JP3583790B2 - 電子式遅延電気*** - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は発破電力が供給されると動作を開始し、水晶またはセラミックの振動子を基準とする発振回路が発振し、その発振出力をカウンタで計数し、その計数が設定値になると***を点火する電子式遅延電気***に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電子式遅延電気***は特公昭63−53478号公報で提案されている。このデジタル遅延方式は高い精度の遅延を行うことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このデジタル遅延方式において、発振回路の発振周波数の精度を高くするため水晶またはセラミックの振動子を用い、これを基準として発振動作をさせる場合、一定の発振周波数に立上るまでの時間が低周波用振動子で数100ms、高周波用振動子で数10msと意外に長い時間がかゝるのが普通である。従ってこの立上り時間における発振出力の計数は遅延時間の精度を低下させる。このため特に直列結線で多数斉発する場合の電子式遅延電気***に適用するには好ましくなかった。
本願発明は、このような発振回路の立上り時間における発振出力の計数は遅延時間の精度を低下させるという課題を解決することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明においては発破電力が入力されると急速起動手段により所定時間振動子が強励振され、その後、正常励振に戻される。またリセット保持回路により、発破電力が入力されてからほゞ上記所定時間の間カウンタがリセット状態にされる。
【0005】
このようにして発振回路の立上り期間が短縮され、かつその立上り期間における発振周波数が所定値となっていない間はカウンタの計数が停止されている。正常の発振周波数になってからカウンタの計数が開始される。しかも立上り期間が短いため、リセット保持回路を簡単にかつ安価に構成しても、周囲温度の変動によりリセット状態に保持する期間の変動がわずかであるようにすることができる。
【0006】
【実施例】
図1は、本願発明の電子式遅延電気***において、外部より入力端子11、12間を経て供給される発破電力により動作を開始し、デジタルタイマ19の内部の端子▲3▼−▲4▼間に接続されたインバータ28(図2)及び補助インバータ29(図2)よりの駆動電流により、発振回路27(図2で示されるように水晶振動子21と帰還抵抗器22とコンデンサ24、25とインバータ28とで構成される)が発振し、その発振出力をデジタルタイマ19に内蔵のカウンタ33(図2)で計数し、その計数が設定値になると、***16を点火する電子式遅延電気***の全体回路構成の一例を示す図面である。
入力端子11,12間に側路抵抗器13が接続されるとともに、整流器14の入力側が接続される。整流器14の出力側の両端間にコンデンサ15が接続される。側路抵抗器13は、発破現場で発生する迷走電流によって発火に至るまでの電圧がコンデンサ15に充電されないようにし、また複数個の電子式遅延電気***を直列に接続して同時に発破する場合に発破電圧をある程度均等に分割して整流器14に印加するためのものである。整流器14は入力端子11,12間に印加される発破電力の極性に無関係に所定の極性でコンデンサ15に発破電力を充電するためのものである。
【0007】
コンデンサ15の両端間に、電気***16内の点火線(図示せず)と、制御電極を有するスイッチング素子、例えばサイリスタ17との直列回路が接続される。またコンデンサ15の両端に定電圧回路18の入力側が接続され、定電圧回路18の出力側にデジタルタイマ19が接続される。
図2は、図1に示されるデジタルタイマ19の基本構成を示すブロック図である。端子▲3▼−▲4▼間を経て内部に設けられるインバータ28と、補助インバータ29と急速起動制御回路31とよりなる急速起動手段と、水晶振動子21の発振パルスを計数し、その計数値が設定値になると端子▲6▼を経てサイリスタ17のゲート端子に起爆信号を出力するカウンタ33と、端子▲7▼を経て入力されるリセット保持回路32の出力と、端子▲1▼から入力される電源電圧を分圧抵抗器51、52により分圧した電圧と比較して前記カウンタ33のリセット状態を解除するためのリセット信号を生成する比較器37と、及び前記カウンタ33に設定値を設定するためのプリセット回路55とで構成される。図1はデジタルタイマ19が集積回路として構成されている場合である。デジタルタイマ19の端子▲1▼,▲2▼が定電圧回路18の一対の出力端子に接続され、端子▲3▼,▲4▼間に水晶またはセラミックの振動子21が接続され、振動子21と並列に帰還用抵抗器22が接続され、かつ端子▲3▼,▲4▼はコンデンサ24,25を通じて接地端子▲2▼に接続され、13個の設定用端子▲5▼が接地端子▲2▼に接続され、端子▲6▼がサイリスタ17のゲートに接続されている。13個の設定用端子▲5▼を接地端子▲2▼から選択的に切り離すことにより各種の数値を設定することができる。
【0008】
