JP2010172055A - Gas detector - Google Patents
Gas detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010172055A JP2010172055A JP2009009673A JP2009009673A JP2010172055A JP 2010172055 A JP2010172055 A JP 2010172055A JP 2009009673 A JP2009009673 A JP 2009009673A JP 2009009673 A JP2009009673 A JP 2009009673A JP 2010172055 A JP2010172055 A JP 2010172055A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas detector
- power supply
- transformer
- power
- secondary winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
【課題】 PoEシステムを利用して供給される電力によって安定した動作を得ることのできるガス検知器を提供すること。
【解決手段】 被検ガスを導入するポンプを具備するガス検知器であって、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなる。電源回路は、供給される入力電圧を、スイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランスの一次巻線に印加し、二次巻線に発生する電圧を整流素子によって整流して出力すると共に絶縁トランスの二次巻線よりの出力をフォトカプラにより検出するよう構成されており、スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラよりの信号に基づいて制御される構成とすることができる。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas detector capable of obtaining a stable operation by electric power supplied using a PoE system.
A gas detector having a pump for introducing a gas to be measured, comprising an insulated power circuit that transforms and outputs an input voltage supplied from a power over Ethernet (registered trademark) power supply. I will. The power supply circuit applies the supplied input voltage to the primary winding of the isolation transformer by controlling the switching element on / off, rectifies and outputs the voltage generated in the secondary winding by the rectifier element, and outputs the isolation transformer. The output from the secondary winding can be detected by a photocoupler, and the ratio of the ON time to the OFF time of the switching element can be controlled based on the signal from the photocoupler.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)システムを介して供給される電力によって駆動されるガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector driven by power supplied via a Power over Ethernet system.
ネットワークに接続された、例えばIP電話、無線LANアクセスポイント、パーソナルコンピュータおよびウェブカメラなどの端末においては、通常、通信線と電源線の2種類の配線が必要であったが、現在、例えば、データ伝送に用いられるイーサネット(登録商標)ケーブルを用いて端末に電力を供給することが行われるようになってきた。
イーサネット(登録商標)ケーブルを介した電力供給を規定する規格、IEEE802.3af規格においては、給電側機器(Power Sourcing Equipment)から受電側機器(Powered Device)へ電力を送ることを含む、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)システムが規定されており、これまでに、このようなシステムを利用した種々の機器が提案されている(例えば特許文献1参照)。
In a terminal such as an IP phone, a wireless LAN access point, a personal computer, and a web camera connected to a network, two types of wiring, a communication line and a power line, are usually required. Power is supplied to a terminal using an Ethernet (registered trademark) cable used for transmission.
In the IEEE 802.3af standard, which regulates power supply via an Ethernet (registered trademark) cable, a power over including sending power from a power source device to a power source device (Powered Device). An Ethernet (registered trademark) system has been defined, and various devices using such a system have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
このようなシステムにおいては、給電側機器から受電側機器に供給される電力は最大12.95W、入力電圧は36〜57Vに制限されるため、受電側機器においては、より高効率な電源回路を構成することが必要とされる。
受電側機器における電源回路としては、例えば3.3Vまたは5V程度の電圧が出力される推奨回路が各デバイスメーカーから紹介されている。
In such a system, the power supplied from the power supply side device to the power receiving side device is limited to a maximum of 12.95 W and the input voltage is limited to 36 to 57 V. Therefore, in the power receiving side device, a more efficient power supply circuit is provided. It is required to configure.
As the power supply circuit in the power receiving side device, for example, a recommended circuit that outputs a voltage of about 3.3V or 5V is introduced by each device manufacturer.
而して、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)システムを、例えば被検ガスを導入するポンプや熱分解器などの消費電力の比較的大きい機器を具備するガス検知器に適用する場合には、これらの機器を含むガス検知器の駆動のためには、例えばDC24Vレベルの電圧が必要である。
Thus, when the Power over Ethernet (registered trademark) system is applied to a gas detector having a relatively large power consumption device such as a pump for introducing a test gas or a pyrolyzer, for example, In order to drive a gas detector including these devices, for example, a voltage of
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)システムを利用して供給される電力によって安定した動作を得ることのできるガス検知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a gas detector capable of obtaining stable operation by power supplied using a power over Ethernet (registered trademark) system. The purpose is to provide.
