JP2020159588A - 打揚煙火用遠隔点火システム、無線式点火ユニット、及び無線式点火操作機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図3は、打揚煙火用遠隔点火システムの全体構成と配置について、3つの例([例1A]〜[例1C])を示している。図1〜図3に示す打揚煙火用遠隔点火システム2A〜2Cは、いずれも、操作機側送信アンテナ10と、操作機側受信アンテナ20と、中継装置30と、無線式点火操作機40と、複数の無線式点火ユニット110と、にて構成されている。なお、中継装置30は省略してもよいが、本実施の形態の説明では、中継装置30を有する例を説明する。無線式点火操作機40と中継装置30は母線31にて接続され、中継装置30と操作機側送信アンテナ10は補助母線11にて接続され、中継装置30と操作機側受信アンテナ20とは受信補助母線21にて接続されている。
図1に示す[例1A]は、操作機側送信アンテナ10から無線式点火ユニット110に無線方式で送信する駆動用エネルギーと制御信号を、UHF電波方式とした場合の、打揚煙火用遠隔点火システム2Aの配置の例を示している。この場合の操作機側送信アンテナ10からの電波の周波数は、例えば約100[MHz]〜1[GHz]である。また、操作機側受信アンテナ20が無線式点火ユニット110から無線方式で受信する応答信号の周波数は、例えば約300[MHz]〜3[GHz]であり、かつ、操作機側送信アンテナから送信する電波の周波数と混信しない周波数に設定されている。応答信号の周波数である応答周波数は、例えば、315[MHz]または429[MHz]である。図1に示す例は、見通しがよく電波障害物の無い場所での使用に適しており、操作機側送信アンテナ10をより小型化することが可能であり、遠方まで電波が届くことが見込まれる方式である。
図2に示す[例1B]は、操作機側送信アンテナ10から無線式点火ユニット110に無線方式で送信する駆動用エネルギーと制御信号を、電磁誘導方式とした場合の、打揚煙火用遠隔点火システム2Bの配置の例を示している。この場合の操作機側送信アンテナ10からの電波の周波数は、例えば約100[kHz]〜500[kHz]である。また、操作機側受信アンテナ20が無線式点火ユニット110から無線方式で受信する応答信号の周波数は、例えば約100[MHz]〜1[GHz]である。応答信号の周波数である応答周波数は、例えば、315[MHz]または429[MHz]である。図2に示す例は、見通しがよくない場所での使用に適しており、複数の受電ユニット100を1個所にまとめられる場所が有り、各打揚筒ユニット200が比較的近い場合に有効であり、操作機側送信アンテナ10が1つで済む。
図3に示す[例1C]は、操作機側送信アンテナ10から無線式点火ユニット110に無線方式で送信する駆動用エネルギーと制御信号を、電磁誘導方式とした場合の、打揚煙火用遠隔点火システム2Cの配置の例を示している。この場合の操作機側送信アンテナ10からの電波の周波数は、例えば約100[kHz]〜500[kHz]である。また、操作機側受信アンテナ20が無線式点火ユニット110から無線方式で受信する応答信号の周波数は、例えば約100[MHz]〜1[GHz]である。応答信号の周波数である応答周波数は、例えば、315[MHz]または429[MHz]である。図3に示す例は、見通しがよくない場所での使用に適しており、複数の受電ユニット100(図2参照)を1個所にまとめられる場所が無い場合に有効であり、操作機側送信アンテナ10が、打揚筒ユニット200毎に必要である。なお図3に示す配置例では、複数の無線式点火ユニット110は有るが、複数の無線式点火ユニット110をまとめた受電ユニット100(図1、図2参照)は無い。
図4〜図6は、打揚筒210と無線式点火ユニット110との接続について、3つの例([例1D]〜[例1F])を示しており、以下、順に説明する。
次に図7〜図10を用いて、無線式点火ユニット110の外観及び構造について説明する。なお、以下では、図3の例に示す打揚煙火用遠隔点火システム2Cにおいて、ユニット側受信アンテナ110Aを収容している無線式点火ユニット110(図4に示す無線式点火ユニット110)を例として説明する。
次に図11の[例1G]に示す回路ブロック図を用いて、電子回路120(図7、図8参照)の詳細について説明する。なお図11は、ユニット側受信アンテナ110A、ユニット側送信アンテナ110B、電子回路120(通信部110C、ユニット側制御装置110D、第1蓄電部110E、第2蓄電部110Fを含む)、電気導火線161、点火玉144、の接続を示す回路ブロック図である。
