JPH053766B2 - - Google Patents

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JPH053766B2
JPH053766B2 JP20778183A JP20778183A JPH053766B2 JP H053766 B2 JPH053766 B2 JP H053766B2 JP 20778183 A JP20778183 A JP 20778183A JP 20778183 A JP20778183 A JP 20778183A JP H053766 B2 JPH053766 B2 JP H053766B2
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Japan
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voltage
detection circuit
storage element
effect transistor
electronic switch
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JP20778183A
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Japanese (ja)
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JPS6098723A (en
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Kyoshi Myamoto
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPH053766B2 publication Critical patent/JPH053766B2/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開成されると、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 opened 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 people and surrounding objects. Ta.

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。このように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. Therefore, there was a problem in that the configuration of the protection circuit 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. As described above, even when driving a load, the switching element is turned on and off every half cycle, and a constant voltage remains at both ends of the electronic switch, causing 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 conventional electronic switches, and is aimed at increasing the charging cycle 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設けられる電圧降下素子
と直列に発光素子を接続され、その出力によつて
該電圧降下素子を短絡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
圧の低下によつてその発光素子の発光を停止する
フオトカツプラと、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、フオトカツプラが発光
を停止し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 light-emitting element is connected in series with a field-effect transistor for output switching, whose gate potential is limited to a certain value or less, and a voltage drop element provided between the output end of the detection circuit and the gate of the field-effect transistor. a photocoupler connected to the photocoupler, whose output short-circuits the voltage drop element to drive the field effect transistor, and which stops the light emitting element from emitting light due to a drop in the voltage applied to the detection circuit; A charging circuit is connected between the type 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 charging circuit is connected in parallel with the charging circuit, and the voltage of the storage element drops when the detection circuit section is turned on. The photocoupler is characterized in that it includes a switching circuit that charges the power storage element each time the photocoupler stops emitting light and becomes non-conductive.

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設けられる電圧降下
素子と直列に発光素子が接続され、その出力によ
つて該電圧降下素子を短絡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その発光素子の発光を停止
するフオトカツプラと、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、フオトカツプラが
発光を停止し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、を具備す
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 that is connected in series with the load and whose gate potential is limited to a certain value or less, and a voltage drop element provided between the output end of the detection circuit and the gate of the field effect transistor. A light emitting element is connected in series with the light emitting element, and its output short-circuits the voltage drop element to drive the field effect transistor, and the light emitting element stops emitting light due to a drop in the voltage applied to the detection circuit section. a charging circuit that is connected between the field effect transistor and the power input terminal of the detection circuit section and charges the power storage element when the detection circuit section is turned off;
A switching circuit is connected in parallel with the charging circuit, and charges the storage element each time the voltage of the storage element drops when the detection circuit turns on, and the photocoupler stops emitting light and becomes non-conducting. The present invention is characterized by comprising an overcurrent detection resistor connected thereto, and a reset circuit that detects the terminal voltage of the overcurrent detection resistor and inhibits the output of the detection circuit section for a predetermined period of time.

