KR20220155417A - Mcu로 제어되는 비전기 뇌관용 기폭장치, 이를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법 및 기폭시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비전기 뇌관에 연결된 시스널 튜브를 전기 방전에 의한 스파크로 점화시켜 비전기 뇌관을 기폭하는 MCU로 제어되는 비전기 뇌관용 기폭장치, 이를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법 및 기폭시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 점화시킬 스파크 단자를 NO(Normally Open) 상태의 고전압측 단속 스위치(220)를 통해 연결하고 저전압을 인가할 시에 구동하는 MCU(231)에 의해 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키게 한 비전기 뇌관용 기폭장치를 사용하여, 발파기(300)에서 저전압을 인가한 이후 고전압을 인가할 시에만 기폭하게 하므로, 발파 현장의 다른 전기적 위험 요인에 의한 기폭을 원천적으로 방지한다.

Description

MCU로 제어되는 비전기 뇌관용 기폭장치, 이를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법 및 기폭시스템{TRIGGERING APPARATUS CONTROLLED BY MCU FOR NONELECTRIC DETONATOR AND TRIGGERING METHOD AND SYSTEM OF NONELECTRIC DETONATOR USING THEREOF}

본 발명은 비전기 뇌관에 연결된 시스널 튜브를 전기 방전에 의한 스파크로 점화시켜 비전기 뇌관을 기폭하는 MCU로 제어되는 비전기 뇌관용 기폭장치, 이를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법 및 기폭시스템에 관한 것이다.

터널 굴착 또는 지하 굴착 등의 막장 발파 현장에서 막장의 장약공에 설치한 비전기 뇌관을 기폭하기 위해 비전기 뇌관에 연결된 시그널 튜브를 점화시키는 기폭장치를 사용한다.

이러한 기폭장치는 시그널 튜브를 점화시킬 스파크 단자를 구비한다. 그리고, 스파크 단자에 고전압을 인가하여 스파크를 일으키게 할 발파기는 대체로 터널 밖의 안전한 장소에서 사용하도록 발파 모선을 통해 기폭장치와 전기적으로 연결되게 한다.

그런데, 길게 배선한 발파 모선은 굴착장비에서 사용하는 전원, 고압 동력선, 낙뢰 등의 외부 요인에 의해 유도전류 또는 고압의 유도전압이 발생할 수 있어서, 스파크 단자에서 스파크를 일으킬 수 있다.

이와 같은 외부 요인에 의한 스파크를 방지하기 위해서 공개특허 제10-2012-0052824에 개시된 바와 같이 특정 전압보다 낮은 전압에 의한 전류를 차단하고 특정 전압 이상의 전압에 의한 전류는 통전시키는 바리스터(Varistor)를 스파크단자와 직렬로 연결하여서, 발파기에서 기폭을 위해 인가할 고전압보다 낮은 외부 요인에 의한 전압에서는 스파크를 일으키지 않게 한다.

하지만, 바리스터는 전기적으로 완전하게 차단할 수 있는 것이 아니므로, 고전압의 서지가 발생할 시에 스파크를 일으킬 우려가 있으며, 열화에 의한 성능 저하의 문제도 있다.

KR 10-2012-0052824 A 2012.05.24.

따라서, 본 발명은 평상시에 스파크 단자를 전기적으로 분리하여서, 외부 요인에 의한 스파크를 방지하고, 발파기에서 의해서만 전기적으로 연결한 후 기폭할 수 있게 하는 MCU로 제어되는 비전기 뇌관용 기폭장치, 이를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법 및 기폭시스템을 제공하는 데 목적을 둔다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 비전기 뇌관용 기폭장치에 있어서, 외부로부터 전압 인가되는 전압 인가단(210); 비전기 뇌관에 연결된 시그널 튜브를 점화하여 기폭하기 위한 기폭부(240); 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이에 설치되는 NO(Normally Open) 상태의 고전압측 단속 스위치(220); 전압 인가단(210)에 연결되며, 구동에 필요한 저전압이 전압 인가단(210)에 인가될 시에 구동하여 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시켜서 저전압 인가 이후 기폭부(240)를 기폭시킬 고전압이 전압 인가단(210)에 인가될 시에 고전압에 의해 기폭부(240)에서 점화하게 하는 MCU(microcontroller unit, 231)를 구비한 저압 회로부(230);를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저압 회로부(230)는 적어도 고전압이 인가될 시에 상기 전압 인가단(210)으로부터 회로 분리하기 위한 저전압측 단속 스위치(232)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저압 회로부(230)는 저전압이 인가되는 동안 전력 충전하여 저전압 인가가 종료된 이후 또는 상기 저전압측 단속 스위치(232)에 의해 상기 전압 인가단(210)과 회로 분리된 이후에 상기 MCU(231)에 충전 전력을 공급하는 충전 요소(234)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저전압측 단속 스위치(232)는 NC(Normally Close) 상태의 스위치로 구성되고, 상기 MCU(231)는 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시킬 시에, 상기 저전압측 단속 스위치(232)를 오프(OFF)시킨다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저전압측 단속 스위치(232)는 고전압에 의해 용단하는 퓨즈로 구성된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저압 회로부(230)는 상기 MCU(231)에 인가되는 저전압을 안정화할 전압 레귤레이터(235)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인가 저전압의 극성에 상관없이 상기 MCU(231)의 극성에 맞춰 전기 공급하게 할 브릿지 회로(237)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 저압 회로부(230)는 저전압을 상기 전압 인가단(210)을 통해 인가할 시에 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고, 상기 MCU(231)는 펄스신호를 감지할 시에 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시킨다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기폭장치(200)를 발파 모선(301)을 통해 연결한 발파기(300)로 기폭하는 기폭 방법에 있어서, 기폭장치(200)에 저전압을 인가하는 기폭 대기 단계(S10); 저전압을 인가한 후 기설정 시간차를 두고 고전압을 기폭장치(200)에 인가하는 기폭 단계(S20);를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기폭 단계(S20)는 고전압을 기폭장치(200)에 인가하기에 앞서 기폭부(350)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하여 기폭부(240)까지의 전기적 연결 상태 또는 기폭부(240)의 이상 유무를 검사한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기폭 대기 단계(S10)는 저전압을 인가하기에 앞서 저압 회로부(230)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하여 저압 회로부(230)까지의 전기적 연결 상태 또는 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기폭장치(200)의 저압 회로부(230)는 전압 인가단(210)을 통해 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고, MCU(231)는 펄스신호를 감지할 시에 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키게 되어 있어서, 상기 기폭 대기 단계(S10)는 저전압을 인가하는 중에 펄스신호를 송출한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 비전기 뇌관 기폭시스템에서, 비전기 뇌관(100); 비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브에 연결되는 제1항 내지 제7항 중에 어느 한 항의 기폭장치(200); 저압 회로부(230)에 전력 공급하기 위한 저전압을 인가할 저전압 인가부(310)와, 기폭부(240)의 시그널 튜브 점화를 위한 고전압을 인가할 고전압 인가부(330)와, 발파 모선(301)에 의해 기폭장치(200)에 연결되며, 저전압 및 고전압을 선택적으로 인가할 수 있는 스위치 회로부(350)와, 스위치 회로부(350)를 제어하여 저전압을 인가한 후 기설정 시간차를 두고 고전압을 인가하는 제어부(390)를 구비한 발파기(300);를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전기회로 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 스위치 회로부(350)를 통해 선택적으로 인가하는 회로 테스터부(340)를 포함하고, 상기 제어부(390)는 저전압을 인가 후 고전압을 인가하기에 앞서 상기 스위치 회로부(350)를 제어하여 상기 회로 테스터부(340)를 기폭장치(200)에 연결한 후 기폭부(350)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하며 기폭부(240)까지의 전기적 연결 상태 또는 기폭부(240)의 이상 유무를 검사하게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면,상기 제어부(390)는 저전압을 인가하기에 앞서 상기 스위치 회로부(350)를 제어하여 상기 회로 테스터부(340)를 기폭장치(200)에 연결하여 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하며 저압 회로부(230)까지의 전기적 연결 상태 또는 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사하게 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기폭장치(200)의 전압 회로부(230)는 상기 전압 인가단(210)을 통해 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고, 상기 MCU(231)는 펄스신호를 감지할 시에 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키며, 상기 발파기(300)는 펄스신호를 전송할 펄스신호 전송부(320)를 포함하고, 상기 제어부(390)는 저전압을 인가하는 중에 펄스신호를 송출하도록 상기 펄스신호 전송부(320)를 제어한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 기폭부(240)를 평상시에 전기적으로 끊어 놓는 NO(Normally Open) 상태의 고전압측 단속 스위치(220)를 발파기(300)에서 인가하는 저전압에 의해 구동하는 MCU(231)로 온(ON)시키게 하여서, 저전압 및 고전압을 순차적으로 인가하는 발파기(300)에 의해서만 기폭할 수 있게 하므로, 발파 현장에서 어떠한 전기적 위험 요인이 있더라도 그 전기적 위험 요인에 의한 기폭을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 저전압와 함께 펄스신호를 받을 시에만 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키게 하므로, 전기적 위험 요인에 의한 기폭을 원천적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비전기 뇌관 기폭시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비전기 뇌관용 기폭장치(200)의 외형을 보여주는 사시도.
도 3은 기폭장치(300)에 내장한 PCB 기판에 인쇄 및 실장하여 구성한 회로도.
도 4는 PCB 기판의 변형 실시 예에 따른 회로도.
도 5는 PCB 기판의 다른 변형 실시 예에 따른 회로도.
도 6은 PCB 기판의 또다른 변형 실시 예에 따른 회로도.
도 7은 기폭장치(200)를 이용한 비전기 뇌관 기폭 방법의 순서도.
도 8은 기폭장치(200)를 위한 발파기(300)의 블록 구성도.
도 9는 기폭장치(200)를 위한 테스터기(400)의 블록 구성도.