ユニット側受信アンテナ110Aは、X軸用受信アンテナ117X、Z軸用受信アンテナ117Z、Y軸用受信アンテナ117Y、にて構成されている。X軸用受信アンテナ117Xは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路121を介して3軸合成回路124に接続されている。同様に、Z軸用受信アンテナ117Zは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路122を介して3軸合成回路124に接続されている。同様に、Y軸用受信アンテナ117Yは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路123を介して3軸合成回路124に接続されている。このように、X軸用受信アンテナ117X、Z軸用受信アンテナ117Z、Y軸用受信アンテナ117Yのそれぞれは、導電線111が、同調回路121、122、123、のそれぞれに接続されている。そして、同調回路121、122、123、のそれぞれが、3軸合成回路124に接続されている。
通信部110Cは、上記の同調回路121、122、123と、上記の3軸合成回路124と、検波・復調回路125と、上記の変調回路133と、上記の送信回路134等にて構成されている。
第1蓄電部110Eは、第1コンデンサ127を有している。第1コンデンサ127には、整流回路126、レギュレータ128、充電スイッチ135等が接続されている。
第2蓄電部110Fは、第2コンデンサ136を有している。第2コンデンサ136には、CPU131から制御される充電スイッチ135(充電制御部に相当)及び点火スイッチ138が接続されており、一方端がCPU131に接続された蓄電状態検出回路137の他方端が接続されている。また点火スイッチ138の先には、電気導火線161の一方端が接続されている。そして電気導火線161の他方端には、点火回路141を有する点火玉144が接続されている。
点火玉144は、点火回路141、電橋線142、非火薬点火剤143等を有し、電気導火線161Bと一体とされている。点火回路141は、点火スイッチ138が短絡状態にされると、第2蓄電部110F(第2コンデンサ136)から点火用エネルギーが供給されて電橋線142を通電する。電橋線142は、例えば、白金−イリジウム線等で形成されて、非火薬点火剤143内に配置されている。電橋線142は、通電された点火用エネルギー(電気エネルギー)を熱エネルギーに変換して電橋線142の近傍の非火薬点火剤143を発火させて非火薬点火剤143に点火する。
ユニット側制御装置110Dは、CPU131が相当している。CPU131には、レギュレータ128から電源が供給され、検波・復調回路125から制御信号が入力され、蓄電状態検出回路137から検出信号が入力され、ID記憶装置132から指定情報を読み出すことができる。またCPU131は、応答信号を送信する場合は変調回路133に向けて応答信号を出力し、充電スイッチ135及び点火スイッチ138の開閉を制御する。またCPU131は、充電実行部131Aと充電応答実行部131Bとを有している。なお、充電実行部131A、充電応答実行部131Bについては後述する。
なお、図11に示す電子回路120を、図12に示す電子回路120Bのように構成してもよい。図12に示す電子回路120Bは、図11に示す電子回路120から第2蓄電部110F(第2コンデンサ136)、充電スイッチ135が省略され、蓄電状態検出回路137が第1蓄電部110E(第1コンデンサ127)に接続されている。図12に示す電子回路120Bでは、第1蓄電部110E(第1コンデンサ127)に蓄えられたエネルギーは、CPU131等の回路動作用エネルギーであり、かつ、点火玉144を点火するための点火用エネルギーとなる。
以上に説明した中で、図3の例に示す打揚煙火用遠隔点火システム2Cを、図4に示す打揚筒210と図11に示す無線式点火ユニット110にて構成した場合のブロック構成を図13に示す。
無線式点火操作機40は、例えばパーソナルコンピュータであり、操作機側制御装置42(例えばCPU)と、通信部43と、入力部44(例えばキーボードやマウス)と、記憶装置45(例えばHard Disk Drive)と、表示装置46(例えば液晶モニタ)等を有している。記憶装置45には、後述する処理を実行するためのプログラム等が格納されており、表示装置46は、無線式点火操作機40の動作状態等を表示する。
無線式点火ユニット110は、ユニット側受信アンテナ110A、ユニット側送信アンテナ110B、通信部110C、ユニット側制御装置110D、第1蓄電部110E、第2蓄電部110F等を有している。
次に、図1、図4、図11に示す構成における、打揚煙火の遠隔点火準備・実行の各ステップを、以下の(a)〜(h)の各ステップ及び図1、図4、図11を用いて説明する。
<準備(設置)>モード
(a)打揚筒設置ステップ。
(b)点火玉設置ステップ。
(c)操作機側送信アンテナ設置ステップ。
(d)操作機側受信アンテナ設置ステップ。
<実行(給電)>モード
(e)給電開始通知信号送信ステップ。
(f)充電完了信号応答ステップ。
<実行(点火)>モード
(g)点火指令信号送信ステップ。
(h)点火ステップ。
