JPS594809B2 - 近接スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は検出コイルのインダクタンス変化ヲ利用して
物体（特に金属）を検出する近接スイッチに関する。

従来の近接スイッチは例えば第１図に示すように構成さ
れており、温度ドリフト等の影響を避けるため帰還装置
により非動作状態及び動作状態で安定させている。

すなわち第１図は近接スイッチを金属検出器に適用した
場合で、第１図において検出コイル２が発振回路３に接
続され、金属１が接近すると検出コイル２のインダクタ
ンスが変化することにより発振回路３の発振周波数が変
化する。

この発振周波数の変化は定振巾回路４を経て周波数電圧
変換装置５により電圧変化に変換される。

周波数電圧変換装置５は周波数弁別回路５１及び直流増
巾回路５２から構成される。

この変換装置５の出力は電圧弁別回路６に送られ、その
電圧変化が一定レベルに達したとき検出信号を生じリレ
ー１を駆動するようになっている。

つぎに動作について説明する。

金属１が検出コイル２に接近していないときＫｌｄ変換
装置５の出力は第２図に示すレベルＬｏで安定している
。

すなわち変換装置５の出力は安さレベルＬｏを下まわろ
うとするが、このとき帰還量補償回路９、帰還制御回路
１０及び可変容量回路１１とから構成される負帰還装置
より周波数弁別回路５１に入力される負帰還信号の働き
により変換装置５の出力は増大し安定レベルＬｏに保た
れるようになっている。

すなわち帰還制御回路１０からの出力電圧が可変容量回
路１１に送られ、電圧に応じて容量変化を生じさせ、こ
の容量変化により周波数弁別回路５１の弁別周波数が変
わり、結果的に周波数弁別回路５１の出力が変化し、直
流増幅回路５２の出力が変化するという、負帰還装置が
構成されている。

金属１が検出コイル２に接近すると変換装置５の出力は
上昇し、レベルＬ１及びＬ２を越える。

レベルＬ２は動作レベルであす、コのレベルＬ２を越え
現とき電圧弁別回路６が働いて検出信号ヲ生じリレー７
を駆動するとともに基準レベル切換回路８に検出信号を
送る。

これにより基準レベル切換回路８は帰還制御回路１０の
帰還レベルをり。

からＬ２に切換えるので、変換装置５の出力はレベルＬ
２に維持される。

金属１が離れていくと出力はレベルＬ２からＬ１以下に
下降するが、レベルＬ。

を下まわると基準レベル切換回路８は帰還制御回路１０
の帰還レベルをＬ２からり。

に復帰させるため最初の状態と同様に負帰還信号の働き
によりレベルＬｏに安定する。

なおレベルＬ１は復帰レベルでレベルＬ１を下まわると
電圧弁別回路６が復帰し検出信号が停止する。

ところで金属１と検出コイル２の距離Ｄ（第３図ａ参照
）と変換装置５０入力との関係は第４図に示すようにな
る。

すなわち第４図において変換装置５の出力は距離りの減
少とともに増加する。

したがってもし第３図す、ｃに示すように金属１が振動
したり或いは形状が不均一であるため距離Ｄ１〜Ｄ２と
変化すると、変換装置５の入力は変化分△■だけ変化す
ることになる。

この変化が急速な場合には帰還装置の応答が追いつかず
、すなわち帰還信号は距離Ｄ１時の大きなもののままと
なっているから変換装置５の出力はレベルＬ２から△■
だけ下ることになる。

そのため第２図の点線に示すように出力が下がり復帰レ
ベルＬ１ を下イわってしまうことが生じる。

前述のように従来の近接スイッチでは検出信号がいった
んＯＮとなった後にＯＦＦすると云ういわゆるチャタリ
ン／が生じる場合があり、これが欠点となっていた。

そこで複数段の動作レベルを設けることにより上記欠点
を取り除きチャタリングを起さないように改善した近接
スイッチが有り、例えば第５図に示すように構成されて
いる。

第５図において第１図と同一の箇所には同一の番号を符
して説明を省略する。

第５図の近接スイッチでは複数段電圧弁別回路１２、基
準レベル切換回路１３及び帰還制御回路１４により帰還
装置が形成されている。

なお電圧弁別回路６の弁別レベルは動作レベルＬ２であ
り、複数段電圧弁別回路１２はＬ３ ｙ Ｌ４ 、Ｌ５
の複数の弁別レベヌを有している。

金属１が検出コイル２に接近していないときには変換装
置５の出力は安定レベルＬｏを下まわろうとするが、帰
還制御回路１４０基準レベルはり。

に設定されているため、第１図の場合と同様に負帰還信
号の働きにより変換装置５の出力は安定レベルＬ。

に保たれる（第６図参照）。また変換装置５の出力がレ
ベルＬＯ’を越えるが動作レベルＬ２に到らない場合も
帰還制御回路１４からレベルＬｏを越えたレベル分の負
帰還信号が変換装置５に出力されるため、変換装置５の
出力は安定レベルＬ。

に保たれる。金属１が検出コイル２に接近して、第６図
に示すように変換装置５の出力レベルＬ２ 、Ｌ３２
Ｌ４を順次越えたとする。

すると動作レベルＬ２を越えた時点で電圧弁別回路６か
ら検出信号が生じ、基準レベル切換回路１３はこの検出
信号を受は変換装置５に動作レベルＬ２を越えたレベル
分の負帰還信号が帰還制御回路１４を介して送られるよ
うに駆動される。

