JPH10510915A - プログラム可能なタイマー用電子回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プログラム可能なタイマー用回路（１８）が複数のシーケンシャルに構成されたカウンタ段（２２ａ，２２ｂ）を収容するカウンタ（２２）を含んでいる。先行段からの出力信号を受け入れ、引き継ぐカウンタ段に入力信号を発するためにトグル論理ゲート（２５）が各シーケンシャルな対のカウンタ段の間に配置されている。入力信号の論理状態は該先行の出力信号の論理状態と組み合わせプログラム段からのプログラム段信号の論理状態とで決定される。該プログラム信号の論理状態は該プログラム段と組合わされたヒューズ（Ｆ）の状態で決定される。ルーチンが、所要のカウントでアクチブであるべきカウンタ段を賦活し、該アクチブのカウンタ段と組み合わされたヒューズを切るようプログラム信号を発することを含むことをプログラムすることにより選択されたヒューズを切ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 プログラム可能なタイマー用電子回路 発明の背景技術 発明の属する技術分野 本発明はタイマー用電子回路に関し、特に新しい、有用な、プログラム可能な タイマー用電子回路に関する。該タイマー用回路は動作電圧及び動作温度の広い 範囲にわたり、安定で、精確で、再現性の良い、受信入力信号対発生出力信号間 遅延時間を提供するよう設計されている。本発明は又点火信号受信から予め決め られた時間後、爆薬に点火する出力信号を供給するようなタイマー回路を含む起 爆装置用電子回路に関する。 従来技術の説明 爆薬を点火する起爆装置では点火信号の受信後該爆薬を点火するタイミングを 精確に制御することが重要な場合が多い。この目的には火工技術的又は電子的タ イマーの付いた起爆装置が提供されていることは公知である。例えば鉱業、採石 業、ビルのような構造物の建設や取り壊し等のような爆破作業での爆発のシーケ ンスのタイミング制御では、所要の破砕効果を得て、周囲地域に及ぼす衝撃力を 最小にし、構造物を適切に取り壊すために、一連の爆薬を正確に時刻を調整され た順序で起爆しなければならない。このためには一連の起爆装置が点火信号受信 から通常１０００分の１秒で測るような精密な予め決めた時間間隔で爆薬を点火 できる必要がある。 爆薬を点火するため使用される起爆装置に組み込まれた従来の火工品技術の遅 延素子は、採用している化学的遅延動作成分の密度や種類に関して存在する固有 の製造ばらつきに影響され、高度に精確な遅延時間を もたらすことは期待できない。 火工品技術の遅延素子の代わりに時間遅延用電子回路が使用できることは従来 公知である。例えば、点火信号をキャップで受信してからキャップの爆発までの 遅延をもたらすために、従来寸法の起爆装置キャップ内に、従来の火工品技術の 遅延用導火線に代わってタイミング用電子回路を含めることはロバート ジー パランク（Robert G．Pallanck）他の１９９２年１２月２２日公告の米国特許第 ５，１７３，５６９号”デジタル式遅延起爆装置”に図解されている。この特許 は電子回路を組み込んだ起爆装置キャップを開示しているが、該電子回路は、該 キャップへの入力信号に応答し、該入力信号受信と該キャップ内の少量爆薬の爆 発の間の遅延時間を確立している。該キャップはインパルス型の点火信号を該キ ャップに伝える衝撃波管の長手方向端部に設置されている。該インパルス型信号 が前記回路の１部を形成するピエゾ電気式発電部に作用し、該ピエゾ電気式発電 部が前記タイマー用電子回路への電気入力信号を発生する。予め決められた遅延 時間の後に該タイマー用電子回路は該キャップを着火するために使用される出力 信号を放出する。 従来の電子的に時間調整された起爆装置は、（所要遅延時間を提供するために ）プログラムしたり、テストするについての柔軟性と信頼性に関して従来型電子 式タイマー特有の限界がある。例えば、従来の多段式デジタルタイマーは多段の トグル式カウンターから成るが、各段にはプログラムのために回路からの個別引 き出し線が付随している。これらの線の各々は電源電圧又はアース信号へ機械的 に接続されねばならないし、これらのプログラムス信号を各カウンタ段に書き込 むために別にプログラム線が必要である。該プログラム線が賦活される時個々の プログラム 線が接続される電圧レベルに、該カウンタ段はプリセットされる。このようなタ イマは内蔵型電圧調整器を収納しておらず、内蔵型発振器も収納していない。従 来型の１４段のプログラム可能のカウンタは電源線２本、プログラム線１４本、 プログラム書き込み線１本、発振器入力線１本と少なくとも出力線１本が必要で ある。このような回路は適切な作動には少なくとも１９本の個別線が必要である 。 発明の概要 本発明は電気的点火信号を受け、該電気点火信号受信から予め決められた時間 後にタイマ出力信号を発生するよう設計されたプログラム可能なタイマ回路を提 供する。該タイマ回路は第１のカウンタ段とタイマ出力信号を発する最後のカウ ンタ段を含む複数段のシーケンシャルカウンタを備える電力を与えられるカウン タを具備している。各カウンタ段はアクチブと非アクチブの両論理状態のうちの １つを有するカウンタ段入力信号を受け、アクチブと非アクチブの両論理状態の うちの１つを有するカウンタ段出力信号を発するよう構成されている。カウンタ 段出力信号の論理状態は該カウンタ段入力信号の論理状態の変化に応当する。カ ウンタ段入力信号を第１のカウンタ段に供給するために、電力を与えられる発振 器がある。該回路は又、（１）各カウンタ段と次のシーケンシャルカウンタ段の 間に、前段のカウンタから該カウンタ段出力信号を受け、かつ、アクチブと非ア クチブの両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号を受けるトグル論理 ゲートを備えた電力を与えられるプログラム回路を具備している。該トグル論理 ゲートは次のカウンタ段へ、プログラム段信号と該カウンタ段出力信号の両論理 状態により決定される論理状態を持つカウンタ段入力信号を発する。該プログラ ム回路は又各 トグル論理ゲートと組み合わされたプログラム段を含んでいる。各プログラム段 は組み合わせトグル論理ゲートへ該プログラム段信号を発するよう構成されてい る。該タイマ回路は更に、該カウンタに増分を与え始める前に該プログラム回路 により決定される論理状態に該タイマー回路を置くための電子的初期化手段と、 少なくとも該カウンタ、該発振器、該プログラム回路及び該初期化手段に動作電 力を供給するための電源手段を備えている。 本発明の１つの側面によると、該プログラム回路はヒューズ電流入力を備えて おり、各プログラム段は（ａ）ラッチ信号を発生し、かつ、該ラッチ信号から該 プログラム段信号を取り出せるようなラッチ手段と、（ｂ）切れていない時は該 タイマの動作中該ラッチ信号を接地しそれにより該プログラム段信号は非アクチ ブ論理状態を取り、切れている時は該ラッチ信号がアクチブ論理状態を持つプロ グラム段信号を発生出来るようにするようなヒューズと、（ｃ）前段のカウンタ 出力がアクチブの時該ヒューズを切るよう該ヒューズにヒューズ電流を通過させ るために前段のカウンタの出力信号の論理状態に応答するヒューズスイッチ手段 と、を備えている。 本発明のもう１つの側面によると、該タイマー回路はプログラム信号を受け、 それを各プログラム段に運ぶためのプログラム信号入力を更に含んでおり、各ヒ ューズスイッチ手段はプログラム信号の存在に応答しそれにより該ヒューズスイ ッチ手段は前段のカウンタの出力信号がアクチブ論理状態を持つ時は該ヒューズ に該ヒューズ電流を通過させても良い。 本発明の更にもう１つの側面によると、該プログラム回路は該ヒュー ズが切れてない時でもアクチブなプログラム段信号を発生するために各プログラ ム段と組み合わされたテスト手段を更に備えても良い。 本発明のタイマー回路は非電気的インパルス信号により付勢させる破砕点火シ ステムでの使用のために、起爆装置用電子的遅延回路に組み込まれても良い。こ のような起爆装置用回路は（Ｉ）インパルス信号伝動線からインパルス信号を受 け、該インパルス信号を電気的点火信号に変換する信号変換手段と、（II）該電 気的点火信号の受信に応答して選択された時間間隔をカウントするための上記の ようなタイマー用電子回路であり、そこから該電気的点火信号を受け、その後選 択された時間間隔のカウントを開始し、該時間間隔の経過後出力信号を発するた めに、該信号変換手段に接続されている該タイマー用電子回路と、（III）該タ イマー用回路からタイマー用出力信号を受信後、起爆装置出力火薬を付勢するた めに、該タイマー用電子回路に接続されている電気的に操作可能な点火手段を備 えていても良い。 