JPH0226822B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、近接センサ回路や光電センサ回路
等のセンサ回路を備え、センサ回路の検出動作に
応じてスイツチング動作する交流２線式無接点ス
イツチに関する。

交流２線式無接点スイツチは２個の端子のみを
有し、この２個の端子に交流電源と負荷とを直列
に接続するだけでセンサ回路の検出動作に応じて
負荷がオン・オフされるので、普通の機械接点の
スイツチと同様に用いることができて極めて便利
なものである。しかしながら負荷と交流電源が直
列に接続されるため、負荷が短絡事故を起こした
りしているとき等には過大な電流が流れて破壊さ
れてしまうおそれがある。

本発明は上記に鑑み、簡単な回路構成で過大な
電流が流れたときに内部回路を破壊から保護する
よう改善した交流２線式無接点スイツチを提供す
ることを目的とする。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。第１図において、交流２線式無
接点スイツチ１は交流電源２と負荷３とが直列に
接続されるべき２つの端子４，５を有しており、
この端子４，５に全波整流用ダイオードブリツジ
２４が接続されている。このダイオードブリツジ
２４の整流出力端間を短絡するよう負荷開閉用の
トランジスタ６が接続されており、このトランジ
スタ６のコレクタ・エミツタ通路には電流検出用
の抵抗１５が直列に挿入されている。そしてこの
抵抗１５の両端に生じる電圧に応じてトランジス
タ７がトランジスタ６のベース電流をバイパスす
ることにより定電流動作が行なわれるように構成
されている。トランジスタ６のベース電流は、定
電圧ダイオード１１、PNP型のトランジスタ２
８のコレクタ・エミツタ通路及び抵抗１６の直列
回路により供給される。このトランジスタ２８の
ベース電流は抵抗１７，３１及びトランジスタ２
９のコレクタ・エミツタ通路を直列接続した直列
回路により、供給されるようになつている。すな
わちこの直列回路がダイオードブリツジ２４の整
流出力端間に接続され、抵抗１７のトランジスタ
２９のコレクタ・エミツタ通路側一端がトランジ
スタ２８のベースに接続されており、トランジス
タ２８は、トランジスタ２９がオンのとき負のベ
ース電流を与えられてオンし、トランジスタ２９
がオフのときこのベース電流が供給されないので
オフとなる。トランジスタ１０、抵抗２０，２
２，３２、定電圧ダイオード１３、コンデンサ１
４よりなる回路はトランジスタ直列型の定電圧回
路をなすものであり、またこの回路のうち、抵抗
２０，３２、定電圧ダイオード１３よりなる直列
回路は、トランジスタ２９のベース電流を遮断す
るトランジスタ３０を制御するための電圧検出回
路として兼用されている。トランジスタ２９のベ
ースにはセンサ回路２５からの検出信号が送られ
てきているが、ダイオードブリツジ２４の出力端
間の電圧が定電圧ダイオード１３のしきい電圧
Vz₁₃よりも高く、この定電圧ダイオード１３を
通じてベース電流が供給されてトランジスタ３０
がオンしている状態では、検出信号がどのような
ものであつてもトランジスタ２９のベースは
“Ｌ”となつてトランジスタ２９がオフであり、
その結果トランジスタ２８及びトランジスタ６は
オフである。センサ回路２５は、高周波発振型の
近接センサ回路や光の反射または透過に応じて検
出動作を行なう光電センサ回路等が用いられ、定
電圧回路をへて定電圧化された電力が供給されて
動作する。