本発明のガス検知器は、被検ガスを導入するポンプを具備するものであって、
パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなることを特徴とする。
The gas detector of the present invention comprises a pump for introducing a test gas,
An insulation type power supply circuit that transforms and outputs an input voltage supplied from a Power over Ethernet (registered trademark) power supply is provided.
本発明のガス検知器においては、電源回路は、供給される入力電圧を、スイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランスの一次巻線に印加し、二次巻線に発生する電圧を整流素子によって整流して出力すると共に絶縁トランスの二次巻線よりの出力をフォトカプラにより検出するよう構成されており、スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラよりの信号に基づいて制御される構成とすることができる。 In the gas detector according to the present invention, the power supply circuit applies the supplied input voltage to the primary winding of the insulation transformer by controlling on / off of the switching element, and the voltage generated in the secondary winding is the rectifying element. The output from the secondary winding of the isolation transformer is detected by the photocoupler and the ratio between the on time and the off time of the switching element is controlled based on the signal from the photocoupler. Can be configured.
さらにまた、本発明のガス検知器においては、絶縁トランスの二次巻線に必要な大きさの電圧および電力が得られるよう絶縁トランスの巻数が設定されると共に、当該絶縁トランスの巻数の設定に伴って、スイッチング素子、整流素子、および、絶縁トランスの二次巻線に接続される帰還抵抗値の仕様が選定された構成とされていることが好ましい。 Furthermore, in the gas detector of the present invention, the number of turns of the insulation transformer is set so that the voltage and power necessary for the secondary winding of the insulation transformer are obtained, and the number of turns of the insulation transformer is set. Accordingly, it is preferable that the specification of the feedback resistance value connected to the secondary winding of the switching element, the rectifying element, and the insulating transformer is selected.
さらにまた、本発明のガス検知器においては、スイッチング素子が定格250V・7A以上のMOSFETにより構成されており、
絶縁トランスの一次巻線の一端と、絶縁トランスの一次巻線の他端とMOSFETのドレインとの間の中間接続点との間に接続された、コンデンサと抵抗とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路を有する構成とされていることが好ましい。
Furthermore, in the gas detector of the present invention, the switching element is composed of a MOSFET having a rating of 250 V · 7 A or more,
Switching noise reduction circuit comprising a capacitor and a resistor connected between one end of the primary winding of the isolation transformer and an intermediate connection point between the other end of the primary winding of the isolation transformer and the drain of the MOSFET It is preferable that it is set as the structure which has these.
本発明によれば、消費電力の比較的大きいポンプの駆動用電力を確保することができ、しかも、受電側のガス検知器および給電側機器(電源)との間で相互に故障等による悪影響を及ぼすことのない、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)の規格に対応するガス検知器が提供される。 According to the present invention, it is possible to secure driving power for a pump with relatively large power consumption, and to prevent adverse effects due to a failure or the like between the gas detector on the power receiving side and the power supply side device (power supply). A gas detector that complies with the Power over Ethernet standard without impact is provided.
絶縁トランスの二次巻線に必要な電圧および電力が得られるよう絶縁トランスの巻数を設定するにあたって、スイッチング素子、整流素子、および、絶縁トランスの二次巻線に接続される帰還抵抗値の仕様が絶縁トランスの巻数に応じて選定されることにより、電源回路の高効率化を図ることができると共に、絶縁トランスの二次側の出力変動等の不具合が生ずることを確実に防止することができて安定した出力を得ることができる。 When setting the number of turns of the insulation transformer so that the voltage and power required for the secondary winding of the insulation transformer can be obtained, specifications of the feedback resistance value connected to the secondary winding of the switching element, rectifier element, and insulation transformer Is selected according to the number of turns of the insulation transformer, so that the efficiency of the power supply circuit can be increased and the occurrence of problems such as output fluctuations on the secondary side of the insulation transformer can be reliably prevented. And stable output can be obtained.