該起爆装置用回路は、ハウジングへの非電気的インパルス入力信号を伝動する ことが出来る信号伝送線と結合されるように寸法と形状を与えられた１端を有す るハウジングと、該信号伝送線と信号通信するよう配置された該信号変換手段を 有する上記のような起爆装置用電子的遅延回路と、該点火手段と点火する関係に ある起爆装置出力火薬とを含む電子的遅延型起爆装置の１部を備えても良い。 図面の簡単な説明 図１は本発明によるタイマー用回路を含む起爆装置用回路の部品の略ブロック 図である。 図２は図１に示す該カウンタのカウンタ段の略図である。 図３Ａ及び図３Ｂは本発明による中間トグル論理ゲートを有するシーケンシャ ルペアのカウンタ段の略図である。 図４は本発明の１実施例による各トグル論理ゲートと組み合わされた形で、テ スト論理を含むプログラム段の論理図である。 図５は図１に示した出力ドライバの１実施例の略図である。 図６Ａは本発明の一実施例によるタイマー用回路を含み、これと連結された衝 撃波管入力伝送線を有する遅延式起爆装置の一実施例を示す部分断面略図である 。 図６Ｂは図６Ａの起爆装置の分離カップとブースタ火薬部品を図６Ａに比較し 拡大した寸法で示す図面である。 図７は図６Ａに概略対応する部分略図であるが、図６Ａのボックス表示に代え てピエゾ電気式発電部１３０の構造を略図で示す。 図８はピエゾ電気式発電部をより詳細な略図で示すと共に、図７の部品を図７ に比較し拡大した寸法で示す組立分解略図である。 図９は図７及び図８のピエゾ電気式発電部をより詳細に示した図８を拡大した 寸法で示す図面である。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明のタイマー用回路は点火信号受信と出力信号放出の間に予め選択された 遅延作用を課すように恒久的にプログラムすることができる。 本発明によるタイマー用回路は電源が切れてもそのプログラムが失われない。 更に可成りの期間使用しなかった後でも適切に機能し、電圧及び温度の広い動作 範囲にわたり機能できる。本発明によるタイマー用回路は使用にあたり従来のプ ログラム可能なタイマー用回路より少ない外部接続線ですみ、標準型のプログラ ムされない回路の構成を有し、入力 信号印加から予め決められた時間間隔後に出力を供給するよう１度だけプログラ ムする使用も可能である。もし希望するなら本発明のタイマー用回路は電子制御 された遅延時間を供給し、選択された遅延時間を市場でプログラムする必要がな いように、工場でプログラムすることができる。代わって該タイマー用回路は市 場で希望遅延時間を選択できるよう末端使用者がプログラムするため構成された 装置に組み込むこともできる。 本発明による該タイマー用回路は電子的に時間調整された遅延作用を必要とす るいかなる環境でも一般的に有用である。例えば本発明によるタイマー用回路は 電子的点火信号の受信後予め決められた時間間隔後に電子的爆破信号を供給する ため起爆装置用電子回路に組み込むことができる。したがって本発明により製造 された一連の起爆装置用回路は、一連の爆薬を精確な時間順序で点火する出力信 号を供給するために、異なる選択遅延時間で個々にプログラムすることができる 。 次の詳細な説明は、当業者に一般的に公知の方法で、例えば前記した、かつ、 その開示事項がここに組み込まれている、米国特許５，１７３，５６９号で説明 されているように、組み込まれた本発明の電子的タイマーの１実施例を有する起 爆装置用回路に関する。 図１によると、起爆装置用回路１０は電源キャパシター１４（又は”着火用キ ャパシター”）を充電する短いが、高振幅の電流パルスを供給できる電源１２を 含んでいる。１つの適切な種類の電源は下記に更に充分に説明するが衝撃波管の 信号を電気点火パルスに変換できるピエゾ式変換器である。該電源キャパシター １４は超高速恢復性ダイオードすなわち絶縁用ダイオード１６により電源１２か ら絶縁されている。該充電 された電源キャパシター１４は該タイマー用回路を含め残りの起爆装置用回路の 電力供給にやがて使用される入力電圧ＶＣＣを発生する。 電源キャパシター１４は本発明の１実施例によるプログラム可能なタイマー用 電子回路を含むＩＣ１８と回路的につながっている。該ＩＣ１８は、電圧調整器 ２０、１４段非同期リップルカウンタ２２、発振器２４、１４ビットのプログラ ム可能なアレー２５及び出力ドライバ２８を含んでいる。該ＩＣは該ＩＣ１８を 予め決められた論理状態にプログラムするための単一プログラム用入力線２６を 含んでいる。カウンタ２２は電子的点火信号のＩＣ１８による受信とタイマー出 力信号のオプション出力ドライバ２８への発信との間に遅延時間を入れている。 該遅延作用は該発振器周波数と該回路のプログラム状態により決まる。該タイマ ー出力信号は出力ドライバー２８を賦活し、該ドライバーは着火信号を発信する 。該着火信号はダーリントンスイッチのような電子スイッチ４０を操作するが、 該スイッチは分岐回路を閉じ、その分岐回路により電源キャパシター１４は点火 装置３０を通して放電し前記起爆装置を着火するのは下記で更に充分説明する。 電圧調整器２０は電源キャパシター１４の出力の電圧を、２乃至５ボルトの範 囲内の、例えば３ボルトの非常に安定した電圧に下げて制御するが、該出力はＩ Ｃ１８の残り部分に使用され、ＶＤＤと呼称される。該電圧調整器２０は作動す るためには、ＩＣの部分としては製造されず該ＩＣに接続される、２つの外付け キャパシターＣ１、Ｃ２を必要とする。キャパシターＣ１は電圧調整器２０によ り電圧ＶＤＤに充電され、該調整電圧上のリップルを減少させ、該ＩＣの残り部 分に電力を供給する貯蔵装置として使用される。第２の外付けキャパシターＣ２ は、該回 路に電力が再印加される各度に該電圧調整器２０が動作電圧に非常に急速に立ち 上がれるよう電流制限抵抗器２１をバイパスするため使用される。 発振器２４は該カウンタ２２に安定した周期的な立ち上がり、立ち下がり信号 を供給する。該信号の周期は、該回路を選択した遅延時間にプログラムできる時 間範囲を決定する重要な要素である。選択によって発振器２４は、外付けタイミ ング抵抗器３２とタイミングキャパシター３４で周波数が決まる発振器であって も良い。このような発振器を選ぶことにより該同じＩＣを使用しても外付け部品 の適切な選択により最大時間間隔を変えられるよう容易に変形できる。しかしな がら、もし希望するなら固定周波数型の発振器を使用しても良い。 好ましくは発振器２４は摂氏ー５５度乃至摂氏６５度の動作温度範囲で安定で あるよう構成されるのが良いが、そうすれば天気や気候が変化しても典型的な戸 外での使用に供せられるからである。このことは熱的に安定な基準電圧を供給す ることにより達成される。該電圧調整器２０は自身極端に温度安定性の良い基準 バンド幅に依存する。更に該タイマー用回路は、回路動作の小さな変化に感じな い程充分少ない電流であるが、該発振器が双安定動作を維持するには充分高い電 流で動作するよう設計された、標準的発振器回路を含んでいる。該発振器回路は ３つの多結晶シリコン抵抗器を含んでおり、該抵抗器は該発振器回路の種々の分 岐に対し２つの敷居値電圧をを供給する分圧器として動作する。好ましくはこれ らの抵抗器の温度範囲にわたる変化が該発振器の敷居値の変化を相殺するように 該抵抗器を選ぶのが良い。該外付けの抵抗器３２とキャパシター３４を注意深く 選択することは又該発振器の性能に主要な役割 を演ずる。厳しい温度係数の抵抗器とエヌピーオー型（ＮＰＯーｔｙｐｅ）キャ パシタの使用で摂氏ー５５度乃至摂氏６５度の動作温度範囲で非常に安定な、例 えば１５０ｐｐｍ／℃より小さい熱的係数を有する発振器を提供することができ る。 下記に更に充分に説明するが、該カウンタ２２は、カスケード又はリップル構 造に配置され、中間プログラム用回路を有する、トグル型のデジタルフリップフ ロップ回路の２段以上のカウンタ段を含んでいる。第１のカウンタ段は該発振器 ２４で駆動され、最後のカウンタ段の出力は出力ドライバー２８に接続されてい る。出力ドライバー２８は、発振器２４がカウンタ２２を、プログラム可能なア レー２３の構成により決定される論理状態へ増分を与える時、賦活される。