JPH04129418A - ２線式無接点スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電源と負荷の直列回路が接続される２端子を有
し、被検出体に応動する検出回路の出力に基づいて負荷
をオン・オフする２線式無接点スイッチ暑こ関する。

〔従来の技術〕

光電スイッチや近接スイッチのように被検出体に応動す
る検出回路の出力に基づいて負荷をオン・オフする２線
式無接点スイッチの従来例を第３図に示す。ここで２線
式無接点スイッチは、電源１と負荷２の直列回路が接続
される２端子３，４゜この２端子３，４間に並列に接続
される出力スイッチング回路５．前記２端子３．４から
入力電圧が印刀口される直列制御形定電圧回路６．この
定電圧回路６の出力端に接続されるコンデンサ７および
検出コイル８を含む検出回路９からなる。

出力スイッチング回路５は２端子３，４の間に接続され
た出力トランジスタＩＯのコレクタ・エミッタ、ＰＮＰ
形トランジスタ１１のエミッタ・コレクタと発光ダイオ
ード１２と２つの抵抗１３　、１４の直列回路および２
つの抵抗１５　、１６とトランジスタ１７のコレクタ参
エミッタからなり、トランジスタ１０のベースが２つの
抵抗１３　、１４の接続点に、トランジスタ１１のベー
スが２つの抵抗１５　、１６の接続点に、トランジスタ
１７のベースが抵抗１８を介して検出回路９の出力端に
それぞれ接続されている。直列制御形定電圧回路６は端
子３がデプレション形寛界効果トランジスタ（以下ＦＥ
Ｔと略称する）１９のドレーン−ソースを介して検出回
路９に給電するように接続され、ＦＥＴ１９のソースと
端子４の間に抵抗器とツェナダイオード２１．トランジ
スタ乙のコレクタ参エミッタと抵抗器の直列回路および
２つの抵抗器、２５の直列回路がそれぞれ接続され、ト
ランジスタ乙のコレクタ・エミッタと並列に抵抗あとト
ランジスタ苔のコレクタ参エミッタが接続され、トラン
ジスタｎのコレクタがＦ　Ｅ　Ｔ　１９のゲートに接続
されて、トランジスタρとトランジスタｎは差動増幅回
路を形成している。そしてトランジスタ２のベースは抵
抗器とツェナダイオード２１の接続点にトランジスタｎ
のベースは２つの抵抗器、２５の接続点にそれぞれ接続
されている。

検出回路９は検出コイル８を有する発振回路からなり、
被検出体の検出コイル８への接近によって検出回路９か
らハイレベルの信号（以下）■と略称するンが出力され
、被検出体の検出コイル８からの離反により検出回路９
からローレベルの信号（以下りと略称する）が出力され
る。この検出回路９は電源投入時には回路素子が不安定
な状態にあることから所定期間だけ出力を強制的にＬに
保つよう構成されている。

２端子３．４間に電源１と負荷２が接続されると、この
とき検出回路９の出力がＬであるからトランジスタ１７
がオフしており、出力スイッチング回路５はオフしてい
る。電源投入時、定電圧回路６におけるトランジスタ＆
とともに差動増幅回路を構成するトランジスタτはオフ
しているから直列制御素子として作用するＦ　Ｅ　Ｔ　
１９は抵抗２６＃こよりゲートとソース間が同電位とな
りＦＥＴ１９は定電流素子として作用しＦ　Ｅ　Ｔ　１
９に流れる固有の電流によりコンデンサ７が充電される
。コンデンサ７の充電が進んで定電圧回路６の出力電圧
が高くなり、２つの抵抗ｕ、２５からなる分圧抵抗によ
ってトランジスタごのベース電圧が、ツェナダイオード
２１によって決まるトランジスタ四のベース電圧に接近
するとトランジスタｎのコレクタ・エミッタの電流が増
加し、抵抗あの両端番こ電圧降下を生じ、Ｆ　Ｅ　Ｔ　
１９のゲート・ソース電圧は定電圧回路６の出力電圧が
一定になるようＩこ制御される。

