JPH053765B2 - - Google Patents

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JPH053765B2
JPH053765B2 JP20778083A JP20778083A JPH053765B2 JP H053765 B2 JPH053765 B2 JP H053765B2 JP 20778083 A JP20778083 A JP 20778083A JP 20778083 A JP20778083 A JP 20778083A JP H053765 B2 JPH053765 B2 JP H053765B2
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JP
Japan
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detection circuit
voltage
storage element
circuit section
effect transistor
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JP20778083A
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Japanese (ja)
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JPS6098722A (en
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Kyoshi Myamoto
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Omron Corp
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Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPH053765B2 publication Critical patent/JPH053765B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は近接センサや光電センサ等のセンサ回
路を有し、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
ている二線式の電子スイツチに関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] Field of the Invention The present invention has a sensor circuit such as a proximity sensor or a photoelectric sensor, and is configured to be connected in series between a load and a power source and to directly control the load based on a detection output. This relates to two-wire electronic switches.

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。このような二線式の電子スイツ
チは電源と負荷に直列に接続するだけで負荷がオ
ン、オフされるので、通常の機械接点スイツチと
同様に用いることができて極めて便利なものであ
る。しかし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。そのよ
うな場合にスイツチング素子が閉成されると、ス
イツチング素子に短絡した大電流が流れるため素
子が破壊されたり場合によつては爆発することが
あり、人体や周囲の物を損傷する恐れがあつた。
Prior art and its problems Two-wire electronic switches such as photoelectric switches and proximity switches that are configured to directly control a load have a detection section and a switching element such as a thyristor, and switch based on the detection output. The switching element is driven to control the supply of power to the load. Such a two-wire electronic switch turns the load on and off simply by connecting it in series with the power source and the load, so it can be used in the same way as a normal mechanical contact switch, making it extremely convenient. However, if the load becomes internally shorted due to an accident, or by mistake, the power source may be connected directly to the electronic switch without connecting the load. If the switching element is closed in such a case, a short-circuited large current will flow through the switching element, which may destroy the element or even cause it to explode, potentially causing damage to humans and surrounding objects. It was hot.

このような問題点を解消するためにスイツチン
グ素子に直列に過電流検出用の低抵抗を設け、そ
の抵抗の両端の電圧が一定値以上となれば短絡保
護回路を動作させてスイツチング素子を開放する
ように制御する種々の保護回路が提案されてい
る。しかしこのような保護回路はいずれも電流検
出用端子や検知部の出力に端子を接続しておく必
要があり、スイツチの各回路部と一体に構成して
おく必要があつた。そのための保護回路の構成が
複雑になるというという問題点を有していた。又
二線式電子スイツチは電源として交流電源が使用
されることが多いが、交流二線式電子スイツチで
はゼロクロス時にスイツチング素子を一旦オフと
し検知部の電源となつているコンデンサを急速充
電し、その充電が完了すれば再びスイツチング素
子を駆動して負荷へ電力を供給するように構成さ
れている。このような負荷の駆動時にも半サイク
ル毎にスイツチング素子が断続することとなつて
電子スイツチの両端に一定の電圧が残留し、負荷
に与えられる電圧が低下するという問題点があつ
た。
To solve this problem, a low resistance for overcurrent detection is installed in series with the switching element, and when the voltage across the resistance exceeds a certain value, the short-circuit protection circuit is activated and the switching element is opened. Various protection circuits have been proposed to control this. However, all of these protection circuits require a terminal to be connected to the current detection terminal or the output of the detection section, and must be integrated with each circuit section of the switch. There was a problem in that the configuration of the protection circuit for this purpose became complicated. Also, two-wire electronic switches often use AC power as the power source, but AC two-wire electronic switches turn off the switching element once at zero cross and quickly charge the capacitor that powers the detection section. When charging is completed, the switching element is driven again to supply power to the load. Even when such a load is driven, the switching element is turned on and off every half cycle, resulting in a constant voltage remaining across the electronic switch, which causes a problem in that the voltage applied to the load decreases.

発明の目的 本願の第1の発明はこのような従来の電子スイ
ツチの問題点に鑑みてなされたものであつて、検
知部の電源コンデンサの充電周期を長くし、電子
スイツチの動作時の残留電圧を小さくすることを
目的とする。又本願の第2の発明は、このような
第1発明の目的に加えて、スイツチング素子自体
に過電流検出用抵抗を設けて、短絡を検知するこ
とのできる電子スイツチを提供するものである。
Purpose of the Invention The first invention of the present application has been made in view of the problems of the conventional electronic switch, and is aimed at increasing the charging period of the power supply capacitor of the detection section and reducing the residual voltage during operation of the electronic switch. The purpose is to make it smaller. In addition to the object of the first invention, the second invention of the present application provides an electronic switch that can detect a short circuit by providing an overcurrent detection resistor in the switching element itself.