振動子21、帰還用抵抗器22、コンデンサ24、25およびインバータ28とにより発振回路27が構成され、その発振回路27の発振出力が内部のカウンタ33で計数され、そのカウンタの計数値が設定値と一致するとカウンタ33の内部の一致検出回路から端子▲6▼に一致検出出力を出し、サイリスタ17をオンに制御する。よってコンデンサ15に蓄積された発破電力が点火線へ供給され、***16が爆発する。
【0009】
この発明ではデジタルタイマ19に接続される振動子21を急速起動手段により、発破電力の入力から所定時間強励振した後、正常励振に戻す。このため、例えば発振回路27が図2に示すように帰還用抵抗器22と並列にインバータ28が接続されて構成されるが、更にインバータ28と並列に補助インバータ29が接続される。補助インバータ29を発振開始から所定期間だけ動作させる急速起動制御回路31が設けられる。急速起動制御回路31は例えばカウンタよりなり、発振回路27の発振出力を計数し、所定値になると補助インバータ29の動作を停止させる。つまり急速起動制御回路31は電源電圧が印加されるとその内部のカウンタをリセットする回路を含み、その状態で一対の出力が補助インバータ29へこれを動作させるバイアスとして与えられ、その内部のカウンタの計数が所定値になると、一対の出力の極性が反転して補助インバータ29の動作が停止される。
【0010】
従って、図1において発破電力が入力され、定電圧回路18より定電圧が出力され、発振回路27が発振を開始し始めた状態ではインバータ28と補助インバータ29との両電流が加算されて振動子21が強励振され、発振回路27は急速に立上る。発振回路27の発振周波数が定常状態になる頃に、補助インバータ29の動作が停止され、振動子21に対する励振電流はインバータ28の出力のみの正常励振に戻される。
【0011】
更に図1に示すように定電圧回路18の出力側にリセット保持回路32が接続され、発破電力の入力から、ほゞ補助インバータ29が動作している間、つまり発振回路27が定常発振状態になるまでの立上り期間の間、デジタルタイマ19内のカウンタ33がリセット状態にされる。リセット保持回路32は例えば定電圧回路18の一対の出力端子間にコンデンサ34が接続され、コンデンサ34と並列に抵抗器35とコンデンサ36との直列回路が接続される。
【0012】
抵抗器35およびコンデンサ36の接続点がデジタルタイマ19の端子▲7▼に接続され、内部の比較器37で所定電圧と比較され、端子▲7▼の電圧が所定値に達するまでは比較器37の出力が高レベルで、その高レベルによりカウンタ33がリセットされている。端子▲7▼の電圧が所定値に達すると比較器37の出力が低レベルになり、カウンタ33は発振回路27の発振出力の計数を開始する。カウンタ33をリセットに保持する期間は前述したように発振回路27が発振開始から定常発振周波数になるまでの期間とほゞ等しくされ、これは抵抗器35およびコンデンサ36の時定数で決定する。
【0013】
以上より、入力端子11,12間に発破電力が印加されると、振動子21が強励振されるため、発振回路27の発振周波数は短時間で定常値となり、この定常発振状態になってからカウンタ33が計数を開始するため、高い精度の遅延を得ることができる。しかも発振回路27が定常発振状態になると、振動子21は正常励振に戻されるため、電力消費が少なくて済む。
【0014】
強励振により発振回路27は発振開始から例えば5msで定常発振状態にすることができる。従って、リセット保持回路32でカウンタ33をリセット状態に保持する時間を5ms,つまり抵抗器35およびコンデンサ36の時定数を5msとすると、抵抗器35,コンデンサ36の各定数、比較器37の動作電圧の各バラツキに基づくリセット保持時間のバラツキは0.37ms程度以内にすることは比較的容易であり、かつこのリセット保持時間の温度変動を0.11ms程度以内にすることも容易であり、つまりバラツキを0.48ms以内にすることを簡単かつ安価に行うことができる。このため、高い精度の遅延を行うことができる。なお、急速起動制御回路31の出力でカウンタ33をリセット状態に保持し、リセット保持回路32,比較器37を省略し、あるいは比較器37の出力で補助インバータ29を制御して急速起動制御回路31を省略してもよい。
【0015】
図2では発振回路27の出力パルスを直接カウンタ33へ供給したが、通常は例えば水晶振動子21として4.096MHzのものを使用し、発振回路27の出力パルスを分周回路で2 12 分周し、出力パルスの周期を1msとし、13個の端子▲5▼によって遅延量として8,191msまでを1ms間隔で設定可能とされる。水晶振動子21としては、振動周波数が1MHz〜16MHz程度が好ましい。この周波数が低過ぎると、発振の立上り時間が長くなり、リセット保持回路32によるリセット保持時間を長くする必要が生じ、簡単でかつ安価なリセット保持回路32により安定したリセット保持時間を得ることが困難となる。また振動周波数が高過ぎると、消費電力が大きくなり、***として実用的でなくなる。
【0016】
