KR20130058460A - Power storage circuit and firing circuit of fuze - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유도탄용 침투신관에 적용하기 위해 고안된 신관 전원저장장치 및 기폭장치 회로설계에 관한 것이다.The present invention relates to a fuse power storage device and detonator circuit design designed for application to penetration fuses for missiles.
선진국에서 적용하고 있는 침투신관용 전원장치 및 기폭장치에 대한 세부 내용은 알려져 있지 않으며, 일부 선진국용 침투신관에는 견고 표적 충돌 이후에 사용하기 위한 신관전원으로 열전지가 적용되는 것으로 알려져 있다.The details of power supply and detonator for penetration fuse applied in developed countries are not known. In some advanced countries, it is known that thermal cell is applied as a fuse power source for use after solid target collision.
한편, 기폭장치는 신관 전원으로부터 기폭에너지 충전회로를 통해 에너지를 기폭 커패시터에 저장하였다가 탄 폭발시점에 신관에서 출력되는 파이어(Fire) 신호를 인가 받아서 기폭장치의 SCR(Silicon-Controlled Rectifier)소자를 턴 온(turn on)하여 기폭 커패시터에서 저장된 에너지를 기폭관에 인가하여 기폭관을 점화시키는 장치이다.On the other hand, the detonator stores energy in the detonator capacitor through the detonation energy charging circuit from the fuse power supply and receives the fire signal outputted from the fuse at the time of explosion, thereby receiving the SCR (silicon-controlled rectifier) element of the detonator. The device is turned on to apply energy stored in the detonation capacitor to the detonator to ignite the detonator.
도 1은 종래의 시한신관 기폭장치(100)의 블록도(미국 등록 특허, US 7,478,595)를 나타낸 것이다. 기폭 커패시터(110)에 에너지가 충전된 상태에서 SCR(120)의 게이트(Gate) 단자(122)에 파이어(Fire) 신호가 입력될 경우 SCR(120)이 턴 온 되고, 기폭 커패시터(110)에 저장된 에너지가 SCR(120)을 통해 기폭관에 전달되어 기폭관이 점화된다. 도 1의 기폭장치(100)는 SCR(120)을 사용하여 기폭관을 점화시키는데, 이 방법은 SCR(120)의 게이트 단자(122)에 펄스 폭 수 마이크로 초(μsec) 이하의 잡음이 유입될 경우 신관 오작동이 발생한다는 단점이 있다.Figure 1 shows a block diagram (US Patent, US 7,478,595) of the conventional time fuse detonator 100. When a fire signal is input to the
도 2의 (a) 내지 (c)는 종래의 신관 기폭장치의 작동 개념을 설명하기 위한 파형도를 나타내고, 도 2의 (d)는 본 발명에 따른 신관 기폭장치의 작동 개념을 설명하기 위한 파형도를 나타낸 것이다.2 (a) to 2 (c) show a waveform diagram for explaining the operation concept of the conventional fuse detonator, Figure 2 (d) is a waveform for explaining the operation concept of the fuse detonator according to the present invention Is shown.
도시된 바와 같이, 도 2의 (a)에서 신관전원과 도 2의 (c)에서 기폭 커패시터(110)의 C1에 기폭전압이 충전된 상태에서, 도 2의 (b)에서 파이어(Fire) 신호 단에 폭 수 마이크로 초(μsec) 이하의 잡음이 유입될 경우 기폭장치(100)의 SCR(120)이 작동하여 기폭 커패시터(110)의 C1에 충전된 에너지가 도 2의 (c)에서 기폭 커패시터 전압 파형과 같이 SCR(120)을 통해 방전되어 기폭관이 잘못 점화되는 단점이 있다.As shown in FIG. 2A, a fire signal is charged in FIG. 2B in a state in which a fuse power is charged in C1 of the
이와 같은 현상은 SCR(120) 소자의 특성 때문에 발생한다. 즉, SCR(120)은 게이트 단자(122)에 펄스 폭 수 십 나노 초(nsec) 정도의 잡음 등의 펄스가 인가되면 SCR(120)이 턴 온(turn on) 되어 기폭 커패시터(110)에 충전된 에너지가 모두 방전될 때까지 SCR(120)을 턴 오프(turn off) 시킬 수 없다. 이로 인해 SCR(120)을 적용한 기폭장치(100)는 잡음에 취약하다는 단점을 가지고 있다.This phenomenon occurs because of the characteristics of the SCR (120) device. That is, when a pulse such as noise of about tens of nanoseconds (nsec) of pulse width is applied to the
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 울트라 커패시터를 이용한 간단한 신관전원저장장치 회로를 제공함으로써, 침투탄이 표적 관통과정에서 필요로 하는 전원을 자체적으로 공급하기 위해 열전지뿐만 아니라 열전지를 활성화하기 위한 부수적 회로가 필요하게 되는 제약을 극복하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, by providing a simple fuse power storage circuit using an ultra-capacitor, to activate the thermal cell as well as the thermal cell in order to supply itself the power required by the penetrating bomb target penetration process. It is to overcome the constraint that additional circuitry is needed.