본 발명은 저전압으로 구동하는 MCU(microcontroller unit)로 기폭부의 스파크 단자를 회로 연결하게 구성하여 저전압 인가 후 고전압을 인가할 때에만 비전기 뇌관을 기폭하게 함으로써, 외부 요인에 의해 유기되는 누설전압에 의한 기폭을 원천적으로 방지하는 비전기 뇌관용 기폭장치와, 이러한 비전기 뇌관용 기폭장치로 기폭하기 위한 발파기에서의 비전기 뇌관 기폭방법과, 본 비전기 뇌관용 기폭장치와 본 비전기 뇌관 기폭방법에 따라 작동하는 발파기로 구성한 비전기 뇌관에 관한 것이다.

본 발명의 구체적인 실시 예에서는 더욱 확실한 구동을 보증하기 위해서, MCU를 안정적으로 구동시키기 위한 회로 요소와, 고전압이 MCU에 인가되지 않게 하는 회로 요소를 기폭장치에 부가한다.

또한 본 발명의 구체적인 실시 예에서는 더욱 확실한 안전을 보증하기 위해서, 저전압을 인가할 시에 펄스신호를 인가할 때에만 기폭하게 하는 회로 요소를 기폭장치에 부가하고, 이에 따라 비전기 뇌관 기폭방법에서 추가적 과정이 포함되고, 비전기 뇌관 기폭시스템에서도 부가된 구성을 갖게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예들에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구체적이고 다양한 예시들을 보여주며 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경이나 수정을 통해 실시될 수 있음도 분명하므로, 설명하는 실시 예들에 한정되지는 않는다. 그리고, 본 발명의 실시 예들은 잘 알려진 부품, 회로, 기능, 방법, 전형적인 상세한 내용에 대해서는 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 추가하여 실시할 수 있으므로, 자세히 기술하지 않기로 한다.

본 발명의 실시 예는 소프트웨어와 하드웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있고, 소프트웨어와 하드웨어 형태는 부품, 모듈, 부, 요소(회로 요소) 등으로 기술될 수 있고, 기록매체에 구현된 컴퓨터에서 읽을 수 있는 프로그램 코드의 형태로 구현될 수 있다.

구성요소 사이의 연결은 데이터, 신호, 정보 등을 전달하기 위해 유선 연결 또는 무선 연결일 수 있고, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다.

어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기폭시스템에 구성도로서, 예시적으로 터널 막장(1)의 암반을 발파하며 굴착하는 현장에서 사용된 예를 보여준다.

도 1에 도시한 본 발명의 실시 예에 따른 비전기 뇌관 기폭시스템은 터널 막장(1)의 장약공에 설치하는 비전기 뇌관(100)과, 비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브(111)에 연결하는 기폭장치(200)와, 발파 모선(301)을 통해 기폭장치(200)에 연결하는 발파기(300)를 포함하며, 테스터기(400)를 더욱 포함할 수도 있다.

상기 비전기 뇌관(100)은 옥토겐 등의 화약이 내부면에 미세하게 도포되어 있는 쇼크 튜브(Shock Tube)로 구성된 시그널 튜브(101)가 연결되어 있으며, 상기 비전기 뇌관(100)의 시그널 튜브(101)의 단부를 점화시켜 기폭할 수 있다. 이러한 상기 비전기 뇌관(100)을 복수 개 설치할 경우에, 각각의 비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브(101)를 번치 뇌관(또는 Bunch connector, 110)을 이용하여 다발로 묶는다. 번치 뇌관(110)에도 시그널 튜브(111)가 연결되어 있으므로, 번치 뇌관(110)에 연결된 시그널 튜브(111)의 단부를 상기 기폭장치(200)로 점화시켜 기폭함으로써, 번치 뇌관(110)에 다발로 묶은 시그널 튜브(101)를 동시 점화시켜 각각의 비전기 뇌관(100)을 기폭할 수 있다. 이러한 번치 뇌관(110)에 연결된 시그널 튜브(111)도 옥토겐 등의 화약이 내부면에 미세하게 도포되며 소정의 폭속(폭파 속도)을 갖는다.

