JPH0425218A - 高周波発振型近接スイッチ - 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、高周波発振型近接スイッチに関する。

（従来の技術） 第４図は、従来例のこの種の近接スイッチの概略化回路
ブロック図である。

同図において、２は発振回路、４はスイッチ出力処理回
路である。発振回路２は、ハートレー型のものであって
、検出部２ａ、および発振回路本体２ｂから構成されて
いる。検出部２ａは、フェライトコアＰＣに発振コイル
ＨＣを取り付けてなるものである。発振回路本体２ｂは
、発振回路２の他の回路部分として主としてアンプ部分
を構成するものであって、検出距離調整抵抗Ｒを有して
いる。この検出距離調整抵抗Ｒは、前記アンプ部分への
発振出力の正帰還量を調整して発振回路２の発振出力の
振幅の大きさを決定するために抵抗値が調整されるもの
であり、この調整によって発振コイルＨＣの漏洩磁場の
大きさ、すなわち、検出対象物である金属の検出距離を
調整できるようになっている。

検出部２ａにおける発振コイルＨＣの漏洩磁場に検出対
象物である金属が、接近していないときは該漏洩磁場に
変化がなく、発振回路２は、そのときの発振コイルＨＣ
のコンダクタンスと発振回路本体２ｂの負性コンダクタ
ンスとに基づく発振条件が成立して発振状態となる。一
方、発振コイルＨＣの漏洩磁場に該金属が接近したとき
は該漏洩磁場によって金属に渦電流損が発生して発振コ
イルＨＣのコンダクタンスが増大し、これによって発振
回路２は発振条件が不成立となって発振停止状態となる
。

スイッチ出力処理回路４は、検波回路４ａ、シュミット
トリガ回路４ｂ、および出力回路４ｃから構成されてい
るものであって、発振回路２からの発振周波数出力を検
波回路４ａによって検波し、発振回路２が発振状態にあ
るときの検波出力と、発振停止状態にあるときの検波出
力とを、あるしきい値を持ったシュミットトリガ回路４
ｂで弁別し、この弁別出力を出力回路４ｃからスイッチ
オフ信号（金属が非接近状態のため発振回路２が発振持
続状態にあるときの信号）として、またはスイッチオン
信号（金属が接近状態のため発振回路２が発振停止状態
にあるときの信号）として出力するようになっている。

上記動作をさらに詳しく説明する。

まず、発振コイルＨＣ自体のインダクタンスをＬｌ、フ
ェライトコアＰＣの見掛は上の透磁率をμａｐｐとする
と、検出部２ａの全体のインダクタンスＬは、次式■で
あられされる。

Ｌ−μａｌ）ｌ）Ｌ＋　　・・・・・・■発振回路２の
発振周波数ｒは、当該発振回路２の発振容量をＣとする
と、前記式■から次式■であられされる。

ｆ＝１／２π、匡下 １／２π石ｉ１１］＝で　・・・・・・■また、発振コ
イルＨＣのコンダクタンスｇ（ｌは、次式■であられさ
れる。

ｇ＆＝１／２πｆＬＱ ＝１／２πｆ　Ｂａ　ｐｐＬ＋Ｑ　　−■ただし、Ｑは
発振回路２の選択度である。

さらに、発振回路２の負性コンダクタンスをｇｉとする
と、発振回路２は次式■の発振条件式が成立するきに発
振する。

ｇＣ＋（−ｇｉ）≦０　　・・・・・■このような関係
式において、金属が発振コイルＨＣに非接近状態と接近
状態にあるときについて第５図を参照して説明する。第
５図において、横軸は発振回路２の発振周波数ｆを示し
、縦軸は発振コイルＨＣのコンダクタンスｇＱを示して
いる。

まず、発振コイルＨＣに金属が非接近状態にあるときは
、発振コイルＨＣのコンダクタンスｇＱの周波数特性は
（Ｉ）になっている。そして、この場合の発振回路２の
発振周波数がｆｌであると、第５図に示すように、発振
コイルＨＣのコンダクタンスｇＣは負性コンダクタンス
−ｇｌよりも絶対値で小さくなって、前記式■の発振条
件が成立し、発振回路２は発振状態にある。その結果、
スイッチ出力処理回路４からは、金属が近接していない
ことを示すスイッチオフ信号が出力されることになる。

これに対して、発振コイルＨＣに金属が接近すると、発
振コイルＨＣのコンダクタンスｇｅが増大して、そのコ
ンダクタンスの特性は（Ｕ）になる。ここで、式■から
明らかなように、発振回路２の発振周波数はｆｌのまま
であるから、結局、発振コイルＨＣはコンダクタンスが
その発振周波数ｆｌにおいては６２０分だけ増大するこ
とになる結果、発振コイルＨＣのコンダクタンス（ｇＱ
＋Δｇ　Ｃ）は負性コンダクタンス−＋ｚ２よりも絶対
値で大きくなって、前記式■の発振条件が不成立となっ
て発振回路２の発振が停止し、スイッチ出力処理回路４
からは金属が近接していることを示すスイッチオン信号
が出力されることになる。

