WO2020138798A1 - 통신 시스템 및 뇌관 장치 - Google Patents

통신 시스템 및 뇌관 장치 Download PDF

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WO2020138798A1
WO2020138798A1 PCT/KR2019/017766 KR2019017766W WO2020138798A1 WO 2020138798 A1 WO2020138798 A1 WO 2020138798A1 KR 2019017766 W KR2019017766 W KR 2019017766W WO 2020138798 A1 WO2020138798 A1 WO 2020138798A1
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voltage
signal
charging
blasting
unit
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Inventor
김세호
최정호
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주식회사 한화
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    • F42D—BLASTING
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    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
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    • F42C19/12—Primers; Detonators electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
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    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
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    • F42B3/122—Programmable electronic delay initiators
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    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
    • F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a communication system and a primer device that can improve communication reliability by filtering a reference voltage input to a communication system and a primer device, particularly a receiving end (ie, a primer device).
  • explosives are used for construction such as blasting of rocks for tunnel construction and blasting of abandoned buildings. That is, the blasting object is divided into sections, and a plurality of holes into which explosives are inserted is drilled. Explosives are inserted into each of the perforated holes and then connected to the blasting system. Explosives are blasted through the operation of the blasting system, thereby blasting the blast target.
  • the blasting system is composed of a detonator that detonates explosives, and a blasting device that transmits power and commands necessary for the operation of the detonator to the detonator.
  • the electron detonator is mainly used as the detonator of the blasting system.
  • the electron beam primer is installed on the explosive side, and a plurality of electron beam primers are connected to one blasting device.
  • the electronic primer is structured to simultaneously detonate explosives by simultaneously operating multiple electron primers connected to the blasting device when a command is transmitted from the blasting device.
  • an electron detonator that simultaneously detonates a plurality of explosives is mainly used, but recently, an electron detonator that sequentially detonates a plurality of explosives is mainly used.
  • many documents such as Korean Registered Patent No. 10-1016538, Korean Registered Patent No. 10-0665878, Korean Registered Patent No. 10-0665880, Korean Registered Patent No. 10-0733346, and Japanese Patent Publication No. 2005-520115 Disclosed is a blasting system using an electronic detonator.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a communication system and a primer device capable of improving communication reliability by filtering a reference voltage input to a receiving end.
  • a communication system includes a transmitting end and a receiving end connected to each other through a busbar, and the transmitter sends a first signal using a first voltage applied to the busbar.
  • a control circuit for transmitting to the receiving end, the receiving end receiving the first signal, and transmitting a second signal to the transmitting end using a current flowing through the bus;
  • a charging circuit that receives and charges the first voltage through the busbar and supplies a driving voltage to the control circuit, wherein the control circuit extracts a voltage in a reference range from a peak voltage of the first voltage.
  • a filter unit for generating a second voltage; And a voltage measuring unit measuring the second voltage and extracting the first signal.
  • control circuit comprises: a control unit for generating a toggle signal to generate the second signal in response to the first signal; And a control switch unit disposed on the busbar and controlling the flow of the current according to the toggle signal.
  • the filter unit includes a transistor connecting the first electrode and the second electrode to each other according to the first voltage supplied to the gate electrode, and the driving voltage is supplied to the first electrode, and the The second voltage is output to the second electrode.
  • the second voltage during a period in which the first voltage has a peak voltage value, the second voltage has a first voltage value, and during the period in which the first voltage has a base voltage value, the second voltage is the first voltage. It has a second voltage value different from the voltage value.
  • the driving voltage has the first voltage value, and the first voltage value is a value larger than the second voltage value.
  • the difference between the first voltage value and the second voltage value corresponds to the reference range.
  • the reference range is the gate-source voltage of the transistor.
  • the charging circuit includes a charging unit for receiving and charging the first voltage; And a charging switch unit disposed between the charging unit and the busbar, and controlling the supply of the voltage to the charging unit according to a charging stop signal, wherein the control circuit, while transmitting the second signal, the charging switch The charging stop signal is transmitted negatively.
  • the primer device receives the first signal generated by using the first voltage by the blasting furnace from the blasting device through the busbar, and flows to the busbar A control circuit that transmits a second signal to the blasting device using current; And a charging circuit that receives and charges the first voltage through the busbar and supplies a driving voltage to the control circuit, wherein the control circuit extracts a voltage in a reference range from a peak voltage of the first voltage.
  • control circuit comprises: a control unit for generating a toggle signal to generate the second signal in response to the first signal; And a control switch unit disposed on the busbar and controlling the flow of the current according to the toggle signal.
  • the filter unit includes a transistor connecting the first electrode and the second electrode to each other according to the first voltage supplied to the gate electrode, and the driving voltage is supplied to the first electrode, and the The second voltage is output to the second electrode.
  • the second voltage during a period in which the first voltage has a peak voltage value, the second voltage has a first voltage value, and during the period in which the first voltage has a base voltage value, the second voltage is the first voltage. It has a second voltage value different from the voltage value.
  • the driving voltage has the first voltage value, and the first voltage value is a value larger than the second voltage value.
  • the difference between the first voltage value and the second voltage value corresponds to the gate-source voltage of the transistor.
  • the charging circuit includes a charging unit for receiving and charging the first voltage; And a charging switch unit disposed between the charging unit and the busbar, and controlling the supply of the voltage to the charging unit according to a charging stop signal, wherein the control circuit, while transmitting the second signal, the charging switch The charging stop signal is transmitted negatively.
  • control circuit further comprising a detonation circuit to amplify.
  • control circuit by counting the delay time included in the first signal to supply a blasting signal and a blasting voltage to the detonation circuit, the detonation circuit, based on the blasting signal, the blasting voltage Apply as a blaze.
  • the communication system and the primer device according to an embodiment of the present invention can improve the reliability of communication by filtering the reference voltage input to the receiving end.
  • FIG. 1 is a view showing a blasting system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a blasting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a primer device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a control circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a first reference voltage and a second reference voltage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a detonation circuit according to an embodiment of the present invention.
  • blasting system 20 blasting object
  • blasting device 110 blasting control unit
  • control circuit 230 detonation circuit
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
  • Singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.
  • the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms.
  • a part when a part is connected to another part, it is directly connected.
  • it may also include a case in which other elements are electrically connected in between.
  • the same components in the drawings are denoted by the same reference numbers and symbols as possible, even if they are displayed on different drawings.
  • FIG. 1 is a view showing a blasting system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the blasting system 10 may include a blasting device 100, a primer device 200 and a busbar 300 and 400.
  • the blasting worker may punch the blasting object 20 and form blasting holes 30.
  • a blasting worker may form blasting holes 30 in the blasting object 20 using a drilling machine (not shown).
  • the blasting worker may insert explosives 40 to which the primer device 200 is attached, respectively, into the plurality of blasting holes 30.
  • the blasting worker may insert an explosive 40 to which the primer device 200 is attached to the blasting hole 30 using a charging machine (not shown).
  • the blasting device 100 and the primer device 200 may be connected by wire through the busbars 300 and 400.
  • the blasting device 100 may be connected in parallel with a plurality of primer devices 200 through the busbars 300 and 400.