カウンタ33に対するプリセットの後に、そのプリセット回路55をカウンタ33から切り離して消費電力を小さくすることができる。図3は、デジタルタイマ19の複数の端子▲5▼の各々に対してデジタルタイマ19の内部に設けられるプリセット回路55を示す図面である。電源端子38がnチャネルFET39を通じ、更に抵抗素子40を通じて1つの端子▲5▼に接続され、その端子▲5▼は図に示していないが、カウンタ33の対応する1つの計数段のリセット端子に接続される。また、この接続点はPチャネルFET41を通じて接地され、FET39,41のゲートはプリセット制御回路42の出力端子に接続される。比較器37の出力がプリセット制御回路42へ供給され、比較器37の出力が高レベルから低レベルになりカウンタ33に対するリセットが解除されると、プリセット制御回路42から正のパルスが出力され、そのパルスの間、FET39がオン、FET41がオフとなり、その端子▲5▼が接地されたまゝの状態か、接地から切り離された状態かにより、抵抗素子40および端子▲5▼の接続点が低レベルまたは高レベルとなり、この低レベルまたは高レベルが、このパルスの間に発生したロード指令によりカウンタ33のこの接続点に接続された計数段にプリセットされる。プリセット制御回路42からの前記正パルスが立下り出力が低レベルになると、FET39はオフ、FET41がオンとなり、接地されたまゝの端子▲5▼に対する電源端子38からの電流が断とされ、それだけ消費電力が少なくなる。カウンタ33の他の計数段も同様に構成される。
【0017】
図1に示すように、コンデンサ15と並列に抵抗器43が接続され、何らかの原因で不発となった場合に、エネルギー蓄積コンデンサ15に蓄積されたエネルギーを抵抗器43で所定時間以内に放電させ、再発火しないようにされる。
この電子式遅延電気***は、LSI化して小形に作ることができる。例えば図4に示すように、筒状プラスチックケース44内に火薬45が奥に充填され、次に点火火薬46が収容され、更に基板47が挿入され、基板47上の一半部にLSIとされたデジタルタイマ19が実装され、更にコンデンサ34,抵抗器35が取付けられ、抵抗器13を構成する2個の並列抵抗器13a,13bが取付けられ、これら抵抗器13a,13b間に抵抗器43が取付けられる。抵抗器13b,43上に両面接着テープ48を介して水晶振動子21が接着される。基板47の他面において、デジタルタイマ19と対応する部分に各端子▲5▼と接地との接続の切断部分49が形成され、更に一端部にSCR17が取付けられ、中間部にコンデンサ24,25,36,定電圧回路18が装着され、他端部に整流器14が取付けられる。基板47の火薬46と反対側に電解コンデンサよりなるエネルギー蓄積用コンデンサ15が収容され、その外側にキャップ51で蓋され、キャップ51を通じて端子11,12と接続された脚部52,53が外部に導出される。このようにして全体として著しく小形に構成することができる。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば発振開始時に振動子を強励振し、かつ発振周波数が定常状態になってから発振出力の計数を開始させるため、高い精度の遅延時間が得られる。しかも発振回路の立上り時間が短いため、リセット保持回路を簡単かつ安価に構成しても遅延精度にほとんど影響ないようにすることができる。また、発振周波数が定常状態になると正常励振に戻すため、電力消費が小さくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図。
【図2】この発明のデジタルタイマ19の基本構成を示すブロック図。
【図3】デジタルタイマ19の端子▲5▼の各々に接続されるプリセット入力回路の一例を示す図。
【図4】この発明の***の構造例を示す断面図。
【図5】Aは図4の基板部分の正面図、Bはその平面図。
Claims (1)
- 供給された発破電力により動作を開始し、水晶またはセラミックの振動子(21)を基準とする励振用インバータ(28)を含む発振回路(27)が発振し、その発振出力をカウンタ(33)で計数し、その計数値が設定値になると***(16)を点火し、多数個が直列に接続されて用いられる電子式遅延電気***において、
入力端子間に接続された整流器(14)と、
上記整流器(14)の出力側の両端間に接続されたコンデンサ(15)と、
上記コンデンサ(15)の両端間に接続された定電圧回路(18)と、
上記定電圧回路(18)の出力側に接続されたデジタルタイマ(19)と、
上記定電圧回路(18)の1対の出力端に接続されたコンデンサ(36)と抵抗器(35)の直列回路からなるリセット保持手段(32)とを具備し、
上記デジタルタイマ(19)は、
上記励振用インバータ(28)と並列に接続された補助励振用インバータ(29)と、
上記発振回路(27)の発振出力を計数し、その計数値が設定値になると上記補助励振用インバータ(29)の動作を停止させる急速起動制御回路(31)とからなり、上記発振回路(27)の発振周波数が定常状態になる頃に、上記発振回路(27)に対して上記励振用インバータ(28)の出力のみの励振とする急速起動手段と、
上記リセット保持手段(32)の電圧と所定電圧とを比較する比較器(37)とを備え、
上記発破電力の入力から上記補助励振用インバータ(29)が動作している間上記カウンタ(33)をリセット状態にし、上記発振回路(27)の発振周波数が定常状態になる頃に、上記リセット保持手段(32)の電圧が上記所定電圧に達して上記カウンタ(33)に上記発振回路(27)の発振出力の計数を開始させるように上記リセット保持手段(32)のコンデンサ(34)と抵抗器(35)の時定数が決定されていることを特徴とする電子式遅延電気***。
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