도면에는 번치 뇌관(110)의 시그널 튜브(111)를 상기 기폭장치(200)로 점화시키는 것으로 도시하였으나, 예외적으로 비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브(101)를 상기 기폭장치(200)로 점화시켜 기폭할 수도 있다.

상기 기폭장치(200)는 번치 뇌관(110)을 통해 비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브(111)나 예외적인 사용방식에 따라 비전기 뇌관(100)에 직접 연결된 시그널 튜브(101)의 단부에 연결되며, 연결된 시그널 튜브(101, 111)를 스파크에 의해 점화시킨다. 이하 설명에서는 도시한 바와 같이 번치 뇌관(110)의 시그널 튜브(111)에 연결하는 것으로 설명한다.

상기 발파기(300)는 기폭에 의한 폭약의 폭발로부터 안전한 거리에서 적어도 2가닥의 전선으로 구성된 발파 모선(301)을 통해 상기 기폭장치(200)에 연결되게 하며, 상기 기폭장치(200)에서 스파크를 일으키기 위한 전압을 인가한다.

상기 테스터기(400)는 기폭장치(200)를 임의로 모의 기폭시켜 후술하는 MCU(231)를 비롯한 기폭장치(200)의 작동 상태를 검사하고, 기폭장치(200)에 대해 저항 측정하여 이상 유무를 검사하거나, 기폭장치(200)에 연결한 발파 모선(301)의 단부 양단에 대해 도통 시험 또는 저항 측정하여 기폭장치(200)의 연결 상태를 검사하는 데 사용된다.

예시한 기폭시스템의 구성 방식은 본 발명이 속한 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 더이상의 상세 설명은 생략하고, 본 발명의 특징적 구성인 상기 기폭장치(200), 발파기(300) 및 테스터기(400)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기폭장치(200)의 외형을 보여주는 사시도이다.

도 2의 사시도를 참조하면, 상기 기폭장치(200)는 후술하는 바와 같이 2개의 전압 인가단(210)에 2개의 리드선(212)를 연결한 PCB 기판을 리드선(212)이 외부로 인출되도록 내장하는 케이스(201)를 구비하고, 리드선(212)이 인출된 부위와 반대되는 부위에는 상기 시그널 튜브(111)를 삽입 고정하기 위한 구조를 갖는다. 이때의 삽입 고정 구조는 상기 시그널 튜브(111)의 단부를 삽입하되 내경을 수축 가능한 바이스(201a)와, 삽입하는 상기 시그널 튜브(111)의 단부가 하기의 스파크 단자(241)에 이르게 삽입되었는지를 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 바이스(201a)에 조성한 투시창(201b)과, 바이스(201a)를 외삽하며 압착하여 수축시키기 위한 바이스 캡(201c)과, 바이스(201a)에 외삽한 바이스 캡(201c)이 나사체결되어 이탈하지 않게 하기 위한 나사산(201d)을 포함한다.

도 3은 기폭장치(300)에 내장한 PCB 기판에 인쇄 및 실장하여 구성한 회로도이다.

PCB 기판에 인쇄 또는 실장한 구성요소는 상기 시그널 튜브(111)를 삽입하는 부분에 실장한 기폭부(240)와, 상기 리드선(212)을 인출하는 부분에서 2가닥의 상기 리드선(212)을 납땜, 단자 등으로 연결하여 상기 리드선(212)을 통해 상기 발파 모선(301)에 연결하며 인쇄한 2가닥의 도전라인(211)에 의해 기폭부(240)와 전기적으로 연결되는 2개의 전압 인가단(210)과, 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이의 전기적 연결을 단속하기 위해 도전라인(211)에 설치한 NO(Normally Open) 상태의 고전압측 단속 스위치(220)와, 고전압측 단속 스위치(220)를 경유하지 않고 전압 인가단(210)에 연결되어 전압 인가단(210)으로부터 전력 공급받는 저압 회로부(230)를 포함한다.

물론 PCB 기판은 그 형상에 대해 도면에 도시하지는 아니하였지만 일측 단부에 상기 전압 인가단(210)을 형성하고 타측 단부에 상기 기폭부(240)를 실장할 수 있는 판 형상으로 구성할 수 있다.

상기 전압 인가단(210)은 상기 기폭부(240)에 이어진 상기 도전라인(211)의 단부에 마련되며, 상기 발파 모선(301)을 통해 상기 발파기(300)에 전기적으로 연결된다. 통상적으로 상기 전압 인가단(210)에 리드선(212)를 연결한 제품으로 생산하여서 리드선(212)을 상기 발파 모선(301)에 결선하게 함으로써, 결선 작업할 시에 편의를 도모한다. 물론, 상기 발파 모선(301)을 상기 전압 인가단(210)에 직접 연결하게 할 수도 있으며, 예를 들어 단자 결합 또는 커넥터 결합 구조를 갖게 할 수도 있다.

상기 기폭부(240)는 각각 2가닥 도전라인(211) 사이에 연결하여 병렬 연결되는 스파크 단자(241), 커패시터(242) 및 안전 저항(243)을 포함한다.

상기 스파크 단자(241)는 2가닥 도전라인(211)의 단부에 각각 전기적으로 이어진 2개의 방전 전극으로 구성되며, 상기 시그널 튜브(111)의 단부를 상기 케이스(201)의 바이스(201a)에 삽입할 시에 상기 시그널 튜브(111)의 단부 내부로 삽입되게 설치하여서, 상기 시그널 튜브(111) 내부의 폭약을 스파크로 점화할 수 있게 한다. 이때의 방전 전극 사이의 간극은 인가하는 고전압에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 0.1mm 이내의 간극을 갖게 구성하여서, 대체로 매우 긴 길이의 발파 모선(301)에서의 전압 강하에도 상기 발파기(300)에서 인가한 고전압으로 확실하게 스파크를 일으키게 할 수 있다.

상기 커패시터(242) 및 상기 안전 저항(243)을 상기 도전라인(211)에 연결할 시에 상기 스파크 단자(241)와 병렬 연결되게 한다. 이와 같이 연결한 상기 커패시터(242)는 고전압을 인가할 시에 충전한 전기를 일시에 방전시켜 발파모선(301)의 전압강하에 의한 기폭 실패를 방지하는 역할을 하며, 통상적으로 극성이 없는 1㎌ 이상의 필름 커패시터를 사용한다. 상기 저항(243)은 상기 커패시터(242)를 구비하더라도 불꽃방전을 실패할 경우에 상기 커패시터(242)에 충전된 전기를 서서히 열로 방출하고, 불꽃방전을 일으키고 난 후의 잔류 전기를 열로 방출할 수도 있으며, 통상적으로 10KΩ~100KΩ의 저항을 사용하지만, 제조사양에 따라 1MΩ 이상의 저항으로도 사용할 수 있다.