  • the busbars 300 and 400 may include a main busbar 300 and a sub-busbar 400. That is, the main bus bar 300 may be a wiring that is directly connected to the blasting device 100, and the sub-bus 400 may be a wiring that is directly connected to the primer device 200. As a result, the main bus bar 300 and the sub bus bar 400 are connected to each other, so that the blasting device 100 and the primer device 200 are electrically connected to each other to perform communication.
  • the bus lines 300 and 400 may be implemented as a two-wire wired communication system.
  • the blasting worker may scan the primer device 200 using a worker terminal device (eg, a smart phone, a scanner, a logger, etc.). For example, the blasting worker may scan the primer device 200 by photographing or directly logging an image code (QR code, barcode, etc.) attached to the primer device 200.
  • the worker terminal device may transmit primer information and initial information for each of the scanned primer devices 200 to the blasting device 100.
  • the blasting device 100 may store primer information and initial information for each primer device 200 received from the worker terminal device.
  • the operator may operate the blasting apparatus 100 to generate a first signal (eg, a control signal, a blasting command, etc.). Then, the blasting apparatus 100 may transmit the first signal to the primer apparatus 200.
  • the primer device 200 may receive the first signal through the bus lines 300 and 400 based on the connection relationship described above.
  • the first signal may be a blasting command including a delay time corresponding to each primer device 200.
  • the primer device 200 may start counting the initial detonation included in the first signal.
  • the primer device 200 may detonate the connected explosive 40 when the count of the predetermined delay time is completed. Accordingly, the blasting apparatus 100 may detonate the blast target 20 by detonating the plurality of explosives 40.
  • a communication system may be composed of a transmitting end 100 and a receiving end 200.
  • the communication system (CST) may be used in a blasting system, a topic alert system, or the like.
  • a communication system (CST) typically used in a blasting system will be described.
  • the present invention is not limited to this, and the communication system (CST) applied to the blasting system may be applied to other embodiments (for example, a topic alert system) in a range easily changeable by a person skilled in the art.
  • the communication system CST may refer to a communication system between the blasting apparatus 100 and the primer apparatus 200 in the blasting system 10 illustrated in FIG. 1.
  • the transmitting end 100 is a configuration corresponding to the blasting apparatus 100 shown in FIG. 1, in this specification, the transmitting end 100 may mean the blasting apparatus 100.
  • the receiving end 200 is a configuration corresponding to the primer device 200 shown in FIG. 1, and the receiving end 200 may refer to the primer device 200 in this specification.
  • the transmitting terminal 100 may transmit a signal to the receiving terminal 200 using a voltage, and the receiving terminal 200 may transmit a signal to the transmitting terminal 100 using a current.
  • the transmitting end 100 and the receiving end 200 may be connected to each other by wires through the bus lines 300 and 400 (see FIG. 1).
  • the transmitting terminal 100 may transmit a signal to the receiving terminal 200 using the voltages (ie, the reference voltage) of the bus lines 300 and 400.
  • the receiving terminal 200 may receive a signal from the transmitting terminal 100 by measuring the voltages of the bus lines 300 and 400.
  • the receiving terminal 200 may transmit a signal to the transmitting terminal 100 in response to a signal received from the transmitting terminal 100.
  • the receiving terminal 200 may transmit a signal using current (ie, reference current) flowing through the bus lines 300 and 400.
  • the transmitting terminal 100 may receive a signal from the receiving terminal 200 by measuring the current flowing through the bus lines 300 and 400.
  • the communication system can perform wired communication.
  • FIG 3 is a view showing a blasting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the blasting apparatus 100 may include a blasting control unit 110, a voltage supply unit 120, and a current measurement unit 130.
  • the main bus bar 300 connected to the blasting apparatus 100 is shown as one wire.
  • the present invention is not limited to this, and according to an embodiment, the main bus bar 300 may be implemented with a plurality of wiring lines.
  • the blasting control unit 110 may control the overall operation of the blasting apparatus 100.
  • the blasting control unit 110 may be implemented as a central processing unit (CPU), a micro processing unit (MPU), a graphics processing unit (GPU), or a micro controller unit (MCU).
  • CPU central processing unit
  • MPU micro processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • MCU micro controller unit
  • the voltage supply unit 120 may operate under the control of the blasting control unit 110. Specifically, the voltage supply unit 120 may supply voltage to the main bus bar 300. For example, the voltage supply unit 120 may supply the first reference voltage RV1 to the main bus bar 300.
  • the first reference voltage RV1 may have a range of 0V or more and 100V or less.
  • the present invention is not limited thereto, and within the range capable of achieving the object of the present invention, the first reference voltage RV1 may have various values.
  • the voltage supply unit 120 may supply the first reference voltage RV1 and the ground voltage (eg, 0V) to the main bus bar 300 implemented with a plurality of wires. have.
  • the voltage supply unit 120 may not only supply power to the primer device 200 (see FIG. 1) using the first reference voltage RV1 as the main bus bar 300, but also transmit signals and data. For example, the voltage supply unit 120 supplies a pulse signal to the main bus bar 300 using the first reference voltage RV1, and the primer device 200 has a sub bus bar 400 connected to the main bus bar 300 , See FIG. 1 )). Through this, the voltage supply unit 120 may transmit signals and data to the primer device 200.
  • the current measuring unit 130 may operate under the control of the blasting control unit 110. Specifically, the current measuring unit 130 may measure the current flowing through the main bus bar 300. The current measurement unit 130 may receive signals and data from the primer device 200 by measuring the current flowing through the main bus bar 300. For example, the primer device controls the flow of the reference current supplied to the main bus bar 300 and the sub bus bar 400, and the current measuring unit 130 can measure the reference current.
  • the blasting control unit 110 the voltage supply unit 120, and the current measurement unit 130 are illustrated in FIG. 3, the present invention is not limited thereto. According to an embodiment, at least some of the blasting control unit 110, the voltage supply unit 120, and the current measurement unit 130 may be integrated and implemented.
  • the blasting apparatus 100 includes a battery for supplying driving power of the blasting apparatus 100, and a display panel for displaying an operation state, etc. It may further include a configuration.
  • FIG 4 is a view showing a primer device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the primer device 200 may include a charging circuit 210, a control circuit 220 and a detonation circuit 230.
  • the sub-mother bus 400 connected to the primer device 200 is illustrated as one wire.
  • the present invention is not limited to this, and according to an embodiment, the sub-mother bus 400 may be implemented with a plurality of wires.
  • the charging circuit 210 may receive the first reference voltage RV1 from the blasting device 100 (refer to FIG. 1) through the sub-bar 400.
  • the charging circuit 210 may receive a charging stop signal CS from the control circuit 220.
  • the charging circuit 210 may charge the first reference voltage RV1 according to the charging stop signal CS.
  • the charging circuit 210 may stop charging the first reference voltage RV1 while the charging stop signal CS is supplied.
  • a background current according to a charging operation may occur in the primer device 200.
  • the background current may reduce the accuracy of signal analysis by reducing the current variation width when the control circuit 220 transmits the second signal to the blasting device. Therefore, while the control circuit 220 transmits the second signal to the blasting device 100, the generation of the background current can be suppressed by transmitting the charging stop signal CS to the charging circuit 210.
  • the control circuit 220 may improve the accuracy of signal analysis by improving the current variation width.
  • the charging circuit 210 may supply a driving voltage DV to the control circuit 220 based on the charged voltage. At this time, the control circuit 220 may be driven based on the driving voltage DV.