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
なればフオトカツプラが点灯し、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フオトカツプラが消
灯し、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 photocoupler lights up, 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 photocoupler is turned off and the power 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信状態
の変化に基づいて物体の近傍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1
0と発光ダイオード11とに並列にバイパス用の
抵抗R14を設けられ、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1
6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を介してフオトカツプ
ラ21の発光部である発光ダイオード21Lが接
続され、そのカソードにツエナダイオード22と
フオトカツプラ21のトランジスタ21Tとが並
列に接続される。フオトカツプラ21はこのスイ
ツチのオン時に導通するものであつて、そのエミ
ツタ端は出力開閉素子であるFET5のゲートに
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の電圧が低下してフオトカツ
プラ21が点灯を停止する毎に、コンデンサC1
5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R2
5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C23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1
3の電源電圧はほぼツエナダイオード7によつて
定められ、NH,NL出力のレベルもそれに基づ
いて定められるが、“H”レベルの電圧はツエナ
ダイオード9と22とのツエナ電圧の和の電圧
Vaよりもやや低くツエナダイオード9のツエナ
電圧Vbよりも高い電圧が選定されているものと
する。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
順本考案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 connection body of a transistor such as a MOSFET 5 and a resistor R6 for overcurrent detection is connected, 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 vicinity of an object based on changes in the oscillator state, and outputs a digital output, and uses a circuit that consumes as little power as possible. transistor 1
0 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. The sensor circuit 13 includes a detection coil 1.
6 and a resonant circuit of capacitor C17 are connected. The sensor circuit 13 outputs an “H” level output that is almost the same as the power supply voltage when no object is detected.
An NL output that outputs an "L" level output that is substantially the same as the NH output and the ground terminal is provided, and a reset terminal that disables the sensor circuit 13 is also provided.
Resistors R18 and R19 that provide base current to the transistor 10 are connected to the NH output terminal.
A light emitting diode 21L, which is a light emitting part of the photocoupler 21, is connected to the NL output terminal via a resistor R20, and a Zener diode 22 and a transistor 21T of the photocoupler 21 are connected in parallel to its cathode. The photo coupler 21 is conductive when the switch is turned on, and its emitter end is connected to the gate of the FET 5, which is an output switching element. Here, the transistor 10 and the resistors R18 and R19 are connected to the capacitor C1 every time the voltage of the capacitor C15 decreases and the photo coupler 21 stops lighting when the sensor circuit 13 is turned on.
This constitutes a switching circuit that charges the battery.
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. transistor 24
is operated when overcurrent is detected to reset the sensor circuit 13, and its base end is connected to the resistor R2.
5 to a common connection point between the source of the FET 5 and the overcurrent detection resistor R6. Here, the transistor 24 and the resistor R25 detect the terminal voltage of the overcurrent detection resistor R6, and reset the sensor circuit 13 for a certain period of time by discharging the capacitor C23 when the terminal voltage exceeds a predetermined value. It constitutes a reset circuit. Sensor circuit 1
The power supply voltage of 3 is almost determined by Zener diode 7, and the NH and NL output levels are also determined based on it, but the "H" level voltage is the sum of the Zener voltages of Zener diodes 9 and 22.
It is assumed that a voltage is selected that is slightly lower than Va and higher than the Zener voltage Vb of the Zener diode 9. Further, the reset voltage Vr is selected to be even lower than the Zener voltage Vb. In the following explanation regarding the operating voltage, it is necessary to take into account the voltage drop across 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NL出
力は“L”レベルであるのでフオトカツプラ21
の発光ダイオード21Lは点灯せず、FET5に
もゲート信号が与えられずオフ状態となる。従つ
てバイパス用抵抗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t0
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“L”レベルとなり、
NL出力はNH出力とは逆に第2図bに示すよう
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
コンデンサC15が急速充電され、センサ回路1