発明の構成と効果 本願の第1の発明は、負荷と電源に接続され直
接負荷を制御する電子スイツチであつて、検知回
路部と、検知回路部に電源を供給する蓄電素子
と、負荷に直列に接続されそのゲート電位が一定
値以下に制限された出力開閉用の電界効果型トラ
ンジスタと、検知回路部の出力端と電界効果型ト
ランジスタのゲート間に接続され、検知回路部の
出力により導通して電界効果型トランジスタを駆
動すると共に、検知回路部に与えられる電圧の低
下によつて不導通となるサイリスタと、電界効果
型トランジスタと検知回路部の電源入力端間に接
続され、検知回路部のオフ時に蓄電素子に充電す
る充電回路と、充電回路と並列接続され、検知回
路部のオン動作時に蓄電素子の電圧が低下し、サ
イリスタが不導通となる毎に蓄電素子を充電する
スイツチング回路と、を具備することを特徴とす
るものである。
Structure and Effects of the Invention The first invention of the present application is an electronic switch that is connected to a load and a power source and directly controls the load, which includes a detection circuit section, a power storage element that supplies power to the detection circuit section, and a power storage element that is connected in series to the load. A field-effect transistor for output switching is connected to the output terminal and the gate potential is limited to a certain value or less, and a field-effect transistor is connected between the output terminal of the detection circuit section and the gate of the field-effect transistor, and the output terminal of the detection circuit section is connected to conduction. The thyristor is connected between the field-effect transistor and the power input terminal of the detection circuit, and is connected between the field-effect transistor and the power input terminal of the detection circuit to drive the field-effect transistor. a charging circuit that charges the power storage element when it is off; a switching circuit that is connected in parallel with the charging circuit and that charges the power storage element each time the voltage of the power storage element drops and the thyristor becomes non-conductive when the detection circuit section is turned on; It is characterized by comprising the following.

又本願の第2の発明は、負荷と電源に接続され
直接負荷を制御する電子スイツチであつて、電圧
信号によりリセツトされるリセツト端子を有する
検知回路部と、検知回路部に電源を供給する蓄電
素子と、負荷に直列に接続されそのゲート電位が
一定値以下に制限された出力開閉用の電界効果型
トランジスタと、検知回路部の出力端と電界効果
型トランジスタのゲート間に接続され、検知回路
部の出力により導通して電界効果型トランジスタ
を駆動すると共に、検知回路部に与えられる電圧
の低下によつて不導通となるサイリスタと、電界
効果型トランジスタと検知回路部の電源入力端間
に接続され、検知回路部のオフ時に蓄電素子に充
電する充電回路と、充電回路と並列接続され、検
知回路部のオン動作時に蓄電素子の電圧が低下
し、サイリスタが不導通となる毎に蓄電素子を充
電するスイツチング回路と、電界効果型トランジ
スタに直列に接続される過電流検出用抵抗と、過
電流検出用抵抗の端子電圧を検出し、所定時間検
知回路部の出力を禁止するリセツト回路と、具備
することを特徴とするものである。
A second invention of the present application is an electronic switch that is connected to a load and a power source to directly control the load, and includes a detection circuit section having a reset terminal that is reset by a voltage signal, and a storage battery that supplies power to the detection circuit section. a field-effect transistor for output switching, which is connected in series with the load and whose gate potential is limited to a certain value or less; and a field-effect transistor connected between the output end of the detection circuit section and the gate of the field-effect transistor, and the detection circuit. A thyristor that becomes conductive by the output of the section to drive the field effect transistor, and becomes nonconductive due to a drop in the voltage applied to the detection circuit section, is connected between the field effect transistor and the power input terminal of the detection circuit section. A charging circuit that charges the storage element when the detection circuit section is off is connected in parallel with the charging circuit, and is connected in parallel with the charging circuit to charge the storage element when the detection circuit section is turned on. A switching circuit for charging, an overcurrent detection resistor connected in series with the field effect transistor, and a reset circuit that detects the terminal voltage of the overcurrent detection resistor and prohibits the output of the detection circuit section for a predetermined period of time. It is characterized by:

このような特徴を有する本願の第1の発明によ
れば、電子スイツチを電源に接続したときに充電
回路によつて蓄電素子に充電され、検知回路部が
動作を開始する。そして検知回路部がオン状態と
なればサイリスタが導通し、電界効果型トランジ
スタが駆動され負荷に電流が供給される。このと
き検知回路部には蓄電素子より電源が供給されて
おり、徐々にその電圧が低下する。そして供給電
圧が所定値以下となればサイリスタが不導通とな
り、スイツチング回路によつて蓄電素子が急速に
充電される。このため検知回路部は再び動作を開
始し、電界効果型トランジスタが閉状態となつて
元の動作に復帰する。従つて蓄電素子が断続的に
急速充電されることとなる。
According to the first aspect of the present invention having such features, when the electronic switch is connected to a power source, the charging circuit charges the power storage element and the detection circuit starts operating. When the detection circuit section is turned on, the thyristor becomes conductive, the field effect transistor is driven, and current is supplied to the load. At this time, power is being supplied to the detection circuit section from the power storage element, and the voltage thereof gradually decreases. When the supply voltage falls below a predetermined value, the thyristor becomes non-conductive, and the storage element is rapidly charged by the switching circuit. Therefore, the detection circuit section starts operating again, the field effect transistor becomes closed, and the original operation is restored. Therefore, the power storage element is rapidly charged intermittently.