또한, 본 발명은 전원 차단 시에도 안전하게 작동하고 잡음에도 강한 기폭장치회로를 제공함으로써, 침투신관이 표적충돌과 표적 관통과정에서 전원 차단 등으로 인한 잡음이 신관 내부로 유입될 가능성과 이로 인한 신관오작동의 가능성을 줄이기 위한 것이다.In addition, the present invention provides a detonator circuit that operates safely even when the power is cut off and resistant to noise, so that the infiltration fuse may enter noise into the fuse due to the power interruption during the target collision and the target penetration process, and thereby the fuse malfunction. It is to reduce the possibility of.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기폭장치는, 표적 충돌 및 표적을 감지하여 표적 탐지 신호를 발생하는 신호처리회로부; 신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부; 및 상기 표적 충돌 시까지 상기 신관전원을 이용하여 충전하고, 상기 표적 충돌 이후에 충전 전압이 임계 값에 도달할 때까지 일정한 전원을 상기 신호처리회로부에 공급하는 전원저장장치회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Detonator according to an embodiment of the present invention, the signal processing circuit unit for generating a target detection signal by detecting a target collision and target; A detonator circuit unit for storing fuse power and igniting the detonator by applying the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal; And a power storage device circuit unit which charges using the fuse power until the target collision, and supplies constant power to the signal processing circuit until the charging voltage reaches a threshold value after the target collision. do.
한편, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 기폭장치는, 표적 충돌 및 표적을 감지하여 표적 탐지 신호를 발생하는 신호처리회로부; 신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부; 전원이 인가된 상태에서, 상기 신호처리회로부에서 발생한 상기 표적 탐지 신호를 상기 기폭장치회로부에 전송하는 커플러회로부; 및 상기 신호처리회로부에 인가되는 전원의 크기가 임계 값보다 낮을 때 상기 커플러회로부에 공급되는 상기 전원을 차단하는 잡음차단회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the detonator according to another embodiment of the present invention, the signal processing circuit unit for generating a target detection signal by detecting a target collision and the target; A detonator circuit unit for storing fuse power and igniting the detonator by applying the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal; A coupler circuit unit for transmitting the target detection signal generated in the signal processing circuit unit to the detonator circuit unit in a state where power is applied; And a noise blocking circuit unit which cuts off the power supplied to the coupler circuit unit when the magnitude of the power applied to the signal processing circuit unit is lower than a threshold value.
다른 한편, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 기폭장치는, 표적 충돌 및 표적을 감지하여 표적 탐지 신호를 발생하는 신호처리회로부; 및 신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부를 포함하고, 상기 기폭장치회로부는 상기 기폭장치회로부의 입력단에 인가되는 펄스 폭 동안만 턴 온 상태를 유지하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the detonator according to another embodiment of the present invention, the signal processing circuit unit for generating a target detection signal by detecting a target collision and the target; And a detonator circuit unit configured to store fuse power and apply the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal to ignite the detonator. The detonator circuit unit is applied to an input terminal of the detonator circuit unit. And a switching device that remains turned on only during the pulse width.