3に与えられる電源電圧、及びNL出力の“H”
レベルの電圧が上昇する。そしてNL出力の
“H”レベル電圧がツエナダイオード9と22と
の和の電圧Va以上となる時刻t1には、フオト
カツプラ21の発光ダイオード21Lが点灯しト
ランジスタ21Tが導通してツエナダイオード2
2を短絡する。従つて以後電流はセンサ回路の
NL出力から抵抗R20、発光ダイオード21
L、トランジスタ21T及びツエナダイオード9
を通つて電流が流れ、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とフ
オトカツプラ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の電圧が低下すればセンサ回路
13のNL出力の“H”レベルの電圧も第2図b
に示すように低下し、時刻t2にツエナダイオード
9の電圧Vb以下となるとフオトカツプラ21に
は電流が流れなくなり、トランジスタ21Tがオ
フとなつてセンサ回路13のNL出力には二つの
ツエナダイオード22,9が接続された状態とな
る。従つてFET5にはゲート電圧が加わらず
FET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
の両端の電圧は上昇しセンサ回路13に与えられ
る電源電圧が上がつて、それに伴つてNL出力電
圧も第2図bに示すように上昇する。そしてその
NL出力電圧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
うにフオトカツプラ21の発光ダイオード21L
が再び点灯して、ツエナダイオード22を短絡し
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1
3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
チを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 the off state, and the light emitting diode 11 It also doesn't light up. Also, since the NL output is at the "L" level, the photo coupler 21
The light emitting diode 21L does not light up, and the gate signal is not applied to the FET 5, so it is in an off state. Therefore, the sensor circuit 13 is connected via the bypass resistor R14.
Power is supplied to the sensor circuit 13, and the sensor circuit 13 operates and continues in a standby state waiting for an object. and time t0
When the oscillation state changes due to the proximity of an object, the NH output of the sensor circuit 13 becomes "L" level,
The NL output goes to the "H" level as shown in FIG. 2b, 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, the light emitting diode 11 lights up and the capacitor C15 is rapidly charged, and the sensor circuit 1
Power supply voltage given to 3 and “H” of NL output
Level voltage increases. Then, at time t1 when the "H" level voltage of the NL output exceeds the voltage Va, which is the sum of the Zener diodes 9 and 22, the light emitting diode 21L of the photo coupler 21 lights up, the transistor 21T becomes conductive, and the Zener diode 2
2 is shorted. Therefore, from now on, the current is the sensor circuit's current.
From NL output to resistor R20, light emitting diode 21
L, transistor 21T and Zener diode 9
A current flows through the FET 5, a gate voltage determined by the Zener diode 9 is applied to the gate of the FET 5, 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 input impedance of FET 5 is high, almost no current flows through the gate, and the amount of charge consumed by capacitor C15 is determined by the current flowing through sensor circuit 13 and photocoupler 21. Therefore, if the sensor circuit 13 is constructed of a low power consumption type IC as described above, the voltage of the capacitor C15 will gradually decrease. Now, if the voltage of the capacitor C15 decreases, the "H" level voltage of the NL output of the sensor circuit 13 will also decrease as shown in Fig. 2b.
When the voltage of the Zener diode 9 drops below Vb at time t2, the current no longer flows through the photocoupler 21, the transistor 21T turns off, and the NL output of the sensor circuit 13 has two Zener diodes 22 and 9. is now connected. Therefore, no gate voltage is applied to FET5.
FET is turned off. Then, as shown in FIG. 2c, a voltage approximately equal to that of the AC power source 30 is applied between terminals 1 and 2, and since the transistor 10 is in the on state, a large current flows to the capacitor C15, causing rapid charging. , resulting in capacitor C15
The voltage across the sensor circuit 13 increases, and the power supply voltage applied to the sensor circuit 13 increases, and accordingly, the NL output voltage also increases as shown in FIG. 2b. And that
At time t3 when the NL output voltage reaches the voltage Va determined by the Zener diodes 9 and 22, the light emitting diode 21L of the photo coupler 21 is activated as described above.
lights up again, shorting Zener diode 22.
After the FET 5 becomes conductive, a load current is similarly supplied to the load L. In this way, sensor circuit 1
The power supply capacitor C15 in step 3 is charged and supplied with charge only when the voltage across it falls below a predetermined value, so the moment of charging is extremely short compared to the time when the electronic switch is conducting. This makes it possible to reduce the residual voltage across the electronic switch.

