JPS6217735Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は一つの放電用ゲートスイツチを共用す
る複数の負荷例えば超音波変換器に出力一定の高
電圧パルスを高速で切換え供給する定出力パルス
発生回路に関する。パルストランスを利用し、そ
の一次捲線の励磁期間を制御して効率よく高電圧
を発生し、またコンデンサの充電電圧を負饋還回
路を利用し一定に制御することを特徴とするもの
で例えば超音波を利用する探傷機および流量計の
パルス発生器に適用して好適なものである。 パルス出力を利用して精度よく計測を行なう場
合に定出力のパルスが要求される。例えば超音波
探傷機や超音波流量計の超音波出力パルスとして
超音波変換器の駆動パルスが定出力であることが
先づ要求される。また定出力パルス発生の安定化
高圧電源のみならず計測の再現性を保持するため
に電源の変動、周囲温度による構成部品の特性変
化、負荷の変動等の影響を防止するためには高価
な安定化電源を必要とする。従来の計測機器にお
いては安定化電源は大形で相当の費用を要し、近
年の小型軽量化に対して一大溢路となつていた。 本考案の目的は従来の安定化高圧電源のように
安定化された高電圧を常時保持することなくパル
ストランスと負饋還回路とを利用し、安定化され
た高電圧を必要とする都度間歇的に発生すること
ができる消費電力の少ない小型で安価な定出力パ
ルス発生回路を提供しようとするものである。 以下に図面にもとづいて詳細に説明する。第
１，２図は従来のパルス発生回路の１実施例を示
す回路図である。第１図において超音波変換器１
と２とこれらとそれぞれ並列に接続される抵抗器
８と９と充電用コンデンサ６と７、高電圧供給端
子６０と６１、電流阻止用ダイオード１１と１２
および放電用ゲートスイツチ５がこの順番を順方
向とするようにそれぞれ直列に接続され放電用ゲ
ートスイツチ５を共用して２組のパルス発生回路
を形成する。高電圧供給端子６０と６１には安定
化高圧電源の端子V₂が抵抗器を介して接続さ
れ、さらにこれら端子には陽極が接続され陰極が
接地される回路切換用スイツチ３と４とがそれぞ
れ接続される。放電用ゲートスイツチ５の陽極に
は抵抗器を介して安定化高圧電源の端子V₁が接
続される。スイツチ３，４および５は何れもシリ
コン制御整流器（SCRという）でそれらの制御
端子１３，１４，１５にはSCRをターンONまた
はOFFするに十分な信号が適時加えられる。端
子V₁の電圧は端子V₂の電圧より大きく設定され
る。さて端子１３への入力信号がＨレベルすなわ
ちターンONするに必要なレベルであり、端子１
４への入力信号がＬレベルすなわちターンOFF
するに必要なレベルであるとすると回路切換スイ
ツチ３はON、回路切替スイツチ４はOFFとな
る。充電用コンデンサ７は端子V₂の電圧まで充
電され、充電用コンデンサ６は残留電荷を回路切
換スイツチ３を通じて放電する。しかる後端子１
５に入力信号がＨレベルで到来すると放電ゲイト
スイツチ５はONとなり充電用コンデンサ７の電
荷は放電ゲイトスイツチ５と抵抗器９を通じて流
れ超音波変換器２に出力パルスが供給される。第
２図は第１図におけるSCRの代りにトランジス
タを利用した例である。第２図において第１図と
同一物品は同一番号を用い、同一構成は説明を省
略する。安定化高圧電源の端子Ｖ_Hは回路切換用
スイツチ３′と４′とダイオードを介して高圧供給
端子６０と６１にそれぞれ接続される。端子１３
と１４とはそれぞれトランジスタを介して回路切
換用スイツチ３′と４′とを制御する。さて端子１
３にＨレベル、端子１４にＬレベルの信号が入力
すると回路切換スイツチ３′はOFF、回路切換ス
イツチ４′はONになる。充電用コンデンサ７は電
圧Ｖ_Hまで充電され、充電用コンデンサ６は充電
を阻止される。しかる後端子１５にＨレベルの信