본 발명은 기존 신관회로에 추가적으로 2종의 전원저장장치회로, 전원ON/OFF 잡음 차단회로, 그리고 MOSFET로 구성된 기폭장치 회로를 고안하여 적용함으로써, 표적충돌 순간부터 신관에 외부전원이 차단되더라도 표적관통 과정에서 신관이 필요로 하는 전원을 자체적으로 공급하여 신관의 표적탐지 기능이 정상적으로 작동하도록 하였으며, 또한 전원 ON/OFF에 의한 신관오작동과 잡음 유입에 의한 신관 오작동을 방지하도록 하여 침투신관의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention devises and applies the detonator circuit composed of two kinds of power storage device circuit, power ON / OFF noise blocking circuit, and MOSFET in addition to the existing fuse circuit, so that even though the external power is cut off from the moment of target collision, target penetration is achieved. In addition, the target detection function of the fuse is normally operated by supplying the power required by the fuse by itself, and also the reliability of the penetration fuse is greatly increased by preventing the fuse malfunction caused by the power on / off and the noise inflow. Can be improved.
도 1은 종래의 신관(시한신관) 기폭장치의 블록도이다.
도 2는 종래 및 본 발명에 따른 기폭장치의 작동 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신관 전원저장장치 및 기폭장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신관 전원저장장치 및 기폭장치의 상세 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 신관 전원저장장치의 작동 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전원 ON/OFF잡음 차단회로 및 기폭장치의 작동 개념도이다.1 is a block diagram of a conventional fuse (time fuse) detonator.
2 is a conceptual view of operation of the detonator according to the prior art and the present invention.
3 is a block diagram of a fuse power storage device and detonator according to the present invention.
Figure 4 is a detailed block diagram of the fuse power storage device and the detonator according to the present invention.
5 is a conceptual diagram of the operation of the fuse power storage device according to the present invention.
6 is a conceptual view illustrating the operation of a power on / off noise blocking circuit and a detonator according to the present invention.
본 발명은 종래의 신관전원장치 및 기폭장치의 단점을 해결하기 위해서 창안되었다. 종래의 신관전원장치 및 기폭장치는, 첫째, 신관의 전원이 차단되면 신관이 작동하지 않고, 둘째, 기폭장치의 기폭커패시터에 에너지가 저장된 상태에서 신관 전원이 OFF/ON 되거나 신관전원에 잡음 등의 원인으로 떨림 현상(chattering)이 발생할 경우 기폭장치가 작동하여 신관오작동을 유발시킨다. 또한 셋째, 기폭장치의 기폭 커패시터에 에너지가 저장된 상태에서 SCR의 게이트 단자에 펄스 폭 수 마이크로 초(μsec) 이하의 잡음이 유입될 경우 신관 오작동이 발생할 수 있다. The present invention was devised to solve the disadvantages of the conventional fuse power supply device and the detonator. In the conventional fuse power supply and detonator, first, the fuse does not operate when the fuse power is cut off. Second, the fuse power is turned off / on while the energy is stored in the detonator capacitor of the detonator. If chattering occurs as a cause, the detonator will operate, causing fuse failure. Third, a fuse malfunction may occur when noise of less than a microsecond (μsec) in pulse width flows into the gate terminal of the SCR while energy is stored in the initiator capacitor of the initiator.
이에, 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위해서 2종의 전원저장장치회로, 전원 ON/OFF잡음 차단회로, 그리고 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET; MOS field-effect transistor) 소자로 구성된 기폭장치 회로를 고안하였다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a detonator circuit composed of two kinds of power storage circuits, a power on / off noise blocking circuit, and a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) element. Devised.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 특징과 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the features and preferred embodiments of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 신관 전원저장장치 및 기폭장치의 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 신관 전원저장장치 및 기폭장치의 상세 블록도이다.3 is a block diagram of a fuse power storage device and detonator according to the present invention, Figure 4 is a detailed block diagram of a fuse power storage device and detonator according to the present invention.