さらにまた、絶縁トランスの二次巻線に必要な電圧および電力を得るための回路構成素子の選定の一つとして、定格電圧、定格電流の大きさが比較的大きいMOSFETをスイッチング素子として用いた場合であっても、スイッチングノイズを低減させることができて、安定した動作を確実に得ることができる。 Furthermore, when a MOSFET with a relatively large rated voltage and rated current is used as a switching element as one of the circuit components to obtain the voltage and power required for the secondary winding of the isolation transformer Even so, switching noise can be reduced, and stable operation can be reliably obtained.
本発明のガス検知器は、パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)(以下、「PoE」という。)を介して供給される電力により駆動されるものであって、被検ガスを導入するポンプ、あるいは、熱分解器などの消費電力の大きい機器を具備するものである。ここに、ポンプは、例えば電磁駆動機構を具えたダイヤフラム式のものなどを例示することができる。 The gas detector of the present invention is driven by electric power supplied via Power over Ethernet (registered trademark) (hereinafter referred to as “PoE”), and includes a pump for introducing a test gas, Alternatively, a device having a large power consumption such as a pyrolyzer is provided. Here, the pump can be exemplified by a diaphragm type having an electromagnetic drive mechanism, for example.
図1は、本発明のガス検知器における電源回路の構成を示す回路図である。
図1において、10,11は4つのダイオードがブリッジ状に接続されたダイオードブリッジであり、ダイオードブリッジ10の電源側は、各々信号伝送に用いられる信号対15,16に接続されたトランス12、13の1次側の中点タップに接続されており、ダイオードブリッジ11の電源側は、信号伝送には用いられない予備対(電源)18に接続されており、さらに、これらダイオードブリッジ10、11の出力側は共通接続され、PoEを介して電力供給を受けるために必要な回路(例えばクラス分け回路など)を含む出力電圧制御回路20が接続されている。このような構成により、信号対15,16および予備対18のいずれで電力が供給されても、また供給される電力の極性が変わっても、常に、同じ極性の電力を出力電圧制御回路20に供給することができる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply circuit in the gas detector of the present invention.
In FIG. 1,
出力電圧制御回路20は、PoE電源よりダイオードブリッジ10,11を介して供給される入力電圧をスイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランス21の一次巻線T1に印加し、二次巻線T2に発生する電圧を整流用ダイオード23によって整流して出力すると共に絶縁トランス21の二次巻線T2よりの出力をフォトカプラ30により検出するよう構成されており、絶縁トランス21およびフォトカプラ30によって、供給側機器と受電側機器であるガス検知器とを絶縁する絶縁部が構成されている。
The output
スイッチング素子は例えばMOSFET22よりなり、制御IC25によって制御された大きさの電圧がゲートG−ソースS間に印加されることによりON状態とされる。
MOSFET22は、オン時間とオフ時間との比(デューティ比)がフォトカプラ30よりの信号に基づいて制御される。
MOSFET22の制御条件を示すと、例えば、スイッチング周波数が300kHzである。
The switching element is composed of, for example, a
In the
When the control conditions of the
絶縁トランス21は、電源回路に供給される入力電圧例えば36〜57Vを変圧して、ポンプを含むガス検知器の駆動に必要な電圧、例えば24V程度が得られるよう、MOSFET22のオン時間とオフ時間との比との関係において、絶縁トランス21の巻線が設定されている。
絶縁トランス21の一次巻線T1および二次巻線T2の巻数は例えば互いに同一(巻数比が1:1)である。
The
The number of turns of the primary winding T1 and the secondary winding T2 of the insulating
この出力電圧制御回路20においては、絶縁トランス21の一次巻線T1の一端と、MOSFET22のドレインDと絶縁トランス21の一次巻線T1の他端との間の中間接続点との間に、コンデンサC1と抵抗R1とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路35が接続されている。
In this output
而して、上記電源回路においては、絶縁トランス21の二次側に必要な大きさの電圧および電力を得るために、単に、絶縁トランス21の巻数を調整するだけでなく、電源回路の高効率化および熱対策の観点から、MOSFET22、整流用ダイオード23、および、絶縁トランス21の二次巻線T2に接続される帰還抵抗値R2,R3として適正な仕様を有するものが選定される。
Thus, in the above power supply circuit, in order to obtain a voltage and power of a necessary magnitude on the secondary side of the
