JPS642507Y2 - - Google Patents
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- JPS642507Y2 JPS642507Y2 JP11577480U JP11577480U JPS642507Y2 JP S642507 Y2 JPS642507 Y2 JP S642507Y2 JP 11577480 U JP11577480 U JP 11577480U JP 11577480 U JP11577480 U JP 11577480U JP S642507 Y2 JPS642507 Y2 JP S642507Y2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 16
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、安全保持器に関し、特にトランジス
タを有する電流制限回路を用いた安全保持器の改
良に関する。
タを有する電流制限回路を用いた安全保持器の改
良に関する。
安全保持器は、化学プラント等の計装を本質安
全防爆システムとするために、危険場所側の現場
に配置された本安回路と安全場所側の計器室に配
置された非本安回路とを結ぶ伝送線路に挿入さ
れ、安全場所側から危険場所側へ伝達されるエネ
ルギを事故時も含めて安全な値に制限するもので
ある。そしてトランジスタを電流制限要素とする
電流制限回路を用いた安全保持器としては、第１
図に示すような構成のものが提案されている。第
１図において、電流制限回路を構成するトランジ
スタQ1のエミツタはトランジスタ保護用抵抗Rp
を介して安全場所側の非本安端子Ａに接続される
とともに、電流検出用抵抗R1を介して危険場所
側の本安端子Ｂに接続され、ベースは本安端子Ｂ
に、コレクタは接地端子Ｇにそれぞれ接続されて
いる。この安全保持器においては、危険場所側の
本安回路SCに供給される電流Ipが正常な範囲（例
えば４〜20mA）のときは、抵抗R1に生ずる電圧
降下IpR1がトランジスタQ1のベース・エミツタ間
電圧VBEより小さくなるようにR1の値が選定さ
れ、Q1はオフである。ところで本安回路側に短
絡事故等が発生し出力電流Ipが増加すると、R1の
電圧降下IpR1がVBEを越えQ1がオンになり、出力
電流IpをVBE／R1で決まる安全な値に制限する。しか もQ1のエミツタ・コレクタが非本安端子Ａと接
地Ｇ間に接続されているため、Q1のエミツタ・
コレクタ間の短絡事故は出力電流Ipを小さくする
方向となり安全側に働く利点がある。しかしなが
らQ1のベース・エミツタ間の短絡事故が発生す
ると、出力電流Ipを制限するのは抵抗Rpのみとな
り、出力電流を低減するにはRpの値を大きくす
る必要がある。例えば非本安端子Ａと接地間の電
圧VINが30Vのとき制限電流を50mAにするには、
Rpを600Ωにしなければならない。しかし、Rpを
大きくすると安全保持器の内部抵抗が増大し、正
常時の電圧降下が大きくなつてしまう。この電圧
降下は本安回路の最小動作電圧により制約を受け
る。このためRpはあまり大きくできず、第１図
の回路では電流制御用トランジスタのベース・エ
ミツタ間に短絡事故が発生すると安全保持器の出
力電流を安全な値に制限できない場合があり、実
用上問題があつた。
全防爆システムとするために、危険場所側の現場
に配置された本安回路と安全場所側の計器室に配
置された非本安回路とを結ぶ伝送線路に挿入さ
れ、安全場所側から危険場所側へ伝達されるエネ
ルギを事故時も含めて安全な値に制限するもので
ある。そしてトランジスタを電流制限要素とする
電流制限回路を用いた安全保持器としては、第１
図に示すような構成のものが提案されている。第
１図において、電流制限回路を構成するトランジ
スタQ1のエミツタはトランジスタ保護用抵抗Rp
を介して安全場所側の非本安端子Ａに接続される
とともに、電流検出用抵抗R1を介して危険場所
側の本安端子Ｂに接続され、ベースは本安端子Ｂ
に、コレクタは接地端子Ｇにそれぞれ接続されて
いる。この安全保持器においては、危険場所側の
本安回路SCに供給される電流Ipが正常な範囲（例
えば４〜20mA）のときは、抵抗R1に生ずる電圧
降下IpR1がトランジスタQ1のベース・エミツタ間
電圧VBEより小さくなるようにR1の値が選定さ
れ、Q1はオフである。ところで本安回路側に短
絡事故等が発生し出力電流Ipが増加すると、R1の
電圧降下IpR1がVBEを越えQ1がオンになり、出力