한편, 상기 안전 저항(243)은 시험 전류 또는 시험 전압에 의해 저항 측정되는 요소로 활용하여서, 기폭부(240)의 이상 유무를 검사하는 데 활용된다. 상기 커패시터(242)도 시험 전류 또는 시험 전압을 인가할 시의 과도 기간의 변화로 이상 유무를 검사할 수 있다.

이러한 상기 기폭부(240)의 구성은 본 발명이 속한 기술분야에서 알려진 구성이고, 다양한 변형도 공지되어 있으므로 더 이상의 상세 설명을 생략한다.

그런데, 종래에는 상기 기폭부(240)를 상기 전압 인가단(210)에 항시적으로 연결되게 하여서, 외부 요인에 의해 유도되는 적은 누설전류나 또는 낮은 유도 전압에 의한 서지전류에는 대체로 불꽃방전을 일으키지 않아 안전하지만, 불꽃방전을 확실하게 방지하진 못하며, 더욱이 그 외부 요인에 따라서는 불꽃방전을 일으킬 정도의 전류가 유입될 수 있어서 안전하다고 볼 수 없다.

예를 들어, 터널 굴착 현장의 경우에, 굴착장비에서 사용하는 500V 내외의 교류전원에 의해 유도되는 전류가 유입될 수 있고, 3,000V 이상의 동력선을 긴 터널을 따라 배선하며 굴착작업을 하기도 하여서 동력선의 고전압에 의한 유도전류가 터널을 따라 배선하는 상기 발파 모선(301)에서 발생할 수 있으며, 더욱이 터널 내의 높은 습도에 의해서 불꽃방전을 일으킬 위험이 더욱 커지게 된다. 또한, 터널 굴착 현장에서는 낙뢰에 의한 높은 전압의 서지전류에도 확실하게 안전을 보장할 수 있는 제품만을 사용하도록 요구된다.

본 발명에 따르면, 상기한 외부 요인에 의한 불꽃방전을 원천적으로 차단하기 위해서 상기 고전압측 단속 스위치(220)와 저압 회로부(230)를 구비한다.

상기 고전압측 단속 스위치(220)는 상기 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이를 잇는 상기 도전라인(211)에 실장되고, 상기 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이를 상기 저압 회로부(230)에 의해 선택적으로 연결되게 하는 스위치로서, 상기 저압 회로부(230)에 의해 가동되지 아니할 시에는 오프(OFF)되어 있어 상기 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이를 전기적으로 끊어두는 NO(Normally Open) 상태의 스위치로 구성된다.

이에 따라, 상기 고전압측 단속 스위치(220)는 상기 저압 회로부(230)에 의해 가동될 시에만 온(ON)되어서, 상기 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이를 전기적으로 연결한다.

상기 저압 회로부(230)는 상기 도전라인(211) 중에 상기 전압 인가단(210)과 상기 고전압측 단속 스위치(220) 사이의 구간을 통해 상기 전압 인가단(210)에 연결되고, 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 가동시켜 온(ON)시키는 MCU(microcontroller unit, 231)를 포함하여서, MCU(231)를 구동시키는데 적합한 저전압이 상기 전압 인가단(210)에 인가될 시에 인가된 저전압에 의해 전력 공급받아 구동하며, 구동한 이후 NO(Normally Open) 상태의 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키는 임무를 수행하게 한다.

즉, 상기 발파기(300)에서 상기 전압 인가단(210)에 저전압을 인가하여 상기 MCU(231)를 가동한 이후에 고전압을 인가하여야만 인가한 고전압이 상기 기폭부(240)에 가해져 불꽃점화를 일으킬 수 있으므로, 저전압으로 상기 MCU(231)를 가동시키지 않는 한 상기에서 언급한 외부 요인에 의한 전압 또는 전류가 상기 전압 인가단(210)에 인가되더라도 NO(Normally Open) 상태의 상기 고전압측 단속 스위치(220)에 의해서 차단되어 불꽃점화를 방지하므로, 시그널 튜브(111)를 점화시키지 않고, 비전기 뇌관이 기폭되지 않게 한다.

여기서, 상기 MCU(231)는 2개의 상기 전압 인가단(210)에 연결되어 전력 공급받게 하되 예를 들어 5V의 저전압에 의해 가동되도록 PCB 기판에 회로 구성하며 실장할 수 있다.

한편, 상기에서 언급한 저전압 및 고전압은 극성을 갖는 직류 전압이다.

본 발명의 구체적인 실시 예에서 상기 저압 회로부(230)는 상기 MCU(231)를 보다 안정적으로 동작시키고 고전압으로부터 보호하며, 아울러, 외부 요인에 의한 기폭을 원천적으로 방지하기 위해서, 저전압측 단속 스위치(232), 펄스신호 감지요소(233), 충전 요소(234), 전압 레귤레이터(235) 및 역전압 방지요소(236)를 포함한다.

상기 저전압측 단속 스위치(232)는 적어도 고전압이 인가될 시에 상기 전압 인가단(210)으로부터 회로 분리하기 위한 스위치로서, 도시한 바와 같이 상기 MCU(231)에 의해 가동되는 NC(Normally Close) 상태의 스위치로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 MCU(231)는 온(ON)되어 있는 상기 저전압측 단속 스위치(232)를 통해 인가되는 저전압으로 구동하여 상기 저전압측 단속 스위치(232)를 오프(OFF)시키고, 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시켜서 저전압 이후 인가되는 고전압이 기폭부(240)에만 인가되게 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 고전압측 단속 스위치(220) 및 저전압측 단속 스위치(232)는 NO(Normally Open) 상태의 a접점 및 NC(Normally Close) 상태의 b접점을 갖는 릴레이(221)를 사용하여 구현하고, 상기 MCU(231)에서 릴레이(221)를 가동시켜 동시에 스위칭 동작하게 할 수 있다.

상기 저전압측 단속 스위치(232)와 MCU(231) 사이에는 상기 펄스신호 감지요소(233), 역전압 방지요소(236), 충전 요소(234) 및 전압 레귤레이터(235)가 순차적으로 실장되어서 MCU(231)와 같이 저전압 인가시에 기능 수행하고 고전압으로부터 보호받는다.

상기 펄스신호 감지요소(233)는 상기 저전압측 단속 스위치(232)을 통해 인가되는 전압의 변화를 상기 MCU(231)에 입력할 수 있는 전압 신호로 변환하는 회로 요소로서, 구체적인 예로서, 직렬 연결한 저항으로 분압하여 얻는 전압 신호를 얻게 할 수 있다.

이에 따라, 발파기(300)에서 저전압을 인가할 시에 발파 신호로서 펄스 신호를 유입시키면, 상기 펄스신호 감지요소(233)에서 펄스 신호에 따라 변화하는 전압을 감지하여 상기 MCU(231)에 입력할 수 있다. 즉, 상기 MCU(231)는 저전압에 의해 가동된 후 펄스 신호를 감지할 시에 상기 릴레이(221)를 동작시켜 상기 고전압측 단속 스위치(220) 및 저전압측 단속 스위치(232)를 스위칭하게 하는 프로그램에 의해 동작하게 함으로써, 앞서 언급한 외부 요인에 의해 가동하는 일이 발생하더라도 상기 릴레이(221)를 동작시키지 않게 한다.