次に、図14を用いて、図1、図4、図11に示す構成において、上述した「(e)給電開始通知信号送信ステップ」と、「(f)充電完了信号応答ステップ」の通信動作を説明する。図14は、無線式点火操作機40と複数の無線式点火ユニット110(001)〜110(027)(図1の例1Aでは、無線式点火ユニット110は27個が使用されている)との間で行われる通信の例を時系列的に示している。以下、図14に示す通信を順に説明する。
上記の図14に示す動作を実現するための無線式点火操作機40と無線式点火ユニット110の処理手順について、図13のブロック図、図15及び図16に示すフローチャートを用いて説明する。図15及び図16に示すステップS101〜S159は、無線式点火操作機40が動作プログラムに従って実行する処理であり、ステップS201〜S259は、それぞれの無線式点火ユニット110(001)〜110(027)が動作プログラムに従って実行する処理である。
ステップS101にて、無線式点火操作機40の操作機側制御装置42(図13参照)は、ワイヤレス給電動作を開始させ、ステップS102に処理を進める。図13において、操作機側制御装置42は、通信部43と中継装置30と操作機側送信アンテナ10を介して、無線方式にて駆動用エネルギーを送信する。各無線式点火ユニット110は、無電源状態である初期状態として、充電スイッチ135と点火スイッチ138(図13参照)が開放状態とされている。各無線式点火ユニット110では、受信した駆動用エネルギーが第1蓄電部110Eに充電される。
図16に示すステップS150にて操作機側制御装置42は、ワイヤレス給電動作を開始させ、ステップS151に処理を進める。操作機側制御装置42は、通信部43と中継装置30と操作機側送信アンテナ10を介して、無線方式にて駆動用エネルギーを送信する。ただし、ステップS101で開始したワイヤレス給電動作そのまま継続している場合では、この制御は不要である。
図12の例に示す電子回路120Bは、図11の例に示す電子回路120に対して、充電スイッチ135と第2蓄電部110Fが省略され、蓄電状態検出回路137が第1蓄電部110Eに接続されている点が異なる。図12の例に示す電子回路120Bは、無電源状態である初期状態として、点火スイッチ138が開放状態とされている。
1つの操作機側送信アンテナを用いて、無線方式にて、複数の無線式点火ユニットからの点火を指示できるので、長くて多数の有線ケーブルが入り乱れることがなく、接続間違いや迷走電流を拾うリスクをより低減することができる。また、各無線式点火ユニットは電池を内蔵しておらず、点火の直前に操作機側送信アンテナからの駆動用エネルギーにて動作及び点火するので、より高い安全性を確保することができる。
10 操作機側送信アンテナ
11 補助母線
20 操作機側受信アンテナ
21 受信補助母線
30 中継装置
31 母線
40 無線式点火操作機
42 操作機側制御装置
42A 指定給電開始部
42B 充電応答確認部
43 通信部
44 入力部
45 記憶装置
46 表示装置
49 電源
100 受電ユニット
110 無線式点火ユニット
110A ユニット側受信アンテナ
110B ユニット側送信アンテナ
110C 通信部
110D ユニット側制御装置
110E 第1蓄電部
110F 第2蓄電部
111 導電線
112 外ケース
113 内ケース
114 キャップ
115 磁性体(第1磁性体、第2磁性体、第3磁性体)
117X X軸用受信アンテナ
117Y Y軸用受信アンテナ
117Z Z軸用受信アンテナ
120、120B 電子回路
121、122、123 同調回路
124 3軸合成回路
125 検波・復調回路
126 整流回路
127 第1コンデンサ(第1蓄電部)
128 レギュレータ
131 CPU
131A 充電実行部
131B 充電応答実行部
132 ID記憶装置
133 変調回路
134 送信回路
135 充電スイッチ(充電制御部)
136 第2コンデンサ(第2蓄電部)
137 蓄電状態検出回路
138 点火スイッチ
141 点火回路
142 電橋線
143 非火薬点火剤
144 点火玉
151、152 経路
153 配線パターン
154 合成回路制御信号
161、161A、161B 電気導火線
161C コネクタ
181、181A、181B 送信補助アンテナ
181C コネクタ
182 アンテナ部
200 打揚筒ユニット
210 打揚筒
211 蓋
220 煙火玉(花火玉)
230 発射薬
L1 第1所定距離
L2 第2所定距離
L3 第3所定距離
L4 第4所定距離
ACK 充電開始信号(応答信号)
CAR 給電開始通知信号(制御信号)
FINC 充電完了信号(応答信号)
Claims (10)
- 操作機側送信アンテナと、
操作機側受信アンテナと、
前記操作機側送信アンテナを介して無線方式で複数の無線式点火ユニットのそれぞれに駆動用エネルギーと制御信号を受け渡し、前記操作機側受信アンテナを介して無線方式で複数の前記無線式点火ユニットのそれぞれから応答信号を受け取り、複数の前記無線式点火ユニットから離れた遠隔位置に配置された無線式点火操作機と、