号が入力すると放電用ゲイトスイツチ５′はONと
なり充電用コンデンサ７の電荷は放電用ゲイトス
イツチ５′と抵抗器９を通じて流れ超音波変換器
２に出力パルスが供給される。第１図に示すよう
に回路切換用スイツチ３または４においては
SCRを利用するためSCRがONとなる期間は抵抗
を通じて端子V₂から電流が流れるため電力消費
が第２図に示す回路より大きい。しかしながら何
れも安定化高圧電源を必要とする。 第３図は本考案になる定出力パルス発生回路の
１実施例の回路図である。第１図と同一物品は同
一番号を付す。第３図においてパルストランス２
０は同一コアに一次捲線２３と二次捲線２１およ
び２２が巻かれ、二次捲線は一次捲線の十数倍か
ら数十倍に選らばれる。一次捲線２３は励磁スイ
ツチ２５と直流電源２７と直列に接続される。励
磁スイツチ２５はパルス巾制御回路２４の出力に
よつて一次捲線２３の励磁期間を制御する。パル
ス巾制御回路２４は例えば単安定マルチバイブレ
イタからなり入力端子１６、出力端子１７および
リセツト端子１８をもつ。放電用ゲートスイツチ
５に並列に設けられた充電電圧検出器２６は例え
ばポテンシオメータからなり、その中央部から分
割される電圧出力を受け基準電圧Ｖ_Rと比較する
電圧比較回路１９はその出力をリセツト端子１８
へ送る。パルス巾制御回路２４の出力端子１７は
励磁スイツチ２５の制御端子に接続される。高電
圧供給端子６０と６１にそれぞれ陰極を接続され
る整流ダイオード２８と２９は陽極を二次捲線２
１と２２の一端に接続され、他端は回路切換用ス
イツチ３と４とを介して接地される。回路切換用
スイツチ３と４とは制御信号の入力端子１３と１
４をそれぞれもつ。第３図に示す定出力パルス発
生回路の動作を第７図のタイミングチヤートで説
明する。第７図において端子１３と１４に信号Ａ
とＢとが供給されると、時刻toで回路切換用スイ
ツチ３はOFFとなり回路切換用スイツチ４はON
となる。時刻t₁で入力端子１６に信号Ｃが供給さ
れるとパルス巾制御回路２４は出力端子１７をＨ
レベルとする出力パルスＤを発生すべく動作す
る。出力端子１７がＨレベルの期間、励磁スイツ
チ２５はONとなり一次捲線２３に直流電源２７
により励磁電流が流れる。従つて二次捲線２１と
２２とにはトランスの捲線比に応じ昇圧された超
電力を誘起する。回路切換用スイツチ４は今ON
であるから二次捲線２２に誘起された高圧電圧は
整流ダイオード２９、抵抗９を通じ充電用コンデ
ンサ７を充電する。回路切換用スイツチ３は
OFFであるから充電用コンデンサ６は充電され
ない。充電用コンデンサ７の充電電圧はＦに示す
ように時間と共に増加する。この電圧は充電電圧
検出器２６により分割され電圧比較回路１９に入
力し基準電圧Ｖ_Rと比較される。今充電電圧検出
器２６の分割比を1/Kとするとき、充電電圧
Ｋ・Ｖ_Rとなつた時刻t₂で電圧比較回路１９は出
力パルスＥを生じ、リセツト端子１８を経てパル
ス巾制御回路２４の出力をリセツトしてＬレベル
とする。例えば単安定マルチバイブレータのタイ
ムコンスタントによるパルス巾ｔ_wよりもパルス
出力の巾を小さく選ぶことは勿論のことである。
励磁スイツチ２５はONからOFFに変わり、一次
捲線２３の励磁電流を遮断する。従つて充電用コ
ンデンサ７の充電は停止され以後は一定電圧を保
持することになる。その後時刻t₃で端子１５にＨ
レベルのトリガ信号Ｊが供給されると放電用ゲー
トスイツチ５がONとなり、充電用コンデンサ７
の電荷は抵抗器９を通じて流れ、超音波変換器２
に出力パルスＭを供給する。さらに時刻t₄で端子
１３と１４の信号ＡとＢを反転すれば回路切換用
スイツチ３はON、同じく４はOFFとなり、励磁
スイツチ２５のONにより充電用コンデンサ６は
充電され、前述と同じ動作によつて超音波変換器
１に出力パルスＮを供給する。このようにして端
子１３と１４に供給される信号ＡとＢの切換によ