このため本発明によれば、交流電源を用いた場
合にもその交流電源の周期とは無関係に蓄電素子
に充電を行うことができる。そのため充電間隔が
長くなり、充電時の端子電圧の平均値となる電子
スイツチの残留電圧を低くすることが可能であ
る。又出力開閉用の電界効果型トランジスタのゲ
ート電位を所定値以下に制限しておくことによ
り、電界効果型トランジスタに流れる短絡時の過
電流を制限することができる。又スイツチング素
子に直列に接続される過電流制限用の抵抗を除く
ことができるため、残留電圧の低下に寄与すると
共に構造が簡単となり小型化することも可能であ
る。
Therefore, according to the present invention, even when an AC power source is used, the power storage element can be charged regardless of the cycle of the AC power source. Therefore, the charging interval becomes longer, and it is possible to lower the residual voltage of the electronic switch, which is the average value of the terminal voltage during charging. Furthermore, by limiting the gate potential of the field effect transistor for output switching to a predetermined value or less, it is possible to limit the overcurrent flowing through the field effect transistor at the time of a short circuit. Furthermore, since the overcurrent limiting resistor connected in series with the switching element can be omitted, this contributes to lowering the residual voltage, and the structure becomes simpler and can be made smaller.

本願の第2の発明によれば、短絡状態となつて
過電流が流れたときには過電流検出用抵抗の両端
の電圧が高くなり、リセツト回路によつてその端
子電圧の上昇が検出されれば所定時間検知回路部
の出力を禁止している。そのため特別の保護回路
が不要となり構成を簡単にすることが可能であ
る。
According to the second invention of the present application, when a short circuit occurs and an overcurrent flows, the voltage across the overcurrent detection resistor increases, and if the reset circuit detects an increase in the terminal voltage, a predetermined value is reached. The output of the time detection circuit section is prohibited. Therefore, a special protection circuit is not required, and the configuration can be simplified.

