구비된다.

이와 같이 구비된 본 발명이 적용되는 전기 발파기에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

우선, 배터리(11)로부터 DC 12V의 전압이 입력되면, 제어부(21)가 작동되고, 상기 키 입력부(15)를 통해 각각의 다수개의 점화 소자(31)의 지발 시차가 입력되면, 입력된 지발 시차에 대응되는 키 신호는 입력 포트(19)를 통해 제어부(21)에 제공되며, 상기 제어부(21)는 지발 시차에 따른 키 데이터를 저장한다.

한편, 상기 전원부(30)로부터 제공된 소정치 전원(약 1.5V 정도)을 다수개의 점화 소자(31)및 기폭 장치(33)에 공급하고, 이 다수개의 점화 소자(31)와 기폭 장치(33)에 흐르는 제1 전류량은 A/D 변환기(17)에 공급되어 디지탈 신호로 변환되고, 상기 스위칭부(29)의 스위치를 모두 온상태로 스위칭한 후 다수개의 점화 소자(31)와 기폭 장치(33)에 흐르는 제2 전류량는 상기 A/D 변환기(17)에 공급되어 디지탈 신호로 변환된다.

상기 A/D 변환기(17)의 제1 전류량과 제2 전류량은 제어부(21)에 제공되고,상기 제어부(21)는 이 제1 전류량과 제2 전류량의 차에 따라 상기 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)의 저항값이 유효 범위 이내인 지를 체크하고, 상기 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)의 와이어의 단선을 체크한다.

또한, 상기 지발 시차의 입력이 완료된 후 키 입력부(15)의 충전 스위치가 선택되면, 상기 배터리(11)의 DC 전압은 충전부(13)에 제공되고, 상기 충전부(13)는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 전압을 상승시키고, 이 상승된 AC 전압을 직류 전압으로 변환하며, 이 변환된 직류 전압을 충전한다.

상기 직류 전압의 충전이 완료되면 상기 표시부(23)에는 충전의 완료가 디스플레이되고, 발파자에 의해 키 입력부(15)의 발파 신호가 입력되면, 상기 제어부(21)는 상기 지발 시차에 따라 키 데이터에 따라 스위칭부(29)를 제어하기 위한 제어 데이터를 출력한다.

상기 제어 데이터는 출력 포트(27)를 통해 스위칭부(29)에 제공되고, 스위칭부(29)는 스위칭동작되어 충전부(13)의 직류 전압을 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)에 순차 제공한다. 이러한 직류 전압에 따라 점화 소자(31)에 지발 시차를 가지고 순차 점화되고, 이 점화 소자(31)와 와이어 접속된 기폭 장치(33)가 발파된다.

상기 제어부(21)는 상기 기폭 장치의 발파가 완료된 후 소정 시간이 경과되었는 지를 체크하고, 여기서, 소정 시간이 경과되었다고 판단되면, 충전부(13)의 충전 전압이 점화 소자(31)에 제공되는 것을 정지하기 위하여 스위칭부(29)를 제어하기 위한 제어 데이터를 출력하고, 제어 데이터를 받은 스위칭부(29)는 오프되어충전부(13)의 충전 전압이 점화 소자(31)에 제공되는 것을 정지한다.

한편, 상기 키 입력부(15)를 통해 취소 키가 입력되는 경우 상기 제어부(21)는 충전부(13)의 충전 전압이 점화 소자(31)에 제공되는 것을 정지하기 위하여 스위칭부(29)를 제어하기 위한 제어 데이터를 출력하고, 제어 데이터를 받은 스위칭부(29)는 오프되어 충전부(13)의 충전 전압이 점화 소자(31)에 제공되는 것이 정지된다.

본 발명에 따른 전기 발파기의 전자 지연 과정을 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.

우선, 배터리(11)로부터 공급되는 DC 전압이 상기 제어부(21)에 공급되어(단계 401) 상기 제어부(21)는 DC 전압이 11V 이상인지를 체크하고(단계 403), 여기서, DC 전압이 11V 이상이라고 판단되면, 발파자의 비밀 번호를 입력하라는 메시지를 표시부(23)에 제공한다(단계 405).

이러한 메시지를 본 발파자에 의해 비밀 번호가 입력되면, 상기 제어부(21)는 입력된 비밀 번호와 제어부(21)에 저장된 비밀 번호의 일치 여부를 체크하고(단계 407), 두 비밀 번호가 일치한다고 판단되면, 'GOOD'라는 메시지를 상기 표시부(23)에 표시하고(단계 409), 다음의 지발 시차 모드를 체크하는 단계로 이행한다.

