JPH0645904A - 近接スイッチ - Google Patents
近接スイッチInfo
- Publication number
- JPH0645904A JPH0645904A JP21825692A JP21825692A JPH0645904A JP H0645904 A JPH0645904 A JP H0645904A JP 21825692 A JP21825692 A JP 21825692A JP 21825692 A JP21825692 A JP 21825692A JP H0645904 A JPH0645904 A JP H0645904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- circuit
- magnetic flux
- receiving
- reception
- Prior art date
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- Pending
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- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い検知エリアを有し、その範囲の物体を検
知できるようにすること。 【構成】 ループ状の送信コイルＬ１を設け、発振回路
１によって駆動する。そしてこの送信コイルＬ１と一部
が重なるように受信コイルＬ２を設ける。そして物体が
接近していない状態で送信コイルＬ１を駆動したとき
に、受信コイルＬ２に得られる磁束を平衡させ、受信電
圧をほぼ零とする。そして受信コイルＬ２の受信電圧を
増幅し、物体接近時に平衡状態が崩れることによって出
力の上昇に基づいて物体を検知するようにしている。
知できるようにすること。 【構成】 ループ状の送信コイルＬ１を設け、発振回路
１によって駆動する。そしてこの送信コイルＬ１と一部
が重なるように受信コイルＬ２を設ける。そして物体が
接近していない状態で送信コイルＬ１を駆動したとき
に、受信コイルＬ２に得られる磁束を平衡させ、受信電
圧をほぼ零とする。そして受信コイルＬ２の受信電圧を
増幅し、物体接近時に平衡状態が崩れることによって出
力の上昇に基づいて物体を検知するようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体検知領域に特徴を有
する近接スイッチに関するものである。
する近接スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来金属体の有無等を検出する装置とし
て高周波発振型近接スイッチが広く用いられている。こ
の近接スイッチは高周波磁界を放射し、その変化を捉え
るため近接スイッチの前面にコイルが配置され、被検出
体を効果的に認識するようにしている。この検出面は一
般には円柱形や角柱形が多く、円又は正方形が用いられ
る。これは検出コイルやその周囲に配置するコアが円形
断面形状を有していること、及び高周波磁界を放射する
上での効率が良いことによるものである。
て高周波発振型近接スイッチが広く用いられている。こ
の近接スイッチは高周波磁界を放射し、その変化を捉え
るため近接スイッチの前面にコイルが配置され、被検出
体を効果的に認識するようにしている。この検出面は一
般には円柱形や角柱形が多く、円又は正方形が用いられ
る。これは検出コイルやその周囲に配置するコアが円形
断面形状を有していること、及び高周波磁界を放射する
上での効率が良いことによるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】被検出物体の進入や通
過位置は限定されている場合が多いが、大きく変動する
ときには検出スイッチの有する検出エリアを逸脱する場
合がある。このような場合には図５に示すように検出ス
イッチ１０１を複数個並列して配置し、検出エリアＤ１
を広くする必要がある。しかしながら複数の近接スイッ
チを並列的に配置した場合には、検知距離をｄ１とする
と各検出スイッチ１０１の検知エリアの境界部分で物体
の種類等によってデッドゾーンを生じ易いという欠点が
あった。そのため検知距離を検出スイッチに近いｄ２以
下とする必要があった。又近接スイッチを複数個近接し
て配置すれば相互干渉が起きるため、発振周波数を近接
スイッチ毎に異ならせる必要があり、構成が複雑になる
という欠点があった。
過位置は限定されている場合が多いが、大きく変動する
ときには検出スイッチの有する検出エリアを逸脱する場
合がある。このような場合には図５に示すように検出ス
イッチ１０１を複数個並列して配置し、検出エリアＤ１
を広くする必要がある。しかしながら複数の近接スイッ
チを並列的に配置した場合には、検知距離をｄ１とする
と各検出スイッチ１０１の検知エリアの境界部分で物体
の種類等によってデッドゾーンを生じ易いという欠点が
あった。そのため検知距離を検出スイッチに近いｄ２以
下とする必要があった。又近接スイッチを複数個近接し
て配置すれば相互干渉が起きるため、発振周波数を近接
