JPH0441633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の分野〕 本考案は短絡保護機能を有する光電スイツチや
近接スイツチ等の検出スイツチに関するものであ
る。

〔考案の概要〕

本考案による検出スイツチは、光電スイツチや
近接スイツチ等の電子スイツチにおいて、検出回
路の電源入力端に表示素子を設け電源の投入を表
示すると共に、負荷の短絡時には自己保持型のス
イツチング素子を用いて以後電源が遮断されるま
で短絡保護回路を動作させ、電源リセツト回路の
リセツト時間とリセツト用コンデンサの放電時間
との周期によつて点滅して短絡状態を継続して表
示する表示器を設けたものである。

〔従来技術とその問題点〕

従来の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出力端が電源端子に接
続されることがある。こうした短絡状態から内部
回路を保護するために検出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。このような短
絡保護回路を有する検出スイツチにおいては、負
荷の短絡の解除と同時に正常な動作に戻つたとき
に検出スイツチの近傍に被検出物体が存在すれば
物体検知出力が出される。しかしながらこのよう
な検出スイツチが組み込まれた装置において、一
旦短絡状態が起こるとその原因を調査する必要が
あることが多い。このような場合に負荷短絡の解
除によつて正常な動作に戻ればその原因究明が困
難となり、短絡の有無を把握することができなく
なるという問題点があつた。

〔考案の目的〕

本考案はこのような従来の検出スイツチの問題
点を解消するものであつて、電源表示用の表示器
をそのまま用いて表示を点滅させることにより負
荷の短絡を表示すると共に、負荷の短絡が解除さ
れてもそのまま保護回路を動作させ表示器の点滅
による短絡表示を継続することができる検出スイ
ツチを提供するものである。

〔考案の構成と効果〕

本考案は検知対象の検知時に異なる論理出力レ
ベルを与える二つの出力回路を有する検知回路
と、該検知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
有する検出スイツチであつて、出力開閉用スイツ
チング素子に直列に接続された過電流検知回路
と、過電流検知回路の検知出力により起動され、
出力開閉用スイツチング素子を遮断する自己保持
型スイツチング素子と、検知回路の異なる論理出
力レベルの２種類の出力の論理和出力を自己保持
型スイツチング素子に与えるオア回路と、リセツ
ト用コンデンサが接続され電源投入後の電圧リセ
ツト時間及び検知回路への供給電圧の低下時に検
知回路出力を所定の禁止時間の間禁止する電源リ
セツト回路と、検知回路の電源の両端に接続され
検知回路への電源供給時に点灯すると共に、短絡
検知時に電源リセツト回路のリセツト用コンデン
サの放電時間と禁止時間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考案によれば、短絡
時に自己保持型スイツチング素子が駆動されて短
絡保護回路が動作する。そして以後電流供給回路
より保持が成されるため負荷の短絡状態が解除さ
れてもそのまま保護動作を継続することができ
る。又被検出物体の有無にかかわらず二種類の論
理出力レベルの論理和出力により電源入力電圧を
下げることができるため、検知回路側での短絡状
態を継続させ続けることができる。従つて電源リ
セツト回路に接続されているコンデンサの放電時
間と禁止時間との周期によつて表示器が点滅する
こととなり、短絡表示を継続させることができ
る。

〔実施例の説明〕

（実施例の構成） 第１図は本考案による直流三線式の近接スイツ
チの一実施例の概略を示すブロツク図であり、第
２図はその詳細な構成を示す回路図である。本図
において端子１，２間に定電流源３、ダイオード
４が接続され、更に出力開閉用スイツチング素子
であるトランジスタ５と過電流検知用抵抗６とが
直列に接続される。出力端子１，２間には又ツエ
ナダイオード７とトランジスタ８とを有し、所定
値以下の電流では定電圧Vcを出力しそれ以上の
電流では定電流特性を有する電源回路９が接続さ
れる。電源回路９はICとして形成されている検
知回路１０に定電圧を供給するものである。検知
回路１０の電源端子間には平滑用のコンデンサＣ
１１と電流制限回路となる抵抗１２、ツエナダイ
オード１３及び発光ダイオード１４の直列接続体
とが並列に接続されている。検知回路１０には検
知コイル１５とコンデンサＣ１６との共振回路が
接続されており、発振回路１０ａとその出力の低
下に基づいて物体を検知する比較回路１０ｂを有
している。検知回路１０の出力は直接及びインバ
ータ１０ｅを介してNL出力回路１０ｃとNH出
力回路１０ｄに与えられる。これらの出力回路１
０ｃ，１０ｄは夫々物体を検知したときに“Ｌ”
レベル及び“Ｈ”レベルを夫々出力する出力回路
である。又検知回路１０には電源投入の直後に誤
つた出力を外部に出力しないように、投入後の電
源リセツト時間、及び短絡検知後の禁止時間の間
出力回路１０ｃ，１０ｄをいずれもオフとする電
源リセツト回路１０ｆが設けられる。電源リセツ
ト回路１０ｆには外部に、0Vから電源リセツト
解除電圧Vreまでの充電時間である電源リセツト
時間、及びリセツト動作を開始するリセツト初期
電圧Vsから電源リセツト解除電圧Vreまでの充
電時間である禁止時間T1を規定するリセツト用
コンデンサＣ１７が接続されている。電源リセツ
ト回路１０ｆは端子電圧が電源リセツト解除電圧
Vreに達するまでの電源リセツト時間及び禁止時
間だけ出力回路をオフとするものである。NL出
力回路１０ｃの出力端子は発光ダイオード１８、
定電流回路１９を介して出力開閉用トランジスタ
５のベースに接続される。又NL出力回路１０
Ｃ、NH出力回路１０ｄの出力端は夫々ダイオー
ド２０，２１を介してサイリスタ２２のアノード
に接続されている。サイリスタ２２のアノードは
端子１よりFET２３による定電流の電流保持回
路が接続されている。サイリスタ２２はそのゲー
トがトランジスタ５のエミツタと抵抗６との共通
接続端に接続され過電流を検出して出力回路をオ
フとするように制御するものである。