実施例の説明 第1図は本発明を交流二線式の近接スイツチに
適用した回路図である。本図において端子1,2
間にダイオードブリツジ3が接続される。ダイオ
ードブリツジ3は端子1,2間に与えられる交流
電圧を整流するものであつて、その正負出力端間
にサージ電圧を吸収するアバランシエダイオード
4が接続され、それに並列に電力用の電界効果型
トランジスタ、例えばMOSFET5と過電流検出
用の抵抗R6の直列接続体が接続され、更にツエ
ナダイオード7とトランジスタ8を有する定電圧
回路が接続される。FET5のゲートと過電流検
出用抵抗R6の他端間にはFET5に与えるゲー
ト電圧を一定に保つためのツエナダイオード9が
接続される。定電圧回路のトランジスタ8の出力
端には検知回路部に電流を供給するためのトラン
ジスタ10が接続され、その出力端は表示用の発
光ダイオード11、ダイオード12を介してセン
サ回路13の電源入力端Vccに接続されている。
センサ回路13は内部に発振器を有しその発振状
態の変化に基づいて物体の近接を検知してデジタ
ル出力を出すIC化された回路であつて、なるべ
く電力消費の少ないものを用いる。トランジスタ
10と発光ダイオード11とに並列にバイパス用
の抵抗R14が設けられ、センサ回路13の電源
入力端Vccとアース間にはセンサ回路13に電圧
を供給するためのコンデンサC15が接続され
る。ここで抵抗R14は、センサ回路13の蓄電
素子であるコンデンサC15に充電する充電回路
を構成している。センサ回路13には検知用コイ
ル16とコンデンサC17との共振回路が接続さ
れている。センサ回路13には物体を検出しない
時に電源電圧とほぼ同一の”H”レベル出力を出
すNH出力及びアース端とほぼ同一の”L”レベ
ル出力を出すNL出力が設けられ、更にセンサ回
路13を不動作とするリセツト端子が設けられ
る。NH出力端にはトランジスタ10にベース電
流を与える抵抗R18,R19が接続されてお
り、NL出力端には抵抗R20を介してサイリス
タ21が接続される。サイリスタ21はこのスイ
ツチのオン時に導通するものであつて、そのカソ
ードは出力開閉素子であるFET5のゲートに接
続され、サイリスタ21のゲートとダイオード1
1,12の共通接続点間にツエナダイオード22
が接続されている。ここでトランジスタ10、抵
抗R18,R19は、センサ回路13のオン動作
時にコンデンサC15の電圧が低下し、サイリス
タ21が不導通となる毎にコンデンサC15を充
電するスイツチング回路を構成している。又セン
サ回路13はそのリセツト端子に与えられる電圧
がリセツト電圧Vr以下となつたときリセツトす
るもので、リセツト端子とアース端との間にコン
デンサC23とトランジスタ24とが並列に接続
される。コンデンサC23は電源投入直後に誤つ
た出力を発生させないためのタイミングをとるた
め設けられるものである。トランジスタ24は過
電流検出時に動作してセンサ回路13をリセツト
するものであつて、そのベース端は抵抗R25を
介してFET5のソースと過電流検出用抵抗R6
の共通接続点に接続されている。ここでトランジ
ンジスタ24、抵抗R25は、過電流検出用抵抗
R6の端子電圧を検出し、端子電圧が所定値以上
となつたときにコンデンサを放電することにより
センサ回路13を一定時間リセツトするリセツト
回路を構成している。センサ回路13の電源電圧
Vccはトランジスタ10がオフ時にはほぼツエナ
ダイオード7によつて決定される。厳密には電源
電圧Vccは、(ツエナダイオード7のツエナ電圧
−トランジスタ8のオン電圧−抵抗R14の降下
電圧−ダイオード12のオン電圧)となる。一
方、この場合の電源電圧Vccは、ツエナダイオー
ド9と22のツエナ電圧の和の電圧Vaより低く、
ツエナダイオード9のツエナ電圧Vbより高く設
定されている。又リセツト電圧Vrはツエナ電圧
Vbより更に低い電圧が選定されている。尚以下
の動作電圧に関する説明においては正確にはトラ
ンジスタの順方向電圧降下を考慮する必要がある
が、説明を容易にするためこの電圧降下分を無視
するものとする。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram in which the present invention is applied to an AC two-wire proximity switch. In this figure, terminals 1 and 2
A diode bridge 3 is connected between them. The diode bridge 3 rectifies the alternating current voltage applied between the terminals 1 and 2, and an avalanche diode 4 for absorbing surge voltage is connected between its positive and negative output terminals, and a field effect for power is connected in parallel to it. A series transistor such as a MOSFET 5 and a resistor R6 for overcurrent detection are connected to the transistor, and a constant voltage circuit having a Zener diode 7 and a transistor 8 is further connected. A Zener diode 9 is connected between the gate of the FET 5 and the other end of the overcurrent detection resistor R6 to keep the gate voltage applied to the FET 5 constant. A transistor 10 for supplying current to the detection circuit is connected to the output terminal of the transistor 8 of the constant voltage circuit, and the output terminal is connected to the power input terminal of the sensor circuit 13 via a light emitting diode 11 and a diode 12 for display. Connected to Vcc.
The sensor circuit 13 is an IC circuit that has an internal oscillator, detects the proximity of an object based on changes in its oscillation state, and outputs a digital output, and uses a circuit that consumes as little power as possible. A bypass resistor R14 is provided in parallel with the transistor 10 and the light emitting diode 11, and a capacitor C15 for supplying voltage to the sensor circuit 13 is connected between the power input terminal Vcc of the sensor circuit 13 and the ground. Here, the resistor R14 constitutes a charging circuit that charges a capacitor C15, which is a power storage element of the sensor circuit 13. A resonant circuit including a detection coil 16 and a capacitor C17 is connected to the sensor circuit 13. The sensor circuit 13 is provided with an NH output that outputs an "H" level output that is almost the same as the power supply voltage when no object is detected, and an NL output that outputs an "L" level output that is almost the same as the ground terminal. A reset terminal is provided for inactivation. Resistors R18 and R19 for supplying base current to the transistor 10 are connected to the NH output terminal, and a thyristor 21 is connected to the NL output terminal via a resistor R20. The thyristor 21 is conductive when this switch is turned on, and its cathode is connected to the gate of the FET 5, which is an output switching element, and the gate of the thyristor 21 and the diode 1 are connected to each other.
A Zener diode 22 is connected between the common connection points of 1 and 12.
is connected. Here, the transistor 10 and the resistors R18 and R19 constitute a switching circuit that charges the capacitor C15 each time the voltage of the capacitor C15 decreases and the thyristor 21 becomes non-conductive when the sensor circuit 13 is turned on. The sensor circuit 13 is reset when the voltage applied to its reset terminal becomes lower than the reset voltage Vr, and a capacitor C23 and a transistor 24 are connected in parallel between the reset terminal and the ground terminal. Capacitor C23 is provided to provide timing to prevent erroneous output from occurring immediately after power is turned on. The transistor 24 operates to reset the sensor circuit 13 when an overcurrent is detected, and its base terminal is connected to the source of the FET 5 and the overcurrent detection resistor R6 via a resistor R25.
connected to a common connection point. Here, the transistor 24 and the resistor R25 are a reset circuit that detects the terminal voltage of the overcurrent detection resistor R6 and resets the sensor circuit 13 for a certain period of time by discharging the capacitor when the terminal voltage exceeds a predetermined value. It consists of Power supply voltage of sensor circuit 13
Vcc is approximately determined by the Zener diode 7 when the transistor 10 is off. Strictly speaking, the power supply voltage Vcc is (Zena voltage of Zener diode 7 - ON voltage of transistor 8 - Voltage drop of resistor R14 - ON voltage of diode 12). On the other hand, the power supply voltage Vcc in this case is lower than the voltage Va, which is the sum of the Zener voltages of Zener diodes 9 and 22.
The zener voltage Vb of the zener diode 9 is set higher than that of the zener diode 9. Also, the reset voltage Vr is the Zener voltage.
A voltage even lower than Vb is selected. In the following explanation regarding the operating voltage, it is necessary to take into account the forward voltage drop of the transistor, but to simplify the explanation, this voltage drop will be ignored.

