JPH0412051B2

JPH0412051B2 -

Info

Publication number: JPH0412051B2
Application number: JP7234982A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Tanigawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1992-03-03
Also published as: JPS58188025A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、直流２線式近接スイツチに関し、特
に検出回路の回路電圧の供給方法を改善し、導通
時の近接スイツチの端子電圧を極力小さくして、
負荷に十分な電流を供給し得るようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来の直流２線式近接スイツチの一例を第１図
に示す。ここで、１は端子１ａおよび１ｂを有す
る直流２線式近接スイツチ、２は電源、３はリレ
ー等の負荷であり、この近接スイツチ１は電源２
と負荷３との直列回路の両端にその端子１ａおよ
び１ｂをそれぞれ接続して使用される。４は検出
コイル５およびコンデンサ６で構成されたタンク
回路である。７は検出回路であり、電源入力端子
PIは抵抗８を介して端子１ａに接続され、出力
端子OPはトランジスタ９のベースに接続され、
共通線接続端子Ｇは端子１ｂに接続されている。
トランジスタ９のエミツタは端子１ｂに、コレク
タは抵抗１０を介してトランジスタ１１のベース
に接続されている。トランジスタ１１のエミツタ
は端子１ａに接続され、コレクタは定電圧素子１
２のカソードおよび検出回路７の電源入力端子
PIに接続されている。定電圧素子１２のアノー
ドは端子１ｂに接続されている。

この近接スイツチでは、被検出物体（不図示）
が検出コイル５から遠くに離れているときは、検
出回路７内の回路４をタンク回路とする発振回路
（不図示）の発振振幅が大きくなつている。被検
出物体がコイル５から遠く離れている状態で近接
スイツチ１の端子１ａと１ｂとの間を導通状態と
するか、遮断状態とするかは任意であるが、仮に
この状態では近接スイツチ１の端子１ａと１ｂと
の間が遮断状態におかれるものとすれば、このと
き検出回路７は出力端子OPからトランジスタ９
のベースにはベース電流が供給されず、トランジ
スタ９は遮断状態にある。このときトランジスタ
１１も遮断状態にあり、負荷３および抵抗８を介
して定電圧素子１２へ電流が流れ、検出回路７へ
は一定の電流電圧が供給される。なお、このとき
負荷３を流れる電流によつて負荷３は作動しな
い。

一方、被検出物体が検出コイル５に接近する
と、検出回路７内の発振回路の発振振幅が小さく
なり、または発振が停止する。その結果、検出回
路７の出力端子OPからトランジスタ９のベース
へ電流が供給され、トランジスタ９は導通状態と
なる。これによつて、抵抗１０を介してトランジ
スタ１１のベースに電流が流れ、トランジスタ１
１は導通する。従つて、電源２から負荷３、トラ
ンジスタ１１および定電圧素子１２により構成さ
れる閉回路に電流が流れ、この電流によつて負荷
３が駆動され、このときに定電圧素子１２のカソ
ード電圧が検出回路７の電源入力端子PIに供給
される。

この結果、近接スイツチ１の導通時、負荷３の
両端に加わる電圧V_Lは直流電源２の電圧E_bから
定電圧素子１２の定格電圧V_Zおよびトランジス
タ１１の導通時のエミツタ・コレクタ間電圧V_cE
を差し引いた値となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

通常の検出回路の動作に必要な電源電圧は約
5Vである。従つて、定電圧素子１２の定格電圧
V_Zも約5V程度としなければならない。一方、直
流電源２の電圧E_bは、DC12VまたはDC24Vが広
く採用されており、DC24Vの場合でさえ前述の
V_Z＝5Vの損失は20％以上に相当する。この値は
通常の負荷３の動作補償範囲を下回つており、動
作が不安定になるおそれがある。DC12Vの電源
においては、最早実用をなさないことは言うまで
もない。

そこで、本発明の目的は前述した従来装置の欠
点を除去し、導通時の端子電圧を極力小さくし、
負荷に十分な電流を供給し得るようにした直流２
線式近接スイツチを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述した目的を達成するため本発明は、直流電
源と負荷との直列回路の両端にそれぞれ接続され
る２端子と、該２端子間を開閉する出力トランジ
スタと、前記２端子より定電圧回路を介して給電
が行われ、被検出物体の接近に応動して出力信号
を発生し、この出力信号により前記定電圧回路の
電圧抑制機能を無効とする検出手段と、該検出手
段の電源入力端子と共通線接続端子との間に並列
に接続したコンデンサと、前記検出手段の出力信
号の発生時に定電圧回路の電圧抑制機能が無効化
されることにより上昇する前記コンデンサの端子
電圧が所定の上限値を上回つた場合に前記出力ト
ランジスタを導通させ、前記コンデンサの端子電
圧が低下し、所定の下限値を下回つた場合に前記
出力トランジスタを遮断させる比較手段とを備え
たことを特徴とする。