본 발명에 따른 신관 전원저장장치 및 기폭장치(200)는 두 개의 DC/DC 변환기(211 및 212), 신호처리회로부(220), 옵토 커플러 회로(230), 기폭장치회로부(240), 전원저장장치회로(신호처리회로부용)(250), 전원 ON/OFF 잡음차단회로(260) 및 전원저장장치회로(기폭장치회로부용)(270)를 포함한다.The fuse power storage device and the
DC/DC 변환기(211)는 신관 외부로부터 신관에 유입되는 각종 잡음을 차단하기 위해 신관전원을 유도탄전원과 분리한다. 또한, DC/DC변환기(212)는 신호처리회로부에서 필요로 하는 각종 전원을 발생시킨다.The DC /
신호처리회로부(220)는 원칩 컨트롤러(221), 초기화 회로(222) 및 버퍼 회로(223)를 포함한다. 원칩 컨트롤러(221)는 표적충돌과 표적을 감지한다. 초기화 회로(222)는 원칩 컨트롤러(221)를 초기화하며, 원칩 컨트롤러(221)에 인가되는 전원이 미리 설정된 전압보다 낮을 경우 발생할 수 있는 원칩 컨트롤러(221)의 오작동을 방지하기 위해서 원칩 컨트롤러(221)를 초기화하는 역할을 수행한다. 버퍼회로(223)는 원칩 컨트롤러(221)를 보호하고 옵토 커플러 회로(230)를 구동한다.The signal processing circuit unit 220 includes a one
옵토커플러 회로(230)는 신호처리회로부(220)와 기폭장치회로부(240) 간의 잡음유입 방지를 위한 전원분리를 수행한다.The
기폭장치회로부(240)는 기폭에너지 충전회로(241), 기폭에너지 저장회로(242) 및 방전회로(243)를 포함한다. 기폭에너지 충전회로(241)는 유도탄이 표적에 근접할 경우에 작동하며 기폭관의 기폭에 필요한 에너지를 기폭커패시터에 충전시켜 주는 역할을 한다.The detonator circuit unit 240 includes an detonation
한편, 침투탄이 표적에 충돌 할 때, 유도탄에서 신관에 공급되는 전원이 차단되는데, 도 3과 도 4의 전원저장장치(신호처리부용)(250)는 이때부터 신관에서 필요로 하는 전원을 공급한다. 전원저장장치(신호처리부용)(250)는 예를 들어, 2F의 대용량 울트라 커패시터(Ultra Capacitor)를 사용하여 신관에서 필요로 하는 전원을 저장하는데, 유도탄 비행 중에는 유도탄 전원을 울트라 커패시터에 저장하였다가 유도탄이 표적에 충돌 시부터는 울트라 커패시터에 저장된 에너지를 사용하여 신관이 작동하도록 한다.On the other hand, when the penetrating coal collides with the target, the power supplied to the fuse from the missile is cut off, and the power storage device (for the signal processor) 250 of FIGS. do. The power storage device 250 (for the signal processing unit), for example, uses a large-capacity ultracapacitor of 2F to store the power required in the fuse, during the missile flight, the missile power is stored in the ultracapacitor When the missile hits the target, the fuse uses the energy stored in the ultracapacitor to operate.
도 5는 본 발명에 따른 신관 전원저장장치의 작동 개념을 설명하기 위한 파형도이다. 도 5의 (d)에서 신관전원은 유도탄에서 신관에 공급하는 전원으로, 이 전원은 표적 충돌 시에 차단된다. 도 5의 (e)에서 충전 전압은 울트라 커패시터에 충전되는 전압으로, 유도탄 비행 중에는 신관전원을 저장하고, 표적 충돌 이후부터는 신관이 충전된 에너지를 사용함으로 인해 방전되는 것을 볼 수 있다. 도 5의 (e)에서 충전전압은 유도탄 전원이 인가된 후부터 일정크기의 전압까지 충전하는데 수분 이상의 시간이 소요되는데, 이로 인해 울트라 커패시터 출력을 직접 신호처리부(220)의 전원으로 사용할 수가 없다. 5 is a waveform diagram illustrating an operation concept of a fuse power storage device according to the present invention. In FIG. 5 (d), the fuse power source is a power source supplied from the missile to the fuse, and this power source is cut off at the target collision. In FIG. 5E, the charging voltage is a voltage charged in the ultracapacitor, and the fuse power is stored during the missile flight, and after the target collision, the fuse is discharged by using the charged energy. In FIG. 5E, the charging voltage takes more than a few minutes to charge up to a predetermined voltage after the induction coal power is applied, and thus, the ultracapacitor output cannot be directly used as a power source of the signal processor 220.