下記 で詳細に説明するが、プログラム可能なアレー２３の構成は、使用前にプログラ ム線２６経由で適切なプログラム信号を供給することにより決定される。 図２はカウンタ２２（図１）に使用される種類の従来型フリップフロップカウ ンタ段の従来型表示を提供する。該フリップフロップは電源、例えばキャパシタ ーＣ１から電力を受けるためのＶＤＤポートを有している。該フリップフロップ は又カウンタ段入力信号を受けるためのクロックポートと、従来技術で公知のパ ワーオンリセット回路（図示されていない）により発生されたパワーオンリセッ ト信号を受けた時該フリップフロップ出力信号の論理状態を予め決められた状態 （通常は非アクチブ状態）にセットするためのリセットポート及び従来技術で公 知の同組み合わせ回路と、を有している。該フリップフロップは又カウンタ段の 出力信号Ｑを発するための出力ポートを有している。又逆のカウンタ段出力信号 ／Ｑを発するための第２ポートも存在する。逆出力信号／Ｑは従 来のＴ型フリップフロップを提供する入力ポートＤに接続されている。 従来のカスケード型カウンタは、その出力信号が最初すべて同じ非アクチブ論 理状態にあり（従来”０”と表されている）、１つのカウンタ段の出力Ｑが次の カウンタ段のクロック入力に直接渡されるように接続され、すなわち該カウンタ 段はシーケンシャルに（順編成に）構成されている、一連のフリップフロップレ ジスターすなわち”カウンタ段”を含んでいる。或カウンタ段の出力Ｑは該入力 がアクチブ状態（従来”１”で表されている）から元の”０”の非アクチブ状態 に戻るまで変化しない。各連続するカウンタ段の出力の論理状態を非アクチブか らアクチブへ、すなわち”０”から”１”へ切り替えることは、従って第１段で 受ける該発振器の入力パルス数の２の指数的割り算を表している。例えば従来の ４段のカウンタの最後の段のカウンタの出力は該第１のカウンタ段へ２³（すな わち８）入力パルスを受けた後に”０”から”１”へ切り替わり、該第１のカウ ンタ段へ２⁴（すなわち１６）の入力パルスを受けた後に”０”へ戻る。いずれ のカスケード型カウンタの最終段の出力も該カウンタの最上位ビットを表し、す なわち他のどのカウンタ段よりも多い入力パルスを表す。該カウンタ段の有意性 は論理的関係に於いて、すなわち順編成上で第１カウンタ段への近接するにつれ て低下する。 本発明によるタイマー用回路は、図３Ａでカウンタ段２２ａとカウンタ段２２ ｂ間にトグル論理ゲート２５が示されているように、各連続する対のカウンタ段 の間に、すなわち第１カウンタ段と第２カウンタ段の間、第２カウンタ段と第３ カウンタ段の間等、に配置された電子的トグル論理ゲートを有するプログラム回 路を含んでいる。カウンタ段２２ａ と２２ｂのＴ入力ポートは図２のフリップフロップのクロックポートに対応して いる。カウンタ段２２ａと２２ｂは又図２のフリップフロップのようなリセット 、接地及びＶＤＤ入力ポートを有しているが、図を簡単化するためにこれらは示 されていない。該図解された実施例ではカウンタ段２２ａの該カウンタ段出力信 号Ｑは、ゲート２５ａ及びゲート２５ｂを含み、動作中は又組み合わせプログラ ム段（図示せず）からのプログラム段信号Ａを受けるトグル論理ゲート２５に渡 される。トグル論理ゲート２５は続くカウンタ段２２ｂのために入力信号Ｔを発 生する。出力が与えられるプログラム段或いはトグル論理ゲートに接続されてい るカウンタ段はそのプログラム段及びトグル論理ゲートに関する先行カウンタ段 としてここでは引用しており、トグル論理ゲートの出力を入力として受けるカウ ンタ段は引き継ぐカウンタ段としてここでは引用している。従ってトグル論理ゲ ート２５に関して、カウンタ段２２ａは先行カウンタ段であり、カウンタ段２２ ｂは引き継ぐカウンタ段である。中間トグル論理ゲートは介在するが、これらの カウンタ段はシーケンシャル（順編成）に構成されているとして説明している。 動作中該論理ゲートには何もプログラム信号入力は供給されず、ゲート２５ｂ へのプログラム信号入力の論理状態は”非アクチブ”論理状態をとる。従っても し信号Ａがアクチブ論理状態を持つと、トグル論理ゲート２５は引き継ぐカウン タ段２２ｂへ、先行カウンタ段の出力信号／Ｑの反対の論理状態を持つ入力を発 する、すなわち該トグル論理ゲートは信号／Ｑを”反転”させる。他方、もし信 号Ａが非アクチブ論理状態を持つなら、トグル論理ゲート２５はカウンタ段２２ ｂへ信号／Ｑと同じ論理状態を持つ信号を発信する、すなわち論理ゲート２５は 該段出力 信号／Ｑを直接引き継ぐカウンタ段に渡す。信号Ａが動作中アクチブ論理状態を 持つか否かは下記に説明するように該タイマー用回路のプログラムにより決定さ れる。 該回路が最初に電力を与えられた時、もし信号Ａがトグル論理ゲート２５に信 号／Ｑを反転させると、カウンタ段２２ｂのカウンタ段出力信号はすぐに、すな わち、さもない場合よりも少ない発振器パルス後に、切り替え動作し、最終的に は、該カウンタがドライバー２８に出力信号を発する前に起こらねばならぬ発振 器パルス数を減少させる。他のトグル論理ゲート用の追加のアクチブなＡ信号は 、２進数の引き算と比較される仕方でタイマー出力信号を発するに必要な該パル スの数を更に減少させる。図３Ｂに等価な、代替えのトグル論理ゲート構成を示 すが、ここでは先行カウンタ段のカウンタ段出力信号Ｑは、該プログラム段（図 示せず）へと同様に該トグル論理ゲート２５’へ渡される。 本発明によるプログラム段の１実施例を図４に示す。始動時、パワーオンリセ ット回路は論理ゲートＵ１及びＵ２を含む該ラッチにより、リセット信号パルス とラッチイネーブル信号を発生するが、これらはそれぞれ入力Ｒ及び入力ＬＥに より受けられる。該ラッチは次いで信号Ａを発生する。該信号Ａの状態はヒュー ズＦの状態すなわちヒューズＦが切れていないか、切れているかで決定される。 もしヒューズＦが切れていれば、信号Ａはアクチブ論理状態を持つ。もしヒュー ズＦが切れてなければ信号Ａは非アクチブ論理状態へ引き下げられる。 全てのヒューズが切れていない時にもし該タイマー回路が始動されると、各カ ウンタ段用の入力信号のパワーオンリセット条件すなわち各トグル論理ゲートの 出力は非アクチブすなわち”０”論理状態となるが、 それは、先行カウンタ段への入力が”１”になり、次いで”０”に戻った後にの み”１”と表されるアクチブ論理状態になる。従ってｎ段のシーケンスでは、第 １のカウンタ段が２^(n-1)ケの発振器パルスを受けるまで、最後のカウンタ段が ”１”になり出力ドライバ２８を賦活することはない。出力ドライバ２８を賦活 するに必要な発振器パルス数を減らすためには、該タイマー用回路をプログラム することにより該プログラムアレー内の適切なヒューズを切らねばならない。 図４の実施例では各プログラム段はヒューズスイッチＭ１｛それは図解の実施 例ではｎ−チャンネルのＭＯＳＦＥＴ、デプレッションモード（depletion-mode ）素子を含む｝、ヒューズスイッチＭ１の電源線に接続されたヒューズＦ１を含 むと共に、論理ゲートＵ８の入力に接続されたプログラムイネーブル信号入力Ｐ Ｅ、カウンタ段入力Ｄを含んでいる。ゲートＵ８の出力はヒューズスイッチＭ１ のゲートに接続されており、プログラム信号入力ＰＶＤＤはヒューズスイッチＭ １のドレーン線に接続されている。 該回路をプログラムする１つの仕方は該カウンタを所要の時間間隔だけ走らせ 、次いで停止させることである。各のカウンタ段の出力Ｑの論理状態は入力Ｄと して組み合わされたプログラム段により検出される。次いで、全てのプログラム 段のヒューズを切るに充分なヒューズ電流信号ＰＶＤＤが外部テスト装置からプ ログラム入力線２６に供給される。ＰＶＤＤから得られる或る論理レベルの命令 であるプログラムイネーブル信号ＰＥも該プログラム段に供給される。もし該カ ウンタ段の出力の論理状態が非アクチブならば、論理ゲートＵ８はスイッチＭ１ を賦活せず、該ヒューズ電流ＰＶＤＤはヒューズＦ１を切らない。しかしながら もし入力Ｄがアクチブ論理状態を持つ出力信号Ｑを検出すると論理ゲートＵ８は スイッチＭ１を賦活しヒューズ電流ＰＶＤＤはヒューズＦ１を切る。上記のよう に、該ヒューズを切ることがプログラム信号Ａの論理状態を変更する。このよう な変更がプログラム中に引き継ぐカウンタ段の論理状態に影響するのを防止する ために、プログラム中引き継ぐカウンタ段への入力信号の論理状態の変更を防止 するためデイスエーブルプログラム信号がトグル論理ゲート２５（図３Ａ）に供 給される。 