電流IpをVBE／R1で決まる安全な値に制限する。しか もQ1のエミツタ・コレクタが非本安端子Ａと接
地Ｇ間に接続されているため、Q1のエミツタ・
コレクタ間の短絡事故は出力電流Ipを小さくする
方向となり安全側に働く利点がある。しかしなが
らQ1のベース・エミツタ間の短絡事故が発生す
ると、出力電流Ipを制限するのは抵抗Rpのみとな
り、出力電流を低減するにはRpの値を大きくす
る必要がある。例えば非本安端子Ａと接地間の電
圧VINが30Vのとき制限電流を50mAにするには、
Rpを600Ωにしなければならない。しかし、Rpを
大きくすると安全保持器の内部抵抗が増大し、正
常時の電圧降下が大きくなつてしまう。この電圧
降下は本安回路の最小動作電圧により制約を受け
る。このためRpはあまり大きくできず、第１図
の回路では電流制御用トランジスタのベース・エ
ミツタ間に短絡事故が発生すると安全保持器の出
力電流を安全な値に制限できない場合があり、実
用上問題があつた。
またトランジスタのベース・エミツタ間電圧
VBEが温度によつて変化し、電流制限値が温度変
動の影響を受ける。このため安全保持器の最大定
格としての短絡電流の値は温度変動分を見越して
大きな値に設定しなければならなかつた。ところ
で短絡電流が大きいと火花点火や熱面点火につな
がる危険場所への供給エネルギが大きくなり、ま
た配線インダクタンスの許容値が小さくなるため
安全保持器と危険場所側の本安回路との伝送距離
が制約される等安全保持器の使用が制限される。
VBEが温度によつて変化し、電流制限値が温度変
動の影響を受ける。このため安全保持器の最大定
格としての短絡電流の値は温度変動分を見越して
大きな値に設定しなければならなかつた。ところ
で短絡電流が大きいと火花点火や熱面点火につな
がる危険場所への供給エネルギが大きくなり、ま
た配線インダクタンスの許容値が小さくなるため
安全保持器と危険場所側の本安回路との伝送距離
が制約される等安全保持器の使用が制限される。
本考案の目的は、電流制限用トランジスタのベ
ース・エミツタ間の短絡事故に対しても出力電流
を安全な値に制限でき、しかもその制限値の温度
変動による影響を有効に除去できる安全保持器を
実現するにある。
ース・エミツタ間の短絡事故に対しても出力電流
を安全な値に制限でき、しかもその制限値の温度
変動による影響を有効に除去できる安全保持器を
実現するにある。
第２図は本考案安全保持器の一実施例を示す接
続図である。第２図において第１図の従来例と異
るところは、２個の電流制限回路CL1，CL2を用
い、CL1と抵抗R21の直列回路と、CL2と抵抗R22
の直列回路とを電流検出抵抗R1に並列に接続す
るとともに、CL1，CL2を各々構成するトランジ
スタQ11，Q12のベース・エミツタ間にサーミス
タRt1，Rt2を含む抵抗回路網R31，R32を接続し
た点である。すなわちトランジスタQ11，Q12の
エミツタは共通に抵抗RpとR1の直列回路の中点
に接続され、Q11，Q12のコレクタもそれぞれ接
地端子Ｇに接続されている。Q11のベースはR1に
並列に接続されたR21とR31の直列回路の中点に、
Q12のベースはR1に並列に接続されたR22とR32の
直列回路の中点にそれぞれ接続されている。なお
抵抗R21とR22の抵抗値は等しく選ばれており、
またR31とR32の抵抗値も等しく選ばれている。
そして本実施例においては各抵抗の値をRp＝125
Ω，R1＝25Ω，R21＝R22＝R2＝1.1kΩ，R31＝
R32＝R3＝2.2kΩとし、R2の値をR1の値に比して
充分大きく選んである。
続図である。第２図において第１図の従来例と異
るところは、２個の電流制限回路CL1，CL2を用
い、CL1と抵抗R21の直列回路と、CL2と抵抗R22
の直列回路とを電流検出抵抗R1に並列に接続す
るとともに、CL1，CL2を各々構成するトランジ
スタQ11，Q12のベース・エミツタ間にサーミス
タRt1，Rt2を含む抵抗回路網R31，R32を接続し
た点である。すなわちトランジスタQ11，Q12の
エミツタは共通に抵抗RpとR1の直列回路の中点
に接続され、Q11，Q12のコレクタもそれぞれ接
地端子Ｇに接続されている。Q11のベースはR1に
並列に接続されたR21とR31の直列回路の中点に、
Q12のベースはR1に並列に接続されたR22とR32の
直列回路の中点にそれぞれ接続されている。なお
抵抗R21とR22の抵抗値は等しく選ばれており、
またR31とR32の抵抗値も等しく選ばれている。