次に動作について第２図及び第３図を参照しな
がら説明する。この第２図、第３図でａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｆ，ｇ，ｈの各波形は、第１図ａ，ｂ，
ｄ，ｆ，ｈの各点の電圧波形及びｅ，ｇの各点の
電流波形をそれぞれ示すものである。正常な動作
時には第２図のようになる。すなわち、第２図の
ア〜イまで検出信号ｂが“Ｌ”となつており、こ
のときにはトランジスタ２９にベース電流が与え
られないためこのトランジスタ２９がオフとな
り、その結果トランジスタ２８，６はオフとな
る。そのため(a)点の電圧は交流を全波整流したそ
のままのものとなり、この(a)点の電圧がしきい電
圧Vz₁₃より高いときに定電圧ダイオード１３を
通じて電流ｇが流れる。換言すると、この電流ｇ
は交流零点付近でのみ流れず他の大部分の位相で
流れることになる。従つて、イにおいて検出信号
ｂが“Ｈ”になつた場合でもこの電流ｇが流れて
いるためトランジスタ３０がオンとなつていてト
ランジスタ２９のベース電位ｆが“Ｌ”に保たれ
ているから、トランジスタ２９は直ちにオンにな
ることはなく、次の交流零点が来るウの時点まで
オフを維持し、この時点でトランジスタ３０がオ
フとなるのでｆ点の電位が始めて“Ｈ”となりト
ランジスタ２９がオンになる。そのためトランジ
スタ２８，６は交流零点からオンになる。このと
きトランジスタ６は定電圧ダイオード１１、トラ
ンジスタ２８及び抵抗１６を通じてベース電流の
供給を受けるため、(a)点の電位は定電圧ダイオー
ド１１のしきい電圧Vz₁₁及び抵抗１６の両端に
生じる電圧及びトランジスタ６のベース・エミツ
タ間の電圧等によつて決まる値、概略的には定電
圧ダイオード１１のしきい電圧Vz₁₁に略等しい
値に制限されることになる。そしてこのVz₁₁は
Vz₁₃よりも低く設定されているため電流ｇが流
れることがなく、トランジスタ３０がオフのまま
であるから、トランジスタ２９は検出信号ｂが
“Ｈ”である限りオンを維持する。こうして負荷
３には交流零点から電流が流れることになる。そ
してエの時点で検出信号ｂが“Ｌ”になると、ト
ランジスタ２９は直ちにオフになるため、トラン
ジスタ２８，６が直ちにオフになり、負荷３への
電流も停止する。そしてｈ点の電位は、トランジ
スタ６がオンのとき(a)点電位が約Vz₁₁に制限さ
れるため多少低くなる。

負荷３が短絡故障を起こしている異常時には、
第３図のようになる。ウの時点までは正常時と同
様であるが、ウの時点でトランジスタ２９がオン
となり、その結果トランジスタ２８，６がオンと
なつて電流ｃが流れ始めたとき、負荷３が短絡故
障しているのであるから、この電流ｃは交流波形
の立上りとともに急激に増加していく。そのため
抵抗１５の両端に生じる電圧も急激に増大し、ト
ランジスタ７がオンになろうとし、トランジスタ
６のベース電流をトランジスタ７のコレクタ・エ
ミツタ通路を通じて流し始める。こうしてトラン
ジスタ６のコレクタ・エミツタを通じて流れる電
流ｃは制限されて定電流動作が行なわれるのであ
るが、このときトランジスタ６のコレクタ・エミ
ツタ間のインピーダンスが高くなるため、(a)点の
電圧は上昇する。その結果、しきい電圧Vz₁₃を
超えることになるので、定電圧ダイオード１３を
通じて電流ｇが流れ、トランジスタ３０がオンに
なり、トランジスタ２９がオフとなつてトランジ
スタ２８，６がオフとなる。すなわち、ウの時点
から時間ｔ後にトランジスタ７が働いて定電流動
作が行なわれて(a)点の電圧が上昇し始めると、一
種の正帰還動作が行なわれてトランジスタ６が直
ちにオフとなり、(a)点の電圧が急激に上昇する。
このようにして異常時にトランジスタ６に過大な
電流が流れようとしたとき、一定電流となつた時
点でトランジスタ６がオフするので、波壊から保
護することができる。

また、トランジスタ２９がオフのときトランジ
スタ２８，６がオフ、トランジスタ２９がオンの
ときトランジスタ２８，６がオンというように、
トランジスタ６がオフのときにはトランジスタ２
９がオフとなつており、抵抗１７，３１及びトラ
ンジスタ２９の直列回路を通じて電流が流れるこ
とがないので、トランジスタ６のオフ時の漏れ電
流をセンサ回路２５が必要とする電流のみに制限
し、漏れ電流を減少させることができる。

なお、トランジスタ７と抵抗１５とによる定電
流回路は、トランジスタ６が正常にオン，オフし
ている場合及び負荷３がインダクタンス性の負荷
でオン時にラツシユ電流が流れたとしてもこのラ
ツシユ電流でも働かないようにされている。例え
ば定格電流を200mAとすると、ラツシユ電流が
その10倍の2A流れるとして、定電流動作を開始
する電流値をこのラツシユ電流以上の例えば3A
と設定する。従つて3A以上の電流が負荷３に流
れようとした場合に上記の動作によつてトランジ
スタ６がオフになる。