상기 역전압 방지요소(236)는 상기 펄스신호 감지요소(233)를 경유하여 인가되는 저전압이 극성에 맞지 않을 경우 후단에 인가되지 않게 하며, 도시한 바와 같이 다이오드를 사용할 수 있다. 또한, 상기 역전압 방지요소(236)는 저전압이 인가되지 아니할 시에 후단의 충전 요소(234)에서 상기 펄스신호 감지요소(233)로 전류를 흘려보내지 않게 하므로, 충전 요소(234)에 충전된 전력이 상기 펄스신호 감지요소(233)에 의해 소모되지 않게 하는 기능도 한다.

상기 충전 요소(234)는 상기 역전압 방지요소(236)를 통해 인가되는 저전압에 의해 충전되며, 예를 들어 전압 인가가 중단되더라도 전압 인가 중에 충전한 전기를 소정시간 사용할 수 있는 슈퍼 커패시터를 사용할 수 있다.

이때 충전 전력량은 적어도 상기 충전 요소(233)에의 저전압 인가가 종료되는 시점부터 저전압 이후 인가되는 고전압의 인가 종료시점까지 상기 MCU(231)를 가동시킬 수 있는 전력량이어야 한다.

상기 충전 요소(233)에의 전압 인가가 멈추는 시점은 상기 발파기(300)에서의 저전압 인가 종료시점 또는 상기 MCU(231)에 의한 상기 저전압측 단속 스위치(232)의 오프(OFF)에 의해 회로 분리되는 시점에 따라 결정된다.

상기 전압 레귤레이터(235)는 상기 충전 요소(233)와 상기 MCU(231) 사이에 설치하여, 인가되는 저전압 또는 저전압 인가가 종료된 이후 상기 충전 요소(233)에서 방전하여 가해지는 저전압을 안정화하여 상기 MCU(231)에 인가되게 한다.

이러한 상기 전압 레귤레이터(235)는 도시한 바와 같이 NPN 트랜지스터를 이용하여 간단한 회로로 구성할 수 있다.

여기서, 상기 MCU(231)의 전원단 극성에 의해서, 2개의 상기 전압 인가단(210)은 MCU(231)의 양극(+) 전원단에 이어지는 것을 양극(+) 단자로 하고, MCU(231)의 접지단에 이어지는 것을 음극(-) 단자로 하여서, 극성에 맞춰 전압을 인가하여야 한다.

그리고, 도시한 바와 같이 상기 고전압측 단속 스위치(220), 저전압측 단속 스위치(232) 및 역전압 방지요소(236)는 양극(+) 단자에 연결된 라인에만 설치할 수도 있다.

이러한 극성에 따라, 상기 전압 레귤레이터(235)로 사용하는 NPN 트랜지스터는 컬렉터에 저전압을 인가하고 이미터를 출력으로 하여 MCU(231)에 연결하며 베이스를 접지로서 접지 또는 음극(-)에 연결할 수 있다. 발파기(300)에 의해 인가되는 저전압은 대체로 안정적으로 인가할 수 있고, 충전 전기를 짧은 시간 동안 사용하여 전압 변동이 크지 아니하므로, NPN 트랜지스터로 간단하게 구성하더라도 MCU(231)를 가동시킬 정도로 전압을 안정화할 수 있다.

도면에 도시하지는 아니하였지만, 잘 알려진 간단한 회로로서 상기 전압 레귤레이터(235)는 제너다이오드로 사용하여 MCU(231)의 전원단에 병렬 연결하거나, 평활회로용 커패시터를 추가하여 구성할 수도 있다.

도 4는 PCB 기판의 변형 실시 예에 따른 회로도이다.

도 4(a)를 참조하면, 상기 전압 레귤레이터(235)를 설치하지 아니하였다. 앞서 언급하였듯이, 발파기(300)에서 발파 모선(301)의 전압강하를 고려하려 안정된 저전압을 인가하게 함으로써, 안정된 전압이 상기 저압 회로부(230)에 가해질 수 있으므로, 상기 전압 레귤레이터(235)를 생략할 수 있다.

도 4(b)를 참조하면, 상기 저전압측 단속 스위치(232)와 펄스신호 감지요소(233) 사이에 정류용 브릿지 회로(237)를 설치하여, 2개의 상기 전압 인가단(210)에 가해지는 저전압의 극성에 무관하게 상기 MCU(231)의 극성에 맞춰 저전압의 전기를 공급하게 할 수 있다.

또한, 상기 고전압측 단속 스위치(220)와 저전압측 단속 스위치(232)는 2가닥 도전라인(211)의 각 가닥에 설치되고, a접점과 b접점을 2개씩 구비한 릴레이(221)를 사용하여 구현된다. 즉, 전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이를 연결하는 2가닥 도전라인(211)을 2개 상기 고전압측 단속 스위치(220)으로 동시에 단속할 수 있게 한다. 또한, 2가닥 도전라인(211)에 양단을 이어지게 설치하는 전압 인가단(210)도 양단을 2개 저전압측 단속 스위치(232)로 동시에 단속할 수 있게 하여 양단을 회로 분리할 수 있게 함으로써, 저압 회로부(230)를 고전압으로부터 보다 안전하게 보호하며 동작하게 할 수 있다.

물론, 브릿지 회로(237)의 양측 입력단은 각각 저전압측 단속 스위치(232)를 경유하여 도전라인(211)에 이어지고, 양극(+) 출력단은 역전압 방지요소(236), 전압 레귤레이터(235)를 통해 MCU(231)의 양극(+) 전원단에 이어지게 하고, 음극(-) 출력단은 MCU(231)의 접지단에 맞춰 이어지게 한다.

도 5는 PCB 기판의 다른 변형 실시 예에 따른 회로도이다.

도 5(a)를 참조하면, 전압 레귤레이터(235)를 생략함은 물론이고 역전압 방지요소(236)를 생략하고, 펄스신호 감지요소(233)과 충전요소(234)가 병렬 연결되므로 위치를 바꿔 설치할 수 있음을 보여준다. 역전압 방지요소(236)를 생략하였으므로, 전압 인가단(210)을 발파 모선(301)을 통해 발파기(300)에 연결할 시에는 발파기(300)의 저전압 출력단의 극성에 맞춰 연결하여야 한다.