検出コイル８に被検出体が接近すると検出回路９の出力
はＨ４こ転じ、トランジスタ１７がオンする。

このためトランジスタ１１がオンし、出力トランジスタ
１０をオンして負荷２に通電する。このとき発光ダイオ
ード１２が発光して負荷２への通１！Ｕを表示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の２線式無接点スイッチでは、直列制御形とりつる
最も低い電圧よりさらに低目に設定しておく必要がある
。定電圧回路の入力電圧は出力スイッチング回路がオン
しているときの方がオフしているときより低く、その電
圧Ｖは発光ダイオードの順方向電圧降下ＶＬＥＤと出力
トランジスタ１００〕ベース・エミッタ間電圧Ｖｏｗに
関係するが１両電圧ＶＬＥＤ　＋　■ＢＥは温度変化に
よる変動が太き（通常電圧Ｖは高温において最も低くな
るから定電圧回路の出力電圧を部品特性のばらつきも考
慮して高温時の電圧■の値より低く設電すると、電圧Ｖ
の値は室温咳たは低温において不必要に高くなり。

２端子３，４の間のオン時の電圧降下を低くできないと
いう欠点がある。

そこで本発明の目的は、上述の欠点を除去し、２端子間
のオン時の電圧降下が低く、かつ温度の影響の少ない２
線式無接点スイッチを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため本発明は％電源と負荷との直
列回路が接続される２端子、被検出体に応動して信号を
発する検出回路、この検出回路の信号に応じて前記２端
子間に負荷電流を流すとともに所定電圧降下を発生する
出方スイッチング回路および前記２端子間から大刀電圧
が印加され前記検出回路に給電する電圧を一定に保持す
る直列制御形定電圧回路を備えた２線式無接点スイッチ
において、前記出方スイッチング回路を並列制御形定電
圧回路として兼用し、この並列制御形定電圧回路および
前記直列制御形定電圧回路を前記検出回路の出力ｌこ応
じて切換える切換手段を設け、前記並列制御形定電圧回
路による制御時には直列制御形定電圧回路の直列制御素
子をオンまたは短絡するようにしたことを特徴とする。

なお切換手段は検出回路の出力をそのまま２よびインバ
ータを介して制御されるそれぞれのアナログスイッチで
あることを特徴とする。または直列制御形定電圧回路の
直列制御素子をトランジスタとし、切換手段は前記トラ
ンジスタのコレクタ・エミッタを短絡する第１のトラン
ジスタおよび並列制御形定電圧回路の入力側に設けた第
２のトランジスタであり、この＠１および第２の　トラ
ンジスタが検出回路の出力により第３のトランジスタを
介して制御されることを特徴とする。

〔作用〕

検出回路が被検出体を検出し°Ｃいないときには検出回
路の出力に基づいて出力スイッチング回路はオフされそ
の動作は禁止されるが、オンしているときはその導通状
態がこの無接点スイッチを構成する内部回路への出力電
圧の大きさに応じて制御されることにより内部回路の電
圧が一定に保たれることに着目したもので、検出回路が
被検出体を検出していないときには直列制御形定電圧回
路が動作して定電圧回路以下の内部回路の電圧を一定に
保つが、検出回路が被検出体を検出しているときには検
出回路の出力によって切換えられ直列制御形定電圧回路
の直列制御素子は低抵抗でオン状態にされるか、短絡さ
れ、出方スイッチング回路が直列制御形定電圧回路の一
部とともに並列制御形定電圧回路として動作する。なお
画定電圧回路は、検出回路の出力をそのままおよびイン
バータで反転した出力によりそれぞれのアナログスイッ
チを交互にオン−オフするか、または直列制御形定電圧
回路の直列制御素子をトランジスタとし。

このトランジスタのコレクタ・エミッタ間を短絡するよ
うに設けた第１のトランジスタおよび出方スイッチング
回路の入力側に設けた第２のトランジスタを検出回路の
出力により第３のトランジスタを介して交互にオン拳オ
フＬ、第１のトランジスタをオンして直列制御素子を短
絡したときは第２のトランジスタがオンして出力スイッ
チング回路をオンする。また第１のトランジスタがオフ
したときは第２のトランジスタがオフして出力スイッチ
ング回路がオフする。