より弱いＰＶＤＤプログラム信号で済む代替え方法は最上位カウンタ段ビット だけがアクチブ論理状態になるカウントまで該カウンタを走らせることである。 該プログラム信号は該アクチブなカウンタ段と組み合わされたプログラム段のヒ ューズを切るよう該プログラム線に印加される。該回路は次いでリセットされ、 次の最上位ビットまで走り、そして該プログラム信号ＰＶＤＤが再印加される。 該カウンタが所要の論理状態に達した時アクチブ信号を受けたプログラム段の全 てのヒューズが切られるまでこのサイクルは繰り返される。 該回路の電力が落とされ、後で使用のため再通電された時、該パワーオンリセ ット回路は各プログラム段の該ラッチに信号（Ｒ）と信号（ＬＥ）を供給するが 、該ラッチは適切な出力信号Ａを発生するための論理ゲートＵ１又はＵ２を含ん でいる。もし該段のヒューズが切られると該信号Ａはアクチブな論理状態となる 。もし該ヒューズが切られなければ、該信号Ａは非アクチブの論理状態となる。 該Ａ信号は組み合わせトグル論理ゲートに渡される。このようにして、始動時に 、いくつかの該トグル論理ゲートはアクチブな入力信号Ａを得て、又他は該信号 を得ないが、それらはそれぞれの引き継ぐカウンタ段に対応した入力信号を発す る。 上記したように、電力立ち上げ時にはリセット信号が各カウンタ段に送られるが 、それは該出力信号をそれらの非アクチブ状態にセットするためである。このよ うにして、電力立ち上げ時に該タイミング回路は初期化されるが、すなわち該出 力ドライバ２８を賦活するのに必要な発振器パルス数を決定する予め決められた 論理状態に設定されるのである。 生産時テストのために、該タイマー回路はテスト論理ゲート（Ｕ３，Ｖ４及び Ｕ５）を含んでいるが、それらは該回路をプログラムする前に、すなわち実際に 該ヒューズを切る前に、ヒューズが切られた状態をシミュレート出来るのである 。該回路をテストするために、該カウンタ段は、例えばプログラムのために上記 した所要カウントまで該カウンタを走らせることにより適切な論理構成にセット される。次いで、プログラム信号ＰＶＤＤを供給する代わりにゲートＵ３及びＵ ７用入力線にテスト信号が供給される。ゲートＵ７は又入力信号Ｄと名付けられ ている組み合わせカウンタ段出力Ｑの論理状態を検出する。テストの場合、もし 信号Ｄがアクチブならば、論理ゲートＵ３、Ｕ４及びＵ７はＵ５を開くように作 動し、切れたヒューズをシミュレートしテスト論理構成を確立するために該ラッ チゲートＵ１及びＵ２を大地から有効に遮断する。該テスト信号は維持し続けら れ、該回路は初期化されるが、それは該プログラム段が該テスト構成に従い出力 信号Ａを発するためである。該タイマー用回路は次いで初期化され、点火信号と 出力信号の発信の間の時間を測定できる。 該タイミング回路がプログラムされた後は、使用の用意完了である。電源１２ （図１）は次いで電源キャパシター１４をその動作電圧まで充電するよう励起さ れる。該絶縁用ダイオード１６は該充電された電荷が 該電源１２を通して逆流し消費されるのを防止する。バイパスキヤパシターＣ２ は貯蔵キャパシターＣ１を強制的に所要調整電圧に非常に速く立ち上がらせる。 該貯蔵キャパシタＣ１が所要の調整電圧に一旦充電されると該電圧調整器２０は 引き次いでこの電圧の安定化を始める。該パワーオンリセット回路は該プログラ ム部のラッチをそのプログラム論理状態に賦活し、該カウンタ段出力信号に非ア クチブ出力信号を発しさせるが、このようにして該タイミング回路を所要の始動 論理構成にする。この時までに該電圧調整器は安定化を済ませ、該発振器はサイ クル動作を始める。該発振器２４の信号の各立ち上がりエッジで、該プログラム 回路により確立された論理構成に従い、該カウンタ２２は増分を与えられる。該 発振器が適切なカウントまでサイクル動作した後、該タイマーは出力ドライバ２ ８に出力信号を発する。 内蔵発振器の精度に伴い、該回路が電力を与えられる度に毎回タイマー出力信 号の発信のための安定した再現性のある遅延時間が提供される。図解された実施 例では該タイマー出力信号が出力ドライバー２８をトリガし、該ドライバーは分 岐回路を閉じるスイッチ４０を賦活し、該分岐回路を通して着火用キャパシター １４が起爆装置火薬を爆発させるため点火装置３０を着火することが出来る。典 型的なトリガ装置、又は点火手段は熱線又は半導体ブリッジを含んでも良い。こ の目的に適した出力ドライバは図５に図解されている。これには２つのスイッチ が含まれるが、その１つは該タイマー出力信号で賦活される。該出力信号がスイ ッチＭ２を賦活するとスイッチＭ２はスイッチＭ３を賦活し、次いで該Ｍ３はキ ャパシタＣ１からの電圧ＶＤＤをトリガ装置、この場合スイッチ４０に印加する 。該トリガ装置はキャパシタ１４が点火装置３０を通し て放電するようにさせ、該点火装置は該起爆装置の出力火薬を付勢する。 図６Ａを参照すると、本発明によるタイマー用回路を含むデジタル式電子的遅 延型起爆装置１００の１実施例が示されている。該図解された実施例では該遅延 型起爆装置は適切な入力伝送線と連結されており、該伝送線は図解された場合で は衝撃波管１１０を含んでいる。しかしながら、起爆用コード、低エネルギー起 爆用コード、低速衝撃波管等のような他の非電気的信号伝送手段も使用出来るこ とは理解されるべきである。概してどのような非電気的、インパルス信号伝送手 段も使用できる。当業者には公知のように、衝撃波管は中空のプラスチックチュ ーブを含み、該チューブの内壁は爆薬材料でコートされているので、点火時、低 エネルギーの衝撃波が該チューブを通して拡がるのである。衝撃波管１１０は装 着具ブッシング１１４により適当なハウジング１１２に嵌合されるが、該ブッシ ング１１２の回りでは、衝撃波管１１０を固定するため、かつ、装着具ブッシン グ１１４と衝撃波管１１０外面の間に周囲保護的なシールを形成するために、ハ ウジング１１２はクリンプ１１６，１１６ａ部で口締加工される。ハウジング１ １２はブッシング１１４と衝撃波管１１０を受ける開放端部１１２ａと相対し、 閉じた端部１１２ｂを有する。ハウジング１１２は電気伝導性の材料、通常はア ルミニウムで作られ、好ましくは従来の爆破用雷管、すなわち起爆装置の寸法と 形状にするのが良い。衝撃波管１１０の部分１１０ａはハウジング１１２内に伸 び、帯電防止用分離カップ１１８に近接するか、突き合わせ接触して端部１１０ ｂで終了する。 図６Ｂで最も良く分かるように、分離カップ１１８は従来技術で公知の種類で あり、半導性の、例えばカーボン充填の重合体材料で作られる ので、衝撃波管１１０の内部に沿って伝わるいずれの静電気も消費するための大 地への通路を形成する。低エネルギーのブースタ火薬１２０は帯電防止用分離カ ップ１１８に隣接して配置される。図６Ｂで最も良く分かるように帯電防止用分 離カップ１１８は、従来技術で公知のように、全体的に円筒型の本体（通常、ハ ウジング１１２の開放端１１２ａにより近い方により太い直径部が位置した円錐 台形をしている）を含み、該本体は、薄い破れる可能性のある膜１１８ｂで入り 口室１１８ａと出口室１１８ｃに分けられている。衝撃波管１１０（図６Ａ）の 端部１１０ｂ部は入り口室１１８ａ（図解を明瞭化するため衝撃波管１１０は図 ６Ｂには示してない）内で受けられている。出口室１１８ｃは衝撃波管１１０の 端部１１０ｂとブースタ火薬１２０の間に空気空間又は離れを提供している。作 動時は衝撃波管１１０を伝わる該衝撃波は膜１１８ｂを破り、出口室１１８ｃが 用意した該離れを横断し、ブースタ火薬１２０に当たり起爆する。 ブースタ火薬１２０自身はカップに似た形状のブースタ火薬シェル１２２を含 んでいるが、該シェル内で、第１クッション素子１２６で閉じられたアジ化鉛の ような第１の火薬の小量１２４が圧縮されている。分離カップ１１８と第１の火 薬１２４の間に位置する第１クッション素子１２６は第１の火薬を製造中課せら れる圧力から守っている。 ピエゾ電気式発電部１３０をブースタ火薬１２０から電気的に絶縁するために 、典型的には厚さ０．７６２mm（０．０３０インチ）の不導性の緩衝材１２８が ブースタ火薬１２０とピエゾ電気式発電部１３０の間に配置されている。 装着具ブッシング１１４、分離カップ１１８、第１クッション素子１ ２６及びブースタ火薬１２０は図６Ｂに示すように便宜的にブースタシェル１３ ２に嵌合される。