次にこの電子スイツチの動作について第2図の
波形図を参照しつつ説明する。まず端子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。第2図aは交流電源30の電圧波形を
示すものである。そうすれば負荷Lに微少電流が
流れ交流電源30の交流電圧はダイオードブリツ
ジ3によつて整流され、ツエナダイオード7とト
ランジスタ8の定電圧回路によつて所定電圧の直
流電源に変換されて、抵抗R14及びダイオード
12を介してセンサ回路13に電源が供給される
と共にコンデンサC15が充電される。そしてセ
ンサ回路13に接続されている検知コイル16と
コンデンサC17による共振回路によりセンサ回
路13の発振器が発振し、物体が検知できる状態
となる。しかし物体を検知していなければNH出
力は”H”レベルでありNL出力は”L”レベル
であるので、トランジスタ10のベースにはベー
ス電流は流れずトランジスタ10はオフ状態であ
つて発光ダイオード11も点灯しない。又前述し
たようにセンサ回路13の電源電圧はツエナダイ
オード9と22との和の電圧Vaよりも低くなる
ように定められているので、サイリスタ21には
ツエナダイオード22を通つてゲート電流は流れ
ないためサイリスタ21もオフ状態である。従つ
てFET5にはオフ状態であつて負荷Lは駆動さ
れず、バイパス用抵抗R14を介してセンサ回路
13に電源が供給され、センサ回路13が動作し
て物体を待受ける待機状態を続ける。そして時刻
t1に物体の近接により発振状態が変化すると、
センサ回路13のNH出力は第2図dに示すよう
に”L”レベルとなり、NL出力はNH出力とは
逆に”H”レベルとなる。そうすればトランジス
タ10には抵抗R19,18を介してベース電流
が流れてオン状態となり、抵抗R14が短絡され
る。従つて発光ダイオード11が点灯すると共に
第2図bに示すようにセンサ回路13の電源入力
電圧が急激に上昇する。そしてその電圧がツエナ
ダイオード9と22の和の電圧Va以上となれば、
サイリスタ21のゲートにゲート電流が流れサイ
リスタ21はターンオンする。従つてFET5の
ゲートにはツエナダイオード9によつて定まるゲ
ート電圧が与えられ、FET5はオンとなり負荷
Lが駆動される。負荷Lに流れる電流がこの電子
スイツチの定格電流値内であれば過電流検出用抵
抗R6の両端の電圧は一定値以下であつて、この
近接スイツチの両端の電圧は第2図cに示すよう
に残留電圧はほぼゼロに近い値となり、負荷Lに
悪影響を及ぼすことはない。FET5がオン状態
である間はセンサ回路13はコンデンサC15か
ら電流が供給される。このときFET5は入力イ
ンピーダンスが高いためゲートにはほとんど電流
が流れず、コンデンサC15の電荷の消費量はセ
ンサ回路13とサイリスタ21を流れる電流によ
つて決定される。従つて前述したようにセンサ回
路13を低電力消費型のICによつて構成すれば、
コンデンサC15の電圧は徐々に低下することと
なる。さてコンデンサC15の電圧が低下し、第
2図bに示すように時刻t2にツエナダイオード
9の電圧Vb以下となると、サイリスタ21はタ
ーンオフし、同時にFET5はオフとなる。そう
すれば端子1,2間には第2図cに示すように交
流電源30にほぼ等しい電圧がかかり、トランジ
スタ10はオン状態であるためコンデンサC15
に大きな電流が流れて急速に充電が行われ、その
結果コンデンサC15の両端の電圧は第2図bに
示すように上昇する。そして電圧値がツエナダイ
オード9と22によつて定まる電圧Vaに達する
時刻t3には前述したようにサイリスタ21が再
びターンオフし、FET5が導通状態となつて以
後同様に負荷Lに負荷電流が供給される。このよ
うにセンサ回路13の電源用のコンデンサC15
は、その両端の電圧が所定値以下となつた時にの
み充電が行われて電荷が供給されるため、充電の
瞬間は電子スイツチが導通している時間に比べて
極めて短くなり電子スイツチ両端の残留電圧を小
さくすることが可能となる。
Next, the operation of this electronic switch will be explained with reference to the waveform diagram in FIG. First, an AC power source 30 and a load L are connected in series between terminals 1 and 2 as shown in the figure. FIG. 2a shows the voltage waveform of the AC power supply 30. Then, a small current flows through the load L, and the AC voltage of the AC power supply 30 is rectified by the diode bridge 3, and converted into a DC power supply of a predetermined voltage by the constant voltage circuit of the Zener diode 7 and the transistor 8. Power is supplied to the sensor circuit 13 via the resistor R14 and the diode 12, and the capacitor C15 is charged. Then, the oscillator of the sensor circuit 13 oscillates due to the resonant circuit formed by the detection coil 16 and the capacitor C17 connected to the sensor circuit 13, and a state is reached in which the object can be detected. However, if no object is detected, the NH output is at the "H" level and the NL output is at the "L" level, so no base current flows to the base of the transistor 10, and the transistor 10 is in an off state, and the light emitting diode 11 It also doesn't light up. Furthermore, as mentioned above, the power supply voltage of the sensor circuit 13 is set to be lower than the voltage Va, which is the sum of the Zener diodes 9 and 22, so no gate current flows through the Zener diode 22 to the thyristor 21. Therefore, the thyristor 21 is also in an off state. Therefore, the FET 5 is in an off state and the load L is not driven, power is supplied to the sensor circuit 13 via the bypass resistor R14, and the sensor circuit 13 continues to operate and wait for an object. Then, when the oscillation state changes due to the proximity of an object at time t1,
The NH output of the sensor circuit 13 is at the "L" level as shown in FIG. 2d, and the NL output is at the "H" level, contrary to the NH output. Then, a base current flows through the transistor 10 through the resistors R19 and 18, turning it on, and the resistor R14 is short-circuited. Therefore, as the light emitting diode 11 lights up, the power input voltage of the sensor circuit 13 rises rapidly as shown in FIG. 2b. And if the voltage becomes more than the voltage Va of the sum of Zener diodes 9 and 22,
A gate current flows through the gate of the thyristor 21 and the thyristor 21 is turned on. Therefore, a gate voltage determined by the Zener diode 9 is applied to the gate of the FET 5, and the FET 5 is turned on and the load L is driven. If the current flowing through the load L is within the rated current value of this electronic switch, the voltage across the overcurrent detection resistor R6 is below a certain value, and the voltage across the proximity switch is as shown in Figure 2c. The residual voltage becomes a value close to zero, and there is no adverse effect on the load L. While the FET 5 is on, the sensor circuit 13 is supplied with current from the capacitor C15. At this time, since the FET 5 has a high input impedance, almost no current flows through the gate, and the amount of charge consumed by the capacitor C15 is determined by the current flowing through the sensor circuit 13 and the thyristor 21. Therefore, if the sensor circuit 13 is configured with a low power consumption type IC as described above,
The voltage of capacitor C15 will gradually decrease. Now, when the voltage of the capacitor C15 decreases and becomes lower than the voltage Vb of the Zener diode 9 at time t2 as shown in FIG. 2b, the thyristor 21 is turned off, and at the same time, the FET 5 is turned off. Then, a voltage approximately equal to that of the AC power supply 30 is applied between the terminals 1 and 2 as shown in FIG.
A large current flows through the capacitor C15, rapidly charging the capacitor C15, and as a result, the voltage across the capacitor C15 rises as shown in FIG. 2b. Then, at time t3 when the voltage value reaches the voltage Va determined by the Zener diodes 9 and 22, the thyristor 21 is turned off again as described above, the FET 5 becomes conductive, and from then on, the load current is similarly supplied to the load L. Ru. In this way, the capacitor C15 for the power supply of the sensor circuit 13
Since charging is performed and charge is supplied only when the voltage across the switch falls below a predetermined value, the moment of charging is extremely short compared to the time that the electronic switch is conducting, and the residual voltage at both ends of the electronic switch is extremely short. It becomes possible to reduce the voltage.

