JP2009147604A

JP2009147604A - タイマー回路

Info

Publication number: JP2009147604A
Application number: JP2007321958A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kumazawa; 雄一熊澤; Shigeki Ishii; 重樹石井
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-13
Also published as: JP5079481B2

Abstract

【課題】出力信号の時間幅の増大を招来することのない、ボイラや燃焼炉等の点火制御に用いるに好適な、取り扱い性に優れた簡易な構成のタイマー回路を提供する。
【解決手段】充放電用のコンデンサを用いて構成される燃焼制御用のタイマー回路であって、入力信号を受けて作動して前記コンデンサに対する充電路および放電路を択一的に形成し、前記コンデンサの充電電圧が第１の閾値電圧に達するまで前記コンデンサを充電した後に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサの放電電圧が第２の閾値電圧に達するまでの期間に亘って出力信号を生成する充放電制御回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラや燃焼炉等の点火制御に用いるに好適な、取り扱い性に優れた簡易な構成のタイマー回路に関する。

ボイラや燃焼炉等の燃焼装置に燃料を供給して点火する際、一般的には点火信号に応じて所定時間だけ燃料供給弁を開け、また点火コイルを駆動することが行われる。このような点火制御は、例えばシーケンサを用いて実行されるが、簡易的にはコンデンサの充電特性を利用したタイマー回路を用いることも多い。ちなみにこの種の充電タイマー回路は、点火信号に応じてコンデンサの充電を開始し、該コンデンサの充電が完了するまでの期間に亘ってリレー等を駆動する出力信号を生成するように構成される（例えば特許文献１を参照）。
特開平８−５５５５１号公報

ところで上述したタイマー回路に用いられるコンデンサ、特に電解コンデンサは、高温時には静電容量および漏れ電流が増大し、また低温時には静電容量および漏れ電流が減少すると言う性質を有している。この為、環境温度によってタイマー作動時間が変化し、タイマー回路によって生成される出力信号の時間幅が安定しないと言う不具合がある。特にコンデンサの充電時間の長期化に伴う出力信号幅の増大は前述した燃焼装置の点火制御において、例えば許容量以上の燃料を供給することになる等の大きな問題となる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、出力信号の時間幅の増大を招来することのない、ボイラや燃焼炉等の点火制御に用いるに好適な、取り扱い性に優れた簡易な構成のタイマー回路を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明は、充放電用のコンデンサを用いて構成されるれ燃焼制御用のタイマー回路であって、
特に入力信号を受けて作動して前記コンデンサに対する充電路および放電路を択一的に形成し、前記コンデンサの充電電圧が第１の閾値電圧に達するまで前記コンデンサを充電した後に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサの放電電圧が第２の閾値電圧に達するまでの期間に亘って出力信号を生成する充放電制御回路を備えたことを特徴としている。

好ましくは前記充放電制御回路は、入力信号を受けて前記コンデンサの充電を開始させる第１のスイッチ素子と、前記コンデンサの充電電圧が前記第１の閾値電圧に達したときに反転動作する第１の比較器と、この第１の比較器の出力を受けて反転動作して前記コンデンサの放電を開始させると共に、該コンデンサの放電電圧が第２の閾値まで低下したときに復帰動作する第２の比較器とを備え、前記出力信号を前記第２の比較器の出力を受けてオン・オフ動作する第２のスイッチ素子により生成するように構成される。

ちなみに前記コンデンサについては、例えば前記コンデンサに並列接続された前記第１のスイッチ素子が前記入力信号を受けてオフ動作し、且つ前記第１の比較器が復帰状態であることを条件として充電され、また前記第２の比較器が反転動作したときに前記第２のスイッチ素子を介して放電するように構成される。

上記構成のタイマー回路によれば、コンデンサを充電した後、該コンデンサを放電する期間に亘って出力信号を生成するだけなので、その放電に要する時間を前記コンデンサの充電電圧によって規定することができる。従って出力信号の時間幅が必要以上に長くなることがなく、燃焼制御用のタイマーとして好適である。またコンデンサの充電と放電とからなる一連の動作によって出力信号を生成し、特に放電開始を端緒として出力信号を生成するので、仮にコンデンサが故障しているような場合には出力信号が生成されることがなく、従ってコンデンサの故障検知を容易に行うことが可能となる。

また前述した如く第１および第２の比較器を用いてコンデンサの充電および放電を互いに関連させて制御するように構成したタイマー回路によれば、コンデンサの充放電を確実に実行させることができるので、安定した時間幅の出力信号を簡易に得ることができる等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る燃焼制御用のタイマー回路について説明する。
図１はこの実施形態に係るタイマー回路の概略構成図を示している。このタイマー回路は、充放電用のコンデンサＣを備え、入力信号を受けて上記コンデンサＣを第１の閾値電圧まで充電した後、該コンデンサＣを放電させ、このコンデンサＣの放電期間に亘って出力信号を生成する充放電制御回路を構築して構成される。