〔作用〕

被検出物体の接近に応動して検出手段から出力
信号が発生すると定電圧回路の電圧抑制機能が無
効化されてコンデンサの端子間には直流電源の電
源電圧が印加されてコンデンサの端子間電圧は上
昇する。このようにして上昇するコンデンサの端
子間電圧は比較手段により検出され、コンデンサ
端子電圧が所定の上限値を上回ると比較手段から
出力トランジスタにベース電流が供給される。こ
の出力トランジスタの導通により負荷が駆動さ
れ、前記出力トランジスタの導通期間中検出手段
にはコンデンサの放電電流が流れて動作状態を継
続する、コンデンサの放電が進んでその端子電圧
が比較手段の所定の下限値を下回ると出力トラン
ジスタのベース電流が断たれる。このとき、定電
圧回路の電圧抑制機能は検出回路の出力信号によ
り無効化されているので、コンデンサの端子間に
は直流電源の電源電圧が印加されて充電される。
コンデンサの端子電圧が所定の上限値を上回ると
比較手段から出力トランジスタにベース電流が供
給されて出力トランジスタが導通する。以後、検
出手段から出力信号が出力されて定電圧回路の電
圧抑制機能が無効化されている期間中上述の動作
を繰り返す。

〔実施例〕

以下、図面により本発明を詳細に説明する。第
２図は本発明の一実施例を示す直流２線式近接ス
イツチの回路図である。

図において、１０１は近接スイツチを示し、第
１図に示したところと同一の箇所には同一符号を
付している。ここに、２０は出力トランジスタで
あり、そのコレクタおよびエミツタをそれぞれ近
接スイツチ１０１の端子１ａ，１ｂに接続する。
トランジスタ２１のコレクタを抵抗２２の一端子
と共に定電圧素子２３のカソードに、エミツタを
検出回路７の電源入力端子PIに接続し、定電圧
素子２３のアノードをトランジスタ３０を介して
端子１ｂ接続する。このトランジスタ２１、抵抗
２２および定電圧素子２３によつて定電圧回路を
構成する。トランジスタ３０のベースは抵抗３１
とトランジスタ２９の接続点に接続されており、
トランジスタ２９のベースは検出回路７の出力端
子OPに接続されているので、出力端子OPからの
出力電圧V_pによりトランジスタ２９が導通する
とトランジスタ３０が遮断状態となつて定電圧回
路の電圧抑制機能が失われる。また、トランジス
タ３０が導通状態にあると、出力トランジスタ２
０の遮断時に、検出回路７の電源入力端子PIに
供給される電圧を定電圧素子２３の定格電圧にほ
ぼ等しい値の維持する。

平滑コンデンサ２４を検出回路７の電源入力端
子PIと共通線接続端子Ｇとの間に接続する。２
５は比較手段としてのコンパレータであり、比較
電圧入力端子２６をコンデンサ２４の正側端子に
接続し、出力端子２７を出力トランジスタ２０の
ベースに接続し、共通線接続端子２８を端子１ｂ
に接続する。

定電圧素子１２１のアノードをトランジスタ１
２２ベースに、そのカソードを抵抗１２３を介し
て比較電圧入力端子２６に接続する。トランジス
タ１２２のエミツタを端子２８に接続し、そのコ
レクタを抵抗１２４を介して端子２６に接続する
と共にトランジスタ１２５のベースに接続する。
トランジスタ１２５のコレクタ抵抗１２６を介し
て端子２６に接続すると共に抵抗１２７を介して
定電圧素子１２１のカソードに接続する。トラン
ジスタ１２５のエミツタをトランジスタ１２８の
ベースに接続すると共に、抵抗１２９を介して端
子２８に接続する。トランジスタ１２８のコレク
タを出力端子２７に接続し、エミツタを端子２８
に接続する。