このようにして、従来例の近接スイッチでは、金属の近
接状態を検知することができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この近接スイッチにおいては、検出部２ａの
フェライトコアＦＣに検出対象物である金属ではなく、
例えば磁石のような直流磁界が与えられると、そのフェ
ライトコアＦＣの見掛は上の透磁率μａｐｐが徐々に低
下し、例えばμａｐｐ′（くμａｐｐ）となる。そうす
ると、式■から明らかなように、発振回路２の発振周波
数ｆ１が次式■であられされるように「ビにまで上昇す
る。

ｆ　１’　＝１／２πＦ〒７１”己τ　・・・■また、
式■から明らかなように発振コイルＨＣのコンダクタン
スｇＱも増大してその特性は第５図の（Ｉ［［）のよう
になる。

そして、その発振周波数Ｉ＋’での発振コイルＨＣのコ
ンダクタンスｇＱ′は次式■で与えられることになる。

ｇ　（１’　　”、　１／２πｆ　　１’　　μａ　ｌ
）　Ｉ）　’　　Ｌ＋Ｑ・・・■ その結果、第５図に示される発振コイル）（Ｃのコンダ
クタンスの増大分へｇＱ′によって、発振コイルＨＣの
コンダクタンス（ｇＱ＋Δｇ　１２’　）が負性コンダ
クタンス−ｇｅよりも絶対値で大きくなって、発振条件
の成立式である式■が成立できなくなって、発振回路２
は発振停止状態となってしまう。

このような発振停止は、金属の近接を検知する近接スイ
ッチとしては誤動作となるからたいへん不都合なことで
ある。

したがって、本発明においては、直流磁界が検出部に印
加されても誤動作することのないようにすることを目的
としている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の高周波発振
型近接スイッチにおいては、発振回路、およびスイッチ
出力処理回路を有しており、発振回路は、検出部および
発振回路本体を有しており、検出部は、フェライトコア
に発振コイルを取り付けてなるものであり、発振回路本
体は、検出距離調整抵抗を有しており、かつ、発振コイ
ルの漏洩磁場に金属が接近していないときは該発振コイ
ルのコンダクタンスと、当該発振回路本体が有する負性
コンダクタンスとに基づく発振条件が成立して発振状態
にある一方、前記漏洩磁場に金属が接近しているときは
該発振コイルのコンダクタンスの増大によって前記発振
条件が不成立となって発振停止状態になるものであり、
検出距離調整抵抗は、前記負性コンダクタンスの大きさ
を決定するために抵抗値が調整できるものであり、スイ
ッチ出力処理回路は、発振状態にある該発振回路出力に
応答してスイッチオフ信号を出力し、発振停止状態にあ
る該発振回路出力に応答してスイッチオン信号を出力す
るものであり、前記発振回路本体は、周波数特性調整コ
ンデンサを有しており、該コンデンサは、当該発振回路
本体に周波数特性を持たせるものであって、かつ、検出
距離調整抵抗に並列に接続されていることを特徴として
いる。

（作用） 発振コイルの漏洩磁場に金属が接近していないときは、
該発振コイルのコンダクタンスと発振回路本体の負性コ
ンダクタンスとに基づく発振条件が成立して発振回路は
、発振状態にある。この発振状態にある発振回路出力に
応答して、スイッチ出力処理回路はスイッチオフ信号を
出力している。

また、発振コイルの漏洩磁場に金属が接近したときは、
該発振コイルのコンダクタンスが増大し、これによって
、前記発振条件が不成立となって発振回路は発振停止状
態となる。この発振停止状態にある発振回路出力に応答
してスイッチ出力処理回路は、スイッチオン信号を出力
する。

一方、検出部のフェライトコアに直流磁界が印加される
と、発振コイルのコンダクタンスが増大するものの、こ
れに伴って発振回路の発振周波数が上昇する結果、検出
距離調整抵抗と周波数特性調整コンデンサとの並列イン
ピーダンスが低下、すなわち、発振回路本体の負性コン
ダクタンスも増大するから、その直流磁界の印加があっ
て、発振コイルのコンダクタンスが増大しても前記発振
の条件式は満足された状態となり、結果として、発振回
路は発振状頼を維持することができる。これによって、
直流磁界が印加されてもスイッチ出力処理回路からはス
イッチオン信号が出力されることが防止されて、直流磁
界の印加によるスイッチの誤動作を防止することができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る近接スイッチの概略化回
路ブロック図であり、第２図は第１図の発振回路の回路
図である。これらの図において、第４図と対応する部分
には同一の符号を付し、その同一の符号に係る部分につ
いてのここでの詳しい説明は省略する。

本実施例における近接スイッチは、検出距離調整抵抗Ｒ
に並列に周波数特性調整コンデンサＣを接続したことに
特徴を有している。

動作を、発振回路本体２ｂの負性コンダクタンス−ｇｉ
（発振回路本体２ｂをＡ−Ａ端からみた場合のもの）の
周波数特性を示す第３図を参照して説明すると、まず、
発振コイルＨＣの漏洩磁場に金属が接近していないとき
は、該発振コイルＨＣのコンダクタンスｇ（と発振回路
本体２ｂの負性コンダクタンス−ｇｉとに基づく前記発
振条件式■が成立して発振回路２は、発振状頼にある。