具体的には上記充放電制御回路は、前記コンデンサＣに並列接続されて入力信号の印加時にのみ該コンデンサＣを充放電させる第１のトランジスタ（第１のスイッチ素子）Ｑ１と、前記コンデンサＣの充電電圧を第１の閾値電圧と比較して反転動作する第１の比較器Ａと、この第１の比較器Ａの出力を受けて反転動作して前記コンデンサＣを放電させると共に、該コンデンサＣの放電電圧が第２の閾値電圧まで低下したときに復帰動作する第２の比較器Ｂと、この第２の比較器Ｂの出力を受けてオン・オフ動作する第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２とを備えて構成される。

前記第１のトランジスタＱ１は、入力信号が負論理で与えられて常時はＨレベルに保たれる入力端子の電圧を受けてオン（導通）動作して前記コンデンサＣを短絡状態に保ち、入力信号（Ｌレベル）が加えられたときにだけオフ（遮断）動作して前記コンデンサＣを充放電可能な状態に設定する役割を担う。従って充放電制御回路は、入力信号が加えられている期間においてのみコンデンサＣを充放電させて後述するように出力信号を生成するように機能する。

また第１の比較器Ａは、前記コンデンサＣの端子電圧を反転端子(−)に入力し、一方、非反転端子(＋)にはその出力電圧を帰還すると共に、前記入力信号をダイオードＤ１を介して入力するように構成されている。そしてこの第１の比較器Ａは、非反転端子(＋)に設定される第１の閾値電圧と前記反転端子(−)に加えられる前記コンデンサＣの端子電圧とを比較して反転動作するものとなっている。ちなみに入力信号が与えられないとき、つまり入力端子がＨレベルであるときには、前記第１の比較器Ａは前記非反転端子(＋)に加えられるＨレベルの信号を第１の閾値電圧としてコンデンサＣの０Ｖの端子電圧を比較し、その出力をＨレベル（略電源電圧Ｖ_ＤＤ）に保っている。そして入力信号が与えられて入力端子がＬレベルとなったときには、第１の比較器Ａはその出力電圧（略電源電圧Ｖ_ＤＤ）を抵抗分圧して帰還して設定される第１の閾値電圧（Ｈレベル）と前記コンデンサＣの端子電圧とを比較し、コンデンサＣの充電に伴って上記端子電圧（充電電圧）が第１の閾値電圧に達したとき、反転動作してその出力をＬレベル（略０Ｖ）に変化させるものとなっている。

一方、前記第２の比較器Ｂは前記第１の比較器Ａの出力を第２の閾値電圧として反転端子(−)に入力し、非反転端子(＋)に加えられる前記コンデンサＣの端子電圧と比較して反転動作するように構成されている。特に第２の比較器Ｂの反転端子(−)は抵抗を介して電源電圧Ｖ_ＤＤにプルアップされており、またこの反転端子(−)からダイオードＤ２を介して前記コンデンサＣの充電路が形成されている。そして前記第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２は、上記第２の比較器Ｂの出力を受けてオン・オフ動作し、前記コンデンサＣの放電路を形成するようになっている。

尚、第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２はオープンコレクタとして充放電制御回路に組み込まれており、この第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２のコレクタに燃焼装置における点火リレーＲ等が接続される。そして第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２のオン（導通）動作によって上記点火リレーＲが通電駆動されるものとなっている。

ちなみに第２の比較器Ｂは、前記入力信号が加えられないとき、第１の比較器Ａの出力を受けてその反転端子(−)に略電源電圧Ｖ_ＤＤに相当する閾値電圧が加えられており、また前記コンデンサＣが電源電圧Ｖ_ＤＤ以上に充電されることもないので、常時はその出力をＬレベル（略０Ｖ）に保っている。従って第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２はオフ（遮断）状態にあり、従って該第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２を介するコンデンサＣの放電路が形成されることもなく、またリレーＲが通電駆動されることもない。

そして入力信号の印加に伴って前述した如くコンデンサＣの充電が開始され、コンデンサＣの充電電圧の上昇に伴って前記第１の比較器Ａの反転すると、これによって第２の比較器Ｂの反転端子(−)に加えられる電圧が前記電源電圧Ｖ_ＤＤを抵抗分割したＬレベルに相当する電圧値に変化する。この電圧が前記コンデンサＣの放電電圧を監視する為の第２の閾値電圧となる。そして前記第１の比較器Ａの反転に伴い、前記ダイオードＤ２によって前記コンデンサＣの充電路が遮断される。

すると反転端子(−)に加えられる閾値電圧の低下に伴い、この閾値電圧が前記コンデンサＣの充電電圧を下回るので前記第２の比較器Ｂが反転動作し、その出力がＨレベル（略電源電圧Ｖ_ＤＤ）に変化する。そしてこの第２の比較器Ｂの出力（Ｈレベル）を受けて前記第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２がオン（導通）動作し、該第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２を介する前記コンデンサＣの放電路が形成され、前述した如く充電されたコンデンサＣの放電が開始される。また同時に第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２を介してリレーＲが導通駆動される。