MOSFET22、整流用ダイオード23、および、帰還抵抗値R2,R3の仕様の選定について、例えば3.3Vまたは5V程度の電圧が出力される従来における受電側機器の絶縁型電源回路において用いられるものと比較して説明すると、上記電源回路においては、トランス21の巻数が従来の電源回路に比して大きく設定されるが、絶縁トランス21の巻数の調整に伴って、MOSFET22は、従来の電源回路において用いられている定格電圧が150Vあるいは120Vであるものに対して定格電圧の大きいものが選定され、整流用ダイオード23は、従来の電源回路において用いられているものに比して定格電圧の大きいものが選定され、帰還抵抗値R2,R3は、従来の電源回路において用いられているものに比して低抵抗のものが選定される。
Selection of the specifications of the
電源回路の一構成例を示すと、絶縁トランス21の巻数比が1:1であり、MOSFET22は、最大定格が250V・7Aであるものであり、整流用ダイオード23は、最大定格60V・3Aであるものであり、帰還抵抗値R2が33kΩ、R3が3.83kΩであり、スイッチング周波数を300kHzに設定して絶縁トランス21の一次巻線T1に対して例えば電圧33〜57Vが印加されることにより、絶縁トランス21の二次巻線T2の出力を例えば電力13W、出力電圧24Vとすることができる。
A configuration example of the power supply circuit is as follows. The turn ratio of the
次に、この実施例における動作を説明する。
給電側機器によって、受電側機器であるガス検知器がネットワークに接続されていることが検出されると共に当該ガス検知器が要求する電力による分類がなされることにより、ガス検知器に対する電力の供給が例えば予備対18を介して開始され、ダイオードブリッジ10,11を介して出力電圧制御回路20に供給される。
出力電圧制御回路20においては、MOSFET22がON状態とされることにより絶縁トランス21の一次巻線T1に電圧が印加され、これにより蓄積されるエネルギーが、MOSFET22がOFF状態とされることにより整流用ダイオード23によって整流されて出力されると共に、フォトカプラ30における発光ダイオード31に電流が流れることにより出力される電流信号がフォトダイオード32によって検出されて制御IC25に帰還され、制御IC25によって、MOSFET22のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラ30からの電流信号に基づいてPWM制御される。
そして、この出力電圧制御回路20からの出力がポンプに供給されてポンプが駆動されると共に、例えばDC−DCコンバータ等によって必要に応じて変圧されて、ガスセンサの増幅系回路や制御系回路に供給されて、所定のガス検知動作が行われ、その結果が、例えば信号対15,16が用いられて共通のネットワークに接続された監視装置等に送信される。
Next, the operation in this embodiment will be described.
The power supply side device detects that the gas detector, which is the power receiving side device, is connected to the network, and is classified according to the power required by the gas detector, so that the power supply to the gas detector can be performed. For example, it starts via the
In the output
The output from the output
而して、上記構成のガス検知器によれば、PoEシステムから供給される入力電圧を絶縁トランス21の巻数を調整することにより変圧するにあたって、MOSFET22の仕様、整流用ダイオード23の仕様、および絶縁トランス21の二次巻線T2に接続される帰還抵抗値R2,R3の仕様が適正化されると共にスイッチングノイズ低減回路が設けられていることにより、電源回路の高効率化が図られると共に所期の出力を得ることができるので、消費電力の比較的大きいポンプの駆動用電力を確保することができると共に安定した動作を得ることができる。
しかも、絶縁トランス21およびフォトカプラ30によって受電側のガス検知器と給電側機器(電源)との間を絶縁する絶縁部が構成されていることにより、相互に故障等による悪影響を及ぼすことがない。
Thus, according to the gas detector having the above configuration, when the input voltage supplied from the PoE system is transformed by adjusting the number of turns of the
In addition, since the insulating
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
10,11 ダイオードブリッジ
12、13 トランス
15,16 信号対
18 予備対(電源)
20 出力電圧制御回路
21 絶縁トランス
22 MOSFET
23 整流用ダイオード
25 制御IC
30 フォトカプラ
31 発光ダイオード
32 フォトダイオード
35 スイッチングノイズ低減回路
T1 一次巻線
T2 二次巻線
G ゲート
S ソース
D ドレイン
C1 コンデンサ
R1 抵抗
R2,R3 帰還抵抗値
10, 11
20 Output
23 Diode for
30
Claims (4)
パワー・オーバ・イーサネット(登録商標)電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなることを特徴とするガス検知器。 A gas detector having a pump for introducing a test gas,
A gas detector comprising an insulated power supply circuit that transforms and outputs an input voltage supplied from a power over Ethernet (registered trademark) power supply.