  • the control circuit 220 may receive the first reference voltage RV1 from the blasting device 100 through the sub-mother bus 400. Although not shown, the control circuit 220 may be supplied with a ground voltage (eg, 0V) through additional wiring.
  • a ground voltage eg, 0V
  • the control circuit 220 may receive the first signal from the blasting device 100 through the bus lines 300 and 400.
  • the first signal may be a pulse signal using the first reference voltage RV1 applied to the bus lines 300 and 400 by the blasting apparatus 100.
  • control circuit 220 may filter noise included in the first reference voltage RV1.
  • the control circuit 220 may filter noise included in the base voltage of the first reference voltage RV1 by extracting a voltage in a preset range from the peak voltage of the first reference voltage RV1. 8 is described in detail.
  • the control circuit 220 may transmit the second signal through the bus lines 300 and 400 to the blasting device 100 in response to the first signal.
  • the second signal may be a pulse signal using a reference current.
  • the control circuit 220 may supply the charging stop signal CS to the charging circuit 210 while transmitting the second signal to the blasting apparatus 100.
  • the charging circuit 210 may stop charging of the first reference voltage RV1 while the charging stop signal CS is supplied.
  • the first signal may be a blasting command including a delay time.
  • the control circuit 220 may count the delay time included in the first signal.
  • the control circuit 220 may generate a blasting signal BS and transmit the blasting signal BS to the detonation circuit 230.
  • the control circuit 220 may generate a blasting voltage BV based on at least one of the driving voltage DV and the first reference voltage RV1.
  • the control circuit 220 may supply the blasting voltage BV to the detonation circuit 230.
  • the detonation circuit 230 may supply the blasting voltage BV to the ignition jade 234 based on the blasting signal BS.
  • the ignition jade 234 may detonate when a blasting voltage BV is supplied.
  • the primer device 200 may further include a protection circuit for protecting the internal circuit configuration from voltages supplied through the bus bars 300 and 400.
  • FIG 5 is a view showing a charging circuit 210 according to an embodiment of the present invention.
  • the charging circuit 210 may include a charging unit 211 and a charging switch unit 212.
  • the charging unit 211 may charge the first reference voltage RV1 supplied through the sub-mother bus 400.
  • the charging unit 211 may supply the driving voltage DV to the control circuit 220 (see FIG. 2) based on the charged first reference voltage RV1.
  • the charging unit 211 may include a capacitor for charging the first reference voltage RV1.
  • the charging switch unit 212 may be disposed between the sub-mother bus line 400 and the charging unit 211 of the bus lines 300 and 400.
  • the charging switch unit 212 may control the supply of the first reference voltage RV1 to the charging unit 211 according to the charging stop signal CS.
  • the charging switch unit 212 may include a switch that is turned off while the charging stop signal CS is supplied.
  • the charging switch unit 212 may be implemented as a P-channel field effect transistor (FET).
  • FIG. 6 is a view showing a control circuit 220 according to an embodiment of the present invention.
  • control circuit 220 may include a filter unit 221, a voltage measurement unit 222, a control unit 223, and a control switch unit 224.
  • the filter unit 221 may filter the first reference voltage RV1 supplied to the sub-mother bus 400.
  • the filter unit 221 may filter noise included in the base voltage of the first reference voltage RV1 by extracting a voltage in a preset range from a peak of the first reference voltage RV1.
  • the voltage filtered by the filter unit 221 according to the above-described method is defined as the second reference voltage RV2. That is, the filter unit 221 may generate the second reference voltage RV2 by filtering the first reference voltage RV1.
  • the filter unit 221 may supply the second reference voltage RV2 to the voltage measurement unit 222.
  • the voltage measuring unit 222 may measure the second reference voltage RV2.
  • the voltage measurement unit 222 may extract the first signal SG1 based on the voltage measurement result.
  • the voltage measurement unit 222 may transmit the first signal SG1 to the control unit 223.
  • the control unit 223 may receive the first signal SG1.
  • the controller 223 may generate a toggle signal TS in response to the first signal SG1 to generate a second signal.
  • the control unit 223 may transmit a toggle signal TS to the control switch unit 224 to control the operation of the control switch unit 224.
  • the flow of the reference current RI may be adjusted according to the operation of the control switch unit 224.
  • the second signal may mean a pulse signal using a reference current (RI), and the control unit 223 may generate a second signal using a toggle signal (TS).
  • the reference current RI may mean a current flowing through the bus lines 300 and 400 from the primer device 200 to the blasting device 100.
  • the control switch unit 224 may be disposed on the sub-busbars 400 of the busbars 300 and 400. According to an embodiment, the control switch unit 224 may be located between the sub-mother bus 400 and the filter unit 221.
  • the control switch unit 224 may adjust the flow of the reference current RI according to the toggle signal TS.
  • the control switch unit 224 may include a switch that is turned off while the toggle signal TS is supplied.
  • the control switch unit 224 may be implemented as a P-channel field effect transistor (FET).
  • the controller 223 may transmit the charging stop signal CS to the charging circuit 210 (see FIG. 3) while transmitting the second signal.
  • the control unit 223 may receive a driving voltage DV from the charging circuit 210.
  • the first signal may be a blasting command including a delay time.
  • the control unit 223 may count the delay time included in the first signal.
  • the controller 223 may generate a blasting signal BS and transmit the blasting signal BS to the detonation circuit 230.
  • the controller 223 may generate a blasting voltage BV based on at least one of the driving voltage DV and the first reference voltage RV1. Also, the control unit 223 may supply the blasting voltage BV to the detonation circuit 230 (see FIG. 3 ).
  • FIG. 7 is a view showing a filter unit 221 according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is a view showing a first reference voltage (RV1) and a second reference voltage (RV2) according to an embodiment of the present invention.
  • the filter unit 221 may include a transistor TR.
  • the transistor TR may be implemented as an N-channel or P-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor).
  • MOSFET metal oxide semiconductor field-effect transistor
  • the filter unit 221 may filter the first reference voltage RV1.
  • the filter unit 221 may filter noise included in the base voltage of the first reference voltage RV1 by extracting a voltage of the reference range VGS from the peak of the first reference voltage RV1.
  • the reference range VGS is a preset value and may correspond to the gate-source voltage of the transistor TR. Detailed contents related to this are as follows.
  • the first reference voltage RV1 may be supplied to the gate electrode of the transistor TR.
  • the driving voltage DV may be supplied to the first electrode of the transistor TR.
  • the second reference voltage RV2 may be output to the second electrode of the transistor TR.
  • the transistor TR may connect the first electrode and the second electrode to each other according to the first reference voltage RV1.
  • each of the first electrode and the second electrode may be any one of a source electrode and a drain electrode of the transistor.
  • the first reference voltage RV1 may have a peak voltage value VP corresponding to a peak voltage or a base voltage value VB corresponding to a base voltage. While the first reference voltage RV1 has a base voltage value VB, a noise voltage NV may be included in the base voltage of the first reference voltage RV1.
  • the first reference voltage RV1 may have a peak voltage value VP.
  • the transistor TR may be turned on. Therefore, the second reference voltage RV2 corresponding to the driving voltage DV supplied to the first electrode is output to the second electrode, and during the first period P1, the second reference voltage RV2 is the first voltage. It may have a value V1.
  • the driving voltage DV may have a first voltage value V1.
  • the first reference voltage RV1 may have a base voltage value VB.