分離カップ１１８の外面はブースタシェル１３２の内面と電気 伝導性のある接触をしており、今度は該ブースタシェル１３２は、衝撃波管１１ ０から放電されるどんな静電気のためにも電流通路を提供するためにハウジング １１２と電気伝導性のある接触をしている。全体としてブースタシェル１３２は ハウジング１１２内に挿入され、ハウジング１１２はハウジング１１２の中味を 周囲から守ると共に内部にブースタシェル１３２を保持するために口締加工され ている。 再び図６Ａを参照すると、キャパシタ１３４は蓄電するため発電部１３０から 電気出力を受けるようピエゾ電気式発電部１３０に接続されている。キャパシタ １３４は３４ボルト定格で１０マイクロファラッドであれば良い。その直列抵抗 は好ましくは、ピエゾ電気式発電部１３０から受ける長さ１００万分の１乃至２ 秒のパルスの速い立ち上がり時間を受け入れるために低い方が良い。 バッテリ手段１３６はキャパシタ１３４に次いで配置されており、バッテリ手 段１３６に隣接してタイミングモジュール１３８があり、該モジュールの次に電 気的に賦活される点火手段１４０が配置されている。第１のクッション素子１２ ６と同じ目的で、第１のクッション素子１２６と同様な第２のクッション素子１ ４２が出力火薬１４４と電気的に賦活される点火手段１４０の間にさし挟まれて いる。出力火薬１４４は第１の火薬１４４ａと第２の火薬１４４ｂを含んでいる が、該出力火薬はキャストブースタ爆薬（cast booster explosive）、ダイナマ イト等々を起爆するの充分な衝撃力を有し、その起爆作用が起爆装置に課された 通常の目的である。タイミングモジュール１３８の出力に接続された点火手 段１４０は付勢された時第１の火薬１４４ａを起爆し、該第１の火薬１４４ａは 今度は第２の火薬１４４ｂを起爆する、すなわち点火手段１４０は出力火薬１４ ４を起爆するのに役立つ。点火手段１４０は好ましくは不導性のブッシング（図 示せず）内に配置された方が良いが、該不導性ブッシングは該ブッシングの比較 的低い抵抗値及びそのハウジング１１２との接触によって、点火手段１４０によ る出力火薬１４４の偶然の爆発を防止するのに役立つのである。 ハウジング１１２内に収容されている部品は該部品を保護し、機械的衝撃や電 気信号による爆発や破損の機会を最小にするために、注封材料の中に適切に包ま れている。ハウジング１１２がアルミニウム又は他の電気伝導性の材料で作られ ることは又、ブースタ火薬１２０又は出力火薬１４４を偶然賦活する電気信号及 び機会的衝撃に対し内部部品を遮蔽するのに役立つのである。該電気伝導性のハ ウジング１１２は電気的に敏感な部品の回りにフアラデーの籠を形成することに より破壊をもたらす可能性のある電界を高度に減衰させる働きを提供する。該ハ ウジング１１２の寸法と形状は、前述のように、好ましくは、現在使用されてい る工業標準の起爆装置寸法を再現するように選択されている。 動作時は、図６Ａのデジタル遅延型起爆装置１００はブースタ火薬１２０を爆 発させる衝撃波管１１０を経由して圧力入力パルスを受けるが、該ブースタ火薬 の爆発出力はかくして衝撃波管１１０により放出される圧力入力パルスを増幅し たものである。ピエゾ電気式発電部１３０はブースタ火薬１２０の爆発により放 出される該エネルギーに曝され、該エネルギーを電気エネルギーに変換する。こ の電気的エネルギーは貯蔵用キャパシタ１３４に貯蔵され、その１部はタイミン グモジュール１３８ のタイミング回路を賦活し、予め選択さられた時間の経過後に出力火薬１４４を 起爆させる点火手段１４０を付勢するため使用される。バッテリ手段１３６はタ ィミングモジュール１３８の遅延タイミング回路を動作させるに必要な電力を供 給するため使用される。そのタイミングサイクルが完了すると、キャパシタ１３ ４からの貯蔵エネルギーは電気的に賦活された点火手段１４０に印加さるが、そ れにより第１火薬１４４ａそして第２火薬１４４ｂを爆発させる。該遅延型起爆 装置１００はこのように、多数の火薬が予め決められたタイミングパターンで起 爆される爆破パターンで必要とされる火薬点火での非常に正確に制御された遅延 時間を提供するために使用される。該遅延動作の電子回路による制御は従来の火 口品技術による遅延動作で得られるよりも遥かに正確な遅延動作を可能にし、バ ッテリ電力によるタイミング手段は、もしピゾ電気式発電部１３０が該タイミン グ回路の電力供給と該点火手段を付勢することと双方に電力を供給せねばならな い場合に得られるよりも遥かに長い遅延動作の選択を可能にするのである。 代わりの実施例に於いて、図６Ａの実施例の衝撃波管１１０は低エネルギー起 爆コードを含む伝送線で置き換えられても良い。該起爆コードのエネルギー出力 は、その機能を不作動にするよう遅延型起爆装置の部品を破壊してしまわないよ うに充分低く、しかし低エネルギー起爆コードの爆発出力により供給される入力 インパルス信号が増幅の必要なしにピエゾ電気式発電部に直接作用させるように 充分高く選択される。結果的に図６Ａの実施例のブースタ火薬１２０は起爆コー ドの実施例では省略されるが、それは分離カップ１１８で（ブースタ火薬が）必 要としなかったと同様である。そうでない場合は、起爆コード実施例の他の部品 、 それらの構造及び操作は、図６Ａの実施例と関連して述べたと同じであり従って それらの図解や説明を繰り返す必要はない。 如何なる適切な変換素子でも、インパルス信号に応答して電気パルスを供給す るための本発明の実施用電源として使用できるが、有効なピエゾ電気式発電部の 型は図７、図８及び図９に略図で図解されており、図６Ａ及び図６Ｂで示した素 子は双方のセットの図で同一の番号を付されている。 該ピエゾ電気式発電部１３０は、薄いピエゾセラミック（piezoceramic）材の 多層積層品１５１から成るピエゾセラミック材積層品１５０を含んでいる。該積 層品１５０は適切なプラスチック（有機合成重合体材料）のハウジング１５３上 に支持されており、該ハウジングを通してターミナル１６８ａと１６８ｂ（図８ 参照）が伸びている。該ブースタ火薬１２０の出力エネルギーは実質的に負荷分 配円板１７０（図６Ａ又は図６Ｂには図示せず）上に直接当たり、該円板は今度 は該ブースタ火薬１２０からの該エネルギーを、ピエゾ電気式発電部１３０の積 層品１５０の１つの実施例を含む適切な薄いピエゾセラミック材の多層品１５１ に均等に伝達する。図９の略図で最も良く分かるように、該ピエゾセラミック材 料の層１５１は垂直な層状に重ねられているが、各層の相対する面は、各層すな わち各素子１５１の間に挿入された電極層１７２ａと１７２ｂを使用して並列に 接続されている。１つの実施例では、本発明のピエゾ電気式発電部は１８４層の 能動層を使用しており、各層は約２０マイクロメートルの厚さで、図９に示すよ うに内部接続体で形成された個別の正、負の電極を有している。この構造は、別 に比較されるモノリシック(monolithic)なピエゾセラミックによる構造から得ら れるより もはるかに大きい出力エネルギーレベルを提供する。 図７、図８及び図９を一緒に参照すると、該プラスチックハウジング１５３と 負荷分配円板１７０は本発明の好ましい構造に於いて、該ブースタ火薬１２０の 出力衝撃波とそれに伴う物理的圧力から最大の利益を得るのに貢献している。ピ エゾ電気式発電部１３０の積層品１５０はプラスチックハウジング１５３（図８ ）のスムースで平らで硬い表面１５３ａ上に設置されている。表面１５３ａは実 質的に、ブースタ火薬１２０の爆発で生ずる衝撃波の波面には平行で、衝撃波の 進行方向には垂直である。該ブースタ火薬１２０の出力衝撃波から更に最大利益 を得る目的で、該ブースタ火薬１２０の出力衝撃波エネルギーをピエゾ電気式発 電部１３０に均等に伝達し分布させるために、該負荷分配円板１７０が該ブース タ火薬１２０の出力端と該ピエゾ電気式発電部１３０の入力面との間に、かつ、 実質的にこれらに平行に配置されている。又この構造は該ピゾ電気式発電部１３ ０の早まった破壊を防止するのに役立つが、この破壊は該発電部を作動不能にす るかもしれないものである。ターミナル１６８ａと１６８ｂは該タイミングモジ ュール１３８（図６Ａ）への必要な電気的接続を確立するために電極層１７２ａ と１７２ｂに電気的に接続される。プラスチックハウジング１５３と負荷分配円 板１７０も又意図せぬ任意の機械的力や何らかの電荷等に対しピエゾ電気式発電 部１３０を絶縁するのに役立ち、該ピエゾ電気式発電部を所要の位置に保持させ るのに役立っている。 