JPS5883200A - 電子式遅延電気雷管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパルス状点火入力電圧に対し所足の遅延時間
経過後に、電気雷管を遅延４発させる点火用遅延パルス
発生器に関するものである。

従来、遅延４発富管としてＪ　Ｉ　Ｓ、に４８０７に現
定された段発電気苗管は、電気点火装置（白金ヒータ）
と装薬との間に延時薬を施こして爆発時間を遅らせるも
のでめった。しかしこの延時薬の配合管理及び封入址の
官理は大変で、延時時間の精贋も悪いのが一般的でβっ
た。近年土木技術の向上に相俟って延時笛室の時間Ｎ回
向上が叫けばれるようになった。延時薬による延時雷管
の精度は設足延時時間に対し±３〜４％が限度であった
。

このような点より工業的に安価で時間精度が良い延時雷
管を供給すると百うことで一部の研究者から電気回路を
用いた延時電管が提案されている。

例えば持分昭和４８年−２３８８７号、特開昭和５４年
−４３４５４号公報に示すものである。しかしこれら従
来の血気延時手段はアナログ電圧による延時においては
印加′電圧及び温度変化等で時間精度が異なり、処時栗
によるものと大差がない、しかも部品のバラツキ等を加
味すると実用に供する製品の蓄産は困難であった。

時間精度を要求すると一般的には、水晶発振子もしくは
セラミック発振子等の発振子を発振回路に用い、その発
振出力を分周することにより精確な計時を行なうのが普
通である。このような計時手段はｔ気冨管の延時には次
のような不具合いな点が有り実用的でない。即ち、水晶
発振子等による発振は、電圧による固体の機械重焼み振
動を用いたものであり、一定の振動周波数数に立上る才
での時間が、低周波用発振子で数１００　ミ！Ｊ秒、茜
周波用発振子で数１０ミリ秒と、以外に長い時間を安す
るものが普通である。

従って点火用電気エネルギー印加時から正確な延時を行
なおうとすると、水晶発４辰子を利用した延時ヂ段では
、立上り安Ｗ時間が誤差となり、段梶発破では安心して
使用できるものとなり得ないこの立上りの不安型時間を
無くそうとすると、水昌兄振回路部を別電諒等でわらか
しめ振動励起しておく必要がある。しか］〜ながら雷管
を段発点火する場合、点火電気エネルギーは各Ｍ管に一
斉に印加され、順次爆発させるものであるから、水晶発
掘回路の給篭綴が先に爆発するＦＪＨ看によって爆発消
失し安にに電力を供給することは実際上不可りにである
。しかも通常の電気盲管Ｃ」、二線式給電であり、三鯛
式給奄となると配線施設費が増力口し得策でない。

水晶発振子による発振周波数をよシ尚周波、例えば数１
０ＭＨｚ以上とすると、確かに立上シの不安定時間は短
かく数ミリ秒と々るが、遅延時間計時のための分周回路
の段数が多く必要となり、これを構成する集積回路部分
の価格が商くなることは免れない。

この発明では、以上の点から装置の小型化、低価格化及
び信頼性を満足するものとして水晶発振方式に替えて、
コンデンサの充放電繰返しにょる発搗段と分周回路とを
組合わせて々るテジタルタイマー回路により正確な遅延
パルス発生器を提供することにある。

特にこの発明ではコンデンサと抵抗器による充放電は、
組合わせるコンデンサの、１．１．、性と、答量値及び
スイッチ用能動糸子（トランジスタ、ザイリスタ等）の
特性により精度が左右されることを熟知することにより
なし得たものである。つ捷り、一般に過渡的な状態にお
ける充放電サイクルの誤差はコンデンサの８　ｙｔｊｔ
が大きいほど犬きく、誤差を極力少なくするにｄｌ　コ
ンデンサの容量は小ざい方が望ましい、しかしながら回
路部分をエポキシ等の樹脂で封止すると、浮遊Ｗ　ｆｉ
ｔ及びコンデンサ端子間容量が変化が大きく影響し、コ
ンデンサ抵抗器の充放電発振周波数を一定に決め難くな
る。