또한, 도 5(a)를 참조하면, 저전압측 단속 스위치(232)는 고전압에 의해 용단하는 퓨즈로 구성되어서, 상기한 바와 같이 고전압을 인가하기 전에 오프(OFF)시키지 아니하여도, 고전압이 인가될 시에 용단하여 저압 회로부(230)를 보호할 수 있다. 이 경우에, 퓨즈를 교체하며 기폭장치(200)를 재사용할 수 있다. 퓨즈를 사용하므로, 고전압측 단속 스위치(220)로 사용할 a접점만 구비한 릴레이(221)를 사용할 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 저전압측 단속 스위치(232)와 펄스신호 감지요소(233) 사이에는 펄스신호 감지요소(233)와 병렬 연결되는 서지 프로텍터(Surge Protector, 238)를 구비한다. 이때의 서지 프로텍터(238)는 발파 모선(301)을 통해 유입되는 서지 전압을 차단하는 구성요소로서 예를 들어 바리스터(Varistor)를 사용할 수 있다. 예를 들어 저압 회로부(230)의 동작 전압으로 사용하는 저전압보다 소정값 이상으로 높은 서지 전압이 인가될 시에 차단하여 저압 회로부(230)를 보호하게 한다.

도 6은 PCB 기판의 또 다른 변형 실시 예에 따른 회로도이다.

도 6(a)를 참조하면, 상기 고전압측 단속 스위치(220)는 릴레이의 접점 대신에 고전압에도 안정적으로 동작할 수 있고 낮은 전압의 게이트 전류로 높은 전압의 전류를 제어할 수 있는 사이리스터(Thyristor)로 구성되어서 MCU(231)에 의해 턴온 되게 한다. 이때의 사이리스터는 발파기 전원의 극성에 영향을 받지 않는 사이리스터의 일종으로서 트라이악(TRIAC)을 사용할 수 있다.

또한 저전압측 단속 스위치(232)는 퓨즈로 구성하여서 릴레이를 사용하지 아니하지만, b접점을 구비한 릴레이로 이용하여 릴레이의 b접점으로 구현할 수도 있다.

또한, 전압 레귤레이터(235)는 발파 모선(301)의 길이에 따른 전압 강하의 차이에도 보다 안정적으로 전압 조절할 수 있게 한다. 이 경우는 도시한 바와 같이 전압 레귤레이터(235)와 MCU(231) 사이에 상기 충전요소(234)를 설치하여서 충전 전기를 방전할 시에는 전압 조절하지 않게 할 수 있다.

도 6(b)는 도 6(a)의 구성에서 사용할 수 있는 전압 레귤레이터(235)의 예시적 회로를 간략하게 도시한 도면이다.

도 6(b)를 참조하면 NPN 트랜지스터 또는 PNP 트랜지스터를 사용하여 콜렉터로 입력한 전압을 이미터로 출력하되 베이스에 인가되는 전압을 컨트롤하여 이미터 출력 전압을 안정화한다. 여기서, 베이스에는 콜렉터에 인가하는 전압을 분압하여 인가할 수 있고, 이미터 출력 전압측에서 피드백한 전압이 인가되게 할 수 있다. 피드백하는 전압을 생성하기 회로는 도면에 자세하게 도시하지 아니하였지만 MCU(231)를 실장하기 위한 회로에 포함시켜 구성할 수 있다. 예시한 전압 레귤레이터(235)는 공지된 다양한 회로 구성을 사용할 수 있으므로 상세 설명은 생략하고 개략적으로 도시하였다.

도 6(c)을 참조하면, 도 6(a)의 구성에 브릿지 회로(237)를 추가하였다.

이때의 브릿지 회로(237)는 입력단에 전압 인가단(210)을 연결하고, 출력단에 도전라인(211)을 연결하여서, 전압 인가단(210)에 인가되는 전압 극성에 무관하게 출력단이 일정한 극성을 갖게 한다.

물론, 브릿지 회로(237)는 고전압에 안정적으로 기능 수행할 수 있도록 고전압에 사용할 수 있는 다이오드로 구성하는 것이 좋고, 도시한 바와 같이 양극(+) 출력단과 음극(-) 출력단이 MCU(231)의 극성에 맞게 회로 연결되게 한다.

이와 같이 구성함으로써, 고전압측 단속 스위치(220)는 사이리스터를 사용할 시에 단방향 사이리스터를 사용하여 회로 구성할 수도 있다.

이상에서 설명한 상기 기폭장치(200)를 발파 모선(301)을 통해 연결한 발파기(300)에서 기폭하는 비전기 뇌관 기폭방법은 다음과 같다.

도 7은 발파기(300)에서 상기 기폭장치(200)를 이용한 기폭 방법의 순서도로서, 상기 기폭장치(200)의 저압 회로부(230)가 상기 펄스신호 감지요소(233)를 갖추고, 아울러, 상기 기폭장치(200)의 이상 유무 검사와, 발파 모선(301)을 통한 상기 기폭장치(200)와 발파기(300)의 전기적 연결 상태를 검사하는 구체적인 실시 예를 보여준다.

도 7을 참조하면, 상기 기폭장치(200)를 이용한 비전기 뇌관 기폭방법은 상기 발파기(300)에서 발파 모선(301)을 통해 상기 기폭장치(200)에 저전압을 인가하여 상기 기폭장치(200)를 기폭 대기 상태로 두게 하는 기폭 대기 단계(S10)와, 기폭 대기 단계(S10) 이후 기설정 시간차가 경과한 시점에 고전압을 발파 모선(301)을 통해 상기 기폭장치(200)에 인가하여 기폭시키는 기폭 단계(S20)를 포함한다.

구체적인 실시 예에 따르면, 상기 기폭 대기 단계(S10)는 저전압을 인가하기에 앞서 발파기(300)에서 상기 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사하기 위한 검사 전류 또는 검사 전압을 인가하여 저압 회로부(230)까지의 전기적 연결 상태 또는 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사하는 저압측 검사단계(S11)와, 검사 이후 저전압을 기설정 시간 동안 인가하는 저전압 인가단계(S12)를 포함한다.

상기 저전압측 단속 스위치(232)의 NC(Normally Close) 상태에 의해서 저전압측 단속 스위치(232)의 후단에 이어지는 회로 구성에 따른 저항이나 아니면 검사 전류 또는 검사 전압을 인가할 시의 과도기적 전류 또는 저항 변화로 회로 구성의 이상 유무를 검사할 수 있고, 발파 모선(301)의 연결 상태의 이상 유무도 검사할 수 있다.

상기 저전압 인가단계(S12)에서는 저전압을 인가하는 중에 펄스신호를 발파 모선(301)을 통해 송출한다.

저전압을 인가하는 시간은 앞서 언급한 바와 같이 적어도 시간차를 두고 후속으로 수행할 기폭 단계(S20)를 수행할 수 있는 정도의 전력량을 충전할 수 있는 시간이어야 하고, 그 이상으로 할 수도 있다.

펄스신호는 예를 들어 인가하는 저전압의 크기를 변화시켜 펄스파 형태의 전압 파형으로 구현하여서, 상기 MCU(231)에서 펄스신호 감지요소(233)에 나타나는 저전압의 크기 변화를 발파 신호 송출로 인식하게 할 수 있다.

여기서, 펄스신호는 저전압을 인가하기 시작하는 시점보다 기설정 시간만큼 지연한 후 송출하여서, MCU(231)가 저전압에 의해 구동한 후 식별하게 하는 것이 좋다.