신호처리부(220)의 전원은 유도탄 전원이 신관에 인가되는 순간부터 표적에 충돌하여 표적감지를 수행하는 동안까지 계속 안정적으로 공급되어야 하기 때문에, 전원저장장치회로(250)는 도 4와 같이 2개의 다이오드, 저항, 울트라 커패시터, DC/DC 변환기(MAX710) 등으로 구성된다.Since the power of the signal processor 220 must be stably supplied from the moment when the guided coal power is applied to the fuse until the target collision is performed to perform the target detection, the
도 5의 (f)에서 입력전원(MAX710)은 신관전원 인가 시는 신관전원과 동일하지만 표적충돌 이후부터는 울트라 커패시터 출력전압과 동일하게 출력됨을 볼 수 있다. 도 4의 전원저장장치회로(250)에서 적용된 MAX 710은 DC/DC 변환기로서, 입력전압이 2V ∼ 11V 범위로 입력될 경우 항상 5V로 출력시켜 주는 특성을 지나고 있다. 그러므로 도 5의 (g)에서 출력전원(MAX710)은 신관전원 인가 직후부터 표적 충돌 후 울트라 커패시터의 충전전압이 약 2V까지 방전되는 시간 동안 항상 일정한 전원을 출력하기 때문에, 표적 충돌 이후에도 신호처리부(220)는 안정적으로 표적을 탐지할 수 있게 된다.In FIG. 5 (f), the input power MAX710 is identical to the fuse power when the fuse power is applied, but is output the same as the ultra capacitor output voltage after the target collision. The
다시, 도 3 및 도 4를 참조하면, 전원 ON/OFF잡음 차단회로(260)는 기폭커패시터에 기폭 에너지가 충전된 상태에서 신관전원이 OFF/ON 되거나 신관전원에 잡음 등의 원인으로 떨림 현상이 발생할 경우 기폭장치가 작동하여 신관오작동이 발생하는데, 이를 해결하기 위해 고안된 회로이다. 전원 ON/OFF잡음 차단회로(260)는 초기화 회로(222)의 출력신호를 이용하여 옵토 커플러 회로(230)에 인가되는 전원을 제어한다. 초기화 회로(222)는 전술한 바와 같이 원칩 컨트롤러(221)에 인가되는 전원의 전압 크기를 감시하는 회로로서, 전원전압이 미리 설정된 일정 크기의 전압보다 낮으면 원칩 콘트롤러(221)를 초기화시키는 역할을 한다.Again, referring to FIGS. 3 and 4, the power ON / OFF noise cut-
도 6은 본 발명에 따른 전원 ON/OFF 잡음 차단회로 및 기폭장치의 작동 개념도를 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이 도 6의 (h)에서 신관전원이 ON/OFF 할 경우 도 6의 (i)에서 파이어(Fire) 신호단에 전원 ON/OFF잡음이 발생한다. 이 잡음은 초기화 회로(222)에서 전원전압이 일정 크기 이하로 떨어질 때 발생한다. 6 is a conceptual diagram illustrating an operation of a power on / off noise blocking circuit and a detonator according to the present invention. As shown in FIG. 6, when the fuse power is ON / OFF in FIG. 6H, power ON / OFF noise is generated at the fire signal terminal in FIG. 6I. This noise occurs when the power supply voltage in the
도 6의 (j)에서 리셋(Reset) 신호는 원칩 컨트롤러(221)에 인가되는 전원이 미리 설정된 전압보다 낮을 경우 원칩 컨트롤러(221)의 오작동을 방지하기 위해서 원칩 컨트롤러(221)를 초기화하는데 사용된다. 따라서, 리셋(Reset) 신호가 하이(HIGH) 상태일 때는 원칩 컨트롤러(221)가 안정되게 작동하는 시간이고, 로우(LOW) 상태일 때는 원칩 컨트롤러(221)가 불안정하게 작동하는 시간이기 때문에 이 신호를 이용하여 옵토 커플러 회로(230)에 인가되는 신호를 제어할 경우 신관 ON/OFF잡음에 의한 신관오작동을 방지할 수 있다. In FIG. 6J, a reset signal is used to initialize the one
이에, 도 4의 트랜지스터(Q1, Q2)는 도 6의 (j)에서 리셋(Reset) 신호를 이용하여 옵토 커플러(230)에 인가되는 전원을 제어한다. 원칩 컨트롤러(221)의 전원이 일정 크기 이하로 떨어지면, 초기화 회로(222)에서 도 6의 (j)에서 리셋(Reset) 신호와 같이 로우(LOW) 상태 신호가 발생하고, 이로 인해 트랜지스터(Q1)가 오프(OFF)되어 도 6의 (k)에서 옵토 커플러 회로(230)의 전원이 차단된다. 옵토 커플러 회로(230)의 전원이 차단된 상태에서 도 6의 (i)에서 파이어(Fire)신호에 전원ON/OFF잡음이 발생하여 트랜지스터(Q2)에 인가되더라도 트랜지스터(Q1)가 차단되어 도 6의 (k)에서 옵토 커플러 회로(230)의 전원이 인가되지 않는다. Accordingly, the transistors Q1 and Q2 of FIG. 4 control the power applied to the