  • the transistor TR may be turned off.
  • the second reference voltage RV2 may have a second voltage value V2 different from the first voltage value V1.
  • the second voltage value V2 may represent a ground voltage value. In this case, the difference between the first voltage value V1 and the second voltage value V2 may correspond to the reference range VGS.
  • the filter unit 221 extracts the voltage of the reference range VGS from the peak of the first reference voltage RV1, and filters noise included in the base voltage of the first reference voltage RV1. Can. Also, the filter unit 221 may output the extracted second reference voltage RV2.
  • the primer 200 according to an embodiment of the present invention can improve the reliability of signal analysis by filtering the noise voltage (NV) described above.
  • the filter unit 221 is connected to the second electrode of the transistor TR, and may further include an output buffer for receiving the second reference voltage RV2 and amplifying the voltage.
  • FIG. 9 is a view showing a detonation circuit 230 according to an embodiment of the present invention.
  • the detonation circuit 230 may include an detonation diode 231, an detonation capacitor 232, an detonation switch 233, and an ignition jade 234.
  • the blasting voltage BV may be supplied to the detonation capacitor 232 through the detonation diode 231.
  • Detonation capacitor 232 may store the blasting voltage (BV).
  • the detonation switch 233 may receive the blasting signal BS.
  • the detonation switch 233 may be turned on while the blasting signal BS is supplied.
  • the blasting voltage BV stored in the detonation capacitor 232 may be supplied to the ignition 234. Since the blasting signal BS is supplied to the detonation switch 233 after the delay time is counted, the ignition jade 234 may be supplied with the blasting voltage BV after the delay time has elapsed.
  • the ignition jade 234 may have an inherent resistance value. Therefore, according to the voltage distribution law, the ignition jade 234 may be applied with a voltage proportional to the intrinsic resistance value. The ignition jade 234 may detonate when a voltage is applied.
  • the communication system and the primer device according to the embodiment of the present invention can improve the reliability of communication and signal analysis by filtering the reference voltage input to the receiving end.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 모선을 통해 서로 연결된 송신단 및 수신단을 포함하고, 상기 송신단은, 상기 모선으로 인가되는 제1 전압을 이용하여 제1 신호를 상기 수신단으로 전송하고, 상기 수신단은, 상기 제1 신호를 수신하고, 상기 모선으로 흐르는 기준 전류를 이용하여 제2 신호를 상기 송신단으로 전송하는 제어 회로; 및 상기 모선을 통해 상기 제1 전압을 공급받아 충전하고, 상기 제어 회로로 구동 전압을 공급하는 충전 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전압의 피크 전압으로부터 기준 범위의 전압을 추출함으로써, 제2 전압을 생성하는 필터부; 및 상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 신호를 추출하는 전압 측정부를 포함한다.

Description

통신 시스템 및 뇌관 장치
본 발명의 실시예는 통신 시스템 및 뇌관 장치, 특히 수신단(즉, 뇌관 장치)으로 입력되는 기준 전압을 필터링함으로써, 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 통신 시스템 및 뇌관 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 터널공사를 위한 암반의 폭파, 폐건물 폭파 등의 공사에는 폭발물이 이용된다. 즉, 발파 대상물을 구간별로 구분하여 폭발물이 삽입되는 복수의 구멍들을 천공한다. 천공된 구멍들 각각에 폭발물을 삽입한 후 발파 시스템과 연결한다. 발파 시스템의 조작을 통해 폭발물을 폭파하여 발파 대상물을 폭파한다.
발파 시스템은 폭발물을 기폭시키는 기폭제인　뇌관과,　뇌관의 작동에 필요한 전원 및 지령을　뇌관으로 전송하는 발파 장치를 포함하여 구성된다. 이때, 발파 시스템의　뇌관으로는 주로 전자　뇌관이 사용된다. 전자　뇌관은 폭발물 측에 설치되며, 하나의 발파 장치에 복수의 전자　뇌관이 연결된다.
전자　뇌관은 발파 장치에서 지령이 전달되면 해당 발파 장치에 연결된 복수의 전자　뇌관이 동시에 작동하여 폭발물을 동시에 기폭시키는 구조와, 복수의 전자　뇌관이 서로 다른　지연시간으로 설정되어 복수의 전자　뇌관이 순차적으로 작동하여 폭발물들은 순차적으로 기폭시키는 구조가 있다.
종래에는 복수의 폭발물을 동시에 기폭시키는 전자　뇌관이 주로 사용되었으나, 최근에는 복수의 폭발물을 순차적으로 기폭시키는 전자　뇌관이 주로 사용되고 있다. 일례로, 한국등록특허 제10-1016538호, 한국등록특허 제10-0665878호, 한국등록특허 제10-0665880호, 한국등록특허 제10-0733346호 및 일본공개특허 제2005-520115 등의 많은 문헌에서 전자　뇌관을 이용한 발파 시스템을 개시하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 수신단으로 입력되는 기준 전압을 필터링함으로써, 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 통신 시스템 및 뇌관 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 모선을 통해 서로 연결된 송신단 및 수신단을 포함하고, 상기 송신단은, 상기 모선으로 인가되는 제1 전압을 이용하여 제1 신호를 상기 수신단으로 전송하고, 상기 수신단은, 상기 제1 신호를 수신하고, 상기 모선으로 흐르는 전류를 이용하여 제2 신호를 상기 송신단으로 전송하는 제어 회로; 및 상기 모선을 통해 상기 제1 전압을 공급받아 충전하고, 상기 제어 회로로 구동 전압을 공급하는 충전 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전압의 피크 전압으로부터 기준 범위의 전압을 추출함으로써, 제2 전압을 생성하는 필터부; 및 상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 신호를 추출하는 전압 측정부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 생성하기 위해, 토글 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 모선 상에 배치되며, 상기 토글 신호에 따라 상기 전류의 흐름을 제어하는 제어 스위치부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 필터부는, 게이트 전극으로 공급되는 상기 제1 전압에 따라, 제1 전극 및 제2 전극을 서로 연결시키는 트랜지스터를 포함하고, 상기 구동 전압은, 상기 제1 전극으로 공급되고, 상기 제2 전압은, 상기 제2 전극으로 출력된다.
본 발명에서, 상기 제1 전압이 피크 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 제1 전압 값을 갖고, 상기 제1 전압이 기저 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압 값과 상이한 제2 전압 값을 갖는다.
본 발명에서, 상기 구동 전압은, 상기 제1 전압 값을 갖고, 상기 제1 전압 값은, 상기 제2 전압 값보다 큰 값이다.
본 발명에서, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값의 차이는, 상기 기준 범위에 대응한다.
본 발명에서, 상기 기준 범위는, 상기 트랜지스터의 게이트-소스 전압이다.