〔実施例〕

本発明による２Ｉｗｉｉ式無接点スイッチの実施例を第
１図および第２図に示し、第３図と同一のものには同図
と同一の符号を付してその説明を省略した。

第１図において、電源ｌと負荷２の直列回路が接続され
る２端子３，４．直列制御形定電圧回路６の出力端に接
続されたコンデンサ７″Ｊ３よび検出コイル８を含む検
出回路９は従来のものと同一である。この２線式無接点
スイッチが従来のものと異なる主な点は２つのアナログ
スイッチ２８　、２９゜インバータ加を用いて検出回路
９の出方で出方スイッチング回路５と定電圧回路６を切
換えるようにしたことで、出力スイッチング回路５は従
来のものと同様に２端子３，４の間に出方トランジスタ
１０のコレクタ・エミッタが接続されている。この出力
トランジスタ１０のベースには２端子３．４の間に接続
されたＰＮＰ形トランジスタ１１、発光ダイオード１２
および抵抗１４の直列回路の発光ダイオード１２と抵抗
１４の接続点が接続されている。トランジスタ１１のベ
ースは従来のものと大いに異なり、抵抗１５を介して端
子３に接続されるとともにアナログスイッチ路を介して
定電圧回路６におけるトランジスタｎのコレクタに接続
されている。またアナログスイッチ路のゲートは検出回
路９の出力端に接続されている。定電圧回路６のＦＥＴ
１９．２つのトランジスタη、２７からなる差動増幅回
路などは従来のものと同様であるが、Ｆ　Ｅ　Ｔ　１９
のゲートとトランジスタ４のコレクタの間にアナログス
イッチ路が接続され、このアナログスイッチ路のゲート
には検出回路９の出力端がインバータ（９）を介して接
続されている。すなわち検出回路９の出力がＨかＬかに
より２つのアナログスイッチ路、２９が交互にオン・オ
フするように接続されていることが従来のものと異なる
王な点である。

検出回路９が被検出体を検出していないとき。

検出回路９の出力はＬでアナログスイッチあのゲートに
はＬ信号が印加され、アナログスイッチ路のゲートには
Ｈ信号が印刀口される。したがってアナログスイッチ路
はオフとなり２つのトランジスタ１１　、１０はオフと
なる。またアナログスイッチ路はオンとなるから定電圧
回路６は直列制御形定電圧回路として既に述べた動作に
より一定電圧を出力する。検出回Ｗ！ｒ９が被検出体を
検出しその出力がＨに転するとアナログスイッチ路はオ
フし、　ＦＥＴ１９はゲート・ソース間電圧が抵抗かに
よりｏ■になりＦＥＴ１９は低抵抗のオン状態となる。

またアナログスイッチ路はオンし、トランジスタ１１の
ベースはトランジスタごのコレクタに接続されるから。

定電圧回路６の一部と出力スイッチング回路５は並列制
御形定電圧回路を構成し、内部回路電圧の倣小な上昇は
分圧抵抗ツ、２５によりトランジスタｎのベース電圧を
上昇させ、トランジスタｎのコレクタ電Ｒを増力口させ
アナログスイッチ別を介して両トランジスタ１１　、１
０のオン電流を増力口させ。

内部回路電圧を所定値に引き戻す。このように定電圧回
路６の出力である内部回路電圧に応じてトランジスタ１
１と出力トランジスタｌＯを制御することにより、出力
スイッチング回路５のオン時にも内部回路電圧を一足に
保つことができ、このようにすればｍカスイツチング回
路がオンのときも２端子間の電圧を低くでき、温度の影
響も受は難い。

＠２図は第１図と異なる実施例を示す。この実施例にお
いても電源ｌと負荷２の直列回路を接続する２端子３，
４、直列制御形定電圧回路６の出力端に接続されたコン
デンサ７および検出コイル８を含む検出回ｗＩ９は従来
のものまたはＩＲ１図に示す実施例と同一である。この
実施例が第１図と異なる主な点はＦＥＴがトランジスタ
３１に置き換えられ、２つのアナログスイッチが２つの
トランジスタ３２　、３３に置き換えられたことである
。出力スイッチング回路５は［１図に示す実施例とほぼ
同様であり、トランジスタ１１のベースは抵抗１５を介
のコレクタに接続されている。またトランジスタ３２の
ベースは、検出回路９の出力端が抵抗３５を介してベー
スに接続されたトランジスタＩのコレクタに抵抗あを介
して接続され、トランジスタあのエミッタは端子４に接
続されている。胛はトランジスタ３２のコレクタとベー
スの間に接続された抵抗である。定電圧回路６は既に述
べたＦＥＴがトランジスタ３１に置き換えられ、電源１
の電圧は端子３から直列制御ｌｌ素子であるトランジス
タ３１のコレクタ拳エミッタを介して検出回路９に印加
されるように接続されている。このトランジスタ３１の
ベースはトランジスタ４のコレクタに接続されている。