そして本実施例においては各抵抗の値をRp＝125
Ω，R1＝25Ω，R21＝R22＝R2＝1.1kΩ，R31＝
R32＝R3＝2.2kΩとし、R2の値をR1の値に比して
充分大きく選んである。
このように構成した本考案においては、R1に
比してR2が充分に大きく選ばれているので、抵
抗R1に流れる電流I1に比して抵抗R21，R22をそれ
ぞれ流れる電流I2，I3が充分に小さく、出力電流
Ipは実質的に電流I1と等しい。よつて抵抗R1に生
ずる電圧降下I1R1（≒IpR1）はIpに対応している。
この電圧降下を抵抗R2，R3で分圧した電圧IpR1
R3／R2＋R3がそれぞれQ11，Q12のベース・エミツタ 間電圧VBEと比較される。Ipが正常な範囲（例え
ば４〜20mA）のときはIpR1R3／R2＋R3がVBEより小 さくQ11，Q12は共にオフである。ところで本安
回路側に短絡事故が発生し出力電流Ipが増加する
と、R31，R32の両端電圧IpR1R3／R2＋R3がVBEを越 えQ11，Q12がオンになる。Q11，Q12がオンにな
ると抵抗R21，R22をそれぞれ流れる電流I2，I3は
共にVBE／R3なる値に制限される。その結果抵抗R1 を流れる電流I1がVBE／R1（１＋R2／R3）なる値に制限 され、出力電流Ipが安全な値に制限される。その
制限値は抵抗R2，R3によつて設定できる。例え
ばVBE＝0.5V，R1＝25Ω，R2＝1.1kΩ，R3＝2.2k
Ωとすると、Ipは30mAに制限される。このよう
に出力電流Ipを制限している状態で、Q11が異常
となりベース・エミツタ間が短絡しても、抵抗
R21を流れる電流I2がQ12によつてVBE／R2（１＋ R2／R3）なる値に制限され、この値は約0.7mAでI1 （＝30mA）に比して充分に小さい値であり、出
力電流Ipはほとんど変化せず、Q11の異常時にも
Rpすなわち内部抵抗を増加させることなくIpを安
全な値に制限できる。さらに出力電流Ipが正常な
ときQ11，Q12のいずれか一方のベース・エミツ
タ間に短絡事故が発生しても、抵抗R21，R22の
抵抗値R2を電流検出用抵抗R1の値より充分に大
きく選定しているので、出力電流Ipはほとんどそ
の影響を受けない。
比してR2が充分に大きく選ばれているので、抵
抗R1に流れる電流I1に比して抵抗R21，R22をそれ
ぞれ流れる電流I2，I3が充分に小さく、出力電流
Ipは実質的に電流I1と等しい。よつて抵抗R1に生
ずる電圧降下I1R1（≒IpR1）はIpに対応している。
この電圧降下を抵抗R2，R3で分圧した電圧IpR1
R3／R2＋R3がそれぞれQ11，Q12のベース・エミツタ 間電圧VBEと比較される。Ipが正常な範囲（例え
ば４〜20mA）のときはIpR1R3／R2＋R3がVBEより小 さくQ11，Q12は共にオフである。ところで本安
回路側に短絡事故が発生し出力電流Ipが増加する
と、R31，R32の両端電圧IpR1R3／R2＋R3がVBEを越 えQ11，Q12がオンになる。Q11，Q12がオンにな
ると抵抗R21，R22をそれぞれ流れる電流I2，I3は
共にVBE／R3なる値に制限される。その結果抵抗R1 を流れる電流I1がVBE／R1（１＋R2／R3）なる値に制限 され、出力電流Ipが安全な値に制限される。その
制限値は抵抗R2，R3によつて設定できる。例え
ばVBE＝0.5V，R1＝25Ω，R2＝1.1kΩ，R3＝2.2k
Ωとすると、Ipは30mAに制限される。このよう
に出力電流Ipを制限している状態で、Q11が異常
となりベース・エミツタ間が短絡しても、抵抗
R21を流れる電流I2がQ12によつてVBE／R2（１＋ R2／R3）なる値に制限され、この値は約0.7mAでI1 （＝30mA）に比して充分に小さい値であり、出
力電流Ipはほとんど変化せず、Q11の異常時にも
Rpすなわち内部抵抗を増加させることなくIpを安
全な値に制限できる。さらに出力電流Ipが正常な
ときQ11，Q12のいずれか一方のベース・エミツ
タ間に短絡事故が発生しても、抵抗R21，R22の
抵抗値R2を電流検出用抵抗R1の値より充分に大
きく選定しているので、出力電流Ipはほとんどそ
の影響を受けない。
またトランジスタQ11，Q12のベース・エミツ
タ間電圧VBEの温度変動による影響は、Q11，Q12
のベース・エミツタ間にそれぞれ接続したサーミ
スタRt1，Rt2を含む温度補償用抵抗回路網R31，
R32によつて有効にその影響を除去できる。すな
わちVBEは約−2mv／℃の温度係数をもつてお