スイッチ毎に異ならせる必要があり、構成が複雑になる
という欠点があった。
【０００４】又検出距離が長い近接スイッチもあるが、
この場合には動作距離が長くなるため検出すべき物体以
外にも周囲金属の影響を受け易いという欠点があった。
この場合には動作距離が長くなるため検出すべき物体以
外にも周囲金属の影響を受け易いという欠点があった。
【０００５】本発明はこのような従来の近接スイッチの
問題点に鑑みてなされたものであって、検知エリアを検
知距離よりも大きくし、検知エリアを広くした近接スイ
ッチを提供することを技術的課題とする。
問題点に鑑みてなされたものであって、検知エリアを検
知距離よりも大きくし、検知エリアを広くした近接スイ
ッチを提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、一定周波数及び振幅で発振する発振回路と、発振回
路によって駆動されその磁束の及ぶ範囲を物体の検知領
域とする送信コイルと、送信コイルと一部が重なるよう
に配置され、送信コイルの駆動的に鎖交する磁束が平衡
する位置に配置された受信コイルと、受信コイルに得ら
れる信号を増幅する増幅回路と、増幅回路に得られる出
力の上昇に基づいて物体を検出する信号処理回路部と、
を具備することを特徴とするものである。
は、一定周波数及び振幅で発振する発振回路と、発振回
路によって駆動されその磁束の及ぶ範囲を物体の検知領
域とする送信コイルと、送信コイルと一部が重なるよう
に配置され、送信コイルの駆動的に鎖交する磁束が平衡
する位置に配置された受信コイルと、受信コイルに得ら
れる信号を増幅する増幅回路と、増幅回路に得られる出
力の上昇に基づいて物体を検出する信号処理回路部と、
を具備することを特徴とするものである。
【０００７】又本願の請求項２の発明は、送信コイル及
び受信コイルを含むシールド金属ケースと、シールド金
属ケースの渦電流による反磁束を打ち消す位置に配置さ
れた補償用ループコイルと、を有することを特徴とする
ものである。
び受信コイルを含むシールド金属ケースと、シールド金
属ケースの渦電流による反磁束を打ち消す位置に配置さ
れた補償用ループコイルと、を有することを特徴とする
ものである。
【０００８】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、発振
回路によって一定の周波数，一定振幅で送信コイルが駆
動される。そしてこの送信コイルの駆動によって、相異
なった方向の磁束が受信コイルに生じる。従って受信コ
イルと鎖交する磁束が平衡するように受信コイルを配置
する。そして受信コイルの出力を増幅する。物体がなけ
れば磁束が平衡しているため受信電圧はほぼ零であり、
物体が接近すれば平衡が崩れて受信電圧が得られる。従
って増幅出力を検知することによって物体検知信号を得
ることができる。
回路によって一定の周波数，一定振幅で送信コイルが駆
動される。そしてこの送信コイルの駆動によって、相異
なった方向の磁束が受信コイルに生じる。従って受信コ
イルと鎖交する磁束が平衡するように受信コイルを配置
する。そして受信コイルの出力を増幅する。物体がなけ
れば磁束が平衡しているため受信電圧はほぼ零であり、
物体が接近すれば平衡が崩れて受信電圧が得られる。従
って増幅出力を検知することによって物体検知信号を得
ることができる。
【０００９】又本願の請求項２の発明では、送信コイル
と受信コイルの周囲にシールドケースを設けている。こ
のシールドケースの渦電流による影響を打ち消すために
補償用のループコイルを配置し、受信コイルが鎖交する
磁束を平衡させている。そうすればシールド金属ケース
による影響がなくなり、外部の影響を受けることがなく
物体を検出することができる。
と受信コイルの周囲にシールドケースを設けている。こ
のシールドケースの渦電流による影響を打ち消すために
補償用のループコイルを配置し、受信コイルが鎖交する
磁束を平衡させている。そうすればシールド金属ケース
による影響がなくなり、外部の影響を受けることがなく
物体を検出することができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例による近接スイッチ
の原理図である。本図においてコイルＬ１はループ状の
送信コイルであって、長方形の形状を有している。そし
てこの送信コイルＬ１を発振回路１の高周波電流によっ
て駆動する。この送信コイルＬ１に図１（ａ），（ｂ）
に示すように上面から見て一部が重なるように受信コイ
ルＬ２が配置される。受信コイルＬ２も長方形状のルー
プコイルである。
の原理図である。本図においてコイルＬ１はループ状の
送信コイルであって、長方形の形状を有している。そし
てこの送信コイルＬ１を発振回路１の高周波電流によっ
て駆動する。この送信コイルＬ１に図１（ａ），（ｂ）
に示すように上面から見て一部が重なるように受信コイ
ルＬ２が配置される。受信コイルＬ２も長方形状のルー
プコイルである。
【００１１】さてこの送信コイルＬ１に高周波電流を印
加すると、図示のように磁束ΦA 及びΦB が生じ、これ
によって受信コイルＬ２には磁束ΦA ，ΦB による電圧
