JPH0354902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は負荷と電源間に直列に接続され検知出
力に基づいて直接負荷を制御するように構成され
ている二線式の光電スイツチや近接スイツチ等の
電子スイツチに関するものである。

従来技術とその問題点 負荷を直接制御するように構成されている光電
スイツチや近接スイツチ等の二線式電子スイツチ
は、検知部とサイリスタ等のスイツチング素子と
を有し、検知出力に基づいてスイツチング素子が
駆動され負荷への電力の供給が制御されるよう構
成されている。ところで事故によつて負荷が内部
短絡状態となつた場合や誤つて負荷を接続するこ
となく電源を直接電子スイツチに接続することが
ある。このような短絡状態から内部回路を保護す
るために電子スイツチ内部に短絡保護のための保
護回路が設けられる。ところで負荷短絡時に短絡
保護回路が動作している場合、その短絡保護動作
を示す表示がなければ電子スイツチ自体の故障で
あるのか負荷短絡のために動作しないのかが使用
者にとつてわかりにくいという問題点がある。そ
のため短絡保護の動作時に点灯する発光ダイオー
ド等の表示素子を設けた電子スイツチがあるが、
動作表示用の表示器とは別に短絡保護用の表示器
を設ける必要があるため、電子スイツチの構造が
複雑となり組立作業時に手間がかかるため価格が
上昇するという欠点があつた。又表示器が多数に
なればその表示器の点灯が何を示すかがわかりに
くくなり、短絡保護の警告であると一見してわか
りにくくなるという問題点もあつた。

更に従来の短絡保護を有する電子スイツチにお
いては、短絡保護回路が動作した場合に短絡状態
を解消させると共に、電源を遮断するか被検知物
を取り除かなければ正常状態に復旧させることが
できず、瞬時短絡等の場合に動作の復旧に手間が
かかるという問題点もあつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の電子スイツチの問題
点を解決するものであつて、動作用の表示器をそ
のまま用いてその表示を点滅させることにより負
荷の短絡状態を明確に表示することができ、自動
的に短絡の復旧ができる電子スイツチを提供する
ものである。

発明の構成と効果 本発明はセンサ回路と、負荷及び電源に直列に
接続され該センサ回路の出力に基づいて負荷への
電力供給を制御する出力開閉用スイツチング素子
と、を有する電子スイツチであつて、出力開閉用
スイツチング素子に直列に接続された電流制限用
トランジスタと、電流制限用トランジスタの制御
端子と電源入力端間に設けられ短絡時に導通して
電流制限用トランジスタを遮断すると共に、セン
サ回路より保持電流が与えられるサイリスタと、
センサ回路に電源を供給する蓄電素子と、センサ
回路出力に基づいて出力開閉用スイツチング素子
をトリガすると共に、定電流素子を有しサイリス
タの保持電流以下の電流を蓄電素子に充電電流と
して供給する充電回路と、蓄電素子を急速充電す
る急速充電回路とをを設けたトリガ回路と、トリ
ガ回路の急速充電回路に設けられ、物体の検知時
に点灯すると共に短絡時に充電回路の充電電流と
前記サイリスタの保持電流との差に基づく周期に
よつて点滅して短絡状態を報知する表示器と、を
具備することを特徴とするものである。

このような特徴を有する本発明によれば、短絡
時に導通するサイリスタの保持電流をセンサ回路
の電源となる蓄電素子への充電電流よりも小さく
なるようにし、所定のサイクルでセンサ回路の動
作を停止させることによつて動作用の表示器を点
滅させるようにしている。従つて動作表示器をそ
のまま用いて短絡表示をすることが可能となる。
又短絡時には電源を遮断したり被検知物体を取り
除いたりして保護状態を解除する必要はなく、短
絡状態でなくなれば自動的に保護状態が解除され
る。従つて瞬時短絡の場合等短絡状態が解消すれ
ば、そのまま復旧させることができるため極めて
使い易い電子スイツチとすることが可能である。