り、０〜50℃の温度変化に対してはほぼ直線的に
変化する。一方サーミスタは負性抵抗特性をも
ち、温度変化に対しては非直線的に変化するが、
サーミスタRt1，Rt2に適当な抵抗値の固定抵抗
R41，R42をそれぞれ並列接続することによつて
直線化できるため、VBEの温度変動による影響を
有効に補償できる。なおサーミスタRt1，Rt2と
固定抵抗R41，R42の並列回路に直列に接続され
た抵抗R51，R52は、サーミスタが一般の抵抗の
ように多種類の抵抗値が用意されていないので、
抵抗回路網R31，R32の抵抗値R3を微調整するた
めのものである。このようにQ11，Q12のベー
ス・エミツタ間にサーミスタを含む温度補償用の
抵抗回路網R31，R32を接続しているので、サー
ミスタの短絡事故はトランジスタのベース・エミ
ツタ間の短絡事故と同じになり、出力電流Ipはそ
の影響を受けない。
タ間電圧VBEの温度変動による影響は、Q11，Q12
のベース・エミツタ間にそれぞれ接続したサーミ
スタRt1，Rt2を含む温度補償用抵抗回路網R31，
R32によつて有効にその影響を除去できる。すな
わちVBEは約−2mv／℃の温度係数をもつてお
り、０〜50℃の温度変化に対してはほぼ直線的に
変化する。一方サーミスタは負性抵抗特性をも
ち、温度変化に対しては非直線的に変化するが、
サーミスタRt1，Rt2に適当な抵抗値の固定抵抗
R41，R42をそれぞれ並列接続することによつて
直線化できるため、VBEの温度変動による影響を
有効に補償できる。なおサーミスタRt1，Rt2と
固定抵抗R41，R42の並列回路に直列に接続され
た抵抗R51，R52は、サーミスタが一般の抵抗の
ように多種類の抵抗値が用意されていないので、
抵抗回路網R31，R32の抵抗値R3を微調整するた
めのものである。このようにQ11，Q12のベー
ス・エミツタ間にサーミスタを含む温度補償用の
抵抗回路網R31，R32を接続しているので、サー
ミスタの短絡事故はトランジスタのベース・エミ
ツタ間の短絡事故と同じになり、出力電流Ipはそ
の影響を受けない。
なお、トランジスタQ11，Q12がオンになりコ
レクタ電流が流れたとき、コレクタ電流いよる
VBEの増加が問題となる場合には、第３図に示す
ように電流制限回路CL1，CL2に、Q11，Q12のコ
レクタ電流増幅用のトランジスタQ21，Q22およ
び電流分流用のトランジスタQ31，Q32を設け、
Q11，Q12を電圧または電流検出用のみとして利
用するように構成すればよい。この場合Q31，
Q32のコレクタを接地しているため、放熱対策を
容易にできる利点がある。また出力電圧も制限し
たい場合には、第３図に示すように本安端子Ｂと
接地間にツエナーダイオードDZ11，DZ12を接続
すればよく、さらに入力電圧も制限したい場合に
は第３図に示すように非本安端子Ａと接地間にヒ
ユーズF1と二重化されたツエナーダイオード
DZ21，DZ22を接続すればよい。また電流検出抵
抗R1は第４図に示すように抵抗R11，R12の並列
接続であつてもよい。この場合R11，R12の抵抗
値はR1の２倍（例えば50Ω）にできる。さらに
危険場所側に配置された本安回路が二線式伝送器
の場合には第４図に示すように、非本安端子
A′と本安端子B′を設け、A′とB′間に二線式伝送
器SCからの信号電流Ipと順方向にダイオード
D11，D12を挿入し、かつA′と接地間にIpとは逆方
向にダイオードD21，D22を挿入すればよい。な
お第５図において、Ｅは直流電源、RCは受信回
路、F2はヒユーズである。また電流制限回路と
抵抗の直列回路を２個並列に接続する場合を例示
したが、必要に応じて増加できることは言うまで
もない。
レクタ電流が流れたとき、コレクタ電流いよる
VBEの増加が問題となる場合には、第３図に示す
ように電流制限回路CL1，CL2に、Q11，Q12のコ
レクタ電流増幅用のトランジスタQ21，Q22およ
び電流分流用のトランジスタQ31，Q32を設け、
Q11，Q12を電圧または電流検出用のみとして利
用するように構成すればよい。この場合Q31，
Q32のコレクタを接地しているため、放熱対策を
容易にできる利点がある。また出力電圧も制限し
たい場合には、第３図に示すように本安端子Ｂと
接地間にツエナーダイオードDZ11，DZ12を接続
すればよく、さらに入力電圧も制限したい場合に
は第３図に示すように非本安端子Ａと接地間にヒ
ユーズF1と二重化されたツエナーダイオード
DZ21，DZ22を接続すればよい。また電流検出抵