つて放電用ゲートスイツチ５を共用して形成され
る２つのパルス発生回路を選択切換えて超音波変
換器に定出力パルスを供給することができる。ま
た放電用ゲートスイツチ５を共用して形成される
パルス発生回路は複数個容易に設定されるもので
回路切換用スイツチを制御することにより任意の
超音波変換器に定出力パルスの供給が可能であ
る。また出力パルスＭおよびＮは電圧比較回路１
９の基準電圧Ｖ_Rと比較されているから例えば直
流電源２７の電圧が低下して二次捲線２１または
２２の誘起電圧が低下してもパルス巾制御回路２
４のパルス出力Ｄは充電電圧がＫ・Ｖ_Rに到達す
るまでＨレベルの状態を保持する。すなわち充電
電圧検出器２６、電圧比較器１９、パルス巾制御
回路２４、励磁スイツチ２５およびパルストラン
ス２０は充電電圧Ｆについて負帰還制御ループ系
を構成することにより、このループ系を構成する
素子および負荷の変動の影響を受けない特徴を有
する。 第４図は第３図のパルストランス２０の代りに
一次捲線として２捲線をもつパルストランス３０
を使用した本考案になる定出力パルス発生回路の
別の実施例を示す回路図である。第４図に示す回
路はパルス発生回路切換手段を有する高電圧供給
回路としてパルストランス３０の２巻線をもつ一
次捲線３１と３２と、この一次捲線の両端と接地
間に接続され、パルス巾制御回路２４の出力と２
つの端子１３と１４からの入力信号とを受けるア
ンド回路３４と３５の出力によつてそれぞれ駆動
される励磁スイツチ３と４と、一次捲線の中間点
と接地間とに接続される直流電源２７と、高電圧
供給端子６０と６１にそれぞれ陰極を接続される
整流ダイオード３８と３９と、これら整流ダイオ
ードの陽極に両端を接続される二次捲線３３と、
この二次捲線３３の両端にそれぞれ陰極が接続さ
れ、かつ陽極が接地されるダイオード３６と３７
とを具えた定出力パルス発生回路である。第７図
のタイミングチヤートを利用して第３図における
動作と相違する点につき説明する。端子１３と１
４にはそれぞれ信号ＡとＢが供給され、パルス巾
制御回路２４の出力とアンド回路３４と３５を介
して励磁スイツチ３と４とを制御する。すなわ
ち、信号ＡまたはＢがＨレベルで、かつパルス巾
制御回路２４の出力がＨレベルである期間のみ励
磁スイツチ３または４はONとなる。今時刻t₀で
端子１３と１４に信号ＡとＢとが供給され、時刻
t₁で端子１６に信号Ｃが与えられると、回路切換
スイツチ３はOFF、同じく４はONになる。パル
ストランス３０の一次捲線３２には電源２７を通
じて電流が流れるので、二次捲線３３には黒丸点
で示される極性に高電圧を誘起する。この高電圧
はダイオード３６，３９抵抗９を通じて充電用コ
ンデンサ７を充電する。その状態は第７図Ｆに示
すように時間と共に充電電圧は増加する。充電用
コンデンサ６はダイオード３７，３８に阻止され
充電されない。時刻t₃で端子１５にパルス信号Ｊ
が与えられると放電ゲートスイツチ５はONとな
り充電用コンデンサ７の電荷は抵抗９を通じて流
れ超音波変換器２に出力パルスＭを供給する。時
刻t₄で端子１３と１４の信号ＡとＢとを反転すれ
ば二次捲線の誘起電圧の極性は反転して以下同様
にして出力パルスＮは超音波変換器１に供給され
る。第５図と第６図は第３図と第４図におけるパ
ルストランス２０と３０の代りにパルストランス
４０と７０とを利用したものである。いずれもパ
ルストランスの一次捲線にバイアス電流を流がし
て磁化特性の全域を有効に利用することを特徴と
する本考案になる定出力パルス発生回路の１実施
例の回路図である。第５図に示す回路はパルス発
生回路切換手段を有する高電圧供給回路の一部と
して一端を接地されるパルストランス４０の一次
捲線４１と、一次捲線４１の他端に接続され励磁
期間をパルス巾制御回路２４の出力により制御さ
れる励磁スイツチ２５と、励磁スイツチ２５と直
列に接続される直流電源の正電位端子V⁺と、一
