JPS596085B2 - タイマ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、フェイルセーフ性を要求される機器に適用
されるタイマ回路に関するものである。

種々のシーケンス制御機器においでは、タイマ回路によ
るタイミング管理はきわめて重要な要素である。

たとえばプリパージ機能（点火前の炉内掃風機能）を有
する燃焼安全装置において、プリパージ時間が設定値よ
りも短くなった場合には、炉内の残留ガスが充分に排出
されないうちに点火動作が行かれるので、爆発等の大事
故につながる。

また炉内に残留ガスがない場合でも、ファンモータが充
分な回転数に達しないうちに点火されることになるので
、燃焼用空気量不足によるバツクファイヤ現象が起り、
ボイラやバーナを汚損させる。

従来のタイマ回路の一例を第１図に示す。

スイッチＳ１が閉じると、直流電源Ｅから与えられた電
流が抵抗Ｒ１を通ってコンデンサＣ１に流れる。

ここで、このコンデンサＣ１の充電時間をＴ２と表わす
ことにする。

同時に抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２からなる時定数回
路によって与えられた電圧がツェナーダイオードＤ１の
ツェナー電圧に達すると、このツェナーダイオードＤ１
を通してトランジスタＱ１にベースバイアスが加えられ
、このトランジスタＱ１が導通する。

ここで、このトランジスタＱ１が導通ずるまでの時間を
Ｔ１と表わすことにする。

トランジスタＱ１が導通すると、コンデンサＣ１に蓄え
られていた電荷が、リレーにおよびトランジスタＱ１を
通って放電することになるので、Ｔｌ＞Ｔ２という条件
に加え、次式に示す条件で回路設計がなされでいれば、
コンデンサＣ１が十分に充電された後トランジスタＱ１
が導通するのでリレーＫがプルインされ、その後は抵抗
Ｒ１を通る電流によってリレーにはホールドされること
になる。

ここでトランジスタＱ１が導通するまでの時間すなわち
リレーＫがプルインするまでの時間Ｔ１がこのタイマ回
路のタイマ時間になり、例えば燃焼安全装置のプリパー
ジ時間として用いられている。

次にこの従来例のタイマ回路の欠点について述べる。

確かにこの回路においても、トランジスタＱ１のＣＥ間
が初めから短絡しているような故障に対しては、コンデ
ンサＣ１には抵抗Ｒ１とリレーにの抵抗値とで分割され
た低い電圧が印加されるだけとなりリレーにはプルイン
されないことになる。

また回路素子の抵抗変化や容量変化によりＴ１〈Ｔ２と
なるような故障に対しても、コンデンサＣ１の十分な充
電が行われない内にトランジスタＱ１が導通することに
なるので、やはりリレーにはプルインされないことにな
る。

リレーＫがプルインされなければＴＩはみかけ上無限大
となるので、プリパージ時間等が短かくなるといったよ
うな危険は発生しない。

しかし、抵抗Ｒ２の抵抗変化やコンデンサＣ２の容量変
化によりＴｌ＞Ｔ２という条件を保ったままでＴ１が短
くなるようなことが起こると、不十分なプリパージ時間
等で点火が行われるので極めて危険な状態になることに
なる。

第１図に示すような従来技術の回路において、このよう
なタイマ時間が短くなることによる危険性を防ぐために
は、Ｔ２をタイマとしての最小必要時間まで長く延ばし
て設定することが考えられるが、抵抗Ｒ１の値はリレー
にの駆動電流の大きさから制限され大きくとれないこと
から、Ｔ２の値も自ずと限定されてしまうことになる。

この発明は、第１図に示した従来のタイマ回路がもって
いる上記のような欠点を除去し、回路素子の故障に対す
るフェイルセーフ性が高く、また時定数回路の設計に対
する自由度が大きいフ、エイルセーフタイマ回路を提供
することを目的としている。

以下にこの発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第２図に示す回路において、スイッチＳ１がオンになる
と、抵抗Ｒ２を通ってコンデンサＣ２に充電電流が流れ
、所定の設定時間Ｔ３後にその端子電圧がツェナーダイ
オードＤ１のツェナー電圧に達すると、トランジスタＱ
１にベースバイアスが与えられるのは第１図の回路の場
合と同様である。

一方、リレーにとトランジスタＱ１のコのフタとの接続
点に接続された抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ３からなる
抵抗・コンデンサ回路は、スイッチＳ１がオンになって
から所定の設定時間Ｔ４後に、トランジスタＱ２に所定
のベースバイアスを与えてこれをオンにする。

そしてこのトランジスタＱ２がオンになった時点から、
そのコレクタと、抵抗Ｒ１およびリレーにの接続点との
間に接続されたコンデンサＣ１の充電が始まり、その端
子電圧は、所定の設定時間Ｔ５後に、電源電圧からトラ
ンジスタＱ２のＶＯＥを差引いた電圧に達する。