あはトランジスタ３１のコレクタとベースとの間に接続
された抵抗である。トランジスタ３１のコレクタ・エミ
ッタと並夕１ｊにＰＮＰ形トランジスタ羽のエミッタ・
コレクタが接続され、このベースは抵抗３９を介してト
ランジスタあのコレクタに接続されている。またトラン
ジスタおのベース・エミッタ間には抵抗４０が接続され
ている。

検出回路９が被検出体を検出していないとき。

この出力はＬでトランジスタ謁はオフしているから２つ
のトランジスタ３２　、３３はオフしており、トランジ
スタ１１．出力トランジスタ１０もオフしている。した
がって定電圧回路６はトランジスタ３１を直列制御素子
として動作する。すなわちコンデンサ７の電圧が高く内
部回路電圧により分圧抵抗２４゜δを介してトランジス
タｎのベース電圧がツェナダイオード２１により決まる
トランジスタ乙のベース電圧より高くなるとトランジス
タｎのコレクタ電流が増加し、抵抗あによる電圧降下に
よりトランジスタ３１のベース電圧が引き下げられる。

また内部電圧が低下すると逆の経過をたどって結果的ｌ
こ内部電圧は一定に保たれる。検出回路９が被検出体を
検出するとその出力はＨに転じトランジスタＩはオンす
る。したがってトランジスタおもオンとなり、トランジ
スタ３１は短絡され、端子３と内部回路は導通状態とな
る。またトランジスタ３２もオンするのでトランジスタ
１１のベースはトランジスタ３２のエミッタ・コレクタ
を介してトランジスタｎのコレクタと接続され、既に述
べたように出力スイッチング回路５が並列制御形定電圧
回路として動作し内部回路の電圧は一定に保たれる。

この構成ではトランジスタ３１のベース・エミッタ間の
電圧だけ電圧損失が大きいが出力スイッチング回路５が
オフしている期間中はほぼ電源１の全電圧が２端子３，
４間に印加されるから支障ない。

また出力スイッチング回路５がオンしている期間中ハト
ランジスタおもオンしているから電圧損失を小さくする
ことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば定電圧回路は検出回路
の出力に基づいて直列制御形定電圧回路と並列制御形定
電圧回路に切換える切換手段を設け、出力スイッチング
回路がオンしてこの回路が並列制御形定電圧回路として
動作する期間中は直列制御形定電圧（ロ）路の直列制御
素子をオンまたは短絡するようζこ構成したことにより
、定電圧回路の出力電圧の設電値に対して無接点スイッ
チの雨漏に必要な電圧を低くすることができるという効
果があり、このため温度の影替も受は難い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は１本発明による２線式無接点スイ
ッチのそれぞれ異なる実施例を示す結線図、第３図は従
来の２線式無接点スイッチの一例を示す結線図である。 ｌ：を源、２：負荷、３．４：端子、５：出カスイツチ
ング回路、６：直列制御形定電圧回路、９：検出回路、
　１９　：　ＦＥＴ、　２８，２９　：アナログスイッ
チ、よ）：インバータ、　３１，３２．３３　：　Ｉ・
ジンジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電源と負荷との直列回路が接続される２端子、被検
   出体に応動して信号を発する検出回路、この検出回路の
   信号に応じて前記２端子間に負荷電流を流すとともに所
   定電圧降下を発生する出力スイッチング回路および前記
   ２端子間から入力電圧が印加され前記検出回路に給電す
   る電圧を一定に保持する直列制御形定電圧回路を備えた
   ２線式無接点スイッチにおいて、前記出力スイッチング
   回路を並列制御形定電圧回路として兼用し、この並列制
   御形定電圧回路および前記直列制御形定電圧回路を前記
   検出回路の出力に応じて切換える切換手段を設け、前記
   並列制御形定電圧回路による制御時には直列制御形定電
   圧回路の直列制御素子をオンまたは短絡するようにした
   ことを特徴とする２線式無接点スイッチ。 ２）請求項１記載の２線式無接点スイッチにおいて、切
   換手段は検出回路の出力をそのままおよびインバータを
   介して制御されるそれぞれのアナログスイッチであるこ
   とを特徴とする２線式無接点スイッチ。 ３）請求項１記載の２線式無接点スイッチにおいて、直
   列制御形定電圧回路の直列制御素子をトランジスタとし
   、切換手段は前記トランジスタのコレクタ・エミッタを
   短絡する第１のトランジスタおよび出力スイッチング回
   路の入力側に設けた第２のトランジスタであり、この第
   １および第２のトランジスタが検出回路の出力により第
   ３のトランジスタを介して制御されることを特徴とする
   ２線式無接点スイッチ。