次捲線４１の他端に陽極を接続される電流阻止ダ
イオード４３と電流阻止ダイオード４３の陰極に
高抵抗４４を介して接続される上記直流電源の負
電位端子V^-とを具える定出力パルス発生回路で
ある。第５図において一次捲線４１には接地端子
から電流阻止ダイオード４３、抵抗器４４を介し
て負電位端子V^-へ常時微少バイアス電流が流さ
れている。パルストランス４０のコアは第８図に
示すように磁場の強さは−H₁にバイアスされて
おり、磁束の密度−B₁を生ずる。このとき励磁
スイツチ２５例えばトランジスタが導通すると一
次捲線４１には直流電源の正電位端子V⁺を通じ
バイアス電流とは逆方向に電流が流れる。このと
き負電位端子V^-へも電流が分流されるが抗器４
４が高抵抗であるので少量で無視できる。従つて
パルストランスのコアは磁場の強さ−H₁から
０，０から＋H₁への経路に沿つてバイアスされ
磁束密度は＋Ｂに到達する。二次捲線４２には磁
束密度の変化−B₁から０，０から＋Ｂに相応し
た起電力が誘起され、整流ダイオード２９、回路
切換用スイツチ４、抵抗器９を通じて充電用コン
デンサ７を充電する。端子１５に第７図に示す信
号Ｊが与えられれば放電用スイツチ５はONとな
り、以下同様にして出力パルスＭを発生する。な
お、励磁スイツチ２５を一次捲線４１の一端と接
地間に設けても全く同様な結果となる。すなわ
ち、第３図および第４図における実施例では第８
図に示すパルストランスの磁化曲線の第１象限の
みを利用しているが第５図における実施例では磁
化曲線の全領域を利用するもので効率は高く、パ
ルストランスの捲線比を下げさらに小形化が可能
で漂遊容量も小さく、漏洩磁束も少く高性能化す
ることができる特徴がある。 第６図に示す回路はパルス発生回路切換手段を
有する高電圧供給回路の一部としてパルストラン
ス７０の２巻線の一端が共に接地される一次捲線
３１と３２と、一次捲線３１と３２の他端と直流
電源の正電位端子V⁺との間に接続されパルス巾
制御回路２４の出力と２つの端子１３と１４から
の制御信号とのアンド出力によりそれぞれ駆動さ
れる励磁スイツチ３と４と、励磁スイツチとそれ
ぞれ直列に接続される直流電源の正電位端子V⁺
と、一次捲線３１と３２の他端にそれぞれ陽極が
接続される電流阻止ダイオード４５と４６と、電
流阻止ダイオード４５と４６の陰極にそれぞれ高
抵抗４７と４８とを介して接続される上記直流電
源の負電位端子とを具える定出力パルス発生回路
である。この回路の動作ならびに効果は第５図に
おいて説明したので省略する。 以上のように本考案によれば従来のような大型
にして高価な安定化高圧電源を必要とせず非安定
低電圧電源をもつて回路構成素子の影響をうけ
ず、温度変化、電源変動および負荷変動に対して
極めて安定な定出力の高速パルスを発生し、複数
のパルス発生回路から任意の回路を選択切換えて
超音波変換器に定出力パルスを供給できる小型で
安価な定出力パルス発生器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のパルス発生回路の
回路図、第３図は本考案になる定出力パルス発生
回路の１実施例を示す回路図、第４図は本考案に
なる定出力パルス発生回路の別の実施例を示す回
路図、第５図と第６図はそれぞれ第３図と第４図
においてパルストランスの一次捲線にバイアス電
流を流がして磁化曲線の全領域を利用することを
特徴とする本考案になる定出力パルス発生回路の
実施例を示す回路図、第７図は第３図と第４図に
示す回路の動作を説明する回路要所のタイミング
チヤート説明図、第８図はパルストランスの磁化
曲線の説明図である。 １ないし２……超音波変換器、３ないし４……
回路切換用スイツチ、５……放電ゲートスイツ
チ、６ないし７……充電用コンデンサ、８ないし
９……抵抗器、１１ないし１２……電流阻止ダイ
オード、１３ないし１６……端子、１９……電圧