よってコンデンサの容＋ｉｉを必要以上に小さくするこ
となく、組合わせる能動素子の放市電流範囲内とするこ
とにより１−広い遅延時間を設足できるようにした。

実施例　１ 第１図はこの発明の実施例１を示し、廻り込み防止回路
１１が順方向に直列接続されたターイオード１２，１３
、同様に順方向に直列接続されたダイオード１４．１５
が互に並列に接続されて構成され、ターイオード１２．
１３の接続点と、ターイオード１．２　、１３の接続点
とがそれぞれ入力端子１６．１７に接続され、ダイオー
ド１３．１５の接続点と、ダイオード１２．１４の接続
点とが端子１８．１９にそれぞれ接続される。この結果
、端子１６．１７と発破器の正側、負側との接続が入れ
替っても、端子１８に必ず正電圧が得られ、また端子１
６．１７間が発破により短絡されても、端子１８．１９
間に接続された電源用コンデンサ２１の電荷が端子１６
．１７側へ放電しないようにされである。

入力端子１６．１７間に入力されたパルス状電力は電源
用コンデンサ２１に平滑、蓄積される。

端子１８に定′亀流源用接合型電界効果トランジスタ２
２の一端が接続され、このトランジスタ２２の他端及び
ゲートはプレーナ型定竜圧ダイオード２３を通じて端子
１９に接続される。トランジスタ２２及びダイオード２
３の接続点に得られた一定電圧はＣ−ＭＯＳよりなる発
掘及び分周用集積タイマ回路２４の電圧端子に印加され
る１、タイマ回路２４には発振周波数決定用の抵抗器２
５及び温度補償型セラミックコンデンサ２６が接続され
、更に誤計数防止用にリセット用コンデンサ２７がタイ
マ回路２４のリセット端子に接続されている１、このリ
セット端子２７は遅延時間調整時の繰返しテストを速や
かに行うため、コンデンサ２７の電荷を放出するための
ダイオード２８を通じて端子１８に接続される。

端子１８には遅延パルス出力供給用スイッチ素子として
サイリスタ２９のアノードが接続され、サイリスタ２９
のカソードは負荷、つ逢り′屯気雷管の点火ヒータ３１
を通じて端子１９に接続され、ケートはバッファ用抵抗
器３２を通じてタイマ回路２４の出力端子に接続される
と共に雑音吸収用セラミックコンデンサ３３を通じて端
子１９に接続きれる。なおタイマ回路２４としては三菱
電機株式会社ｍＭ５８４８２Ｐ、東京芝浦’＠＜気株式
会社製’１’　ｃ　５０４３　Ｐなどを用いることがで
きる。

この構成において発破器（図示ぜず）より端子１６　、
１７間に第２図Ａに示すように電源印加パルスが印加さ
れると、電源用コンデンサ２１の端子１８．１９間の電
圧は第２図Ｂに示すように平滑され、これがトランジス
タ２２、ターイオード２３で第２図Ｃに示すように一定
電圧とされてタイマ回路２４の電源端子に印加される４
、よってタイマ回路２４がｉｆｆ！＋作を開始し、抵抗
器２５、コンデンサ２６の時定数で決まる周期で発振を
開始する。

その発振波形は例えば第３図Ａ、Ｈに示すようなもので
あり、コンデンサ２６０答量が太きいと第３図Ａに示す
ように周期Ｔ１が長くなり、コンデンサ２６の容量が小
さいと第３図Ｂに示すように周期ＴＩは短かくなる１、
この発振係号はタイマ回路２４内のカウンタでＩｒ数さ
れ、その計数値がｎ「定値に達すると、つまりセットア
ツプ時間になるとタイマ回路２４の出力端子よりセット
アップ１百号が発生し、サイリスタ２９がオンとされて
、電源コンデンサ２１の電荷がサイリスタ２９を通じて
第２図りに示すようにパルス状に負萌３１に与えられる
。電源印加パルスを印加してから、負荷３１ヘパルスが
印加される址での時間τが遅延時間となる。