第３図の各部動作波形図を参照しながらこの近
接スイツチ１０１の動作を説明する。被検出物体
が検出コイル５から遠くに離れているときは、検
出回路７の出力端子OPには出力電圧V_pはなく、
トランジスタ３０は導通状態にある。このとき、
検出回路７の電源入力端子PIには負荷３、トラ
ンジスタ２１を通じて電源２から電流が供給さ
れ、その端子電圧は定電圧素子２３の端子電圧よ
りやや低い一定の値となる。なお、検出回路７の
電源入力端子PIからみた内部インピーダンスを
十分大きくしておき、これらの回路に流入する電
流によつて負荷３が動作することのないようにし
ておく。また、定電圧素子１２１およびトランジ
スタ１２２のベース・エミツタからなる直列回路
の阻止電圧を定電圧素子２３の定格電圧よりやや
大きくしておき、被検出物体が検出コイル５から
離間して、出力トランジスタ２０が遮断状態にあ
るとき、端子２６に供給される電圧がこの阻止電
圧を下回つてトランジスタ１２２が遮断されてお
り、これに応動してトランジスタ１２５および１
２８が導通状態になるようにしておく。従つて、
出力トランジスタ２０はベース電流が供給されな
いため遮断状態になる。

被検出物体が検出コイル５に接近すると、検出
回路７の出力端子OPに所定の出力電圧V_pが発生
する。この出力電圧V_pによりトランジスタ２９
が導通状態となり、トランジスタ３０が遮断状態
となるので、定電圧回路の電圧抑制機能が失われ
る。これによりコンデンサ２４が充電され、やが
てコンデンサ２４の充電電圧V_cが所定の上限電
圧に達するとコンパレータ２５により検出され、
出力トランジスタ２０が導通状態となる。従つ
て、負荷３に電源２の電圧E_bにほぼ等しい駆動
電圧が印加され、負荷３が動作する。一方、出力
トランジスタ２０の導通によつてトランジスタ２
１のコレクタ電圧がベース電圧より低くなり、検
出回路７の電源入力端子PIへの電流の供給が断
たれる。そして、検出回路７およびコンパレータ
２５にはコンデンサ２４の放電による放電電流が
流れ、コンデンサ２４の端子電圧V_cは徐々に降
下する。

コンデンサ２４の放電が進み、やがてその端子
電圧V_cがコンパレータ２５の定電圧素子１２１
およびトランジスタ１２２のベース・エミツタか
らなる直列回路の阻止電圧を下回ると、トランジ
スタ１２２が遮断状態となる。これに応動してト
ランジスタ１２５およびトランジスタ１２８が導
通する。

このトランジスタ１２８の導通により、抵抗３
２を介して出力トランジスタ２０のベースへ供給
されていた電流はバイパスされ、出力トランジス
タ２０は遮断状態になる。その結果、トランジス
タ２１のコレクタ電圧は回復し、このトランジス
タ２１のコレクタおよびエミツタを通してコンデ
ンサ２４および検出回路７の電源入力端子PIに
電流が供給される。コンデンサ２４の端子電圧
は、その静電容量および負荷３、トランジスタ２
１、検出回路７、コンパレータ２５等の抵抗によ
つて定められる所定の時定数に従つて上昇する。
コンデンサ２４の電圧V_cが所定値まで回復する
と、トランジスタ１２２のベースに電流が流れ、
このトランジスタ１２２が導通する。これに応動
してトランジスタ１２５および１２８は遮断状態
となり、トランジスタ１２８によつてバイパスさ
れていた抵抗３２を介して流れる電流は再びトラ
ンジスタ２０のベースへ流れ込む。この出力トラ
ンジスタ２０が導通することによつてトランジス
タ２１が遮断状態となり、以後このような動作を
繰り返す。

コンパレータ２５はヒステリシス特性を有す
る。すなわち、トランジスタ１２２が遮断状態と
なり、これに応動してトランジスタ１２５が導通
状態になると、コレクタ電流は抵抗１２６を通つ
て流れるほか、抵抗１２３および抵抗１２７を通
つて流れる。従つて、コンデンサ２４の端子電圧
V_cがトランジスタ１２２が遮断状態になつたと
きの電圧、すなわち、定電圧素子１２１およびト
ランジスタ１２２のベース・エミツタからなる直
列回路の阻止電圧（以下「下限値V_CL」という）
まで回復しただけではトランジスタ１２２は導通
せず、この下限値V_CLに抵抗１２３の電圧降下分
を加えた電圧（以下「上限値V_CH」という）まで
回復して始めてトランジスタ１２２が導通する。