つぎに第３図は検知回路１０の出力回路部の構
成を示す回路図である。本図に示すように出力回
路１０ｃ，１０ｄは同一の構成を有している。本
図において検出信号はNL出力回路のトランジス
タＱ１及びインバータ１０ｅを介してトランジス
タＱ４に与えられる。トランジスタＱ１，Ｑ４は
“Ｈ”レベルの検知出力が与えられたときにオフ
となるスイツチングトランジスタであつて、その
コレクタ及びエミツタ端が夫々出力トランジスタ
Ｑ２，Ｑ３及びＱ５，Ｑ６に接続されている。尚
３０，３１は定電流源でありトランジスタＱ１又
はＱ４及びＱ２又はＱ５に選択的に定電流を与え
るものであり、前述した電源リセツト回路１０ｆ
により制御される。

（本実施例の動作） さて端子１，２間に図示のように直流電源３２
を接続し、端子１とトランジスタ５のコレクタ端
子２４の間に負荷Ｌを接続する。そうすれば電源
回路９より検知回路１０に定電圧Vcが供給され
る。このとき同時にツエナダイオード１３を介し
て発光ダイオード１４に電流が流れ、発光ダイオ
ード１４が連続して点灯し、電源が供給されてい
ることが表示される。そして検知回路１０に接続
されている検知コイル１５とコンデンサＣ１６に
よる共振回路により検知回路１０内の発振回路１
０ａが発振し、物体の近接を待受ける待機状態と
なつている。

さて物体が近接して発振回路１０ａの発振出力
が低下して比較回路１０ｂより出力回路に検知信
号が与えられると、NL出力回路１０ｃのトラン
ジスタＱ１がオフ、Ｑ２がオンとなりNL出力端
子が“Ｈ”レベルとなつてトランジスタＱ２のエ
ミツタ電流が発光ダイオード１８、定電流回路１
９を介してトランジスタ５のベースに流入し、ト
ランジスタ５をオンとする。そうすればコレクタ
電圧が低下するため負荷Ｌに電源が供給され負荷
Ｌが駆動される。このとき発光ダイオード１８が
点灯し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。