抵抗器２５、コンデンサ２６のＣＲ充放電による発振は
、コンデンサ２６に充電した組付が組合わせたスイッチ
用能動素子のしきい値電位に達するとＯＮし、コンデン
サ２６の電荷を急速に放電し、再び前記スイッチ用能動
素子がＯＦ　Ｆとなり充電を再開、この繰返しにより発
振継続し、第３図に示したような発振波形が４４４られ
る。コンデンサ２６の充電電荷は短絡時、即ち前記スイ
ッチ用能動素子がＯＮの時においても、コンデンサ２６
の内部抵抗により完全に放電されることが無く、スイッ
チ用能動素子のＯＦ　Ｉｉ”　ｌ、きい値に達すると再
び充電されるのが′Ｊ１（常である。特にコンデンサ２
６の芥相Ｓが大きい場合には、放電′［１ｉ流が大電流
となりスイッチ用能！ｌＪ！］素子のＯＮ抵抗のバラツ
キが非常に大きな闇差要因となる。父、スイッチ用能動
素子のしきい値電圧の温用ドリフト及び電諒室１１ミド
リフトも発振周鼓数変１１１１１として特に大きな誤差
硬固となる。

この発明は従来不安定要素が多く実用的でないと考えら
れていたＣＲ光放１Ｃｉ、操返し発掘回路を再現性良く
安定に使用できるようにし／こものである。

従来バイポーラ型トランジスタ及びサイリスタ等の能動
スイッチ素子は温反′屯圧等でしきい値電位がドリフト
することが知られていた。ＣＲ充放電ツレ振は一般に周
波数女足性に鄭があり、重安な分野では１す３われてい
ない。しかし、Ｃ−ＭＯ８回路素子（相悄型電界効果ト
ランジスタ）は低消費電流であり、しかもＰチャンネル
とＮチャンイ・ルの電界効果トランジスタが相補的に働
き、特にＰチャンイ・ルとＮチャンイ・ルの′電界効果
トランジスタのしきい値電圧は互いに逆の温度係数を持
つ構造となるために従来の能！ＩＪＩＪ系子に比べ安定
性が格段に向上した、更に電Ｑ’ｉｔ　’に圧の変動に
よるしきい値電圧の変化け、従来のバイポーラトランジ
スタによるスイッチ１ｕ路に比べ’１ｉ’＞　Ｉｆ　ｆ
化累子である所から内部のＰ、Ｎ各チャンネル電界効果
トランジスタの抵抗変化は無関係となりはソ電源軍圧の
１／２に固定される。

この発明ではこのような？ｊｆｆ来の能動素子に比べ安
定性が向上したＣ　−Ｍ　ＯＳ回路素子によるタイマ回
路２４を用いることによシ、広い温度範囲及び入カパル
ス′市圧範囲において安定で、なおかつ再現性良く動作
きせることができ、しかも低消費電流の温度補償型定電
圧回路（トランジスタ２２、ダイオード２３の回路）を
電源として附加することにより更に一層安定に動作させ
ることが可能な遅延パルス発生器とすることができた。

低消費電流型定電圧回路として接合型電界効果トランジ
スタ２２のドレーン電流が温ＩＷ変化に対し安定となる
領域にゲート、ソース間電圧を設定し、微少定電流源と
し、温度変化に対し比較的安定な５Ｖ近傍のプレナー型
定電圧タイオード２３を組合わせ′電源としたことによ
りＩＷ　ｌｉｔコンデンザ２１の８Ｍも小さなものを使
用でき、出力パルスエネルギーを大きくすることが「す
／ｆ１４である。