このように、コンパレータ２５は、その端子２
６に印加される電圧が下限値V_CLを下回つたと
き、トランジスタ１２８を導通状態にし、端子２
６に印加される電圧が上限値V_CHまで回復すると
トランジスタ１２８を遮断状態にするというヒス
テリシス特性により、出力トランジスタ２０の導
通後、コンデンサ２４の端子電圧V_cが下限値V_CL
を下回つたとき、出力トランジスタ２０を一時的
に遮断してコンデンサ２４を充電し、その端子電
圧V_cが上限値V_CHまで回復した時点で出力トラン
ジスタ２０を再び導通させるという断続動作を行
う。

出力トランジスタ２０が一時的に遮断状態にな
る期間ｔにおいて、負荷３に流れる電流I_LLおよ
びI_LRの状態を第３図に示す。I_LRは負荷３が抵抗
負荷である場合に流れる電流であり、期間ｔの間
は、負荷３の抵抗、トランジスタ２１の導通時の
コレクタ・エミツタ間抵抗等によつて定められる
大きさの充電電流I_LRCがコンデンサ２４に流れ込
み、このコンデンサ２４を充電する。

この充電電流I_LRCは出力トランジスタ２０の導
通時の電流I_LRよりやや少ない程度であり、この
期間ｔにおいても負荷３は動作し続ける。

また、I_LLは負荷３が誘導性である場合に負荷
に流れる電流を示し、期間ｔにおいては、負荷３
の磁気エネルギにより出力トランジスタ２０の導
通時に負荷３を流れていた電流I_LLにほぼ等しい
大きさの電流I_LLCが流れ、負荷３は動作し続け
る。

なお、前記実施例ではスイツチの形式を誘導形
としたが、静電容量形あるいは光電形等の直流２
線式近接スイツチにも本発明を適用できるとは言
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明によれば、直流電
源と負荷との直列回路の両端にそれぞれ接続され
る２端子と、該２端子間を開閉する出力トランジ
スタと、前記２端子より定電圧回路を介して給電
が行われ、被検出物体の接近に応動して出力信号
を発生し、この出力信号により前記定電圧回路の
電圧抑制機能を無効とする検出手段と、該検出手
段の電源入力端子と共通線接続端子との間に並列
に接続したコンデンサと、前記検出手段の出力信
号の発生時に定電圧回路の電圧抑制機能が無効化
されることにより上昇する前記コンデンサの端子
電圧が所定の上限値を上回つた場合に前記出力ト
ランジスタを導通させ、前記コンデンサの端子電
圧が低下し、所定の下限値を下回つた場合に前記
出力トランジスタを遮断させる比較手段とにより
近接スイツチを構成したことにより、スイツチ導
通時の端子間電圧は極めて小さなものとなり、負
荷に流れる電流の大きさを接点等の理想スイツチ
による場合とほぼ同一の値に近づけることができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の直流２線式近接スイツチの一
例を示す回路図、第２図は本発明の一実施例を示
す直流２線式近接スイツチの回路図、第３図は第
２図に示した回路における要部信号波形図であ
る。１０１：近接スイツチ、１ａ，１ｂ：端子、
２：電源、３：負荷、４：検出部、５：検出コイ
ル、６：コンデンサ、７：検出回路、８，１０，
２２，３１，３２，３３，３４，１２３，１２
４，１２６，１２７，１２９：抵抗、９，１１，
２１，２９，３０，１２２，１２５，１２８：ト
ランジスタ、２０：出力トランジスタ、１２，２
３，１２１：定電圧素子、２４：コンデンサ、２
５：コンパレータ、２６：比較電圧入力端子、２
７：出力端子、２８：共通線接続端子。

Claims

【特許請求の範囲】

１直流電源と負荷との直列回路の両端にそれぞ
れ接続される２端子と、該２端子間を開閉する出
力トランジスタと、前記２端子より定電圧回路を
介して給電が行われ、被検出物体の接近に応動し
て出力信号を発生し、この出力信号により前記定
電圧回路の電圧抑制機能を無効とする検出手段
と、該検出手段の電源入力端子と共通線接続端子
との間に並列に接続したコンデンサと、前記検出
手段の出力信号の発生時に定電圧回路の電圧抑制
機能が無効化されることにより上昇する前記コン
デンサの端子電圧が所定の上限値を上回つた場合
に前記出力トランジスタを導通させ、前記コンデ
ンサの端子電圧が低下し、所定の下限値を下回つ
た場合に前記出力トランジスタを遮断させる比較
手段とを備えたことを特徴とする直流２線式近接
スイツチ。