さて負荷Lに過電流が流れたり、又は負荷Lを
短絡した場合にはFET5と過電流検知用抵抗R
6に大電流が流れる。しかしFET5のゲート電
圧はツエナダイオード9のツエナ電圧に制限され
ており、その定電流特性のために短絡電流はある
値以下におさえられる。今第3図において時刻t
4に短絡が起こつたとすると、抵抗R6の端子電
圧が上昇しトランジスタ24がオン状態となつて
コンデンサC23が急速に放電される。そうすれ
ば第3図bに示すようにセンサ回路13のリセツ
ト端子の電圧は瞬時に低下してリセツト電圧Vr
以下となりセンサ回路13はリセツトされ、NL
出力は元の”L”レベルとなりサイリスタ21は
ターンオフする。従つてFET5もオフ状態とな
り短絡が防止される。その後リセツト端子に接続
されているコンデンサC23は第3図bに示すよ
うに電源によりセンサ回路13内の図示しない抵
抗を介し電流が供給され徐々に充電されるが、そ
の両端の電圧がリセツト電圧Vr以上となればセ
ンサ回路13は動作を開始し、物体を検知してい
る場合にはNL出力は”H”レベルとなりサイリ
スタ21がトリガされ同時にFET5もターンオ
ンする。従つて時刻t5に再び短絡電流が流れる
過電流検出用抵抗R6によつてその電流が検知さ
れて再びセンサ回路13をオフとする。このよう
にして断続的にFET5はオン状態となり大電流
が流れる。しかし第3図に示すようにその短絡電
流が流れる周期は交流電源の周期とは無関係にコ
ンデンサC23が充放電される時定数によつて定
まる。従つてこの時定数を大きく定めておくこと
によつてFET5に流れる電流の周期を大きくす
ることができ、FET5の発熱を防止することが
可能である。又FET5に短絡電流が流れる瞬間
に発光ダイオード11が点灯するため、その点滅
周期によつて短絡状態を検知することも可能とな
る。
Now, if an overcurrent flows to the load L or if the load L is short-circuited, the FET 5 and the overcurrent detection resistor R
A large current flows through 6. However, the gate voltage of the FET 5 is limited to the Zener voltage of the Zener diode 9, and due to its constant current characteristics, the short circuit current is suppressed below a certain value. Now in Fig. 3, time t
4, the terminal voltage of resistor R6 increases, transistor 24 is turned on, and capacitor C23 is rapidly discharged. Then, as shown in FIG. 3b, the voltage at the reset terminal of the sensor circuit 13 drops instantaneously to the reset voltage Vr.
As a result, the sensor circuit 13 is reset and NL
The output becomes the original "L" level and the thyristor 21 is turned off. Therefore, FET5 is also turned off to prevent short circuit. Thereafter, as shown in FIG. 3b, the capacitor C23 connected to the reset terminal is gradually charged by supplying current from the power supply through a resistor (not shown) in the sensor circuit 13, but the voltage across the capacitor C23 reaches the reset voltage Vr. When the above conditions are met, the sensor circuit 13 starts operating, and when an object is detected, the NL output becomes "H" level, the thyristor 21 is triggered, and the FET 5 is also turned on at the same time. Therefore, at time t5, the short circuit current is detected by the overcurrent detection resistor R6 through which the short circuit current flows again, and the sensor circuit 13 is turned off again. In this way, the FET 5 is intermittently turned on and a large current flows. However, as shown in FIG. 3, the period in which the short circuit current flows is determined by the time constant for charging and discharging the capacitor C23, regardless of the period of the AC power supply. Therefore, by setting this time constant to a large value, the period of the current flowing through the FET 5 can be increased, and it is possible to prevent the FET 5 from generating heat. Furthermore, since the light emitting diode 11 lights up at the moment when a short circuit current flows through the FET 5, it is also possible to detect a short circuit state based on the blinking period.