본 발명에서, 상기 충전 회로는, 상기 제1 전압을 공급받아 충전하기 위한 충전부; 및 상기 충전부 및 상기 모선 사이에 배치되며, 충전 중지 신호에 따라 상기 전압의 상기 충전부로의 공급을 제어하는 충전 스위치부를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제2 신호를 전송하는 동안, 상기 충전 스위치부로 상기 충전 중지 신호를 전송한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 장치는, 발파 장치로에 의해 제1 전압을 이용하여 생성된 제1 신호를 모선을 통해 상기 발파 장치로부터 수신하고, 상기 모선으로 흐르는 전류를 이용하여 제2 신호를 상기 발파 장치로 전송하는 제어 회로; 및 상기 모선을 통해 상기 제1 전압을 공급받아 충전하고, 상기 제어 회로로 구동 전압을 공급하는 충전 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전압의 피크 전압으로부터 기준 범위의 전압을 추출함으로써, 제2 전압을 생성하는 필터부; 및 상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 신호를 추출하는 전압 측정부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 생성하기 위해, 토글 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 모선 상에 배치되며, 상기 토글 신호에 따라 상기 전류의 흐름을 제어하는 제어 스위치부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 필터부는, 게이트 전극으로 공급되는 상기 제1 전압에 따라, 제1 전극 및 제2 전극을 서로 연결시키는 트랜지스터를 포함하고, 상기 구동 전압은, 상기 제1 전극으로 공급되고, 상기 제2 전압은, 상기 제2 전극으로 출력된다.
본 발명에서, 상기 제1 전압이 피크 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 제1 전압 값을 갖고, 상기 제1 전압이 기저 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압 값과 상이한 제2 전압 값을 갖는다.
본 발명에서, 상기 구동 전압은, 상기 제1 전압 값을 갖고, 상기 제1 전압 값은, 상기 제2 전압 값보다 큰 값이다.
본 발명에서, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값의 차이는, 상기 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 대응한다.
본 발명에서, 상기 충전 회로는, 상기 제1 전압을 공급받아 충전하기 위한 충전부; 및 상기 충전부 및 상기 모선 사이에 배치되며, 충전 중지 신호에 따라 상기 전압의 상기 충전부로의 공급을 제어하는 충전 스위치부를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제2 신호를 전송하는 동안, 상기 충전 스위치부로 상기 충전 중지 신호를 전송한다.
본 발명에서, 상기 제어 회로의 제어에 따라, 기폭하는 기폭 회로를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 신호에 포함된 지연 시간을 카운트하여 발파 신호 및 발파 전압을 상기 기폭 회로로 공급하고, 상기 기폭 회로는, 상기 발파 신호에 기초하여, 상기 발파 전압을 점화옥으로 인가한다.
본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템 및 뇌관 장치는 수신단으로 입력되는 기준 전압을 필터링함으로써, 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발파 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 회로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 필터부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기폭 회로를 나타내는 도면이다.
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10: 발파 시스템 20: 발파 대상물
30: 발파 구멍 40: 폭발물
100: 발파 장치 110: 발파 제어부
120: 전압 공급부 130: 전류 측정부
200: 뇌관 장치 210: 충전 회로
220: 제어 회로 230: 기폭 회로
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발파 시스템(10)은 발파 장치(100), 뇌관 장치(200) 및 모선(300 및 400)을 포함할 수 있다.
발파 작업자는 발파 대상물(20)을 폭파하기 위하여, 발파 대상물(20)을 천공하고, 발파 구멍(30)들을 형성할 수 있다. 예컨대, 발파 작업자는 천공기(미도시)를 이용하여, 발파 대상물(20)에 발파 구멍(30)들을 형성할 수 있다.
발파 작업자는 뇌관 장치(200)가 각각 부착된 폭발물(40)들을 복수의 발파 구멍(30)들에 삽입할 수 있다. 예컨대, 발파 작업자는 장입기(미도시)를 이용하여, 뇌관 장치(200)가 부착된 폭발물(40)을 발파 구멍(30)에 삽입할 수 있다.
발파 장치(100) 및 뇌관 장치(200)는 모선(300 및 400)을 통해 유선으로 연결될 수 있다. 예컨대, 발파 장치(100)는 모선(300 및 400)을 통해 다수의 뇌관 장치(200)와 병렬로 연결될 수 있다.
이때, 모선(300 및 400)는 주-모선(300) 및 부-모선(400)을 포함할 수 있다. 즉, 주-모선(300)은 발파 장치(100)에 직접 연결되는 배선이고, 부-모선(400)은 뇌관 장치(200)에 직접 연결되는 배선일 수 있다. 결과적으로, 주-모선(300) 및 부-모선(400)이 서로 연결됨으로써, 발파 장치(100) 및 뇌관 장치(200)는 서로 전기적으로 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 모선(300 및 400)는 2선 유선 통신 시스템으로 구현될 수 있다.
발파 작업자는 작업자 단말 장치(예컨대, 스마트 폰, 스캐너, 로거 등)를 이용하여, 뇌관 장치(200)를 스캔할 수 있다. 예컨대, 발파 작업자는 뇌관 장치(200)에 부착된 이미지 코드(QR 코드, 바코드 등)를 촬영하거나, 직접 로깅(logging) 함으로써, 뇌관 장치(200)를 스캔할 수 있다. 작업자 단말 장치는 스캔된 뇌관 장치(200) 각각에 대한 뇌관 정보 및 초시 정보를 발파 장치(100)로 전송할 수 있다.
발파 장치(100)는 작업자 단말 장치로부터 수신한 뇌관 장치(200) 각각에 대한 뇌관 정보 및 초시 정보를 저장할 수 있다.
작업자는 발파를 개시하기 위하여, 발파 장치(100) 조작하여 제1 신호(예컨대, 제어 신호, 발파 명령 등)을 발생시킬 수 있다. 그리고, 발파 장치(100)는 뇌관 장치(200)로 제1 신호를 전송할 수 있다. 뇌관 장치(200)는 상술한 연결 관계에 기초하여, 모선(300 및 400)을 통해 제1 신호를 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 신호는 각각의 뇌관 장치(200)에 대응하는 지연 시간을 포함하는 발파 명령일 수 있다. 이때, 뇌관 장치(200)는 제1 신호에 포함된 기폭 초시의 카운트를 개시할 수 있다. 뇌관 장치(200)는 기설정된 지연 시간의 카운트가 완료되면 연결된 폭발물(40)을 기폭시킬 수 있다. 따라서, 발파 장치(100)는 복수의 폭발물(40)을 기폭하여 발파 대상물(20)을 폭파시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템(CST)을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 통신 시스템(CST)은 송신단(100) 및 수신단(200)으로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 통신 시스템(CST)은 발파 시스템, 화제 경보 시스템 등에서 이용될 수 있다. 본 명세서에서는 대표적으로 발파 시스템에서 이용되는 통신 시스템(CST)을 대표적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 발파 시스템에 적용된 통신 시스템(CST)은 통상의 기술자가 용이하게 변경이 가능한 범위에서 다른 실시예들(예컨대, 화제 경보 시스템)에 적용될 수 있다.
예컨대, 통신 시스템(CST)은 도 1에 도시된 발파 시스템(10)에서, 발파 장치(100) 및 뇌관 장치(200) 사이의 통신 시스템을 의미할 수 있다. 이때, 송신단(100)은 도 1에 도시된 발파 장치(100)에 상응하는 구성으로서, 본 명세서에서 송신단(100)은 발파 장치(100)를 의미할 수 있다. 수신단(200)은 도 1에 도시된 뇌관 장치(200)에 상응하는 구성으로서, 본 명세서에서 수신단(200)은 뇌관 장치(200)를 의미할 수 있다.