前記操作機側送信アンテナを介して前記無線式点火操作機から無線方式で前記駆動用エネルギーと前記制御信号を受け取るユニット側受信アンテナと、受け取った前記駆動用エネルギーを蓄える蓄電部と、前記蓄電部に蓄えられた前記駆動用エネルギーによって起動されて受け取った前記制御信号に基づいて動作するユニット側制御装置と、前記ユニット側制御装置からの応答信号を無線方式で前記無線式点火操作機に送信するユニット側送信アンテナと、を有して、複数の打揚筒内に収容されているそれぞれの煙火玉の下方に配置されたそれぞれの発射薬に電気導火線を介して接続された複数の前記無線式点火ユニットと、
を有する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項1に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
それぞれの前記無線式点火ユニットには、前記無線式点火ユニット毎に割付けられた指定情報が記憶されており、
前記無線式点火操作機は、操作機側制御装置を有しており、
前記操作機側制御装置は、
複数の前記無線式点火ユニットの中から特定の前記無線式点火ユニットを指定することを可能とする前記指定情報を含むとともに前記制御信号の1つである給電開始通知信号を、前記操作機側送信アンテナを介して送信する、指定給電開始部と、
前記給電開始通知信号に対する前記無線式点火ユニットからの返答であるとともに前記応答信号の1つであって充電の完了を示す充電完了信号を、前記指定情報にて指定した全ての前記無線式点火ユニットから、前記操作機側受信アンテナを介して受信したか否かを確認する、充電応答確認部と、
を有する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項2に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記ユニット側制御装置は、
受信した前記給電開始通知信号に含まれている前記指定情報が、記憶している指定情報と一致した場合、かつ、前記蓄電部への充電が完了した場合に、記憶している指定情報を含む前記充電完了信号を、前記ユニット側送信アンテナを介して送信する、充電応答実行部を有する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項2に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記蓄電部は、
前記駆動用エネルギーによって充電されて前記ユニット側制御装置の回路動作用エネルギーを蓄える第1蓄電部と、
前記駆動用エネルギーによって充電されるとともに前記ユニット側制御装置から充電が制御されて前記発射薬に点火する点火用エネルギーを蓄える第2蓄電部と、
を有しており、
前記ユニット側制御装置は、
前記給電開始通知信号を受信すると、受信した前記給電開始通知信号に含まれている前記指定情報が、記憶している指定情報と一致した場合に、前記第2蓄電部への充電を行う、充電実行部と、
前記第2蓄電部への充電が完了した場合に、記憶している指定情報を含む前記充電完了信号を、前記ユニット側送信アンテナを介して送信する、充電応答実行部と、
を有する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項3または4に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記給電開始通知信号には、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置をスリープ状態にして前記蓄電部に充電させるスリープ時間を指定するスリープ時間情報と、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置が、前記スリープ状態に移行して前記スリープ時間の経過後にウェイクアップして充電が完了している場合は前記充電完了信号を送信する、一連のスリープ充電動作の繰り返し回数を指定する応答繰り返し回数情報と、
が含まれている、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項3に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記給電開始通知信号には、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置をスリープ状態にして前記蓄電部に充電させるスリープ時間を指定するスリープ時間情報と、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置が、前記スリープ状態に移行して前記スリープ時間の経過後にウェイクアップして充電が完了している場合は前記充電完了信号を送信する、一連のスリープ充電動作の繰り返し回数を指定する応答繰り返し回数情報と、