第4図は本発明による電子スイツチの他の実施
例を示す回路図である。本実施例はセンサ回路1
3にNL出力のみを用いた場合の構成を示す回路
図であつて、前述した実施例と同一部分は同一符
号を用いている。本実施例ではNL出力を用いて
トランジスタ10を動作させるようにしているの
で、その極性を逆転させるために抵抗R18とR
19間にトランジスタ31を接続して、トランジ
スタ10のベースにベース電流を供給している点
を除いて第1図の実施例と同一である。本実施例
ではセンサ回路13の物体検知時にNL出力によ
りトランジスタ31がオンとなり、トランジスタ
10が駆動されてコンデンサC15が急速充電さ
れる。又センサ回路13のNL出力のみを用いて
第5図に概略図を示すように、FET5のゲート
回路をサイリスタ32とそのゲート・アノード間
に接続されるツエナダイオード33を用いて行う
ことも可能である。この場合にもツエナダイオー
ド33とツエナダイオード9との合計電圧になれ
ばサイリスタ32がトリガされてFET5がター
ンオフすることとなる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the electronic switch according to the present invention. In this embodiment, the sensor circuit 1
3 is a circuit diagram showing a configuration when only the NL output is used, and the same parts as in the above-mentioned embodiment are given the same reference numerals. In this embodiment, since the transistor 10 is operated using the NL output, the resistor R18 and R
This embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 1 except that a transistor 31 is connected between the transistors 19 and 19 to supply a base current to the base of the transistor 10. In this embodiment, when the sensor circuit 13 detects an object, the transistor 31 is turned on by the NL output, the transistor 10 is driven, and the capacitor C15 is rapidly charged. It is also possible to perform the gate circuit of the FET 5 using only the NL output of the sensor circuit 13 and using the thyristor 32 and the Zener diode 33 connected between its gate and anode, as shown in the schematic diagram in FIG. be. In this case as well, when the total voltage of the Zener diode 33 and the Zener diode 9 is reached, the thyristor 32 is triggered and the FET 5 is turned off.

尚本実施例は交流二線式の近接スイツチについ
て説明したが、本発明は光電スイツチ等、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、直流電源による電子スイ
ツチに本発明を適用することも可能である。この
場合にも電子スイツチ内部の過電流によつて定ま
る時定数により電源用のコンデンサC15を断続
的に急速充電してセンサ回路13に電源を供給す
ると共に、短絡時にはコンデンサC23の充放電
サイクルによつて発光ダイオード11を点灯させ
て短絡状態を表示させるようにすることが可能で
ある。
Although the present embodiment has been described as an AC two-wire proximity switch, it goes without saying that the present invention can be applied to other two-wire electronic switches such as photoelectric switches. Further, although this embodiment uses an AC power source as the power source, it is also possible to apply the present invention to an electronic switch using a DC power source. In this case as well, the power supply capacitor C15 is rapidly charged intermittently by a time constant determined by the overcurrent inside the electronic switch to supply power to the sensor circuit 13, and in the event of a short circuit, the capacitor C23 is charged and discharged in a charging/discharging cycle. It is possible to make the light emitting diode 11 light up to indicate the short circuit condition.