が生じる。この磁束をベクトル図によって示すと、図１
（ｃ）に示すものとなる。この磁束は夫々方向が反対で
あるため受信時の位相も反対である。受信コイルＬ２に
鎖交する磁束ΦA ，ΦB の夫々の成分による受信電圧が
等しくなるように重なった部分の面積を調整すれば、受
信電圧Ｅｒはほぼ０となる。このときの差動結合状態を
平衡状態という。そしてこの送信コイルＬ１又は受信コ
イルＬ２の近傍に物体が接近した場合には、図１（ｃ）
に示す平衡状態が崩れ、受信コイルＬ２と鎖交する磁束
によって受信電圧が生じる。
加すると、図示のように磁束ΦA 及びΦB が生じ、これ
によって受信コイルＬ２には磁束ΦA ，ΦB による電圧
が生じる。この磁束をベクトル図によって示すと、図１
（ｃ）に示すものとなる。この磁束は夫々方向が反対で
あるため受信時の位相も反対である。受信コイルＬ２に
鎖交する磁束ΦA ，ΦB の夫々の成分による受信電圧が
等しくなるように重なった部分の面積を調整すれば、受
信電圧Ｅｒはほぼ０となる。このときの差動結合状態を
平衡状態という。そしてこの送信コイルＬ１又は受信コ
イルＬ２の近傍に物体が接近した場合には、図１（ｃ）
に示す平衡状態が崩れ、受信コイルＬ２と鎖交する磁束
によって受信電圧が生じる。
【００１２】本発明では受信レベルの上昇を検出するこ
とによって物体の近接を検出している。図２は本実施例
の近接スイッチの電気的構成を示すブロック図である。
前述したように、送信コイルＬ１は発振回路１によって
一定の振幅，一定の周波数で駆動される。ここで発振回
路１の発振周波数を数十ＫHzとすれば、平衡度が得易く
なる。そして受信コイルＬ２には受信回路２が接続され
ている。受信回路２は発振回路１の発振周波数に等しい
周波数を通過させるバンドパスフィルタを有しており、
その出力を増幅回路３を介して増幅するものである。こ
の増幅回路３にはゲイン調整用の可変抵抗が接続されて
いる。そしてその増幅回路３の出力は検波回路４に与え
られる。検波回路４は増幅出力を検波することによって
振幅に対応した直流レベルの信号を得るものであって、
その出力は弁別回路５に与えられる。弁別回路５には所
定レベルの閾値が設定されており、入力信号がこの閾値
レベル以下を越えれば出力回路６に弁別信号が出力され
る。そして出力回路６より外部に物体検知信号が出力さ
れる。ここで検波回路４，弁別回路５，出力回路６は、
増幅出力の上昇に応じて物体を検知する信号処理回路部
を構成している。この場合には物体の近接によって受信
コイルＬ２の平衡状態が崩れる範囲が物体検知領域とな
る。
とによって物体の近接を検出している。図２は本実施例
の近接スイッチの電気的構成を示すブロック図である。
前述したように、送信コイルＬ１は発振回路１によって
一定の振幅，一定の周波数で駆動される。ここで発振回
路１の発振周波数を数十ＫHzとすれば、平衡度が得易く
なる。そして受信コイルＬ２には受信回路２が接続され
ている。受信回路２は発振回路１の発振周波数に等しい
周波数を通過させるバンドパスフィルタを有しており、
その出力を増幅回路３を介して増幅するものである。こ
の増幅回路３にはゲイン調整用の可変抵抗が接続されて
いる。そしてその増幅回路３の出力は検波回路４に与え
られる。検波回路４は増幅出力を検波することによって
振幅に対応した直流レベルの信号を得るものであって、
その出力は弁別回路５に与えられる。弁別回路５には所
定レベルの閾値が設定されており、入力信号がこの閾値
レベル以下を越えれば出力回路６に弁別信号が出力され
る。そして出力回路６より外部に物体検知信号が出力さ
れる。ここで検波回路４，弁別回路５，出力回路６は、
増幅出力の上昇に応じて物体を検知する信号処理回路部
を構成している。この場合には物体の近接によって受信
コイルＬ２の平衡状態が崩れる範囲が物体検知領域とな
る。
【００１３】尚本実施例は図１に示すように送信コイル
Ｌ１と受信コイルＬ２とを長方形状とし、その一方を平
行移動させて重なるように配置しているが、必ずしもこ
のように配置する必要はない。例えば送信コイルＬ１と
受信コイルＬ２とを交叉させてもよく、平衡状態が得ら
れるものであればよい。又コイルの形状も長方形状に限
らず、他の種々の形状を用いることができる。
Ｌ１と受信コイルＬ２とを長方形状とし、その一方を平
行移動させて重なるように配置しているが、必ずしもこ
のように配置する必要はない。例えば送信コイルＬ１と
受信コイルＬ２とを交叉させてもよく、平衡状態が得ら
れるものであればよい。又コイルの形状も長方形状に限
らず、他の種々の形状を用いることができる。
【００１４】次に本発明の第２実施例について説明す
る。近接スイッチでは取付部の周囲金属の影響を軽減す
るために、シールド付きの近接スイッチが求められるこ
とがある。従来の近接スイッチではコイルの周囲にコア
が設けられているためシールドケースの影響が少ない
が、本実施例ではシールドケースを用いていないためこ
の影響が大きくなる。図３はこのようなシールドケース
を有する近接スイッチのコイル部分を示す図である。本
図に示すように前述した送信コイルＬ１と受信コイルＬ
２の外周部分にシールドケース１１を取付ける。このシ