比較回路、Ｖ_R……基準電圧、２０と３０と４０
と７０……パルストランス、２４……パルス巾制
御回路、２５……励磁スイツチ、２６……充電電
圧検出器、２７……直流電源、２８ないし２９…
…整流ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数の超音波変換器にそれぞれ並列に接続さ
   れた抵抗器に充電用コンデンサと、電流阻止用
   ダイオードを順方向に接続しかつ放電用ゲート
   スイツチが直列に接続された回路を並列に接続
   し、上記放電用ゲートスイツチを共用して形成
   される複数のパルス発生回路と、上記放電用ゲ
   ートスイツチに並列に設けられ、上記充電用コ
   ンデンサの充電電圧を検出する検出器と、 この検出器の出力電圧を基準電圧と比較する
   電圧比較回路と、 入力信号を受け出力パルスを発生し上記電圧
   比較回路の出力信号でパルス巾をリセツトする
   パルス巾制御回路によりパルストランスの一次
   捲線の励磁スイツチを制御して二次捲線に高電
   圧を誘起させるとともに、上記各充電用コンデ
   ンサと電流阻止用ダイオードの陽極との各接続
   点に陰極を接続した整流用ダイオードを介して
   上記の何れか一つの二次捲線を回路切換用スイ
   ツチにより選択して接続するようにした高電圧
   供給回路とを具備し、 上記放電用ゲートスイツチを駆動して放電さ
   せ、上記超音波変換器に一定の高電圧を供給す
   ることを特徴とする定出力パルス発生回路。 (2) 高電圧供給回路として、 上記パルストランスの一次捲線の両端と接地
   間に接続され上記パルス巾制御回路の出力と２
   つの制御信号のアンド出力によつてそれぞれ駆
   動される２つの励磁スイツチと上記一次捲線の
   中間点と接地間とに接続される上記直流電源と
   よりなる一次捲線側回路と、２つの上記電流阻
   止用ダイオードのそれぞれの陽極間に接続され
   る上記パルストランスの二次捲線とこの二次捲
   線の両端にそれぞれ陰極が接続されかつ陽極が
   接地される２つのダイオードとからなる二次捲
   線側回路とを具備する実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の定出力パルス発生回路。 (3) 高電圧供給回路の一次捲線側回路として、一
   端を接地される上記パルストランスの一次捲線
   と、この一次捲線の他端に接続され励磁期間を
   上記パルス巾制御回路の出力により制御される
   励磁スイツチと、この励磁スイツチと直列に接
   続される上記直流電源の正電位端子と、上記一
   次捲線の他端に陽極を接続される電流阻止ダイ
   オードと、この電流阻止ダイオードの陰極に接
   続される上記直流電源の負電位端子とを具備し
   上記一次捲線の励磁期間に流れる電流とは逆方
   向の微少電流を常時バイアス電流として流がす
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の定出力パルス発生回路。 (4) 高電圧供給回路の一次捲線側回路として、 上記パルストランスの一次捲線の中間点は接
   地され、この一次捲線の両端と上記直流電源の
   正電位端子との間にそれぞれ上記励磁スイツチ
   を設け、この励磁スイツチを上記パルス巾制御
   回路の出力と２つの制御信号のアンド出力によ
   つてそれぞれ駆動するとともに、上記一次捲線
   の両端にそれぞれ電流阻止ダイオードの陽極を
   接続し、陰極には上記直流電源の負電位端子を
   接続して上記一次捲線の励磁期間に流れる電流
   とは逆方向の微少電流を常時バイアス電流とし
   て流がすことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第２項記載の定出力パルス発生回路。