JPH0226823B2 - - 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
応じて負荷開閉用のトランジスタがスイツチング
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
負荷開閉用トランジスタがオン・オフして負荷が
開閉されるので、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
とき等には負荷開閉用トランジスタに過大な電流
が流れて破壊されてしまうおそれがある。また負
荷開閉用トランジスタのオン・オフに関係なくセ
ンサ回路を動作させるための電力だけは少なくと
もセンサ回路に与えなければならないが、負荷開
閉用トランジスタがオンしているときにはこの電
力が不足がちになりやすい。

本発明は上記に鑑み、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とともに負荷開閉
用トランジスタのオン時に効率良くセンサ回路に
電力を与えるようにして電力不足とならないよう
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。ダイオードブリツジ２４の出力端間
には、更に、抵抗１８、定電圧ダイオード１２及
び抵抗３２の直列回路でなる電圧検出回路が接続
されており、この定電圧ダイオード１２と抵抗３
２との接続点にトランジスタ３０のベースが接続
されている。このトランジスタ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１２のしきい電圧Vz₁₂より
も高く、この定電圧ダイオード１２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、その電源端子がダ
イオードブリツジ２４から、トランジスタ１０、
定電圧ダイオード１３、抵抗２０，２２、コンデ
ンサ１４よりなる定電圧回路の出力側に接続され
る。この定電圧回路の出力側と、定電圧ダイオー
ド１１のカソードとの間には、逆流防止用のダイ
オードと、コンデンサ１４とともにローパフイル
タをなす抵抗３５との直列回路が接続されてい
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，ｅ，ｆ，ｈの各波形は、第１図ａ，ｂ，
ｄ，ｆ，ｈの各点の電圧波形及びｃ，ｅ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Vz₁₂より高いときに定電圧ダイオード１２を
通じて電流ｅが流れる。換言すると、この電流ｅ
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ｅ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
Vz₁₂よりも低く設定されているため電流ｅ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。

センサ回路２５に与えられる電源電圧ｈは、ト
ランジスタ６がオフのとき全波整流出力を定電圧
回路により定電圧化したものとなる。トランジス
タ６がオンのときには定電圧ダイオード１１のカ
ソードに現われる電圧がダイオード３４、抵抗３
５を通じてコンデンサ１４の一端に与えられる。
このようにトランジスタ６のオン時には定電圧回
路を介さずにセンサ回路２５に電力を供給するの
で効率が良い。すなわち、トランジスタ６のオン
時にも定電圧回路を介して電力供給するものとす
ると、ａ点の電位が前述のようにVz₁₁に抑えら
れているので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ｈ点
電位が低くなり、センサ回路２５に充分な電力を
与えられないおそれもあるが、これが解消でき
る。なお、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Vz₁₂を
超えることになるので、定電圧ダイオード１２を
通じて電流ｅ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、破壊から保
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、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、この実施
例では、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（トランジスタ６のオフ時に負荷３に流
れる電流）の減少を図るとともに、定電圧回路の
抵抗２０と定電圧ダイオード１３とを、電圧検出
用として兼用することとし、第１図の抵抗１８と
定電圧ダイオード１２とを省いて回路を簡略化し
ている。すなわち第１図の電流ｅを用いる代りａ
点電位が定電圧ダイオード１３のしきい電圧
Vz₁₃を越えたときに流れる電流ｇを用いてトラ
ンジスタ３０をオンさせる。その他の点では第１
図と同様であり動作も略同様なので各点の波形を
第５図（正常時）、第６図（異常時）にそれぞれ
示し、これ以上の説明は省略する。

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
たトランジスタ６のオン時にセンサ回路２５に効
率良く電力供給することによつて、センサ回路２
５を、トランジスタ６のオン・オフに関係なく確
実に動作させることができる。

【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、前記第１のトランジスタにベース電
   流を与えるための経路をなす第３のトランジスタ
   と定電圧ダイオードとの直列回路と、前記整流回
   路の整流出力端間に接続される定電圧回路と、前
   記定電圧ダイオードの一端に現われる電圧を前記
   定電圧回路の出力側に与えるためのダイオードと
   抵抗との直列回路と、前記定電圧回路の出力側に
   接続されて電力供給され検出動作に応じて前記第
   ３のトランジスタにベース電流を与えてその結果
   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
   場合にこの電圧上昇を検出して前記第３のトラン
   ジスタのベース電流を遮断しその結果前記第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。