尚ここで説明した実施例ではセンサ回路の電源
としてコンデンサを用いているが、充電可能な小
容量の二次電池を用いてもよい。そうすればコン
デンサを用いた場合よりも長期間に渡つてセンサ
回路を動作させることができるため、充電する間
隔を極めて長くすることが可能であり、電子スイ
ツチの動作時の残留電圧を更に低くすることが可
能となる。
In the embodiment described here, a capacitor is used as a power source for the sensor circuit, but a rechargeable small-capacity secondary battery may also be used. This allows the sensor circuit to operate for a longer period of time than when using a capacitor, making it possible to significantly lengthen the charging interval and further lowering the residual voltage when the electronic switch is operating. becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による電子スイツチの一実施例
を示す回路図、第2図はその正常な動作時の各部
の波形を示す波形図、第3図は短絡時の各部の波
形を示す波形図、第4図は本発明の他の実施例を
示す回路図、第5図は更に他の実施例の主要部を
示す回路図である。 1,2……端子、5……FET、7,9,20,
33……ツエナダイオード、R6……過電流検出
用抵抗、8,10,24,31……トランジス
タ、11……発光ダイオード、C15,C17,
C23……コンデンサ、21……サイリスタ、3
0……交流電源。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the electronic switch according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing the waveforms of each part during normal operation, and Fig. 3 is a waveform diagram showing the waveforms of each part during short circuit. , FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the main part of still another embodiment. 1, 2... terminal, 5... FET, 7, 9, 20,
33... Zener diode, R6... Resistor for overcurrent detection, 8, 10, 24, 31... Transistor, 11... Light emitting diode, C15, C17,
C23... Capacitor, 21... Thyristor, 3
0...AC power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 検知回路部と、 前記検知回路部に電源を供給する蓄電素子と、 負荷に直列に接続されそのゲート電位が一定値
以下に制限された出力開閉用の電界効果型トラン
ジスタと、 前記検知回路部の出力端と前記電界効果型トラ
ンジスタのゲート間に接続され、前記検知回路部
の出力により導通して前記電界効果型トランジス
タを駆動すると共に、前記検知回路部に与えられ
る電圧の低下によつて不導通となるサイリスタ
と、 前記電界効果型トランジスタと前記検知回路部
の電源入力端間に接続され、前記検知回路部のオ
フ時に前記蓄電素子に充電する充電回路と、 前記充電回路と並列接続され、前記検知回路部
のオン動作時に前記蓄電素子の電圧が低下し、前
記サイリスタが不導通となる毎に前記蓄電素子を
充電するスイツチング回路と、を具備することを
特徴とする電子スイツチ。 2 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項記載の電子スイツ
チ。 3 前記蓄電素子は充電可能な二次電池であるこ
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。 4 前記電界効果型トランジスタは、そのゲート
と前記過電流検出用抵抗の他端間に設けられたツ
エナダイオードによつてゲート電位が一定値以下
に制限されている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。 5 電圧信号によりリセツトされるリセツト端子
を有する検知回路部と、 前記検知回路部に電源を供給する蓄電素子と、
負荷に直列に接続されそのゲート電位が一定値以
下に制限された出力開閉用の電界効果型トランジ
スタと、 前記検知回路部の出力端と前記電界効果型トラ
ンジスタのゲート間に接続され、前記検知回路部
の出力により導通して前記電界効果型トランジス
タを駆動すると共に、前記検知回路部に与えられ
る電圧の低下によつて不導通となるサイリスタ
と、 前記電界効果型トランジスタと前記検知回路部
の電源入力端間に接続され、前記検知回路部のオ
フ時に前記蓄電素子に充電する充電回路と、 前記充電回路と並列接続され、前記検知回路部
のオン動作時に前記蓄電素子の電圧が低下し、前
記サイリスタが不導通となる毎に前記蓄電素子を
充電するスイツチング回路と、 前記電界効果型トランジスタに直列に接続され
る過電流検出用抵抗と、 前記過電流検出用抵抗の端子電圧を検出し、該
検出信号を前記検知回路部のリセツト端子に与え
て所定時間前記検知回路部の出力を禁止するリセ
ツト回路と、を具備することを特徴とする電子ス
イツチ。 6 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5項記載の電子スイツ
チ。 7 前記蓄電素子は充電可能な二次電池であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の電子
スイツチ。 8 前記電界効果型トランジスタは、そのゲート
と前記過電流検出用抵抗の他端間に設けられたツ
エナダイオードによつてゲート電位が一定値以下
に制限されていることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の電子スイツチ。
[Scope of Claims] 1. A detection circuit section, a storage element that supplies power to the detection circuit section, and a field effect transistor for output switching, which is connected in series to a load and whose gate potential is limited to a certain value or less. and connected between the output terminal of the detection circuit section and the gate of the field effect transistor, conducts by the output of the detection circuit section to drive the field effect transistor, and a voltage applied to the detection circuit section. a thyristor that becomes non-conductive due to a decrease in the voltage; a charging circuit that is connected between the field effect transistor and the power input terminal of the detection circuit section and charges the storage element when the detection circuit section is turned off; The switching circuit is connected in parallel with the circuit and charges the power storage element each time the voltage of the power storage element decreases and the thyristor becomes non-conductive when the detection circuit part is turned on. Electronic switch. 2. The electronic switch according to claim 1, wherein the electricity storage element is a capacitor. 3. The electronic switch according to claim 1, wherein the electricity storage element is a rechargeable secondary battery. 4 Claims characterized in that the gate potential of the field effect transistor is limited to a certain value or less by a Zener diode provided between its gate and the other end of the overcurrent detection resistor. The electronic switch according to item 1. 5 a detection circuit section having a reset terminal that is reset by a voltage signal; a storage element that supplies power to the detection circuit section;
a field-effect transistor for output switching, which is connected in series to a load and whose gate potential is limited to a certain value or less; a thyristor that is rendered conductive by the output of the section to drive the field effect transistor and rendered non-conductive by a drop in the voltage applied to the detection circuit section; a power input for the field effect transistor and the detection circuit section; a charging circuit that is connected between the terminals and charges the electricity storage element when the detection circuit section is off; and a charging circuit that is connected in parallel with the charging circuit and that reduces the voltage of the electricity storage element when the detection circuit section is turned on; a switching circuit that charges the power storage element each time it becomes non-conductive; an overcurrent detection resistor connected in series with the field effect transistor; and a switching circuit that detects a terminal voltage of the overcurrent detection resistor; An electronic switch comprising: a reset circuit that applies a signal to a reset terminal of the detection circuit section to inhibit output of the detection circuit section for a predetermined period of time. 6. The electronic switch according to claim 5, wherein the electricity storage element is a capacitor. 7. The electronic switch according to claim 5, wherein the power storage element is a rechargeable secondary battery. 8 Claims characterized in that the gate potential of the field effect transistor is limited to a certain value or less by a Zener diode provided between its gate and the other end of the overcurrent detection resistor. The electronic switch according to item 5.
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