（短絡時の動作） 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第４図の波形図を参
照しつつ説明する。近接スイツチの検出コイル１
５の近傍に被検出物体がある時刻t1に負荷Ｌが短
絡されたとすると、出力トランジスタ５及び抵抗
６に一瞬過電流が流れる。このためサイリスタ２
２のゲート電圧が上昇しサイリスタ２２がターン
オンする。そうすればNL出力回路１０ｃのトラ
ンジスタＱ２よりダイオード２０及びサイリスタ
２２を介して電流が流出し、出力トランジスタ５
はオフ状態となる。このとき検知回路１０の電源
入力端Vccの電圧をVfとすると、，電圧Vfはトラ
ンジスタＱ２のコレクタ・エミツタ間電圧Vceと
ダイオード２０の順方向降下電圧及びサイリスタ
２２のアノード・カソード間電圧の和となる。従
つて検知回路１０の電源入力端子Vccの電圧Vf
は負荷Ｌの短絡によつて低くなり、電源リセツト
回路１７の入力端子Ｒの端子電圧Vrより低くな
る（Vc＞Vr＞Vf）。そして検知回路１０の電源
入力端Vccの電圧の低下によつて第４図ｃに示す
ように発光ダイオード１４が消灯する。このとき
第４図ｂに示すように電源リセツト回路１０ｆを
形成しているコンデンサＣ１７も放電するため、
検知回路１０の電源リセツト回路１０ｆの入力端
子電圧は徐々に低下する。そして検知回路１０の
電源リセツト初期電圧Vsに達する時刻t2には、
NL出力回路１０ｃのトランジスタＱ２，Ｑ３は
いずれもオフとなり出力端子NLより電流が流出
しなくなる。従つて検知回路１０の電源入力端子
Vccは第４図ａに示すように負荷が短絡していな
いときの端子電圧Vcに復帰し、そのため電流制
限用の抵抗１２、ツエナダイオード１３及び発光
ダイオード１４から成る表示回路に電流が流れ、
発光ダイオード１４が点灯する。そうすれば第４
図ｂに示すように電源リセツト回路１０ｆに接続
されているコンデンサＣ１７が再び充電されるこ
ととなる。そして電源リセツト解除電圧Vreに達
するまでの禁止時間T1の間出力が禁止される。
しかしサイリスタ２２は第４図ｄに示すように
FET２３からの保持電流によつてオン状態を続
けている。そして電源リセツト端子Ｒの電圧Vre
に達する時刻t3には、電源リセツト回路１０ｆに
よつてNL出力回路１０ｃの禁止が解除される。
従つて、短絡検知時と同様にNL出力回路１０ｃ
のトランジスタＱ２より電流が流出して検知回路
１０の電源入力端電圧は再びVfとなる。こうし
て第４図ａに示すように検知回路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ｃに示すように発光ダイオード１４
が点滅する。このサイクルはリセツト用コンデン
サＣ１７の充放電時間、即ち、コンデンサＣ１７
の容量と充電回路又は放電回路に接続されている
抵抗値によつて調整することが可能である。

ここで被検知物体が遠ざかれば検知回路１０の
出力回路は元の状態に復帰し、NL出力回路の出
力端は“Ｌ”レベルとなる。又NH出力回路１０
ｄのトランジスタＱ５が駆動される。このとき検
知回路１０の電源端子VccはトランジスタＱ５の
導通時のコレクタ・エミツタ間電圧Vce、及びダ
イオード２１の順方向降下電圧及びサイリスタ２
２のアノード・カソード間電圧の和となり、前述
した電圧Vfと同一の値となる。従つて検知回路
１０の電源端子電圧は第４図ａに示す場合と同様
に変化し、端子電圧がVfに等しい時には発光ダ
イオード１４が消灯し、電源リセツト回路１０ｆ
のコンデンサＣ１７も徐々に放電する。そして電
源リセツト初期電圧Vsに達すれば同様にして電
源禁止時間T1の経過後出力の禁止が解除される。
そして検知回路１０の端子電圧は再びVfとなり
以後同様の動作を繰り返す。従つてこの場合にも
発光ダイオード１４の点滅を継続するとが可能と
なる。

尚本実施例は直流三線式の近接スイツチについ
て説明したが、光電スイツチ等の検知スイツチに
応用することが可能であり、又出力トランジスタ
もPNP，NPNの全ての組合せのトランジスタに
適応することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による直流三線式近接スイツチ
の一実施例の概要を示すブロツク図、第２図はそ
の詳細な構成を示す回路図、第３図は検知回路１
０内の出力回路の構成を示す回路図、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。 １，２，２４……端子、５，８，Ｑ１〜Ｑ６…
…トランジスタ、１０……検知回路、１０ａ……
発振回路、１０ｂ……比較回路、１０ｃ……NL
出力回路、１０ｄ……NH出力回路、１０ｆ……
電源リセツト回路、１４，１８……発光ダイオー
ド、Ｃ１１，Ｃ１６，Ｃ１７……コンデンサ、
６，１２……抵抗、２２……サイリスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 検知対象の検知時に異なる論理出力レベルを与
   える二つの出力回路を有する検知回路と、該検知
   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、を有する検出
   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
   された過電流検知回路と、 前記過電流検知回路の検知出力により起動さ
   れ、出力開閉用スイツチング素子を遮断する自己
   保持型スイツチング素子と、 前記検知回路の異なる論理出力レベルの２種類
   の出力の論理和出力を前記自己保持型スイツチン
   グ素子に与えるオア回路と、 リセツト用コンデンサが接続され電源投入後の
   電圧リセツト時間及び前記検知回路への供給電圧
   の低下時に検知回路出力を所定の禁止時間の間禁
   止する電源リセツト回路と、 前記検知回路の電源の両端に接続され前記検知
   回路への電源供給時に点灯すると共に、短絡検知
   時に前記電源リセツト回路のリセツト用コンデン
   サの放電時間と禁止時間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
   ことを特徴とする検出スイツチ。