송신단(100)은 전압을 이용하여 신호를 수신단(200)으로 전송할 수 있고, 수신단(200)은 전류를 이용하여 신호를 송신단(100)으로 전송할 수 있다. 예컨대, 송신단(100) 및 수신단(200)은 모선(300 및 400, 도 1 참조)을 통해 서로 유선으로 연결될 수 있다. 이때, 송신단(100)은 모선(300 및 400)의 전압(즉, 기준 전압)을 이용하여 신호를 수신단(200)으로 전송할 수 있다. 수신단(200)은 모선(300 및 400)의 전압을 측정함으로서, 송신단(100)으로부터의 신호를 수신할 수 있다.
수신단(200)은 송신단(100)으로부터 수신한 신호에 응답하여, 송신단(100)으로 신호를 전송할 수 있다. 이때, 수신단(200)은 모선(300 및 400)로 흐르는 전류(즉, 기준 전류)를 이용하여 신호를 송신할 수 있다. 송신단(100)은 모선(300 및 400)로 흐르는 전류를 측정함으로써, 수신단(200)으로부터의 신호를 수신할 수 있다.
상술한 내용에 따라, 통신 시스템(CST)은 유선 통신을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발파 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 발파 장치(100)는 발파 제어부(110), 전압 공급부(120) 및 전류 측정부(130)를 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 3에서는 발파 장치(100)에 연결된 주-모선(300)이 하나의 배선으로 도시된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 주-모선(300)은 복수의 배선들로 구현될 수 있다.
발파 제어부(110)는 발파 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 제어부(110)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구현될 수 있다.
전압 공급부(120)는 발파 제어부(110)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 구체적으로, 전압 공급부(120)는 주-모선(300)으로 전압을 공급할 수 있다. 예컨대, 전압 공급부(120)는 주-모선(300)으로 제1 기준 전압(RV1)을 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 기준 전압(RV1)은 0V 이상 100V이하의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서, 제1 기준 전압(RV1)은 다양한 값을 가질 수 있다.
도 3에는 도시되지 않았으나, 실시예에 따라, 전압 공급부(120)는 복수의 배선들로 구현된 주-모선(300)으로 제1 기준 전압(RV1) 및 접지 전압(예컨대, 0V)를 공급할 수 있다.
전압 공급부(120)는 주-모선(300)로 제1 기준 전압(RV1)을 이용해 뇌관 장치(200, 도 1 참조)로 전원을 공급할 뿐만 아니라, 신호 및 데이터 등을 전송할 수 있다. 예컨대, 전압 공급부(120)는 제1 기준 전압(RV1)을 이용하여 펄스 신호를 주-모선(300)로 공급하고, 뇌관 장치(200)는 주-모선(300)에 연결된 부-모선(400, 도 1 참조))를 통해 공급되는 상기 펄스 신호를 감지할 수 있다. 이를 통해, 전압 공급부(120)는 뇌관 장치(200)로 신호 및 데이터 등을 전송할 수 있다.
전류 측정부(130)는 발파 제어부(110)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 구체적으로, 전류 측정부(130)는 주-모선(300)으로 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정부(130)는 주-모선(300)로 흐르는 전류를 측정함으로써, 뇌관 장치(200)로부터 신호 및 데이터 등을 수신할 수 있다. 예컨대, 뇌관 장치는 주-모선(300) 및 부-모선(400)으로 공급되는 기준 전류의 흐름을 제어하고, 전류 측정부(130)는 기준 전류를 측정할 수 있다.
도 3에서 발파 제어부(110), 전압 공급부(120) 및 전류 측정부(130)가 별개의 구성으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 발파 제어부(110), 전압 공급부(120) 및 전류 측정부(130) 중 적어도 일부는 통합되어 구현될 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았으나, 실시예에 따라, 발파 장치(100)는 발파 장치(100)의 구동 전원을 공급하기 위한 배터리(battery), 및 동작 상태를 표시하기 위한 표시 패널(display panel) 등의 구성을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 장치(200)를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 뇌관 장치(200)는 충전 회로(210), 제어 회로(220) 및 기폭 회로(230)를 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 4에서는 뇌관 장치(200)에 연결된 부-모선(400)이 하나의 배선으로 도시된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 부-모선(400)은 복수의 배선들로 구현될 수 있다.
충전 회로(210)는 발파 장치(100, 도 1 참조)로부터 부-모선(400)을 통해 제1 기준 전압(RV1)을 공급받을 수 있다.
충전 회로(210)는 제어 회로(220)로부터 충전 중지 신호(CS)를 수신할 있다. 충전 회로(210)는 충전 중지 신호(CS)에 따라, 제1 기준 전압(RV1)을 충전할 수 있다. 예컨대, 충전 회로(210)는 충전 중지 신호(CS)가 공급되는 동안, 제1 기준 전압(RV1)의 충전을 중지할 수 있다.
즉, 충전 회로(210)가 제1 기준 전압(RV1)을 충전할 때, 뇌관 장치(200) 내에 충전 동작에 따른 백그라운드 전류가 발생할 수 있다. 백그라운드 전류는 제어 회로(220)가 제2 신호를 발파 장치로 전송할 때, 전류 변화 폭을 감소시킴으로써, 신호 분석의 정확도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 제어 회로(220)는 제2 신호를 발파 장치(100)로 전송하는 동안, 충전 중지 신호(CS)를 충전 회로(210)로 전송함으로써, 백그라운드 전류의 발생을 억제시킬 수 있다. 그리고, 제어 회로(220)는 전류 변화 폭을 향상시켜 신호 분석의 정확도를 향상시킬 수 있다.
충전 회로(210)는 충전된 전압에 기초하여, 제어 회로(220)로 구동 전압(DV)을 공급할 수 있다. 이때, 제어 회로(220)는 구동 전압(DV)을 기초로 구동될 수 있다.
제어 회로(220)는 발파 장치(100)로부터 부-모선(400)을 통해 제1 기준 전압(RV1)을 공급받을 수 있다. 도시되지 않았으나, 제어 회로(220)는 추가 배선을 통해 접지 전압(예컨대, 0V)을 공급받을 수 있다.
제어 회로(220)는 발파 장치(100)로부터 모선(300 및 400)을 통해 제1 신호를 수신할 수 있다. 제1 신호는 발파 장치(100)에 의해 모선(300 및 400)로 인가되는 제1 기준 전압(RV1)을 이용한 펄스 신호일 수 있다.
이때, 제어 회로(220)는 제1 기준 전압(RV1)에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 예컨대, 제어 회로(220)는 제1 기준 전압(RV1)의 피크 전압에서 기 설정된 범위의 전압을 추출함으로써, 제1 기준 전압(RV1)의 기저 전압에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 8에서 설명된다.
제어 회로(220)는 제1 신호에 응답하여, 발파 장치(100)로 모선(300 및 400)을 통해 제2 신호를 전송할 수 있다. 제2 신호는 기준 전류를 이용한 펄스 신호일 수 있다.
제어 회로(220)는 제2 신호를 발파 장치(100)로 전송하는 동안, 충전 중지 신호(CS)를 충전 회로(210)로 공급할 수 있다. 충전 회로(210)는 충전 중지 신호(CS)가 공급되는 동안, 제1 기준 전압(RV1)의 충전을 중지할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 신호는 지연 시간을 포함하는 발파 명령일 수 있다. 이때, 제어 회로(220)는 제1 신호에 포함된 지연 시간을 카운트할 수 있다. 제어 회로(220)는 지연 시간에 대한 카운트가 완료되면 발파 신호(BS)를 생성하고, 발파 신호(BS)를 기폭 회로(230)로 전송할 수 있다. 또한, 제어 회로(220)는 구동 전압(DV) 및 제1 기준 전압(RV1) 중 적어도 하나를 기초로 발파 전압(BV)을 생성할 수 있다. 제어 회로(220)는 발파 전압(BV)을 기폭 회로(230)로 공급할 수 있다.