한편, 상기 제어부(21)는 지발 시차가 일정한 제1 모드(F1)와, 그리고 지발 시차가 랜덤한 제2 모드(F2) 중 어느 하나 인지를 체크하고(단계 411), 여기서 지발 시차가 일정한 제1 모드(F1)를 선택하였다고 판단되면, 현재 선택된 제1 모드를표시부(23)에 표시한다(단계 413). 그리고, 상기 기발 시차가 랜덤한 제2 모드(F2)가 선택되었다고 판단되면, 현재 선택된 제2 모드를 표시부(23)에 표시한다(단계 414).

그 후 상기 제어부(21)는 점화 소자(31)의 수를 입력하라는 메시지를 표시부(23)에 표시하고(단계 415), 상기 점화 소자(31)의 수가 입력되면(단계 417), 이 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)에 연결된 와이어의 단선 여부를 검사하고 점화 소자(31)및 기폭 장치(33)의 저항값을 검사한 후(단계 419), 상기 와이어의 단선 여부 및 점화 소자(33) 및 기폭 장치(33)의 저항값이 유효한 지를 체크하고(단계 421), 여기서 와이어의 단선이 없으며, 저항값이 유효 범위 이내라고 판단되면, 상기 단계(411)에서 선택된 모드가 제1 모드(F1)인 지를 체크하여(단계 422) 상기 제1 모드(F1)가 선택되었다면, 지발 시차를 입력하라는 메시지를 표시부(23)에 표시하고(단계 423), 상기 제2 모드가 선택되었다면, 각각의 점화 소자에 대응되는 각각의 지발 시차를 순차 입력하라는 메시지를 표시부(23)에 표시한다(단계 424).

상기 단계(423)에 의해 디스플레이된 표시부(23)의 메시지를 본 후 키 입력부(15)를 통해 지발 시차가 입력되고(단계 425), 지발 시차의 입력 완료됨이 표시부(23)에 표시된다(단계 427).

또한, 상기 단계(424)에 의해 디스플레이된 상기 표시부(23)의 메시지를 본 후 상기 키 입력부(150를 통해 지발 시차가 순차 입력되고(단계 428), 지발 시차의 순차 입력이 완료된 후 상기 단계(427)로 진행한다.

그 후 상기 제어부(21)는 발파자에 의해 충전 스위치가 접속되었는 지를 체크하여(단계 429) 충전 스위치가 접속되었다고 판단되면, 배터리(11)의 DC 전압은 충전부(13)에 공급되고, 220 V 전압으로 승압된 후 직류 전압으로 변환되어 저장된다.

상기 충전부(13)의 충전이 완료되어 발파 스위치가 선택되면(단계 431), 상기 제어부(21)는 입력된 지발 시차가 경과하였는 지를 체크하고(단계 430), 여기서, 지발 시간이 경과되었다고 판단되면, 상기 스위칭부(29)를 제어하여 상기 충전부(13)의 직류 전압은 점화 소자(31) 및 기폭 장치(33)에 순차 공급되어 발파된다(단계 432).

그리고, 상기 단계(429)에서 충전 스위치 또는 단계(431)에서 발파 스위치가 접속되지 않지 않거나, 상기 키 입력부(15)의 취소 키가 입력되었다고 판단되면(단계 435), 상기 단계(415)로 진행한다.

도 5a 내지 도 5c는 오실로 스코프로 발파기의 시차의 정확성을 보인 도들이고, 도 6은 충전부(13)의 충전부(13)의 충전 시간을 보인 도이다.

본 발명의 실시예에서는 충전부(13)의 용량은 60㎌가 사용되었고, 두개의 점화 소자의 지발 시차를 약 0, 10, 50, 100, 500 msec일 때 두개의 기폭 장치가 발화하는 시차를 각각 5회 실시하였을 때 순발 뇌관과 정밀 타이머를 이용하여 0 msec에 대해 평균 3.4 msec이 측정되었고, 10msec에 대해 10.2 msec, 50msec에 대해 52msec, 100 msec에 대해 100.4msec, 500msec에 대해 502.4msec가 각각 측정되었다. 이 경우 기폭 장치의 뇌관 오차를 배제하면, 두개의 점화 소자에 대한 지발 시차의 정확성만을 확인하면 지발 시차의 오차가 발생되지 않는다. 즉, 상기 점화소자의 지발 시차를 약 0, 10, 50, 100, 500 msec일 때 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 50msec에 대해 52msec, 100 msec에 대해 100.4msec, 및 500msec에 대해 502.4msec가 오실로스코프를 통해 측정된 상태를 보인 도이다.

또한 충전부의 충전 시간도 도 6에 도시된 바와 같이, 약 300msec 정도로 측정되었다.