이에 따라, MCU(231)는 저전압으로 구동한 후 적어도 충전요소(234)를 충분히 충전하고, 이후 저전압측 단속 스위치(232)를 오프(OFF)시키고, 더불어, 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시켜 기폭부(240)를 발파기(300)에 전기적으로 연결되게 한다.

상기 기폭 단계(S20)는 전기적으로 연결된 기폭부(350)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하여 기폭부(240)까지의 전기적 연결 상태 또는 기폭부(240)의 이상 유무를 검사하는 고압측 검사 단계(S21)와, 검사 이후 고전압을 발파 모선(301)을 통해 인가하여 기폭부(340)에서 불꽃방전에 의한 스파크를 일으켜 시그널 튜브(111)를 점화시키게 하는 고전압 인가단계(S22)를 포함한다.

도 8은 상기한 비전기 뇌관 기폭방법을 구현하기 위한 발파기(300)의 블록 구성도이다.

도 8을 참조하면 발파기(300)는 저압 회로부(230)에 전력 공급하기 위한 저전압을 인가할 저전압 인가부(310)와, 펄스신호를 전송할 펄스신호 전송부(320)와, 기폭부(240)의 불꽃방전(또는 기폭)을 위한 고전압을 인가할 고전압 인가부(330)와, 저압 회로부(230), 기폭부(240) 및 전기적 연결 상태를 검사할 회로 테스터부(340)와, 발파 모선(301)에 연결하는 단자(351)에 연결되어 저전압 인가부(310), 펄스신호 전송부(320), 고전압 인가부(330) 및 테스터부(340)를 선택적으로 단자(351)에 이어지게 하는 스위치 회로부(350)와, 사용자가 조작하게 할 키 입력부(360)와, 발파기(300)의 동작상태를 표시할 표시부(370)와, 발파기(300)의 동작에 필요한 전원인 배터리(380)와, 제어부(390)를 포함한다.

구체적인 실시 예로서, 저전압의 변화로 펄스신호를 감지하게 하므로, 상기 펄스신호 전송부(320)는 저전압 인가부(310)에 설치되어 저전압을 변화시키며 인가할 수 있게 한다.

키 입력부(360)는 종래의 발파기처럼 부스팅 스위치(361), 전원 키(362) 및 기폭 스위치(363)를 구비하게 할 수 있다.

그리고, 제어부(390)는 다음과 같이 동작 제어한다.

전원 키(362)에 의해 가동되는 제어부(390)는 부스팅 스위치(361)가 눌릴 시에 상기 기폭 대기 단계(S10)를 수행하도록 제어한다.

즉, 스위치 회로부(350)를 제어하여 회로 테스터부(340) 및 저전압 인가부(310)를 단자(351)에 연결한 후 회로 테스터부(340)를 제어하여 저압 회로부(230) 및 전기적 연결 상태를 검사하고 검사 결과를 표시부(370)에 출력하여 상기 저압측 검사단계(S11)를 수행하고, 다음으로, 저전압 인가부(310) 및 펄스신호 전송부(320)를 제어하여 저전압을 인가하며 펄스신호를 송출하여 상기 저전압 인가단계(S12)를 수행한다.

이어서 제어부(390)는 회로 테스터부(340)를 제어하여 기폭부(240)의 이상 유무 및 전기적 연결 상태를 검사하고 검사 결과를 표시부(370)에 출력하여 상기 기폭단계(S20) 중에 고압측 검사 단계(S21)를 먼저 수행한다.

이어서 기폭 스위치(373)가 눌리면 제어부(390)는 스위치 회로부(350)를 제어하여 고전압 인가부(330)를 단자(351)에 연결한 후 고전압 인가부(330)를 제어하여 고전압을 단자(351)를 통해 인가되게 하여 상기 기폭단계(S20)의 고전압 인가단계(S22)를 수행한다.

물론, 도면에는 상세하게 도시하지 아니하였지만, 저전압 인가부(310)와 회로 테스터부(340)를 선택적으로 단자(351)에 연결하는 스위치를 스위치 회로부(350)에 구비하여, 사용될 시에만 연결하게 할 수도 있다.

한편, 상기 제어부(390)는 기폭 스위치(363)가 눌릴 시에 상기 기폭 대기 단계(S10) 및 기폭 단계(S20)를 순차적으로 수행하도록 한 프로그램에 의해 동작 제어하게 할 수도 있다.

다만, 검사 결과를 확인한 후 기폭하는 것이 바람직하므로, 실제 얻는 검사 결과가 기설정된 바람직한 검사 결과로 나타날 때에 후속의 단계를 수행하게 프로그램화하는 것이 좋다.

도 9는 상기 기폭장치(200)를 위한 테스터기(400)의 블록 구성도이다.

도 9를 참조하면 테스터기(400)는 상기 발파기(300)에서 고전압 인가부(330)를 제외한 나머지 구성들을 포함하여 저전압 인가부(410), 펄스신호 전송부(420), 회로 테스터부(430), 스위치 회로부(440), 단자(441), 키 입력부(450), 표시부(460), 배터리(470) 및 제어부(480)를 갖추게 구성할 수 있다.

다만, 스위치 회로부(440)는 저전압 인가부(410) 및 회로 테스터부(430)를 선택적으로 단자(441)에 연결한다.

단자(441)는 기폭장치(200)의 전압 인가단(210)에 연결하여 기폭장치(200)의 이상 유무를 검사하거나, 발파 모선(301)의 단부에 연결하여 발파 모선(301)에 의한 전기적 연결 상태 또는 기폭장치(200)의 이상 유무를 검사한다.

키 입력부(450)는 저압 회로부 검사 스위치(451) 및 기폭부 검사 스위치(452)를 포함하고, 제어부(480)는 저압 회로부 검사 스위치(451)가 눌릴 시에 상기한 바와 같이 상기 저압측 검사단계(S11)를 수행하도록 동작 제어하고, 기폭부 검사 스위치(452)가 눌릴 시에 상기한 바와 같이 상기 고압측 검사단계(S21)를 수행하도록 동작 제어한다.