実施例の説明 第１図は本発明による交流二線式の近接スイツ
チの一実施例を示す回路図である。本図において
端子１，２間にサージ電圧吸収用のZNR３とダ
イオードブリツジ４が接続され、ダイオードブリ
ツジ４の正負端間にサージ電圧吸収用のアバラン
シエダイオード５が接続される。そしてアバラン
シエダイオード５に並列に負荷Ｌを開閉するサイ
リスタ６と短絡時に動作する電流制限用トランジ
スタが直列に接続される。電流制限用トランジス
タは例えば電圧によつて駆動できる電力用の電界
効果型トランジスタ（パワーMOSFET）７を用
いる。FET７のゲート、ソース間には短絡時に
動作してFET７をカツトオフするサイリスタ８
が接続されている。更にダイオードブリツジ４の
正負端間には定電圧回路９が並列に接続される。
定電圧回路９はICとして形成されている検知部
であるセンサ回路１０にトリガ回路１１を介して
定電圧を供給するものである。トリガ回路１１に
はセンサ回路１０の出力を電流増幅してサイリス
タ６にゲート信号を与えるトランジスタ１２と、
電源用のコンデンサを充電するためのトランジス
タ１３とが設けられる。定電圧回路９の出力端は
電源表示用の発光ダイオード１４、動作表示用の
発光ダイオード１５を介してトランジスタ１３の
エミツタに接続され、そのベースがツエナダイオ
ード１６を介してトランジスタ１２のコレクタに
接続される。又トランジスタ１３のコレクタはダ
イオード１６を介してセンサ回路１０の電源入力
端Vccに接続される。センサ回路１０の電源端子
間には平滑用及び電力供給用のコンデンサＣ１８
が接続される。発光ダイオード１４のカソードと
トランジスタ１３のコレクタ間には、トランジス
タ１３のオフ時にコンデンサＣ１８への突入電流
を防いで一定の電流で充電すると共にセンサ回路
１０に電源電圧を与えるための定電流ダイオード
１９が接続されている。更にセンサ回路１０には
検知コイル２０とコンデンサＣ２１との共振回路
が接続されている。そしてセンサ回路１０が物体
を検出しないときに“Ｌ”レベルであり、物体検
出時に“Ｈ”レベルの出力を出すセンサ回路１０
のNL出力端がトランジスタ１２のベースに接続
されると共に、抵抗Ｒ２２を介してサイリスタ８
のアノードに接続されている。又サイリスタ６の
カソードとダイオードブリツジ４の負端子間には
抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の分圧回路が接続され、これ
らの抵抗の共通接続端にサイリスタ８のゲート端
子が接続されている。

第２図ａ及びｂは本実施例による近接スイツチ
の外観を示す正面図及び側面図である。本図に示
すようにこの近接スイツチは前面に検知面を有し
側面に表示器を有する。表示器は前述したように
電源表示用の発光ダイオード１４と動作表示用の
発光ダイオード１５が図示のように使用者にとつ
て見易い位置に設けられる。