第１図において、バリスタ２３及びアバランシ
エダイオード２７は、サージ電圧等から交流２線
式無接点スイツチ１の内部回路を保護するために
接続されている。

第４図は第２の実施例を示すもので、第１図の
回路の定電圧回路にトランジスタ３３及びダイオ
ード４１を加えてダーリントン構成としてh_FEを
高めて電流ｇをより減少させて漏れ電流の減少を
図るとともに、定電圧ダイオード１１のカソード
と抵抗２２、コンデンサ１４の接続点との間にダ
イオード３４と抵抗３５の直列回路を接続し、ト
ランジスタ６のオン時に(a)点に残る電圧をより効
率よくコンデンサ１４に与えようとしている。す
なわち、トランジスタ６のオン時には前述のよう
に(a)点電位は概略Vz₁₁に制限されるため、定電
圧回路の定電圧ダイオード１３にはわずかの電流
しか流れず充分なツエナ電圧が発生せず、また制
御トランジスタ１０，３３のベース・エミツタ間
順方向降下電圧だけさらに低い電圧がコンデンサ
１４に与えられることになるので、センサ回路２
５に充分な電力を与えられないおそれもある。そ
こでダイオード３４と抵抗３５の回路で定電圧ダ
イオード１１のカソードに現われる電圧をより効
率よくコンデンサ１４に与えるようにしたのであ
る。ここでダイオード３４はトランジスタ６のオ
フ時に定電圧回路の出力がトランジスタ６のベー
スに流れ込むのを防ぐためであり、抵抗３５はコ
ンデンサ１４とともにローパスフイルタを構成す
るためのものである。他の点は第１図と同様であ
り動作も略同じであるから、各点の波形を第５図
（正常時）、第６図（異常時）に示し、説明を省略
する。

以上、各実施例について説明したように、本発
明によれば、トランジスタ７と抵抗１５とによる
定電流回路と、この定電流回路が働いたことを(a)
点の電位上昇により検知する電圧検出回路とを設
けて、定電流動作が開始されたとき直ちにトラン
ジスタ６をオフするようにしているため、過大電
流に対して保護することが可能となつている。ま
た定電圧回路の一部を、過大電流が流れたことを
検出するために用いる電圧検出回路として兼用す
るようにしているため、回路構成を簡略化するこ
とができるとともに部品点数を減少することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の回路図、第２
図及び第３図は第１図の回路の動作を説明するた
めのタイムチヤート、第４図は第２の実施例の回
路図、第５図及び第６図は第４図の回路の動作を
説明するためのタイムチヤートである。 １…交流２線式無接点スイツチ、２…交流電
源、３…負荷、２４…ダイオードブリツジ、２５
…センサ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源と負荷とが直列に接続される２つの
   端子と、この２つの端子に接続される整流回路
   と、この整流回路の整流出力端間を短絡するよう
   接続される負荷開閉用の第１のトランジスタと、
   この第１のトランジスタのコレクタ・エミツタ通
   路に挿入された電流検出用抵抗と、この抵抗の両
   端に生じる電圧に応じて前記第１のトランジスタ
   のベース電流を減少させる定電流用の第２のトラ
   ンジスタと、第３のトランジスタとこのトランジ
   スタのベースに接続される定電圧ダイオードとか
   らなり前記整流回路の整流出力端間に接続される
   トランジスタ直列型定電圧回路と、前記定電圧回
   路より電力供給され検出動作に応じて前記第１の
   トランジスタにベース電流を与えて前記第１のト
   ランジスタをオンさせるセンサ回路と、前記第１
   のトランジスタがオンのときに前記第２のトラン
   ジスタが働いて定電流動作が行なわれ前記整流回
   路の整流出力端間の電圧が上昇した場合に前記定
   電圧回路の定電圧ダイオードに流れる電流によつ
   てこの電圧上昇を検出して前記第１のトランジス
   タのベース電流を遮断し前記第１のトランジスタ
   をオフさせる電圧検出回路とからなる交流２線式
   無接点スイツチ。