여기서 알 수 있듯이 기폭부(240)를 검사하기 위해서는 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시켜야 하므로, 저전압 인가부(310) 및 펄스신호 전송부(320)를 구비한다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 터널 막장
100 : 비전기 뇌관 101 : 시그널 튜브
110 : 번치 뇌관 111 : 시그널 튜브
200 : 기폭장치
201 : 케이스
201a : 바이스 201b : 투시창
201c : 바이스 캡 201d : 나사산
210 : 전압 인가단
211 : 도전라인 212 : 리드선
220 : 고전압측 단속 스위치 221 : 릴레이
230 : 저압 회로부
231 : MCU(microcontroller unit) 232 : 저전압측 단속 스위치
233 : 펄스신호 감지요소 234 : 충전요소
235 : 전압 레귤레이터 236 : 역전압 방지요소
237 : 브릿지 회로 238 : 서지 프로텍터
240 : 기폭부 241 : 스파크 단자
242 : 커패시터 243 : 안전 저항
300 : 발파기 301 : 발파 모선
310 : 저전압 인가부 320 : 펄스신호 전송부
330 : 고전압 인가부 340 : 회로 테스터부
350 : 스위치 회로부 360 : 키 입력부
351 : 단자 370 : 표시부
380 : 배터리 390 : 제어부
400 : 테스터기
410 : 저전압 인가부 420 : 펄스신호 전송부
430 : 회로 테스터부 440 : 스위치 회로부
441 : 단자 450 : 키 입력부
460 : 표시부 470 : 배터리
480 : 제어부

Claims (16)

1. 외부로부터 전압 인가되는 전압 인가단(210);
   비전기 뇌관에 연결된 시그널 튜브를 점화하여 기폭하기 위한 기폭부(240);
   전압 인가단(210)과 기폭부(240) 사이에 설치되는 NO(Normally Open) 상태의 고전압측 단속 스위치(220);
   전압 인가단(210)에 연결되며, 구동에 필요한 저전압이 전압 인가단(210)에 인가될 시에 구동하여 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시켜서 저전압 인가 이후 기폭부(240)를 기폭시킬 고전압이 전압 인가단(210)에 인가될 시에 고전압에 의해 기폭부(240)에서 점화하게 하는 MCU(microcontroller unit, 231)를 구비한 저압 회로부(230);
   를 포함하는 비전기 뇌관용 기폭장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 저압 회로부(230)는
   적어도 고전압이 인가될 시에 상기 전압 인가단(210)으로부터 회로 분리하기 위한 저전압측 단속 스위치(232)를 포함하는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 저압 회로부(230)는
   저전압이 인가되는 동안 전력 충전하여 저전압 인가가 종료된 이후 또는 상기 저전압측 단속 스위치(232)에 의해 상기 전압 인가단(210)과 회로 분리된 이후에 상기 MCU(231)에 충전 전력을 공급하는 충전 요소(234)를 포함하는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 저전압측 단속 스위치(232)는
   NC(Normally Close) 상태의 스위치로 구성되고,
   상기 MCU(231)는
   상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시킬 시에, 상기 저전압측 단속 스위치(232)를 오프(OFF)시키는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 저전압측 단속 스위치(232)는
   고전압에 의해 용단하는 퓨즈로 구성된
   비전기 뇌관용 기폭장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 저압 회로부(230)는
   상기 MCU(231)에 인가되는 저전압을 안정화할 전압 레귤레이터(235)를 포함하는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
7. 제 1항에 있어서,
   인가 저전압의 극성에 상관없이 상기 MCU(231)의 극성에 맞춰 전기 공급하게 할 브릿지 회로(237)를 포함하는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
8. 제1항 내지 제7항 중에 어느 한 항에 있어서,
   상기 저압 회로부(230)는
   저전압을 상기 전압 인가단(210)을 통해 인가할 시에 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고,
   상기 MCU(231)는
   펄스신호를 감지할 시에 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키는
   비전기 뇌관용 기폭장치.
9. 제1항 내지 제7항 중에 어느 한 항의 기폭장치(200)를 발파 모선(301)을 통해 연결한 발파기(300)로 기폭하는 기폭 방법에 있어서,
   기폭장치(200)에 저전압을 인가하는 기폭 대기 단계(S10);
   저전압을 인가한 후 기설정 시간차를 두고 고전압을 기폭장치(200)에 인가하는 기폭 단계(S20);
   를 포함하는 비전기 뇌관 기폭방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 기폭 단계(S20)는
    고전압을 기폭장치(200)에 인가하기에 앞서 기폭부(350)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하여 기폭부(240)까지의 전기적 연결 상태 또는 기폭부(240)의 이상 유무를 검사하는
    비전기 뇌관 기폭방법.
11. 제 9항에 있어서,
    상기 기폭 대기 단계(S10)는
    저전압을 인가하기에 앞서 저압 회로부(230)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하여 저압 회로부(230)까지의 전기적 연결 상태 또는 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사하는
    비전기 뇌관 기폭방법.
12. 제 9항에 있어서,
    기폭장치(200)의 저압 회로부(230)는 전압 인가단(210)을 통해 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고, MCU(231)는 펄스신호를 감지할 시에 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키게 되어 있어서,
    상기 기폭 대기 단계(S10)는
    저전압을 인가하는 중에 펄스신호를 송출하는
    비전기 뇌관 기폭방법.
13. 비전기 뇌관(100);
    비전기 뇌관(100)에 연결된 시그널 튜브에 연결되는 제1항 내지 제7항 중에 어느 한 항의 기폭장치(200);
    저압 회로부(230)에 전력 공급하기 위한 저전압을 인가할 저전압 인가부(310)와, 기폭부(240)의 시그널 튜브 점화를 위한 고전압을 인가할 고전압 인가부(330)와, 발파 모선(301)에 의해 기폭장치(200)에 연결되며, 저전압 및 고전압을 선택적으로 인가할 수 있는 스위치 회로부(350)와, 스위치 회로부(350)를 제어하여 저전압을 인가한 후 기설정 시간차를 두고 고전압을 인가하는 제어부(390)를 구비한 발파기(300);
    를 포함하는
    비전기 뇌관 기폭시스템.
14. 제 13항에 있어서,
    전기회로 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 스위치 회로부(350)를 통해 선택적으로 인가하는 회로 테스터부(340)를 포함하고,
    상기 제어부(390)는
    저전압을 인가 후 고전압을 인가하기에 앞서 상기 스위치 회로부(350)를 제어하여 상기 회로 테스터부(340)를 기폭장치(200)에 연결한 후 기폭부(350)의 검사를 위한 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하며 기폭부(240)까지의 전기적 연결 상태 또는 기폭부(240)의 이상 유무를 검사하게 하는
    비전기 뇌관 기폭시스템.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부(390)는
    저전압을 인가하기에 앞서 상기 스위치 회로부(350)를 제어하여 상기 회로 테스터부(340)를 기폭장치(200)에 연결하여 검사 전압 또는 검사 전류를 인가하며 저압 회로부(230)까지의 전기적 연결 상태 또는 저압 회로부(230)의 이상 유무를 검사하게 하는
    비전기 뇌관 기폭시스템.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 기폭장치(200)의 전압 회로부(230)는
    상기 전압 인가단(210)을 통해 유입되는 펄스신호를 감지하는 펄스신호 감지요소(233)를 포함하고, 상기 MCU(231)는 펄스신호를 감지할 시에 상기 고전압측 단속 스위치(220)를 온(ON)시키며,
    상기 발파기(300)는
    펄스신호를 전송할 펄스신호 전송부(320)를 포함하고,
    상기 제어부(390)는
    저전압을 인가하는 중에 펄스신호를 송출하도록 상기 펄스신호 전송부(320)를 제어하는
    비전기 뇌관 기폭시스템.

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