또한 30m 거리에서 발파 지점으로 부터 입자의 속도를 측정한 진동 파형에 대해 지발 시차가 각각 0msec, 40msec인 두 기폭 장치(33)의 경우 진동 파형의 지연 시차는 도 7에 도시된 바와 같이, 적용된 시차에 대해 ±3.95 msec 이하의 차이를 보였으나, 실제 점화 소자(31)의 발파 시간 지연은 1.05msec 이하로 측정되었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 발파기의 전자 지연 방법 및 장치는, 발파 직전에 와이어의 단선 여부의 검사 및 저항값의 측정을 실시하여 발파의 오작동으로 미연에 방지할 수 있으며, 지발 시차를 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 얻는다.

이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 배터리를 통해 입력되는 전기 에너지를 충전한 후 발파 신호가 입력될 때 충전된 전기 에너지를 점화 소자로 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 발파기의 전자 지연 방법에 있어서,

   a) 상기 배터리로부터 공급된 전압이 공급될 때 입력되는 발파자의 비밀 번호와 미리 저장된 비밀 번호의 일치 여부를 체크하는 단계;

   b) 상기 a) 단계에 의해 발파자의 비밀 번호와 저장된 비밀 번호가 일치하는 경우, 지발 시차가 일정한 제1 모드와 지발 시차가 랜덤한 제2 모드중 하나가 선택되는 단계;

   c) 상기 점화 소자의 수를 입력하는 단계;

   d) 상기 c) 단계에서 입력된 수의 상기 점화 소자와 접속된 와이어의 단선 여부 검사 및 발파 회로의 저항값을 측정하는 단계;

   e) 상기 c) 단계에서 각각의 와이어의 단선이 없고 발파 회로의 저항값이 유효 범위 이내인 경우, 상기 b) 단계에서 제1 모드가 선택된 경우 상기 점화 소자에 대한 지발 시차를 입력하고, 상기 제2 모드인 경우 각각의 점화 소자에 대한 지발 시차를 점화 소자마다 순차 입력되는 단계;

   f) 충전 스위치에 의한 충전 신호가 입력되면 상기 충전 소자를 충전시키는 단계; 및

   g) 상기 충전 신호가 인가되고 있는 상태에서 발파 스위치에 의한 발파 신호가 입력되는 경우, 상기 e)단계에서 입력된 지발 시차 만큼 지연된 후 상기 충전 소자에 충전된 전류를 상기 점화 소자로 방전시켜 발파하는 단계를 포함하는 전기 발파기의 전자 지연 방법.
2. 제1항에 있어서, i) 상기 f) 또는 g) 단계중 하나에서 충전 신호 및 발파 신호가 입력되지 않는 경우 상기 취소 신호가 입력되었는 지를 체크하여 취소 신호가 입력되었다고 판단되면 상기 충전 소자에서 점화 소자로의 방전을 정지하는 단계를 더 포함하는 전기 발파기의 전자 지연 방법.
3. 배터리로부터 제공된 전기 에너지를 저장하는 캐패시터로 구비된 충전부와,

   다수개의 숫자 키, 취소 키, 설정 키, 발파 스위치, 및 충전 스위치를 구비하여 발파자의 비밀 번호, 점화 소자의 수, 및 점화 소자의 시발 시차를 입력하고, 충전 신호, 발파 신호, 및 취소 신호를 입력하는 키 입력부;

   소정치의 전원에 따라 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어에 흐르는 제1 전류량과 스위칭부의 온시 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어에 흐르는 제2 전류량을 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기;

   상기 A/D 변환기의 제 1 전류량과 제2 전류량의 차에 따라 상기 점화 소자 및 기폭 장치의 와이어의 단선 및 저항값이 유효 범위 이내인 지를 판단하고, 입력 포트를 통해 제공된 디지탈 형태의 키 데이터를 받아 상기 디지털 형태의 키 데이터와 발파 데이터에 따라 상기 충전부의 전기 에너지를 점화 소자 및 기폭 장치로순차 제공하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제어부;

   상기 제어 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 출력 포트를 통해 제공된 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 충전부에 충전된 전기 에너지를 다수개의 점화 소자 및 기폭 장치에 순차적으로 공급하는 스위칭부; 및

   상기 제어부에 접속되어 상기 점화 소자 및 기폭 장치들 사이에 접속되는 와이어의 단선 여부 및 상기 점화 소자 및 기폭 장치들의 총 저항값, 발파 초기의 배터리의 전압, 상기 충전부의 충전 완료됨, 및 상기 키 입력부를 통해 선택된 점화 소자의 지연 시간을 표시하는 표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 발파기의 전자 지연 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 제어부의 제어에 의해 출력 접점이 닫히고, 각각의 출력 접점에 대응하는 릴레이가 작동하여 상기 충전부의 충전 전류를 상기 점화 소자에 제공하고, 발파전 최소키가 입력되는 경우 상기 출력 접점이 열리고, 각각의 출력 접점에 대응되는 상기 릴레이의 작동이 정지되어 상기 충전부의 충전 전류가 점화 소자에 방전되는 것을 정지하는 릴레이 소자로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 발파기의 전자 지연 장치.