本発明を特にその実施例を参照して詳細に説明したが、前記内容を読み理解す ると、該説明した実施例への多くの変更が当業者により提起されることは明らか であるが、このような変更はここに付属された請求項 の範囲に含まれると意図するものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月１２日 【補正内容】 爆薬を点火するため使用される起爆装置に組み込まれた従来の火工品技術の遅 延素子は、採用している化学的遅延動作成分の密度や種類に関して存在する固有 の製造ばらつきに影響され、高度に精確な遅延時間をもたらすことは期待できな い。 火工品技術の遅延素子の代わりに時間遅延用電子回路が使用できることは従来 公知である。例えば、点火信号をキャップで受信してからキャップの爆発までの 遅延をもたらすために、従来寸法の起爆装置キャップ内に、従来の火工品技術の 遅延用導火線に代わってタイミング用電子回路を含めることはロバート ジー パランク（Robert G．Pallanck）他の１９９２年１２月２２日公告の米国特許第 ５，１７３，５６９号”デジタル式遅延起爆装置”に図解されている。この特許 は電子回路を組み込んだ起爆装置キャップを開示しているが、該電子回路は、該 キャップへの入力信号に応答し、該入力信号受信と該キャップ内の少量爆薬の爆 発の間の遅延時間を確立している。該キャップはインパルス型の点火信号を該キ ャップに伝える衝撃波管の長手方向端部に設置されている。該インパルス型信号 が前記回路の１部を形成するピエゾ電気式発電部に作用し、該ピエゾ電気式発電 部が前記タイマー用電子回路への電気入力信号を発生する。予め決められた遅延 時間の後に該タイマー用電子回路は該キャップを着火するために使用される出力 信号を放出する。 従来の電子的に時間調整された起爆装置は、（所要遅延時間を提供するために ）プログラムしたり、テストするについての柔軟性と信頼性に関して従来型電子 式タイマー特有の限界がある。例えば、従来の多段式デジタルタイマーは多段の トグル式カウンターから成るが、各段にはプログラムのために回路からの個別引 き出し線が付随している。これらの 線の各々は電源電圧又はアース信号へ機械的に接続されねばならないし、これら のプログラム信号を各カウンタ段に書き込むために別にプログラム線が必要であ る。該プログラム線が賦活される時個々のプログラム線が接続される電圧レベル に、該カウンタ段はプリセットされる。この イマー用電子回路を含むＩＣ１８と回路的につながっている。該ＩＣ１８は、電 圧調整器２０、１４段非同期リップルカウンタ２２、発振器２４、１４ビットの プログラム可能なアレー２３及び出力ドライバ２８を含んでいる。該ＩＣは該Ｉ Ｃ１８を予め決められた論理状態にプログラムするための単一プログラム用入力 線２６を含んでいる。カウンタ２２は電子的点火信号のＩＣ１８による受信とタ イマー出力信号のオプション出力ドライバ２８への発信との間に遅延時間を入れ ている。該遅延作用は該発振器周波数と該回路のプログラム状態により決まる。 該タイマー出力信号は出力ドライバー２８を賦活し、該ドライバーは着火信号を 発信する。該着火信号はダーリントンスイッチのような電子スイッチ４０を操作 するが、該スイッチは分岐回路を閉じ、その分岐回路により電源キャパシター１ ４は点火装置３０を通して放電し前記起爆装置を着火するのは下記で更に充分説 明する。 電圧調整器２０は電源キャパシター１４の出力の電圧を、２乃至５ボルトの範 囲内の、例えば３ボルトの非常に安定した電圧に下げて制御するが、該出力はＩ Ｃ１８の残り部分に使用され、ＶＤＤと呼称される。該電圧調整器２０は作動す るためには、ＩＣの部分としては製造されず該ＩＣに接続される、２つの外付け キャパシターＣ１、Ｃ２を必要とする。キャパシターＣ１は電圧調整器２０によ り電圧ＶＤＤに充電され、該調整電圧上のリップルを減少させ、該ＩＣの残り部 分に電力を供給する貯蔵装置として使用される。第２の外付けキャパシターＣ２ は、該回路に電力が再印加される各度に該電圧調整器２０が動作電圧に非常に急 速に立ち上がれるよう電流制限抵抗器２１をバイパスするため使用される。 発振器２４は該カウンタ２２に安定した周期的な立ち上がり、立ち下がり信号 を供給する。該信号の周期は、該回路を選択した遅延時間にプログラムできる時 間範囲を決定する重要な要素である。選択によって発振器２４は、外付けタイミ ング抵抗器３２とタイミングキャパシター３ 切り替わり、該第１のカウンタ段へ２⁴（すなわち１６）の入力パルスを受けた 後に”０”へ戻る。いずれのカスケード型カウンタの最終段の出力も該カウンタ の最上位ビットを表し、すなわち他のどのカウンタ段よりも多い入力パルスを表 す。該カウンタ段の有意性は論理的関係に於いて、すなわち順編成上で第１カウ ンタ段への近接するにつれて低下する。 本発明によるタイマー用回路は、図３Ａでカウンタ段２２ａとカウンタ段２２ ｂ間にトグル論理ゲート２５が示されているように、各連続する対のカウンタ段 の間に、すなわち第１カウンタ段と第２カウンタ段の間、第２カウンタ段と第３ カウンタ段の間等、に配置された電子的トグル論理ゲートを有するプログラム回 路を含んでいる。カウンタ段２２ａと２２ｂのＴ入力ポートは図２のフリップフ ロップのクロックポートに対応している。カウンタ段２２ａと２２ｂは又図２の フリップフロップのようなリセット、接地及びＶＤＤ入力ポートを有しているが 、図を簡単化するためにこれらは示されていない。該図解された実施例ではカウ ンタ段２２ａの該カウンタ段出力信号／Ｑは、ゲート２５ａ及びゲート２５ｂを 含み、動作中は又組み合わせプログラム段（図示せず）からのプログラム段信号 Ａを受けるトグル論理ゲート２５ｋ信号Ｂに渡される。トグル論理ゲート２５は 続くカウンタ段２２ｂのために入力信号Ｔを発生する。出力が与えられるプログ ラム段或いはトグル論理ゲートに接続されているカウンタ段はそのプログラム段 及びトグル論理ゲートに関する先行カウンタ段としてここでは引用しており、ト グル論理ゲートの出力を入力として受けるカウンタ段は引き継ぐカウンタ段とし てここでは引用している。従ってトグル論理ゲート２５に関して、カウンタ段２ ２ ａは先行カウンタ段であり、カウンタ段２２ｂは引き継ぐカウンタ段である。中 間トグル論理ゲートは介在するが、これらのカウンタ段はシーケンシャル（順編 成）に構成されているとして説明している。 動作中該論理ゲートには何もプログラム信号入力は供給されず、ゲー れば信号Ａは非アクチブ論理状態へ引き下げられる。 全てのヒューズが切れていない時にもし該タイマー回路が始動されると、各カ ウンタ段用の入力信号のパワーオンリセット条件すなわち各トグル論理ゲートの 出力は非アクチブすなわち”０”論理状態となるが、それは、先行カウンタ段へ の入力が”１”になり、次いで”０”に戻った後にのみ”１”と表されるアクチ ブ論理状態になる。従ってｎ段のシーケンスでは、第１のカウンタ段が２^(n-1) ケの発振器パルスを受けるまで、最後のカウンタ段が”１”になり出力ドライバ ２８を賦活することはない。出力ドライバ２８を賦活するに必要な発振器パルス 数を減らすためには、該タイマー用回路をプログラムすることにより該プログラ ムアレー内の適切なヒューズを切らねばならない。 図４の実施例では各プログラム段はヒューズスイッチＭ１｛それは図解の実施 例ではｎ−チャンネルのＭＯＳＦＥＴ、デプレッションモード（depletion-mode ）素子を含む｝、ヒューズスイッチＭ１の電源線に接続されたヒューズＦを含む と共に、論理ゲートＵ８の入力に接続されたプログラムイネーブル信号入力ＰＥ 、カウンタ段入力Ｄを含んでいる。ゲートＵ８の出力はヒューズスイッチＭ１の ゲートに接続されており、プログラム信号入力ＰＶＤＤはヒューズスイッチＭ１ のドレーン線に接続されている。 該回路をプログラムする１つの仕方は該カウンタを所要の時間間隔だけ走らせ 、次いで停止させることである。各のカウンタ段の出力Ｑの論理状態は入力Ｄと して組み合わされたプログラム段により検出される。次いで、全てのプログラム 段のヒューズを切るに充分なヒューズ電流信号ＰＶＤＤが外部テスト装置からプ ログラム入力線２６に供給される。 ＰＶＤＤから得られる或る論理レベルの命令であるプログラムイネーブル信号Ｐ Ｅも該プログラム段に供給される。もし該カウンタ段の出力の論理状態が非アク チブならば、論理ゲートＵ８はスイッチＭ１を賦活せず、該ヒューズ電流ＰＶＤ ＤはヒューズＦを切らない。