絶縁トランスの一次巻線の一端と、絶縁トランスの一次巻線の他端とMOSFETのドレインとの間の中間接続点との間に接続された、コンデンサと抵抗とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路を有することを特徴とする請求項3に記載のガス検知器。 The switching element is composed of a MOSFET with a rating of 250V · 7A or more,
Switching noise reduction circuit comprising a capacitor and a resistor connected between one end of the primary winding of the isolation transformer and an intermediate connection point between the other end of the primary winding of the isolation transformer and the drain of the MOSFET The gas detector according to claim 3, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009009673A JP2010172055A (en) | 2009-01-20 | 2009-01-20 | Gas detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009009673A JP2010172055A (en) | 2009-01-20 | 2009-01-20 | Gas detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010172055A true JP2010172055A (en) | 2010-08-05 |
Family
ID=42703632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009009673A Pending JP2010172055A (en) | 2009-01-20 | 2009-01-20 | Gas detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010172055A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106568892A (en) * | 2016-10-13 | 2017-04-19 | 武汉长江通信智联技术有限公司 | Multiple gas online detection system based on Internet, and method thereof |
| WO2021027877A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | 深圳市德塔防爆电动汽车有限公司 | Three-in-one sensor gas concentration measurement method and three-in-one sensor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005033971A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Switching power circuit |
| JP2007058427A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Disaster prevention monitoring system |
| JP2008529460A (en) * | 2005-01-25 | 2008-07-31 | リニアー テクノロジー コーポレイション | Adjusting the current limit threshold based on the power requirements of the receiving device in a system for providing power over a communication link |
-
2009
- 2009-01-20 JP JP2009009673A patent/JP2010172055A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005033971A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Switching power circuit |
| JP2008529460A (en) * | 2005-01-25 | 2008-07-31 | リニアー テクノロジー コーポレイション | Adjusting the current limit threshold based on the power requirements of the receiving device in a system for providing power over a communication link |
| JP2007058427A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Disaster prevention monitoring system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106568892A (en) * | 2016-10-13 | 2017-04-19 | 武汉长江通信智联技术有限公司 | Multiple gas online detection system based on Internet, and method thereof |
| WO2021027877A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | 深圳市德塔防爆电动汽车有限公司 | Three-in-one sensor gas concentration measurement method and three-in-one sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI425754B (en) | Flyback converter system and feedback controlling apparatus and method for the same | |
| JP4950320B2 (en) | Switching power supply | |
| US8331111B2 (en) | Switching power supply device | |
| EP2026453A2 (en) | Switching mode power supply apparatus having passive clamp circuit | |
| JP5319137B2 (en) | DCDC converter and voltage detection device used therefor | |
| CN102195487A (en) | Power supply device and image forming apparatus | |
| JP6459599B2 (en) | Switching power supply | |
| JP6464794B2 (en) | Switching power supply | |
| JP4013162B2 (en) | Switching power supply | |
| JP2001161062A (en) | Dc-dc converter | |
| CN1897431B (en) | Switched mode power supply with active load detection function and its switching method | |
| US7986136B2 (en) | Switching mode power supply apparatus and power supply method thereof | |
| JP2010172055A (en) | Gas detector | |
| JP2009081901A (en) | Device for preventing excessive voltage | |
| JP2011200034A (en) | Switching power supply apparatus | |
| JP6513546B2 (en) | LED power supply | |
| JP2009213261A (en) | Switching power supply apparatus | |
| JP5827463B2 (en) | Switching power supply | |
| EP3079244B1 (en) | Power supply system | |
| US12494716B2 (en) | Switching power supply device | |
| JP2010016962A (en) | Switching electric power unit | |
| JP2011244659A (en) | Insulated switching dc/dc converter | |
| JP5915471B2 (en) | Switching power supply | |
| US20140085942A1 (en) | Shunt regulator having protection function and power supply device having the same | |
| JP2004120926A (en) | Power supply circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130423 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130424 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130815 |