また回路泊費電流の少ないｃ−ｕｉｏｓのタイマ回路２
４を用いたことにより発破器（１１イ気エネルギー源）
を特別大型とすること無く、績虐乾′亀池等を利用でき
、まだｔＪＬ源印加パルスはタイマ回路２４の’ｉｔ　
ｍ　’ｒＫ力と負（ｉｆ　３　ｌの点火エネルギーとに
共用するが、電諒コンテンサ２１の容ｉｄ゛を大きくす
ることが無い。

電気雷管の点火は通常瞬間的な′電気パルスエネルギー
で行なわれる。過渡的な状態において発生するパルス幅
の短かい雑音に対しサイリスク等のスイッチ素子は弱い
１．策でρ印加パルスを印加した時においては、例えは
第４１凶Ａに示すように電源印加パルスに雑音が重管し
、これが第４図Ｈに示すように′電源コンテンザ２１の
両端知、圧にもパルス幅の短かい雑音が多数現われるこ
とが多々有シサイリスタ２９のゲートをオープン状にし
ておくと、このパルス雑音で誤まってＯＮし、負荷３１
に出力工不ルギーを供帖するおそれがある。

このようなおそれをなくすには′…：曾印加パルス印７
Ｊｌ］時に、サイリスタ２９のゲート端子を高速スイッ
チング素子で短絡してやればよい。例えば第５図に第１
図と対応する部分に同一符号を付けて示すように、高速
スイッチング型トランジスタ３４のベースが端子１８に
コンデンサ等のインピーダンス素子３５を通じて接続さ
れ、コレクタはサイリスタ２９のゲートに、エミッタは
端子１９にそれぞれ接続される。電源印加時はスイッチ
ングトランジスタ３４がＯＮしてサイリスタ２９のゲー
トが短絡され、不安定時間Ｔａ（第４図）経過後トラン
ジスタ３４をＯＦＦとしてサイリスタ２９のゲートを受
動状態とする。このようにして電源印加パルスの立−ヒ
り寺で発生する雑音に対しても、安定に動作する。なお
第５図にはコンデンサ２１及びトランジスタ２２の接続
点と端子１８との間に夕゛イオード３６が挿入されてい
る。

この発明による遅延パルス発生器を用いると、従来蝋時
薬を施した連爆雷管に比し安定で時間精度の良い小型で
安価な遅爆笛管を構成することができる。特に雷管と一
体化した形で遅爆晰管を構成する場合は、Ｃ−ＭＯ８発
振回路と分周回路とが一体化した型のＬＳＩと、チップ
コンデンサ、チップ抵抗等とミニモールド’ｒＹＰＥ、
）ランリスク、サイリスタ、ツェナダイオード、電界効
果トランジスタとを組合わせハイブリッド構成とするこ
とにより小型で′巾；気市官管体内に納めた形状で構成
することがｌ１ｌＩ］能であり、従来一般的に使用され
ていた遅爆酷管とすることができる。

【図面の簡単な説明】

ＩＺ　１図はこの発明による点火用′Ｍ延パルス発生器
の一例を示す接続図、第２図はその動作の説明に供する
ための波形図、第３図は発振波形の例を示す図、第４図
は′亀諒印加パルス印加時の雑音を示す図、第５図はこ
の発明の点火用遅延パルス発生器の他の１タリを示す接
続図である。 １１：廻り込み防止回路、１６．１７：入力端子、２１
：電源用コンデンサ、２４：発振分周用タイマ１１コ１
路、２９：サイリスク、３１：負荷。 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代理人　草野　卓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力端に廻り込み防止回路を介し接続された′電
   源用コンデンサと、その電源用コンデンサの端子間に結
   合された定電圧回路と、その定電圧回路の定電圧出力に
   よって駆動されるＣＲ晃振回路及びその発振回路の発掘
   出力を計数するカウンタ回路を含むタイマ回路と、を具
   備し、前記タイマ回路のセットアツプ１６号によって点
   火用遅延パルスを出力する点火用遅延パルス発生器。