기폭 회로(230)는 발파 신호(BS)에 기초하여, 점화옥(234)으로 발파 전압(BV)을 공급할 수 있다. 점화옥(234)은 발파 전압(BV)이 공급되면 기폭할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 실시예에 따라 뇌관 장치(200)는 모선(300 및 400)을 통해 공급되는 전압으로부터 내부 회로 구성을 보호하기 위한 보호 회로를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 회로(210)를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 충전 회로(210)는 충전부(211) 및 충전 스위치부(212)를 포함할 수 있다.
충전부(211)는 부-모선(400)을 통해 공급되는 제1 기준 전압(RV1)을 충전할 수 있다. 충전부(211)는 충전된 제1 기준 전압(RV1)에 기초하여, 구동 전압(DV)을 제어 회로(220, 도 2 참조)로 공급할 수 있다. 예컨대, 충전부(211)는 제1 기준 전압(RV1)을 충전하기 위한 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있다.
충전 스위치부(212)는 모선(300 및 400)의 부-모선(400) 및 충전부(211) 사이에 배치될 수 있다. 충전 스위치부(212)는 충전 중지 신호(CS)에 따라 제1 기준 전압(RV1)의 충전부(211)로의 공급을 제어할 수 있다. 예컨대, 충전 스위치부(212)는 충전 중지 신호(CS)가 공급되는 동안, 턴-오프되는 스위치를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 충전 스위치부(212)는 P 채널 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로(220)를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어 회로(220)는 필터부(221), 전압 측정부(222), 제어부(223) 및 제어 스위치부(224)를 포함할 수 있다.
필터부(221)는 부-모선(400)으로 공급되는 제1 기준 전압(RV1)을 필터링할 수 있다. 예컨대, 필터부(221)는 제1 기준 전압(RV1)의 피크로부터 기 설정된 범위의 전압을 추출함으로써, 제1 기준 전압(RV1)의 기저 전압에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 본 명세서에서, 상술한 방식에 따라 필터부(221)에 의해 필터링된 전압은 제2 기준 전압(RV2)로 정의된다. 즉, 필터부(221)는 제1 기준 전압(RV1)을 필터링함으로써, 제2 기준 전압(RV2)을 생성할 수 있다. 필터부(221)는 제2 기준 전압(RV2)을 전압 측정부(222)로 공급할 수 있다.
전압 측정부(222)는 제2 기준 전압(RV2)을 측정할 수 있다. 전압 측정부(222)는 전압 측정 결과에 기초하여, 제1 신호(SG1)를 추출할 수 있다. 전압 측정부(222)는 제1 신호(SG1)를 제어부(223)로 전송할 수 있다.
제어부(223)는 제1 신호(SG1)를 수신할 수 있다. 제어부(223)는 제1 신호(SG1)에 응답하여, 제2 신호를 생성하기 위하여, 토글 신호(TS)를 생성할 수 있다. 예컨대, 제어부(223)는 토글 신호(TS)를 제어 스위치부(224)로 전송하여 제어 스위치부(224)의 동작을 제어할 수 있다. 기준 전류(RI)의 흐름은 제어 스위치부(224)의 동작에 따라 조절될 수 있다. 제2 신호는 기준 전류(RI)를 이용한 펄스 신호를 의미할 수 있고, 제어부(223)는 토글 신호(TS)를 이용하여 제2 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 기준 전류(RI)는 뇌관 장치(200)로부터 발파 장치(100)로 모선(300 및 400)을 통해 흐르는 전류를 의미할 수 있다.
제어 스위치부(224)는 모선(300 및 400)의 부-모선(400) 상에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 제어 스위치부(224)는 부-모선(400) 및 필터부(221) 사이에 위치될 수 있다.
제어 스위치부(224)는 토글 신호(TS)에 따라 기준 전류(RI)의 흐름을 조절할 수 있다. 예컨대, 제어 스위치부(224)는 토글 신호(TS)가 공급되는 동안, 턴-오프되는 스위치를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제어 스위치부(224)는 P 채널 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다.
제어부(223)는, 제2 신호를 전송하는 동안, 충전 회로(210, 도 3 참조)로 충전 중지 신호(CS)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(223)는 충전 회로(210)로부터 구동 전압(DV)을 공급받을 수 있다.
실시예에 따라, 제1 신호는 지연 시간을 포함하는 발파 명령일 수 있다. 이때, 제어부(223)는 제1 신호에 포함된 지연 시간을 카운트할 수 있다. 제어부(223)는 지연 시간에 대한 카운트가 완료되면 발파 신호(BS)를 생성하고, 발파 신호(BS)를 기폭 회로(230)로 전송할 수 있다. 제어부(223)는 구동 전압(DV) 및 제1 기준 전압(RV1) 중 적어도 하나를 기초로 발파 전압(BV)을 생성할 수 있다. 또한, 제어부(223)는 발파 전압(BV)을 기폭 회로(230, 도 3 참조)로 공급할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 필터부(221)를 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 기준 전압(RV1) 및 제2 기준 전압(RV2)을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 필터부(221)는 트랜지스터(TR)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 트랜지스터(TR)는 N-채널 또는 P-채널 MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)로 구현될 수 있다. 본 명세서에서는 트랜지스터(TR)가 N-채널 트랜지스터인 실시예가 대표적으로 설명된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
필터부(221)는 제1 기준 전압(RV1)을 필터링할 수 있다. 예컨대, 필터부(221)는 제1 기준 전압(RV1)의 피크로부터 기준 범위(VGS)의 전압을 추출함으로써, 제1 기준 전압(RV1)의 기저 전압에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 실시예에 따라, 기준 범위(VGS)는 기 설정된 값으로서, 트랜지스터(TR)의 게이트-소스 전압에 대응할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 아래와 같다.
제1 기준 전압(RV1)은 트랜지스터(TR)의 게이트 전극으로 공급될 수 있다. 구동 전압(DV)은 트랜지스터(TR)의 제1 전극으로 공급될 수 있다. 제2 기준 전압(RV2)은 트랜지스터(TR)의 제2 전극으로 출력될 수 있다. 트랜지스터(TR)은 제1 기준 전압(RV1)에 따라, 제1 전극 및 제2 전극을 서로 연결시킬 수 있다. 실시예에 따라, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나일 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 기준 전압(RV1)은 피크 전압에 대응하는 피크 전압 값(VP) 또는 기저 전압에 대응하는 기저 전압 값(VB)을 가질 수 있다. 제1 기준 전압(RV1)이 기저 전압 값(VB)을 갖는 동안, 제1 기준 전압(RV1)의 기저 전압에 노이즈 전압(NV)이 포함될 수 있다.