さて端子１，２間に図示のように交流電源３０
と負荷Ｌとを直列に接続する。そうすれば負荷Ｌ
に微小電流が流れ交流電源３０の交流電圧はダイ
オードブリツジ４によつて整流され、定電圧回路
９によつて所定電圧の直流電圧に変換され、電源
表示用の発光ダイオード１４と定電流ダイオード
１９を介してセンサ回路１０に電源が供給される
と共にコンデンサＣ１８が充電される。従つて電
源表示用発光ダイオード１４が点灯し電源が接続
されていることを示す。このときセンサ回路１０
に接続されている検知コイル１９とコンデンサＣ
２１による共振回路によりセンサ回路１０の発振
器が発振し、物体の近接を待受ける待機状態とな
つている。この状態ではサイリスタ６はオフであ
りFET７も同様にオフ状態である。そして時刻
t1に物体が近接してセンサ回路１０の発振状態が
変化したとすると、センサ回路１０は第３図ｃに
示すように出力端子NLより“Ｈ”レベルの出力
を出しFET７を導通状態とする。同時にトラン
ジスタ１２がオンとなつてサイリスタ６をトリガ
する。従つてサイリスタ６がターンオンしダイオ
ードブリツジ４を介して負荷Ｌに電流が供給され
負荷Ｌが駆動される。以降の各サイクルにおいて
はゼロクロス点を通過するとサイリスタ６は一旦
ターンオフするが、トランジスタ１２及び１３は
すぐにオン状態となりコンデンサＣ１８が急速充
電され、ツエナダイオード１６のツエナ電圧に達
すればトランジスタ１３がオフとなりサイリスタ
６がターンオンする。この間FET７はオン状態
を続けるが、FET７は入力インピーダンスが極
めて高いため抵抗Ｒ２２を通じて流れる電流は極
めてわずかである。このようにしてセンサ回路１
０に電源を供給すると共にサイリスタ６を位相制
御している。このときコンデンサＣ１８を急速充
電する毎に動作表示用の発光ダイオード１５が点
灯する。従つて発光ダイオード１５は商用交流の
２倍の100又は120Hzで点滅を繰り返すが、第３図
ｂに示すように連続して点灯しているように見え
近接スイツチが物体を検知した検知状態であるこ
とが表示される。

さて負荷Ｌに過電流が流れたり、又は負荷Ｌを
短絡した場合の動作について説明する。今負荷Ｌ
が短絡状態となつている状態で第４図に示すよう
に時刻t3に物体が近接スイツチに接近したとす
る。そうすればセンサ回路１０はNL出力を出
し、サイリスタ６とFET７に大電流が流れる。
しかしセンサ回路１０に与えられる電源電圧が定
電圧回路９によつて一定電圧に定められているた
め、FET７に与えられるゲート電圧も一定であ
りFET７の定電流特性によつて短絡電流は一定
値に制限される。そしてその直後に低抗Ｒ２３，
Ｒ２４の分圧回路によりサイリスタのゲートに電
圧が与えられてサイリスタ８がターンオンし、
FET７のゲートをゼロボルト近くに下げる。従
つて短絡電流がFET７によつて遮断され、短絡
状態からダイオードブリツジ４やスイツチング素
子であるサイリスタ６を保護することが可能とな
る。その後電源用コンデンサＣ１８からセンサ回
路１０及び抵抗Ｒ２２を介してサイリスタ８に保
持電流が流れ、サイリスタ８をオン状態に保持す
る。ここで発光ダイオード１４及び定電流ダイオ
ード１９を通じて流れる充電電流よりもサイリス
タ８の保持手段が多くなるように抵抗Ｒ２２の抵
抗値を選択しておく。そうすればサイリスタＣ１
８の両端のセンサ回路１０に与えられる電源電圧
は第４図ａに示すように徐々に低下し、時刻t4に
おいてセンサ回路１０のICリセツト電圧Vrに達
することとなる。リセツト電圧Vrに達すればセ
ンサ回路１０のNL出力が“Ｌ”レベルとなり、
サイリスタ８は保持電流がなくなつてターンオフ
する。そうすればコンデンサＣ１８の消費電流は
少さくなり定電流ダイオード１９を介してコンデ
ンサＣ１８が充電され、センサ回路１０に与えら
れる電源電圧は再び上昇する。そしてこの電圧が
リセツト電圧Vr以上となればセンサ回路１０の
NL出力は再び“Ｈ”レベル出力を出し、トラン
ジスタ１２がオンとなりトランジスタ１３を介し
てコンデンサＣ１８が急速充電され、同時に発光
ダイオード１５が第４図ｂに示すように一瞬点灯
する。そして近接スイツチに物体が近接している
場合には、トランジスタ１３のオフと共にサイリ
スタ６及びFET７がトリガされて一瞬オン状態
となるが、サイリスタ８がターンオンしてFET
７をオフとし短絡電流を停止させる。その後コン
デンサＣ１８よりセンサ回路１０と抵抗Ｒ２２を
介してサイリスタ８に保護電流が流れる。そのと
き電源表示用の発光ダイオード１４及び定電流ダ
イオード１９を介してコンデンサＣ１８が充電さ
れ、前述した動作を繰り返す。従つて第４図ａに
示すようにセンサ回路１０の電源電圧は所定のサ
イクルで上昇下降を繰り返し、それに伴つて第４
図ｂに示すように動作表示用発光ダイオード１５
が点滅する。このサイクルは抵抗Ｒ２２の抵抗値
を調整することによつて例えば1.5秒程度になる
ように設定しておく。そうすれば使用者に短絡保
護回路が動作していることを報知することが可能
となる。ここで短絡状態が解消すれば次にサイリ
スタ６、FET７に負荷電流が流れてもサイリス
タ８はトリガされない。従つてそのまま第３図に
示す正常動作に復帰することができる。