が含まれており、
前記ユニット側制御装置は、
前記蓄電部への充電が開始された後、前記充電応答実行部にて実行される一連の前記スリープ充電動作を、前記給電開始通知信号に含まれている前記応答繰り返し回数情報にて指定された回数だけ実行する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項4に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記給電開始通知信号には、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置をスリープ状態にして前記蓄電部に充電させるスリープ時間を指定するスリープ時間情報と、
前記指定情報にて指定された前記無線式点火ユニットの前記ユニット側制御装置が、前記スリープ状態に移行して前記スリープ時間の経過後にウェイクアップして充電が完了している場合は前記充電完了信号を送信する、一連のスリープ充電動作の繰り返し回数を指定する応答繰り返し回数情報と、
が含まれており、
前記無線式点火ユニットは、前記第2蓄電部への充電を制御する充電制御部を有しており、
前記ユニット側制御装置は、
前記充電実行部及び前記充電応答実行部にて、前記充電制御部を動作させて前記第2蓄電部への充電を開始した後、一連の前記スリープ充電動作を、前記給電開始通知信号に含まれている前記応答繰り返し回数情報にて指定された回数だけ実行する、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の打揚煙火用遠隔点火システムであって、
前記操作機側送信アンテナは、ループ形状に巻回されて、複数の前記無線式点火ユニットの周囲を囲むように配置されている、
打揚煙火用遠隔点火システム。 - 操作機側送信アンテナと、操作機側受信アンテナと、前記操作機側送信アンテナを介して無線方式で複数の無線式点火ユニットのそれぞれに駆動用エネルギーと制御信号を受け渡して前記操作機側受信アンテナを介して無線方式で複数の前記無線式点火ユニットのそれぞれから応答信号を受け取って複数の前記無線式点火ユニットから離れた遠隔位置に配置された無線式点火操作機と、複数の打揚筒内に収容されているそれぞれの煙火玉の下方に配置されたそれぞれの発射薬に電気導火線を介して接続された複数の前記無線式点火ユニットと、にて構成された打揚煙火用遠隔点火システムにおける無線式点火ユニットであって、
前記操作機側送信アンテナを介して前記無線式点火操作機から無線方式で前記駆動用エネルギーと前記制御信号を受け取るユニット側受信アンテナと、
受け取った前記駆動用エネルギーを蓄える蓄電部と、
前記蓄電部に蓄えられた前記駆動用エネルギーによって起動されて受け取った前記制御信号に基づいて動作するユニット側制御装置と、
前記ユニット側制御装置からの応答信号を無線方式で前記無線式点火操作機に送信するユニット側送信アンテナと、
を有し、
所定方向に延びる軸をZ軸、前記Z軸に直交する軸をX軸、前記Z軸と前記X軸との双方に直交する軸をY軸とした場合、
前記ユニット側受信アンテナは、
前記Z軸回りかつ第1磁性体の周囲に、導電線が巻回されたZ軸用受信アンテナと、
前記X軸回りかつ第2磁性体の周囲に、導電線が巻回されたX軸用受信アンテナと、
前記Y軸回りかつ第3磁性体の周囲に、導電線が巻回されたY軸用受信アンテナと、
を有している、
無線式点火ユニット。 - 操作機側送信アンテナと、操作機側受信アンテナと、前記操作機側送信アンテナを介して無線方式で複数の無線式点火ユニットのそれぞれに駆動用エネルギーと制御信号を受け渡して前記操作機側受信アンテナを介して無線方式で複数の前記無線式点火ユニットのそれぞれから応答信号を受け取って複数の前記無線式点火ユニットから離れた遠隔位置に配置された無線式点火操作機と、複数の打揚筒内に収容されているそれぞれの煙火玉の下方に配置されたそれぞれの発射薬に電気導火線を介して接続された複数の前記無線式点火ユニットと、にて構成された打揚煙火用遠隔点火システムにおける無線式点火操作機であって、
前記無線式点火操作機は、操作機側制御装置を有しており、
前記操作機側制御装置は、
複数の前記無線式点火ユニットの中から特定の前記無線式点火ユニットを指定することを可能とする指定情報を含むとともに前記制御信号の1つである給電開始通知信号を、前記操作機側送信アンテナを介して送信する、指定給電開始部と、
前記給電開始通知信号に対する前記無線式点火ユニットからの返答であるとともに前記応答信号の1つである充電完了信号を、前記指定情報にて指定した全ての前記無線式点火ユニットから、前記操作機側受信アンテナを介して受信したか否かを確認する、充電応答確認部と、
を有する、
無線式点火操作機。
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