이로 인해 도 6의 (i)에서 파이어(Fire) 신호가 도 6의 (l)에서 파이어(Fire) 신호(옵토커플러 입력)에 인가되지 않게 되고 따라서 기폭장치가 작동하지 않게 되어 신관 오작동을 방지하게 된다. 만약 신관전원이 안정된 상태에서 도 6의 (i)에서 표적탐지신호(Fire 신호)가 출력되면, 도 6의 (l)에서 파이어(Fire) 신호와 도 6의 (m)에서 기폭 커패시터 전압 파형과 같이 출력되어 기폭관이 점화되어 신관이 정상적으로 작동하게 된다.As a result, the fire signal in FIG. 6 (i) is not applied to the Fire signal (optocoupler input) in FIG. 6 (l), and thus the detonator is not operated to prevent fuse malfunction. do. If the target detection signal (Fire signal) is output in (i) of FIG. 6 while the fuse power is stabilized, the fire signal in FIG. 6 (l) and the detonation capacitor voltage waveform in (m) of FIG. It is output as well and the ignition tube is ignited so that the fuse operates normally.
한편, 기폭커패시터에 기폭 에너지가 충전된 상태에서 기폭장치에 인가되는 신관전원이 OFF/ON될 경우 옵토 커플러 회로(230)의 오작동으로 인해 잡음펄스가 발생하며 이 잡음이 방전회로(243)의 MOSFET 입력단에 인가되어 신관 오작동을 유발시킨다. 이를 방지하기 위해 전원저장장치 및 기폭장치(200)는 도 3과 도 4의 전원저장장치회로(기폭회로용)(270)를 더 포함한다. 전원저장장치회로(기폭회로용)(270)를 설계할 때 커패시터의 값 C4의 선정이 중요한데, 도 4에서 기폭 커패시터의 값 C5의 충전에너지가 자연 방전하는 시간 보다 C4의 충전에너지가 자연 방전하는 시간이 더 길도록 C4의 값을 선정하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the fuse power applied to the detonator is turned off / on while the detonator capacitor is charged with detonation energy, a noise pulse occurs due to a malfunction of the
한편, 도 1의 종래의 신관 기폭장치(100)에서는 SCR(120)을 사용하여 기폭장치회로를 설계하였는데, 본 발명에서는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 기폭장치회로부(240)의 스위칭 소자로 MOSFET를 사용하여 기폭장치회로를 고안하였다. SCR(120)은 입력단에 폭 수십 나노 초(nsec)의 매우 짧은 펄스가 인가되어도 턴 온 되어서 계속 유지(SCR(120)에 유지 전류(holding current)이하의 전류 인가 시에만 턴 오프 됨)되는 특성이 있기 때문에 매우 짧은 폭의 잡음 유입에 의해서도 신관 오작동이 유발된다는 단점이 있다. Meanwhile, in the conventional fuse detonator 100 of FIG. 1, the detonator circuit is designed using the
이에 반해, 본 발명에서 적용된 MOSFET를 스위칭소자로 사용한 기폭장치회로(240)는 펄스 폭 수 마이크로 초(μsec)의 펄스가 인가되어도 신관오작동이 발생하지 않는 장점을 가지고 있다. 이는 MOSFET가 입력단에 인가되는 펄스폭 동안만 턴 온 상태를 유지하는 특성을 가지고 있기 때문이다. 즉 짧은 폭의 펄스가 MOSFET가 입력단에 인가되면 인가되는 펄스 폭만큼 MOSFET가 턴 온 되고, 기폭커패시터에 저장된 에너지가 방전되어 기폭관에 인가되지만 그 에너지 크기가 너무 작아서 기폭관을 점화할 수 없기 때문에 신관오작동이 발생되지 않는다. 기폭관 점화를 위해서는 폭 수십 마이크로 초(μsec) 이상의 파이어(Fire) 신호가 MOSFET 입력단에 인가되어야만 한다. In contrast, the detonator circuit 240 using the MOSFET applied as the switching element in the present invention has an advantage that fuse operation does not occur even when a pulse width of several microseconds (μsec) is applied. This is because the MOSFET is only turned on for the pulse width applied to the input. That is, when a short pulse is applied to the input terminal of the MOSFET, the MOSFET is turned on as much as the applied pulse width, and the energy stored in the initiator capacitor is discharged and applied to the initiator tube, but the energy tube is too small to ignite the initiator tube. Fuse malfunctions do not occur. Fire tube ignition requires a Fire signal of several tens of microseconds or more to be applied to the MOSFET input.