この発振状態にある発振回路２の出力に応答して、スイ
ッチ出力処理回路４はスイッチオフ信号を出力している
。

つぎに、発振コイルＨＣの漏洩磁場に金属が接近したと
きは、該発振コイルＨＣのコンダクタンスが６ｇｇだけ
増大し、これによって、前記発振条件式■が不成立とな
って発振回路２は発振停止状態となる。この発振停止状
態にある発振回路２の出力に応答してスイッチ出力処理
回路４は、スイッチオン信号を出力する。

一方、検出部２ａのフェライトコアＦＣに直流磁界が印
加されると、発振コイルＨＣのコンダクタンスか増大す
ることになるが、これに伴って発振回路２の発振周波数
ｆが上昇する結果、検出距離調整抵抗Ｒと周波数特性調
整コンデンサＣとの並列インピーダンスＺの大きさが低
下、すなわち、発振回路本体２ｂの負性コンダクタンス
−ｇｉ　も第３図のように増大してくるから、その直流
磁界の印加があって、発振コイルＨＣのコンダクタンス
が増大しても前記発振条件式■は満足された状態となる
。この結果、発振回路２は発振状態を維持することがで
き、これによって、直流磁界が印加されてもスイッチ出
力処理回路４からはスイッチオン信号が出力されること
が防止されて、直流磁界の印加によるスイッチの誤動作
を防止することができる。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
発振コイルの漏洩磁場に金属が接近していないときは、
該発振コイルのコンダクタンスによって発振条件が成立
して発振回路を、発振状態にするとともに、この発振状
態にある発振回路出力に応答して、スイッチ出力処理回
路はスイッチオフ信号から出力させる一方、発振コイル
の漏洩磁場に金属が接近したときの該発振コイルのコン
ダクタンスの増大による発振条件の不成立によって発振
回路を発振停止状態にするとともに、この発振停止状態
にある発振回路出力に応答してスイッチ出力処理回路か
らスイッチオン信号を出力させることができる一方、検
出部のフェライトコアに直流磁界が印加されて発振コイ
ルのコンダクタンスが増大しても、発振コイル本体の負
性コンダクタンスも増大するようにしたから、直流磁界
の印加があっても発振回路の発振の条件式は満足され、
直流磁界がフェライトコアに印加されることによるスイ
ッチの誤動作を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る近接スイッチの概略化回
路ブロック図、第２図は第１図の発振回路の回路図、第
３図は発振回路本体の負性コンダクタンスの周波数特性
図、第４図は従来例の近接スイッチの概略化回路ブロッ
ク図、第５図は金属の接近状態、および非接近状態と、
直流磁界の印加状態とのそれぞれに対応した発振コイル
のコンダクタンスの周波数特性を示す図である。 ２・・・発振回路、２ａ・・・検出部、２ｂ・・・発振
回路本体、Ｒ・・・検出距離調整抵抗、Ｃ・・・周波数
特性調整コンデンサ、ＦＣ・・・フェライトコア、ＨＣ
・・・発振コイル、４・・・スイッチ出力処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振回路（２）、およびスイッチ出力処理回路（
   ４）を有しており、 発振回路（２）は、検出部（２ａ）および発振回路本体
   （２ｂ）を有しており、 検出部（２ａ）は、フェライトコア（ＦＣ）に発振コイ
   ル（ＨＣ）を取り付けてなるものであり、発振回路本体
   （２ｂ）は、検出距離調整抵抗（Ｒ）を有しており、か
   つ、発振コイル（ＨＣ）の漏洩磁場に金属が接近してい
   ないときは該発振コイル（ＨＣ）のコンダクタンスと、
   当該発振回路本体（２ｂ）が有する負性コンダクタンス
   とに基づく発振条件が成立して発振状態にある一方、前
   記漏洩磁場に金属が接近しているときは該発振コイル（
   ＨＣ）のコンダクタンスの増大によって前記発振条件が
   不成立となって発振停止状態になるものであり、 検出距離調整抵抗（Ｒ）は、前記負性コンダクタンスの
   大きさを決定するために抵抗値が調整できるものであり
   、 スイッチ出力処理回路（４）は、発振状態にある該発振
   回路（２）出力に応答してスイッチオフ信号を出力し、
   発振停止状態にある該発振回路（２）出力に応答してス
   イッチオン信号を出力するものであり、 前記発振回路本体（２ｂ）は、周波数特性調整コンデン
   サ（Ｃ）を有しており、 該コンデンサ（Ｃ）は、当該発振回路本体（２ｂ）に周
   波数特性を持たせるものであって、かつ、検出距離調整
   抵抗（Ｒ）に並列に接続されていることを特徴とする高
   周波発振型近接スイッチ。