その後にトランジスタＱ１がオンになれば、コンデンサ
Ｃ１の電【は、リレーＫ、トランジスタＱ１およびダイ
オードＤ２を通って放電する。

したがってリレーＫには、この放電電流と、電源Ｅから
抵抗Ｒ１を通って与えられる供給電流とを加えた電流が
流れ、これによってリレーにはプルインされる。

問題を簡単化するために供給電流を考えなければ、この
条件はつぎの（３）式で表わされる。

■Ｆ：ダイオードＤ２の順方向電圧 ここで、各設定時間Ｔ３．Ｔ４．Ｔ５は、っぎの関係を
満足するように設定される。

Ｔ ３＞Ｔ ４＋Ｔ ５ ・・・・
・・（４）これから、抵抗Ｒ２、コンデンサｃ２および
ツェナーダイオードＤ１が正常であれば、トランジスタ
Ｑ１がオンになる前に、トランジスタＱ２がオンしコン
デンサＣ１の充電が完了していることになる。

コンデンサＣ１の充電が完了してから、トランジスタＱ
１がオンになるまでの時間をＴ６とするとＴ６は、 ６＝Ｔ３−（Ｔ４＋Ｔ５ ） ・・・・・・（
５）と表わされる。

ここで第１図のＴ１はＴ３に、Ｔ２はＴ５に対応してい
る。

前述したように第１図の従来のタイマ回路では、Ｔ２す
なわち本実施例のＴ５は回路設計上そう大きくとれない
値であるため、抵抗及び容量の変化によりタイマ時間が
短くなることで危険が発生した。

これに対して本発明では、新たに時間設定が任意に大き
くとれる第２のタイマ回路によるタイマ時間Ｔ４を付加
することで、実質上、第１図のＴ２を（Ｔ４＋Ｔ５）に
置き換え任意に長く設定できるようにしている。

これにより、従来技術がもっていた欠点を解決できるこ
とになる。

すなわち本発明により、タイマ回路の構成部品の全ての
故障モードに対して高い安全性が保てる燃焼安全装置用
のタイマ回路が提供できることになる。

たとえば、経年変化などの要因で、抵抗Ｒ２の抵抗値が
減少した場合、コンデンサＣ２の容量が減少した場合、
あるいはツェナーダイオードＤ１が短絡した場合などで
は、タイマ時間である設定時間Ｔ３が短くなるが、この
変化はＴ６−０になるまでであり、Ｔ６く０となるとリ
レーにはプルインすることなくみかけ上タイマ時間は無
限大となる。

すなわちトランジスタＱ１がオンになったとき、コンデ
ンサＣ１の充電電荷は不十分であり、リレーＫをプルイ
ンすることはできない。

第３図に、コンデンサＣ１の充電完了時点、トランジス
タＱ２のオン時点、およびリレーにのプルイン時点の関
係を示す。

また比較のために、第１図に示した回路におけるコンデ
ンサＣ１の充電完了時点とリレーにのプルイン時点との
関係を示す。

以上のようにこの発明のタイマ回路では、３つの設定時
間を相互に比較し、これらの関係が所定の範囲内にある
ときだけ出力リレーを、駆動するという動作が得られる
。

また第３図から明らかなように、時間設定に対する保証
時間は、従来のものではＴ２以上であるのに対して、こ
の発明では（Ｔ４＋Ｔ５）以上と長くできるので、燃焼
用安全装置のプリパージ等のタイマ回路として非常に安
全度の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタイマ回路の回路図、第２図はこの発明
の一実施例によるタイマ回路の回路図、第３図はリレー
のプルインに至る各部の状態を示すチャートである。 Ｅ・・・・・・電源、Ｓｌ・・・・・・スイッチ、Ｒ１
−Ｒ３・・・・・・抵抗、Ｃ１〜Ｃ３・・・・・・コン
デンサ、Ｄｌ・・・・・・ツェナーダイオード、Ｑｌ、
Ｃ２・・・・・・トランジスタ、Ｋ・・・・・・リレー
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源に対して、第１の抵抗Ｒ２と第１のコンデ
   ンサＣ２からなる直列回路と、第２の抵抗Ｒ１と出力リ
   レーにとトランジスタＱ１からなる直列回路とを相互に
   並列に接続し、上記出力リレーにと上記トランジスタＱ
   １に並列に接続される第２のコンデンサＣ１と、上記第
   １の抵抗Ｒ２と上記第１のコンデンサＣ２の中間点と上
   記トランジスタＱ１のベースとの間に定電圧素子Ｄ１を
   有するタイマ回路において、上記第２のコンデンサＣ１
   に直列に接続されて充電路を形成するスイッチング素子
   Ｑ２と放電路を形成するダイオードＤ２との並列回路か
   らなるスイッチング回路と、上記直流電源が投入された
   後所定時間経過後に出力信号を発生する補助タイマ回路
   を具備するとともに、上記スイッチング回路は上記補助
   タイマ回路の出力信号により上記充電路の開閉を制御す
   ることを特徴とするタイマ回路。 ２ 上記補助タイマ回路は、上記トランジスタＱ１に並
   列に接続される抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３の直列回路か
   らなり、上記スイッチング回路のスイッチング素子Ｑ２
   のベースは、上記補助タイマ回路の抵抗Ｒ３とコンデン
   サＣ３との中間点に接続されてなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のタイマ回路。