抗R1は第４図に示すように抵抗R11，R12の並列
接続であつてもよい。この場合R11，R12の抵抗
値はR1の２倍（例えば50Ω）にできる。さらに
危険場所側に配置された本安回路が二線式伝送器
の場合には第４図に示すように、非本安端子
A′と本安端子B′を設け、A′とB′間に二線式伝送
器SCからの信号電流Ipと順方向にダイオード
D11，D12を挿入し、かつA′と接地間にIpとは逆方
向にダイオードD21，D22を挿入すればよい。な
お第５図において、Ｅは直流電源、RCは受信回
路、F2はヒユーズである。また電流制限回路と
抵抗の直列回路を２個並列に接続する場合を例示
したが、必要に応じて増加できることは言うまで
もない。
以上説明したように本考案においては、電流制
限用トランジスタのベース・エミツタ間の短絡事
故に対しても出力電流を安全な値に制限でき、し
かもその制限値の温度変動による影響を有効に除
去できるる安全保持器が得られる。
限用トランジスタのベース・エミツタ間の短絡事
故に対しても出力電流を安全な値に制限でき、し
かもその制限値の温度変動による影響を有効に除
去できるる安全保持器が得られる。
第１図は従来の安全保持器の一例を示す接続
図、第２図は本考案安全保持器の一実施例を示す
接続図、第３図、第４図は本考案安全保持器の他
の実施例を示す接続図である。 CL，CL1，CL2……電流制限回路、Q1，Q11，
Q12……トランジスタ、Rp，R1，R21，R22……抵
抗、R31，R32……温度補償用抵抗回路網、Rt1，
Rt2……サーミスタ、Ａ……非本安端子、Ｂ……
本安端子。
図、第２図は本考案安全保持器の一実施例を示す
接続図、第３図、第４図は本考案安全保持器の他
の実施例を示す接続図である。 CL，CL1，CL2……電流制限回路、Q1，Q11，
Q12……トランジスタ、Rp，R1，R21，R22……抵
抗、R31，R32……温度補償用抵抗回路網、Rt1，
Rt2……サーミスタ、Ａ……非本安端子、Ｂ……
本安端子。
Claims (1)
- 非本安端子と本安端子間に接続された保護用抵
抗と電流検出用抵抗の直列回路と、ベース・エミ
ツタ間にそれぞれサーミスタを含む温度補償用抵
抗回路網が接続されている第１、第２の電流制限
用トランジスタと、これら第１、第２の電流制限
用トランジスタのエミツタを共通に前記保護用抵
抗と電流検出用抵抗の直列回路の中点に接続する
手段と、前記第１の電流制限用トランジスタのベ
ースを本安端子に接続する抵抗と、前記第２の電
流制限用トランジスタのベースを前記本安端子に
接続する抵抗と、前記第１、第２の電流制限用ト
ランジスタのコレクタを接地端子に接続する手段
とを有し、前記第１、第２の電流制限用トランジ
スタのベースをそれぞれ前記本安端子に接続する
抵抗の値を前記電流検出用抵抗の値より充分に大
きく選んだことを特徴とする安全保持器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11577480U JPS642507Y2 (ja) | 1980-08-15 | 1980-08-15 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11577480U JPS642507Y2 (ja) | 1980-08-15 | 1980-08-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5741433U JPS5741433U (ja) | 1982-03-06 |
| JPS642507Y2 true JPS642507Y2 (ja) | 1989-01-20 |
Family
ID=29476678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11577480U Expired JPS642507Y2 (ja) | 1980-08-15 | 1980-08-15 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS642507Y2 (ja) |
-
1980
- 1980-08-15 JP JP11577480U patent/JPS642507Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5741433U (ja) | 1982-03-06 |
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