そしてコンデンサＣの放電に伴い、その端子電圧（放電電圧）が前述した第２の閾値電圧まで低下すると、前記第２の比較器Ｂが再度反転して元の状態に復帰し、その出力が再びＬレベルとなる。この結果、前記第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２がオフ（遮断）動作し、前記リレーＲの導通駆動も停止する。その後、コンデンサＣは、前述した入力信号の消滅に伴う前記第１のトランジスタ（第１のスイッチ素子）Ｑ１のオン（導通）動作に伴って完全に放電される。従って第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２を介してリレーＲを導通駆動する充放電制御回路の出力、つまりタイマー回路の出力は前記第２の比較器Ｂが反転動作して、その出力がＨレベルとなっている前記コンデンサＣの放電期間だけである。従って入力信号を受けて第１の閾値電圧まで充電されたコンデンサＣが、その後の放電によってその放電電圧が第２の閾値電圧まで低下する期間だけ前記第２の比較器Ｂの出力として出力信号が生成され、第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）Ｑ２を介して出力されることになる。

従って上述した如く構成されたタイマー回路によれば、図２にその動作タイミングを示すように入力信号の印加をトリガとしてコンデンサＣの充電が開始され、コンデンサＣの充電電圧が第１の閾値電圧に達した時点から該コンデンサＣに充電した電荷の放電を開始する。そしてコンデンサＣの放電開始から、その放電電圧が第２の閾値電圧まで低下する期間Ｔに亘って出力信号が生成されることになる。従ってコンデンサＣの充電電圧（充電エネルギ）を基準として出力信号を生成するだけなので、出力信号の時間幅Ｔが不本意に長くなることはない。換言すれば出力信号の時間幅Ｔを上記コンデンサＣの充電電圧にて規定することができる。

しかもコンデンサＣが第１の閾値電圧まで充電されない限りその放電が開始されることがないので、何等かの理由によってコンデンサＣの充電ができないような場合には出力信号そのものが生成されないので、例えば入力信号の有無を判定する等してコンデンサＣの故障等を容易に検出することが可能となる。また上述した構成のタイマー回路によれば第１および第２の比較器Ａ,Ｂを協働させて第１および第２の閾値電圧を設定しながらコンデンサＣの充放電を制御するので、簡易にして確実に所定時間幅Ｔの出力信号を生成することができる。しかも第１のトランジスタＱ１を用いて入力信号が与えられたときにだけコンデンサＣの充放電を許容しているので、誤動作によるコンデンサＣの充放電を確実に防止することができる等の効果も奏せられる。従って燃焼装置の点火制御等に用いるタイマー回路として実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは入力信号を負論理として与える場合を例に説明したが、入力信号を正論理で与える場合に、例えばコンデンサＣを負電圧に充電するようにすれば同様にタイマー回路を実現することができる。またコンデンサＣの容量や抵抗等の回路定数については、タイマー回路に要求される仕様に応じて設定すれば十分である。その他、本発明はその用紙を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼制御用のタイマー回路の概略構成図。図１に示すタイマー回路の動作タイミング図。

符号の説明

Ｃ充放電用のコンデンサ
Ａ第１の比較器
Ｂ第２の比較器
Ｑ１第１のトランジスタ（第１のスイッチ素子）
Ｑ２第２のトランジスタ（第２のスイッチ素子）
Ｄ１,Ｄ２ダイオード
Ｒリレー

Claims

燃焼制御用のタイマー回路であって、
充放電用のコンデンサと、入力信号を受けて作動して前記コンデンサに対する充電路および放電路を択一的に形成し、前記コンデンサの充電電圧が第１の閾値電圧に達するまで前記コンデンサを充電した後に前記コンデンサを放電させて、前記コンデンサの放電電圧が第２の閾値電圧に達するまでの期間に亘って出力信号を生成する充放電制御回路と
を具備したことを特徴とするタイマー回路。
前記充放電制御回路は、入力信号を受けて前記コンデンサの充電を開始させる第１のスイッチ素子と、前記コンデンサの充電電圧が前記第１の閾値電圧に達したときに反転動作する第１の比較器と、この第１の比較器の出力を受けて反転動作して前記コンデンサの放電を開始させると共に、該コンデンサの放電電圧が第２の閾値まで低下したときに復帰動作する第２の比較器とを備え、
前記出力信号は前記第２の比較器の出力を受けてオン・オフ動作する第２のスイッチ素子により生成されるものである請求項１に記載のタイマー回路。
前記コンデンサは、該コンデンサに並列接続された前記第１のスイッチ素子が前記入力信号を受けてオフ動作し、且つ前記第１の比較器が復帰状態であることを条件として充電され、前記第２の比較器が反転動作したときに前記第２のスイッチ素子を介して放電されるものである請求項２に記載のタイマー回路。