도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 SCR(120)을 사용한 기폭장치(100)는 펄스폭 수 마이크로 초(μsec)의 잡음에 의해 신관 오작동이 발생하지만, 도 2의 (m)에서 MOSFET을 사용한 기폭장치(200)는 펄스 폭 수 마이크로 초(μsec)의 잡음에 의해 신관오작동이 발생하지 않게 된다.As shown in (c) of FIG. 2, the detonator 100 using the
본 발명은 침투신관 적용을 위해 상기의 문제점을 해결하도록 고안하였으며, 신호처리회로부(220), DC/DC변환기(211 및 212), 기폭장치회로부(240) 등으로 구성된 기존 신관회로에 전원저장장치회로(신호처리부용)(250), 전원저장장치회로(기폭회로용)(270), 전원 ON/OFF잡음 차단회로(260), 옵토 커플러 회로(230), 그리고 스위칭 소자로서 SCR 대신에 MOSFET로 구성된 기폭장치회로를 추가하는 방법을 제안하였다.The present invention has been devised to solve the above problems for the application of penetration fuse, the power storage device in the existing fuse circuit consisting of the signal processing circuit 220, DC /
본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다양한 방식으로 변형될 수 있고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various ways without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
211, 212: DC/DC 변환기 221: 원칩 컨트롤러
222: 초기화 회로 223: 버퍼회로
230: 옵토커플러회로 241: 기폭에너지 충전회로
242: 기폭에너지 저장회로 243: 방전회로
250: 전원저장장치회로(신호처리부용) 260: 전원ON/OFF잡음 차단회로
270: 전원저장장치회로(기폭회로용)211, 212: DC / DC converter 221: one-chip controller
222: initialization circuit 223: buffer circuit
230: optocoupler circuit 241: detonation energy charging circuit
242: detonation energy storage circuit 243: discharge circuit
250: power storage circuit (for signal processing section) 260: power on / off noise blocking circuit
270: power storage circuit (for detonation circuit)
Claims (11)
신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부; 및
상기 표적 충돌 시까지 상기 신관전원을 이용하여 충전하고, 상기 표적 충돌 이후에 충전 전압이 임계 값에 도달할 때까지 일정한 전원을 상기 신호처리회로부에 공급하는 전원저장장치회로부를 포함하는 기폭장치.A signal processing circuit unit for detecting a target collision and a target and generating a target detection signal;
A detonator circuit unit for storing fuse power and igniting the detonator by applying the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal; And
And a power storage device circuit unit which charges using the fuse power until the target collision, and supplies constant power to the signal processing circuit unit until the charging voltage reaches a threshold value after the target collision.
상기 표적 충돌 시까지 상기 신관전원을 이용하여 충전하는 울트라 커패시터;
상기 표적 충돌 이후에 충전 전압이 임계 값에 도달할 때까지 일정한 전원을 상기 신호처리회로부에 공급하는 DC/DC 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The power storage device of claim 1,
An ultracapacitor charged with the fuse power until the target collision;
And a DC / DC converter for supplying constant power to the signal processing circuit until the charging voltage reaches a threshold value after the target collision.