尚本実施例はトリガ回路１１の電源入力端に直
列に電源表示用の発光ダイオード１４を設けた
が、電源表示用の発光ダイオードは必ずしも設け
る必要はなく、動作表示用の発光ダイオード１５
のみとすることもできる。

又本実施例は交流二線式近接スイツチについて
説明したが、光電スイツチ等、他の二線式電子ス
イツチに応用することが可能であることはいうま
でもない。又本実施例は電源として交流電源を用
いているが、直流電源を用いた電子スイツチにも
同様に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による交流二線式近接スイツチ
の一実施例を示す回路図、第２図ａ及び第２図ｂ
は本発明による近接スイツチの外観を示す正面図
及び側面図、第３図は正常に動作している際の各
部の波形を示す波形図、第４図は負荷短絡状態に
おける各部の波形を示す波形図である。 １，２……端子、４……ダイオードブリツジ、
６，８……サイリスタ、７……FET、９……定
電圧回路、１０……センサ回路、１１……トリガ
回路、１２，１３……トランジスタ、１４，１５
……発光ダイオード、１６……ツエナダイオー
ド、Ｃ１８，Ｃ２１……コンデンサ、１９……定
電流ダイオード、２０……検知コイル、Ｒ２２，
Ｒ２３，Ｒ２４……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ センサ回路と、負荷及び電源に直列に接続さ
   れ、該センサ回路の出力に基づいて負荷への電力
   供給を制御する出力開閉用スイツチング素子と、
   を有する電子スイツチにおいて、 前記出力開閉用スイツチング素子に直列に接続
   された電流制限用トランジスタと、 前記電流制限用トランジスタの制御端子と電源
   入力端間に設けられ短絡時に導通して前記電流制
   限用トランジスタを遮断すると共に、前記センサ
   回路より保持電流が与えられるサイリスタと、 前記センサ回路に電源を供給する蓄電素子と、 前記センサ回路出力に基づいて前記出力開閉用
   スイツチング素子をトリガすると共に、定電流素
   子を有し前記サイリスタの保持電流以下の電流を
   前記蓄電素子に充電電流として供給する充電回路
   と、前記蓄電素子を急速充電する急速充電回路と
   を設けたトリガ回路と、 前記トリガ回路の急速充電回路に設けられ、物
   体の検知時に点灯すると共に短絡時に前記充電回
   路の充電電流と前記サイリスタの保持電流との差
   に基づく周期によつて点滅して短絡状態を報知す
   る表示器と、を具備することを特徴とする電子ス
   イツチ。 ２ 前記センサ回路の蓄電素子の充電回路に充電
   状態を報知する電源表示用の表示器を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ス
   イツチ。 ３ 前記表示器は発光ダイオードであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   電子スイツチ。 ４ 前記蓄電素子はコンデンサであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
   記載の電子スイツチ。