제1 기간(P1) 동안, 제1 기준 전압(RV1)은 피크 전압 값(VP)을 가질 수 있다. 이때, 트랜지스터(TR)의 게이트 전극으로 피크 전압 값(VP)의 제1 기준 전압(RV1)이 공급되면, 트랜지스터(TR)는 턴-온될 수 있다. 따라서, 제1 전극으로 공급되는 구동 전압(DV)에 대응하는 제2 기준 전압(RV2)이 제2 전극으로 출력되며, 제1 기간(P1) 동안, 제2 기준 전압(RV2)은 제1 전압 값(V1)을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 구동 전압(DV)은 제1 전압 값(V1)을 가질 수 있다.
제2 기간(P2) 동안, 제1 기준 전압(RV1)은 기저 전압 값(VB)을 가질 수 있다. 이때, 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극으로 기저 전압 값(VB)의 제1 기준 전압(RV1)이 공급되면, 트랜지스터(TR)는 턴-오프될 수 있다. 따라서, 제2 기간(P2) 동안, 제2 기준 전압(RV2)은 제1 전압 값(V1)과 상이한 제2 전압 값(V2)을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 제2 전압 값(V2)은 접지 전압 값을 나타낼 수 있다. 이때, 제1 전압 값(V1) 및 제2 전압 값(V2)의 차이는 기준 범위(VGS)에 대응할 수 있다.
결과적으로, 필터부(221)는 제1 기준 전압(RV1)의 피크(peak)로부터 기준 범위(VGS)의 전압을 추출하고, 제1 기준 전압(RV1)의 기저 전압에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 그리고, 필터부(221)는 추출된 제2 기준 전압(RV2)을 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 장치(200)는 상술한 노이즈 전압(NV)을 필터링함으로써, 신호 분석의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라, 필터부(221)는 트랜지스터(TR)의 제2 전극에 연결되며, 제2 기준 전압(RV2)을 입력 받아 전압을 증폭시키는 출력 버퍼(output buffer)를 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기폭 회로(230)를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 기폭 회로(230)는 기폭 다이오드(231), 기폭 커패시터(232), 기폭 스위치(233) 및 점화옥(234)을 포함할 수 있다.
발파 전압(BV)은 기폭 다이오드(231)를 거쳐 기폭 커패시터(232)로 공급될 수 있다.
*기폭 커패시터(232)는 발파 전압(BV)을 저장할 수 있다.
기폭 스위치(233)는 발파 신호(BS)를 수신할 수 있다. 기폭 스위치(233)는 발파 신호(BS)가 공급되는 동안 턴-온될 수 있다. 기폭 스위치(233)가 턴-온되면, 기폭 커패시터(232)에 저장된 발파 전압(BV)은 점화옥(234)으로 공급될 수 있다. 발파 신호(BS)는 지연 시간이 카운트 된 후에 기폭 스위치(233)로 공급되기 때문에, 점화옥(234)은 지연 시간이 경과한 후에 발파 전압(BV)을 공급받을 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 점화옥(234)은 고유의 저항 값을 가질 수 있다. 따라서, 전압 분배 법칙에 따라, 점화옥(234)은 고유의 저항 값에 비례한 전압을 인가 받을 수 있다. 점화옥(234)은 전압이 인가될 때, 기폭할 수 있다.
상술한 방식에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템 및 뇌관 장치는 수신단으로 입력되는 기준 전압을 필터링함으로써, 통신 및 신호 분석의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (17)

  1. 모선을 통해 서로 연결된 송신단 및 수신단을 포함하는 통신 시스템에 있어서,
    상기 송신단은, 상기 모선으로 인가되는 제1 전압을 이용하여 제1 신호를 상기 수신단으로 전송하고,
    상기 수신단은,
    상기 제1 신호를 수신하고, 상기 모선으로 흐르는 전류를 이용하여 제2 신호를 상기 송신단으로 전송하는 제어 회로; 및
    상기 모선을 통해 상기 제1 전압을 공급받아 충전하고, 상기 제어 회로로 구동 전압을 공급하는 충전 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압의 피크 전압으로부터 기준 범위의 전압을 추출함으로써, 제2 전압을 생성하는 필터부; 및
    상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 신호를 추출하는 전압 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 생성하기 위해, 토글 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 모선 상에 배치되며, 상기 토글 신호에 따라 상기 전류의 흐름을 제어하는 제어 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    게이트 전극으로 공급되는 상기 제1 전압에 따라, 제1 전극 및 제2 전극을 서로 연결시키는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 구동 전압은, 상기 제1 전극으로 공급되고,
    상기 제2 전압은, 상기 제2 전극으로 출력되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전압이 피크 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 제1 전압 값을 갖고,
    상기 제1 전압이 기저 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압 값과 상이한 제2 전압 값을 갖는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동 전압은, 상기 제1 전압 값을 갖고,
    상기 제1 전압 값은, 상기 제2 전압 값보다 큰 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값의 차이는, 상기 기준 범위에 대응하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기준 범위는, 상기 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 대응하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충전 회로는,
    상기 제1 전압을 공급받아 충전하기 위한 충전부; 및
    상기 충전부 및 상기 모선 사이에 배치되며, 충전 중지 신호에 따라 상기 전압의 상기 충전부로의 공급을 제어하는 충전 스위치부를 포함하고,
    상기 제어 회로는, 상기 제2 신호를 전송하는 동안, 상기 충전 스위치부로 상기 충전 중지 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  9. 발파 장치로에 의해 제1 전압을 이용하여 생성된 제1 신호를 모선을 통해 상기 발파 장치로부터 수신하고, 상기 모선으로 흐르는 전류를 이용하여 제2 신호를 상기 발파 장치로 전송하는 제어 회로; 및
    상기 모선을 통해 상기 제1 전압을 공급받아 충전하고, 상기 제어 회로로 구동 전압을 공급하는 충전 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 전압의 피크 전압으로부터 기준 범위의 전압을 추출함으로써, 제2 전압을 생성하는 필터부; 및
    상기 제2 전압을 측정하여, 상기 제1 신호를 추출하는 전압 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 생성하기 위해, 토글 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 모선 상에 배치되며, 상기 토글 신호에 따라 상기 전류의 흐름을 제어하는 제어 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 필터부는,
    게이트 전극으로 공급되는 상기 제1 전압에 따라, 제1 전극 및 제2 전극을 서로 연결시키는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 구동 전압은, 상기 제1 전극으로 공급되고,
    상기 제2 전압은, 상기 제2 전극으로 출력되는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전압이 피크 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 제1 전압 값을 갖고,
    상기 제1 전압이 기저 전압 값을 갖는 기간 동안, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압 값과 상이한 제2 전압 값을 갖는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 전압은, 상기 제1 전압 값을 갖고,
    상기 제1 전압 값은, 상기 제2 전압 값보다 큰 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값의 차이는, 상기 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 대응하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 충전 회로는,
    상기 제1 전압을 공급받아 충전하기 위한 충전부; 및
    상기 충전부 및 상기 모선 사이에 배치되며, 충전 중지 신호에 따라 상기 전압의 상기 충전부로의 공급을 제어하는 충전 스위치부를 포함하고,
    상기 제어 회로는, 상기 제2 신호를 전송하는 동안, 상기 충전 스위치부로 상기 충전 중지 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제어 회로의 제어에 따라, 기폭하는 기폭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 신호에 포함된 지연 시간을 카운트하여 발파 신호 및 발파 전압을 상기 기폭 회로로 공급하고,
    상기 기폭 회로는, 상기 발파 신호에 기초하여, 상기 발파 전압을 점화옥으로 인가하는 것을 특징으로 하는 뇌관 장치.
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