しかしながらもし入力Ｄがアクチブ論理状態を持つ 出力信号Ｑを検出すると論理ゲートＵ８はスイッチＭ１を賦活しヒューズ電流Ｐ ＶＤＤはヒューズＦを切る。上記のように、該ヒューズを切ることがプログラム 信号Ａの論理状態を変更する。 【図１】 【図４】 【図５】 【手続補正書】 【提出日】１９９８年１月２８日 【補正内容】 請求の範囲 『１．電気的点火信号を受信するよう、かつ、該電気的点火信号の受信から予め 決められた時間間隔時にタイマー出力信号を発生するよう設計されたプログラム 可能なタイマー用回路に於いて、 （ａ）第１カウンタ段とタイマー出力信号を発するための最後のカウンタ段を 含む複数のシーケンシャルなカウンタ段を備えており、各カウンタ段はアクチブ と非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段入力信号を受けるよ う、かつ、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段 出力信号を発するよう構成されており、カウンタ段出力信号の前記論理状態は前 記のカウンタ段入力信号の前記論理状態の変化に応答するようになっている、電 力を与えられるカウンタと、 （ｂ）前記第１のカウンタ段にカウンタ段入力信号を供給するための電力を与 えられる発振器と、 （ｃ）（Ｉ）先行カウンタ段から前記カウンタ段出力信号を受けるため、かつ 、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号を 受けるために各カウンタ段と次のシーケンシャルなカウンタ段の間に置かれ、プ ログラム段信号と前記カウンタ段出力信号の論理状態で決まる論理状態を有する カウンタ段入力信号を引き継ぐカウンタ段に発するトグル論理ゲートと、（II） 前記各トグル論理ゲートと組み合わされ、各々が該組み合わされるトグル論理ゲ ートに前記プログラム段信号を発するよう構成されているプログラム段とを備え る電力を与えられるプログラム用回路と、 （ｄ）前記カウンタに増分を与える前に前記プログラム用回路により決定され る論理状態に前記タイマー用回路を置くための電子的初期化手段と、 （ｅ）少なくとも前記カウンタと前記発振器と前記プログラム用回路と前記初 期化手段に作動電力を供給する電源手段と を具備することを特徴とするプログラム可能なタイマー用回路。 ２．請求の範囲１のタイマー用回路に於いて、前記プログラム用回路はヒューズ 電流入力を有しており、各プログラム段は （ａ）ラッチ信号を発生する、かつ、該ラッチ信号から前記プログラム段信号 を取り出せるようなラッチ手段と、 （ｂ）切れていない時は前記タイマーの動作中前記ラッチ信号を接地しそれに より前記プログラム段信号は非アクチブ論理状態を取り、切れている時は前記ラ ッチ信号がアクチブ論理状態を取るプログラム段信号を発生出来るようにするよ うなヒューズと、 （ｃ）前記先行カウンタ段の出力がアクチブの時前記ヒューズを切るよう前記 ヒューズにヒューズ電流を通過させるために前記先行カウンタ段の出力信号の論 理状態に応答するヒューズスイッチ手段と を具備することを特徴とするタイマー用回路。 ３．請求の範囲２のタイマー用回路が、更にプログラム信号を受け各プログラ ム段に伝えるためのプログラム信号入力を備えており、各ヒューズスイッチ手段 が前記プログラム信号があることに応答し、それにより先行段の出力信号がアク チブ論理状態の時は前記ヒューズスイッチ手段が前記ヒューズに前記ヒューズ電 流を通過させることを特徴とするタイマー用回路。 ４．請求の範囲２又は請求の範囲３のタイマー用回路に於いて、前記プログラ ム用回路が更に、たとえ前記ヒューズが切れていない時でもアクチブのプログラ ム段信号を発生するための各プログラム段と組み合わされたテスト手段を具備す ることをことを特徴とするタイマー用回路。 ５．非電気的インパルス信号により付勢される爆破点火システムに使用するた めの電子的遅延型起爆装置用回路であって、（Ｉ）インパルス信号伝送線からイ ンパルス信号を受けるための、かつ、該インパルス信号を電気点火信号に変換す るための信号変換手段と、（II）前記電気点火信号を受けることに応答して選択 された時間間隔をカウントするためのタイマー用電子回路を具備し、 該タイマー用回路が、 （ａ）第１カウンタ段とタイマー用出力信号を発するための最後のカウンタ段 を含む複数のシーケンシャルなカウンタ段を備えており、各カウンタ段はアクチ ブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段入力信号を受ける よう、かつ、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ 段出力信号を発するよう構成されており、カウンタ段出力信号の前記論理状態は 前記のカウンタ段入力信号の前記論理状態の変化に応答するようになっている、 電力を与えられるカウンタと、 （ｂ）前記第１のカウンタ段にカウンタ段入力信号を供給するための電力を与 えられる発振器と、 （ｃ）（１）アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有ずるカウン タ段出力信号を先行のカウンタ段から受けるため、かつ、アクチブと非アクチブ の両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号 を受けるために各カウンタ段と次のシーケンシャルなカウンタ段の間に置かれ、 前記プログラム段信号と前記カウンタ段出力信号の論理状態で決まる論理状態を 有するカウンタ段入力信号を該引き継ぐカウンタ段に発するトグル論理ゲートと 、（２）各トグル論理ゲートと組み合わされるプログラム段で、各々がアクチブ と非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号を前記組み合 わせトグル論理ゲートに発するよう構成されているプログラム段と、を備える電 力を与えられるプログラム用回路と、 （ｄ）前記カウンタに増分を与える前に前記タイマー回路を前記プログラム用 回路により決定される論理状態に置くための電子的初期化手段と、 （ｅ）少なくとも前記カウンタ、前記発振器及び前記プログラム用回路に動作 電力を供給するための電力手段とを備えており 前記タイマー用電子回路は、前記電気的点火信号をそこから受け、かつ、その 後選択された時間間隔をカウントすることを開始し、かつ、前記時間間隔の経過 後出力信号を発するために、前記信号変換回路に接続されており、又（III）電 気的に操作可能な点火手段は前記タイマー用回路からタイマー出力信号を受ける と起爆装置出力火薬を付勢するために前記タイマー用電子回路に接続されている ことを特徴とする 電子的遅延型起爆装置用回路。 ６．請求の範囲５の起爆装置用回路に於いて、前記プログラム用回路はヒュー ズ電流入力を有しており、各プログラム段は （ａ）ラッチ信号を発生する、かつ、該ラッチ信号から前記プログラム段信号 が取り出せるようなラッチ手段と、 （ｂ）切れていない時は前記タイマー動作中前記ラッチ信号を接地し、それに より前記プログラム段信号は非アクチブ論理状態を取り、切れている時は前記ラ ッチ信号がアクチブ論理状態を取るプログラム段信号を発生出来るようにするヒ ューズと、 （ｃ）前記先行カウンタ段の出力がアクチブの時前記ヒューズを切るため前記 ヒューズへぜんきヒューズ電流を通過させるために前記先行カウンタ段の出力信 号の前記論理状態に応答するヒューズスイッチ手段とを備えることを特徴とする 起爆装置用回路。 ７．請求の範囲６の起爆装置用回路において、プログラム信号を、受け、かつ 、各プログラム段に伝えるためのプログラム信号入力を有しており、各ヒューズ スイッチ手段はプログラム信号があることに応答し、それにより先行段の出力信 号がアクチブ論理状態を取る時は前記ヒューズスイッチ手段は前記ヒュースへ前 記ヒュース電流を通過させることを特徴とする起爆装置用回路。 ８．請求の範囲６又は請求の範囲７の起爆装置用回路に於いて、前記プログラ ム用回路が更に前記ヒューズが切れていない時でもアクチブのプログラム段信号 を発生するために各プログラム段と組み合わされたテスト手段を具備することを 特徴とする起爆装置用回路。 ９．ハウジングの中へ非電気的インパルス入力信号を伝送することの出来る信 号伝送線に結合するような寸法と形状を備える１端を有するハウジングと、前記 信号伝送線と信号を通信するように配置された前記信号変換手段を有する請求の 範囲５の電子的遅延型起爆装置用回路と前記点火手段と点火関係にある起爆装置 出力火薬とを具備する電子的遅延型起爆装置。』