ールドケース１１は送信コイルＬ１，受信コイルＬ２の
側方のみを覆うものであってもよく、又図示のようにこ
れらのコイル部全体を覆うようにしたものであってもよ
い。
る。近接スイッチでは取付部の周囲金属の影響を軽減す
るために、シールド付きの近接スイッチが求められるこ
とがある。従来の近接スイッチではコイルの周囲にコア
が設けられているためシールドケースの影響が少ない
が、本実施例ではシールドケースを用いていないためこ
の影響が大きくなる。図３はこのようなシールドケース
を有する近接スイッチのコイル部分を示す図である。本
図に示すように前述した送信コイルＬ１と受信コイルＬ
２の外周部分にシールドケース１１を取付ける。このシ
ールドケース１１は送信コイルＬ１，受信コイルＬ２の
側方のみを覆うものであってもよく、又図示のようにこ
れらのコイル部全体を覆うようにしたものであってもよ
い。
【００１５】さてこの場合には送信コイルＬ１による高
周波磁界をΦA ，ΦB とすると、これによってシールド
ケース１１にも渦電流が流れ、これによる反磁束が生じ
る。これは図４（ａ）に示すようにΦS とする。このΦ
S が生じた場合には受信コイルＬ２を通る磁束は平衡度
が劣化する。従ってこのΦS を打ち消すために補償用の
ループコイルＬ３を配置する。補償用ループコイルＬ３
は送信コイルＬ１の上部に送信コイルより幅の狭い長方
形状のコイルとする。この補償用ループコイルＬ３は閉
回路構成であるため、送信コイルＬ１を駆動することに
よって二次電流Ｉ3 が生じる。そしてこの電流Ｉ3 によ
って二次磁束ΦS ′が生じる。この補償用ループコイル
Ｌ３は受信コイルＬ２と同一面に並列に配置し、ΦS と
ΦS ′との鎖交数を調整する。こうすればベクトル図で
は図４（ａ）に示すように、ΦSとΦS ′が釣り合うこ
ととなる。受信コイルＬ２は鎖交するこれらの磁束が平
衡するため、第１実施例と同様に受信電圧はほぼ零とな
る。
周波磁界をΦA ，ΦB とすると、これによってシールド
ケース１１にも渦電流が流れ、これによる反磁束が生じ
る。これは図４（ａ）に示すようにΦS とする。このΦ
S が生じた場合には受信コイルＬ２を通る磁束は平衡度
が劣化する。従ってこのΦS を打ち消すために補償用の
ループコイルＬ３を配置する。補償用ループコイルＬ３
は送信コイルＬ１の上部に送信コイルより幅の狭い長方
形状のコイルとする。この補償用ループコイルＬ３は閉
回路構成であるため、送信コイルＬ１を駆動することに
よって二次電流Ｉ3 が生じる。そしてこの電流Ｉ3 によ
って二次磁束ΦS ′が生じる。この補償用ループコイル
Ｌ３は受信コイルＬ２と同一面に並列に配置し、ΦS と
ΦS ′との鎖交数を調整する。こうすればベクトル図で
は図４（ａ）に示すように、ΦSとΦS ′が釣り合うこ
ととなる。受信コイルＬ２は鎖交するこれらの磁束が平
衡するため、第１実施例と同様に受信電圧はほぼ零とな
る。
【００１６】さてシールドケース１１の内側に物体が接
近した場合には、この平衡状態に変化を生じることとな
って受信電圧が上昇する。従って第１実施例と同一の検
出回路によって物体を検知することができる。図４
（ｂ）はこのループコイルの関係を示す図であり、受信
コイルＬ２には図２に示すように受信回路２，増幅回路
３以下の各ブロックを接続する。こうすれば第１実施例
と同様にしてシールドケース１１の内部に到来する金属
物体を検知することができる。
近した場合には、この平衡状態に変化を生じることとな
って受信電圧が上昇する。従って第１実施例と同一の検
出回路によって物体を検知することができる。図４
（ｂ）はこのループコイルの関係を示す図であり、受信
コイルＬ２には図２に示すように受信回路２，増幅回路
３以下の各ブロックを接続する。こうすれば第１実施例
と同様にしてシールドケース１１の内部に到来する金属
物体を検知することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、送信コイルと受信コイルを設け、このループ状のコ
イルの面積によって物体の検知領域が形成される。従っ
て広い範囲での物体を確実に検出することができるとい
う効果が得られる。又コイルの周辺にはコアを必要とし
ないため、ヘッド部の製作上の自由度を増すことができ
る。又被検出物体が磁性体又は非磁性体の金属のいずれ
であってもほぼ同等の検出感度を得ることができる。
ば、送信コイルと受信コイルを設け、このループ状のコ
イルの面積によって物体の検知領域が形成される。従っ
て広い範囲での物体を確実に検出することができるとい
う効果が得られる。又コイルの周辺にはコアを必要とし
ないため、ヘッド部の製作上の自由度を増すことができ
る。又被検出物体が磁性体又は非磁性体の金属のいずれ
であってもほぼ同等の検出感度を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例による近接スイッチの原理を
示す原理図である。
示す原理図である。
【図２】本発明の第１実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の第２実施例による近接スイッチの原理