상기 신관 전원을 상기 DC/DC 변환기의 입력단에 인가하는 제1 다이오드; 및
상기 울트라 커패시터의 전원을 상기 DC/DC 변환기의 입력단에 인가하는 제2 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The power storage device of claim 2,
A first diode for applying the fuse power to an input terminal of the DC / DC converter; And
And a second diode for applying the power of the ultra capacitor to the input terminal of the DC / DC converter.
신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부;
전원이 인가된 상태에서, 상기 신호처리회로부에서 발생한 상기 표적 탐지 신호를 상기 기폭장치회로부에 전송하는 커플러회로부; 및
상기 신호처리회로부에 인가되는 전원의 크기가 임계 값보다 낮을 때 상기 커플러회로부에 공급되는 상기 전원을 차단하는 잡음차단회로부를 포함하는 기폭장치.A signal processing circuit unit for detecting a target collision and a target and generating a target detection signal;
A detonator circuit unit for storing fuse power and igniting the detonator by applying the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal;
A coupler circuit unit for transmitting the target detection signal generated in the signal processing circuit unit to the detonator circuit unit in a state where power is applied; And
And a noise blocking circuit unit which cuts off the power supplied to the coupler circuit unit when the magnitude of the power applied to the signal processing circuit unit is lower than a threshold value.
상기 표적 충돌 및 표적을 감지하는 원칩 컨트롤러;
상기 원칩 컨트롤러에 인가되는 전원의 크기가 임계 값 보다 낮을 때 상기 원칩 컨트롤러를 초기화하는 초기화회로; 및
상기 원칩 컨트롤러를 보호하고, 상기 커플러회로부를 구동하는 버퍼회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The method of claim 4, wherein the signal processing circuit unit,
A one-chip controller for detecting the target collision and a target;
An initialization circuit for initializing the one-chip controller when the magnitude of power applied to the one-chip controller is lower than a threshold value; And
And a buffer circuit to protect the one-chip controller and to drive the coupler circuit.
상기 원칩 컨트롤러에 인가되는 전원의 크기가 임계 값 보다 낮을 때 상기 초기화회로부의 출력 신호를 이용하여 상기 커플러 회로에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The method of claim 5, wherein the noise blocking circuit unit,
And the power supply to the coupler circuit is cut off by using the output signal of the initialization circuit unit when the magnitude of the power applied to the one-chip controller is lower than a threshold value.
상기 버퍼회로로부터 수신한 상기 표적 탐지 신호를 상기 커플러회로부에 전송하는 제1 트랜지스터; 및
상기 원칩 컨트롤러에 인가되는 전원의 크기가 임계 값 보다 낮을 때 상기 초기화회로부의 출력 신호에 반응하여 상기 커플러회로에 인가되는 전원을 차단하는 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The method of claim 6, wherein the noise blocking circuit unit,
A first transistor for transmitting the target detection signal received from the buffer circuit to the coupler circuit; And
And a second transistor which cuts off power applied to the coupler circuit in response to an output signal of the initialization circuit unit when the magnitude of power applied to the one-chip controller is lower than a threshold value.
상기 기폭장치회로부의 커패시터보다 자연 방전 시간이 긴 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.The power storage device of claim 8, wherein
And a capacitor having a longer natural discharge time than the capacitor of the initiator circuit portion.
신관 전원을 저장하고, 상기 저장된 신관 전원을 상기 표적 탐지 신호에 따라 기폭관에 인가하여 상기 기폭관을 점화시키는 기폭장치회로부를 포함하고,
상기 기폭장치회로부는,
상기 기폭장치회로부의 입력단에 인가되는 펄스 폭 동안만 턴 온 상태를 유지하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기폭장치.A signal processing circuit unit for detecting a target collision and a target and generating a target detection signal; And
A detonator circuit unit for storing fuse power and applying the stored fuse power to the detonator in accordance with the target detection signal to ignite the detonator;
The detonator circuit section,
And a switching element which maintains a turn-on state only for a pulse width applied to an input terminal of the initiator circuit portion.
금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET; MOS field-effect transistor)인 것을 특징으로 하는 기폭장치.The method of claim 10, wherein the switching device,
And a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
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