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t4
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”レベルとなりフオトカツプラ21
の発光ダイオード21Lが消灯する。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C
23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”レベルとなりフオトカツプラ21の発光ダ
イオード21Lが点灯し同時に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過
電流検出用抵抗R6によつてその電流が検出され
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 time t4 in Figure 3
If a short circuit occurs, 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 instantly drops below the reset voltage Vr, and the sensor circuit 13 is reset, and the NL output returns to the original "L" level and the photo coupler 21
The light emitting diode 21L is turned off. accordingly
FET5 is also turned off to prevent short circuits. Then the capacitor C connected to the reset terminal
23 is gradually charged by supplying current from the power source through a resistor (not shown) in the sensor circuit 13 as shown in FIG. starts, and if an object is detected, the NL output becomes "H" level, the light emitting diode 21L of the photo coupler 21 lights up, and at the same time the FET 5 is turned on. Therefore, at time t5, the short circuit current flows again and is detected by the overcurrent detection resistor R6, turning off the sensor circuit 13 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.

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.

又本実施例ではフオトカツプラのトランジスタ
によつて一定電圧を与えるためのツエナダイオー
ド22を短絡しているが、ツエナダイオード9を
流れる電流はNL出力が“H”である時にはほぼ
同一であるので、ツエナダイオード22の代わり
にそれに等しい電圧降下が起こる抵抗値の抵抗を
用いることもできる。
Furthermore, in this embodiment, the Zener diode 22 for applying a constant voltage is short-circuited by the photocoupler transistor, but since the current flowing through the Zener diode 9 is almost the same when the NL output is "H", Instead of the diode 22, a resistor with a resistance value that causes a voltage drop equal to the diode 22 can also be used.

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
形を示す波形図である。 1,2……端子、5……FET、7,9,22
……ツエナダイオード、R6……過電流検出用抵
抗、8,10,24……トランジスタ、11……
発光ダイオード、C15,C17,C23……コ
ンデンサ、21……フオトカツプラ。
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. It is. 1, 2... terminal, 5... FET, 7, 9, 22
...Zena diode, R6... Resistor for overcurrent detection, 8, 10, 24... Transistor, 11...
Light emitting diode, C15, C17, C23... Capacitor, 21... Photo coupling.

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設けられる電圧降下素子と
直列に発光素子が接続され、その出力によつて該
電圧降下素子を短絡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その発光素子の発光を停
止するフオトカツプラと、 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
記フオトカツプラが発光を停止し不導通となる毎
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 前記フオトカツプラの発光素子に直列に接続
される電圧降下素子は、ツエナダイオードである
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。 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を前記電界効果型トラ
ンジスタのゲート間に設けられる電圧降下素子と
直列に発光素子が接続され、その出力によつて該
電圧降下素子を短絡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その発光素子の発光を停
止するフオトカツプラと、 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
記フオトカツプラが発光を停止し不導通となる毎
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。 9 前記フオトカツプラの発光素子に直列に接続
される電圧降下素子は、ツエナダイオードである
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。
[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. A light emitting element is connected in series with a voltage drop element provided between the output end of the detection circuit section and the gate of the field effect transistor, and the output of the light emitting element short-circuits the voltage drop element to reduce the voltage drop of the field effect transistor. a photocoupler that drives the transistor and stops the light emitting element from emitting light due to a drop in the voltage applied to the detection circuit; a photocoupler connected between the field effect transistor and the power input terminal of the detection circuit; a charging circuit that charges the power storage element when the detection circuit section is off; and a charging circuit that is connected in parallel with the charging circuit, and when the detection circuit section is turned on, the voltage of the power storage element decreases, and the photocoupler stops emitting light and becomes non-conductive. a switching circuit that charges the electricity storage element every time
An electronic switch comprising: 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. The electronic switch according to claim 1, wherein the voltage drop element connected in series to the light emitting element of the photocoupler is a Zener diode. 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 that is connected in series to a load and whose gate potential is limited to a certain value or less; and a voltage drop element that connects the output end of the detection circuit section to a voltage-dropping element that is provided between the gates of the field-effect transistor. Light emitting elements are connected in series, and their output short-circuits the voltage drop element to drive the field effect transistor, and a drop in voltage applied to the detection circuit causes the light emitting elements to emit light. a photo coupler to be stopped; a charging circuit connected between the field effect transistor and the power input terminal of the detection circuit unit and charging the electricity storage element when the detection circuit unit is off; a switching circuit that charges the power storage element each time the voltage of the power storage element decreases and the photocoupler stops emitting light and becomes non-conductive when the detection circuit section is turned on; and a switching circuit connected in series to the field effect transistor. an overcurrent detection resistor; and a reset circuit that detects a terminal voltage of the overcurrent detection resistor and applies the detection signal to a reset terminal of the detection circuit section to inhibit output of the detection circuit section for a predetermined period of time. An electronic switch characterized by comprising: 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. 9. The electronic switch according to claim 5, wherein the voltage drop element connected in series to the light emitting element of the photocoupler is a Zener diode.
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