を示す原理図である。
を示す原理図である。
【図４】（ａ）は第２実施例の磁束のベクトル図、
（ｂ）は第２実施例の送受信コイル，補償コイルと受信
回路の一部を示す図である。
（ｂ）は第２実施例の送受信コイル，補償コイルと受信
回路の一部を示す図である。
【図５】従来の複数の近接スイッチを用いた検知領域と
検出エリアとの関係を示す概略図である。
検出エリアとの関係を示す概略図である。
Ｌ１ 送信コイル Ｌ２ 受信コイル Ｌ３ 補償用ループコイル １ 発振回路 ２ 受信回路 ３ 増幅回路 ４ 検波回路 ５ 弁別回路 ６ 出力回路 １１ シールドケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｈ 36/00 Ａ 9176−5Ｇ // Ｆ４２Ｃ 13/04 9111−2Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】 一定周波数及び振幅で発振する発振回
路と、 前記発振回路によって駆動されその磁束の及ぶ範囲を物
体の検知領域とする送信コイルと、 前記送信コイルと一部が重なるように配置され、送信コ
イルの駆動的に鎖交する磁束が平衡する位置に配置され
た受信コイルと、 前記受信コイルに得られる信号を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路に得られる出力の上昇に基づいて物体を検
出する信号処理回路部と、を具備することを特徴とする
近接スイッチ。 - 【請求項２】 前記送信コイル及び受信コイルを含むシ
ールド金属ケースと、 前記シールド金属ケースの渦電流による反磁束を打ち消
す位置に配置された補償用ループコイルと、を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21825692A JPH0645904A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 近接スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21825692A JPH0645904A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 近接スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645904A true JPH0645904A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16717034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21825692A Pending JPH0645904A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 近接スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645904A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10318350B3 (de) * | 2003-04-23 | 2004-12-09 | Werner Turck Gmbh & Co. Kg | Induktiver Näherungsschalter |
| JP2012527603A (ja) * | 2009-05-18 | 2012-11-08 | ライメ、ゲルト | 金属探知機 |
| KR20180099835A (ko) * | 2016-02-03 | 2018-09-05 | 미츠비시 쥬코우 고우사쿠 기카이 가부시키가이샤 | 전자 유도식 위치 검출기 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP21825692A patent/JPH0645904A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10318350B3 (de) * | 2003-04-23 | 2004-12-09 | Werner Turck Gmbh & Co. Kg | Induktiver Näherungsschalter |
| DE10318350C5 (de) * | 2003-04-23 | 2010-08-19 | Werner Turck Gmbh & Co. Kg | Induktiver Näherungsschalter |
| JP2012527603A (ja) * | 2009-05-18 | 2012-11-08 | ライメ、ゲルト | 金属探知機 |
| KR20180099835A (ko) * | 2016-02-03 | 2018-09-05 | 미츠비시 쥬코우 고우사쿠 기카이 가부시키가이샤 | 전자 유도식 위치 검출기 |
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