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的点火信号を受信するよう、かつ、該電気的点火信号の受信から予め決 められた時間間隔時にタイマー出力信号を発生するよう設計されたプログラム可 能なタイマー用回路に於いて、 （ａ）第１カウンタ段とタイマー出力信号を発するための最後のカウンタ段を 含む複数のシーケンシャルなカウンタ段を備えており、各カウンタ段はアクチブ と非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段入力信号を受けるよ う、かつ、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段 出力信号を発するよう構成されており、カウンタ段出力信号の前記論理状態は前 記のカウンタ段入力信号の前記論理状態の変化に応答するようになっている、電 力を与えられるカウンタと、 （ｂ）前記第１のカウンタ段にカウンタ段入力信号を供給するための電力を与 えられる発振器と、 （ｃ）（Ｉ）先行カウンタ段から前記カウンタ段出力信号を受けるため、かつ 、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号を 受けるために各カウンタ段と次のシーケンシャルなカウンタ段の間に置かれ、プ ログラム段信号と前記カウンタ段出力信号の論理状態で決まる論理状態を有する カウンタ段入力信号を引き継ぐカウンタ段に発するトグル論理ゲートと、（II） 前記各トグル論理ゲートと組み合わされ、各々が該組み合わされるトグル論理ゲ ートに前記プログラム段信号を発するよう構成されているプログラム段とを備え る電力を与えられるプログラム用回路と、 （ｄ）前記カウンタに増分を与える前に前記プログラム用回路により 決定される論理状態に前記タイマー用回路を置くための電子的初期化手段と、 （ｅ）少なくとも前記カウンタと前記発振器と前記プログラム用回路と前記初 期化手段に作動電力を供給する電源手段と を具備することを特徴とするプログラム可能なタイマー用回路。 ２．請求の範囲１のタイマー用回路に於いて、前記プログラム用回路はヒューズ 電流入力を有しており、各プログラム段は （ａ）ラッチ信号を発生する、かつ、該ラッチ信号から前記プログラム段信号 を取り出せるようなラッチ手段と、 （ｂ）切れていない時は前記タイマーの動作中前記ラッチ信号を接地しそれに より前記プログラム段信号は非アクチブ論理状態を取り、切れている時は前記ラ ッチ信号がアクチブ論理状態を取るプログラム段信号を発生出来るようにするよ うなヒューズと、 （ｃ）前記先行カウンタ段の出力がアクチブの時前記ヒューズを切るよう前記 ヒューズにヒューズ電流を通過させるために前記先行カウンタ段の出力信号の論 理状態に応答するヒューズスイッチ手段と を具備することを特徴とするタイマー用回路。 ３．請求の範囲２のタイマー用回路が、更にプログラム信号を受け各プログラ ム段に伝えるためのプログラム信号入力を備えており、各ヒューズスイッチ手段 が前記プログラム信号があることに応答し、それにより先行段の出力信号がアク チブ論理状態の時は前記ヒューズスイッチ手段が前記ヒューズに前記ヒューズ電 流を通過させることを特徴とするタイマー用回路。 ４．請求の範囲２又は請求の範囲３のタイマー用回路に於いて、前記 プログラム用回路が更に、たとえ前記ヒューズが切れていない時でもアクチブの プログラム段信号を発生するための各プログラム段と組み合わされたテスト手段 を具備することをことを特徴とするタイマー用回路。 ５．非電気的インパルス信号により付勢される爆破点火システムに使用するた めの電子的遅延型起爆装置用回路であって、（Ｉ）インパルス信号伝送線からイ ンパルス信号を受けるための、かつ、該インパルス信号を電気点火信号に変換す るための信号変換手段と、（II）前記電気点火信号を受けることに応答して選択 された時間間隔をカウントするためのタイマー用電子回路を具備しているタイマ ー用回路において、 （ａ）第１カウンタ段とタイマー用出力信号を発するための最後のカウンタ段 を含む複数のシーケンシャルなカウンタ段を備えており、各カウンタ段はアクチ ブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ段入力信号を受ける よう、かつ、アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウンタ 段出力信号を発するよう構成されており、カウンタ段出力信号の前記論理状態は 前記のカウンタ段入力信号の前記論理状態の変化に応答するようになっている、 電力を与えられるカウンタと、 （ｂ）前記第１のカウンタ段にカウンタ段入力信号を供給するための電力を与 えられる発振器と、 （ｃ）（１）アクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するカウン タ段出力信号を先行のカウンタ段から受けるため、かつ、アクチブと非アクチブ の両論理状態のうちの１つを有するプログラム段信号を受けるために各カウンタ 段と次のシーケンシャルなカウンタ段の間に置かれ、前記プログラム段信号と前 記カウンタ段出力信号の論理状態で 決まる論理状態を有するカウンタ段入力信号を該引き継ぐカウンタ段に発するト グル論理ゲートと、（２）各トグル論理ゲートと組み合わされるプログラム段で 、各々がアクチブと非アクチブの両論理状態のうちの１つを有するプログラム段 信号を前記組み合わせトグル論理ゲートに三発するよう構成されているプログラ ム段と、を備える電力を与えられるプログラム用回路と、 （ｄ）前記カウンタに増分を与える前に前記タイマー回路を前記プログラム用 回路により決定される論理状態に置くための電子的初期化手段と、 （ｅ）少なくとも前記カウンタ、前記発振器及び前記プログラム用回路に動作 電力を供給するための電力手段とを備えており 前記タイマー用電子回路は、前記電気的点火信号をそこから受け、かつ、その 後選択された時間間隔をカウントすることを開始し、かつ、前記時間間隔の経過 後出力信号を発するために、前記信号変換回路に接続されており、又（III）気 的に操作可能な点火手段は前記タイマー用回路からタイマー出力信号を受けると 起爆装置出力火薬を付勢するために前記タイマー用電子回路に接続されているこ とを特徴とする 電子的遅延型起爆装置用回路。 ６．請求の範囲５の起爆装置用回路に於いて、前記プログラム用回路はヒュー ズ電流入力を有しており、各プログラム段は （ａ）ラッチ信号を発生する、かつ、該ラッチ信号から前記プログラム段信号 が取り出せるようなラッチ手段と、 （ｂ）切れていない時は前記タイマー動作中前記ラッチ信号を接地し、それに より前記プログラム段信号は非アクチブ論理状態を取り、切れて いる時は前記ラッチ信号がアクチブ論理状態を取るプログラム段信号を発生出来 るようにするヒューズと、 （ｃ）前記先行カウンタ段の出力がアクチブの時前記ヒューズを切るため前記 ヒューズへぜんきヒューズ電流を通過させるために前記先行カウンタ段の出力信 号の前記論理状態に応答するヒューズスイッチ手段とを備えることを特徴とする 起爆装置用回路。 ７．請求の範囲６の起爆装置用回路において、プログラム信号を、受け、かつ 、各プログラム段に伝えるためのプログラム信号入力を有しており、各ヒューズ スイッチ手段はプログラム信号があることに応答し、それにより先行段の出力信 号がアクチブ論理状態を取る時は前記ヒューズスイッチ手段は前記ヒュースへ前 記ヒュース電流を通過させることを特徴とする起爆装置用回路。 ８．請求の範囲６又は請求の範囲７の起爆装置用回路に於いて、前記プログラ ム用回路が更に前記ヒューズが切れていない時でもアクチブのプログラム段信号 を発生するために各プログラム段と組み合わされたテスト手段を具備することを 特徴とする起爆装置用回路。 ９．ハウジングの中へ非電気的インパルス入力信号を伝送することの出来る信 号伝送線に結合するような寸法と形状を備える１端を有するハウジングと、前記 信号伝送線と信号を通信するように配置された前記信号変換手段を有する請求の 範囲５の電子的遅延型起爆装置用回路と前記点火手段と点火関係にある起爆装置 出力火薬とを具備する電子的遅延型起爆装置。