更にレベルＩ、３ 、Ｌ４ ｓ Ｌ５を越えると各レベ
ルを越えた時点で複数段電圧弁別回路１２は検出信号を
基準レベノン切換回路１３に送り、変換装置５に各レベ
ルＬ３．Ｌ４を越えたレベル分の負帰還信号が帰還制御
回路１４を介して送られルヨウに駆動する。

したがってレベルＬ２２ Ｌ３ ｔＬ４ ｓ Ｌ５
をそれぞれ越えた場合、一番高い段階のレベルで安定し
ようとする。

更に各レベルに安定した場合に変換装置５に入力されて
いる負帰還信号は変換装置５の出力を各レベル差以内の
範囲で引き下げている。

上述のように第５図り近接スイッチでは変換装置５の出
力を複数段のレベルで弁別し、変換装置５の出力が越え
たレベルのうちで一番高いレベルにその出力を安定させ
ようとする負帰還制御がなされている。

更に負帰還信号の大きさも制限されるため、第６図の実
線に示すように金属１の跳ね上がりや振動などによって
変換装置５の出力が減少した場合でも復帰レベルＬ１に
まで減少することなく、チャタリングを起こすおそれが
ない。

しかしながら、この近接スイッチにおいて変換装置５の
出力が最高レベルＬ５を越え金属１が検出コイル２に接
近する場合には問題が生じる。

すなわち変換装置５に定振巾回路４を介して入力される
人力信号は増大してゆくが、直流増巾回路５２は電流電
圧に基づく飽和電圧レベルＬＳ を有し、それ以上の入
力信号に対応して飽和電圧レベルＬ８以上の出力を出力
することができない。

そのため飽和電圧レベルＬｓを出力すべき過大な入力が
あった場合でも、大きな負帰還信号が与えられて結局出
力ＩｄＲ高レベルＬ５で安定することになる。

したがって、このとき金属１の跳ね上がりや振動などが
生じると第６図の点線で示すように、その変化分が最高
レベルＬ５からそのまま下降側に作用してチャタリング
を生じるおそれがある。

この発明の目的は上記の欠点を取り除き、チャタリング
を起こさないように改善した近接スイッチを提供するこ
とにある。

以下、この発明の１実施例について第７図を参照しなが
ら説明する。

な起窮１図において第５図と同一の箇所には同一の番号
を符して説明を省略する。

第７図の近接スイッチでは第５図の場合と同様に複数段
電圧弁別回路１２、基準レベル切換回路１３及び帰還制
御回路１４により負帰還信号装置が形成され、複数段の
動作レベルＬ３．Ｌ４゜・・・Ｌｎが設定されている。

また変換装置５の出力は飽和電圧弁別回路１５にも入力
され、飽和電圧弁別回路１５はアナログスイッチ１９，
２０を制御するようになっている。

つぎに動作について説明する。

金属１が検出コイル２に接近すると周波数電圧変換装置
５の出力は上昇してゆき各レベルＬ２ ｙ Ｌ３を順次
映えてゆき越えたレベルのうち一番高いレベルに安定す
る。

この場合の回路動作は前述の第５図の近接スイッチと同
様であるため説明は省略する。

更に金属１が検出コイル２に接近し、変換装置５の出力
が最高レベルＬａを越えレベルＬＴに達すると飽和電圧
弁別回路１５がこれを検出し出力信号ｒＨＪを出力する
。

すなわちレベルＬＴは飽和電圧弁別回路１５の弁別レベ
ルで、変換装置５の直流増巾回路５２の飽和電圧レベル
Ｌ８付近に設定されている。

この出力信号ｒＨＪはＮＯＴ回路２１を介して反転され
アナログスイッチ１９のゲートに入力し、スイッチ１９
をオフするとともに、ＮＯＴ回路２１．２２を介してア
ナログスイッチ２０のゲートに入力しスイッチ２０をオ
ンに駆動する。

これによりスイッチ１９を介して変換装置５に入力され
ていた負帰還信号がしゃ断されるとともに、基準電圧発
生回路１８より基準電圧信号が直流増巾回路５２に与え
られ、変換装置５の出力は飽和電圧レベルＬ８に保たれ
る。

しだがつて金属１が検出コイル２に極めて接近した状態
で安定したのち振動したとしても出力は飽和電圧レベル
Ｌ８のままであるからチャタリングが生じ易くなると云
うおそれがない（第８図参照）。

なお電圧比較回路１７及び充電回路１６は金属１が検出
コイル２から遠ざかり、変換装置５の出力が弁別レベル
ＬＴを下まわった時の帰還装置の誤動作を防止するもの
である。

すなわち変換装置５の出力が弁別レベルＬＴを下まわる
と、飽和電圧弁別回路１５の出力はｒＬＪに従量するた
めスイッチ１９及び２０はそれぞれオン、オフに復帰す
る。

そして再び帰還制御回路１４、基準レベル切換回路１３
及び複数段電圧弁別回路１２による負帰還装置が機能し
Ｌ２ ｚ Ｌ３ 、・・・、Ｌｎの各段の設定レベルで
安定化がなされるわけであるが、この時帰還制御回路１
４が負帰還信号を出力せず再び飽和電圧弁別回路１５が
動作してしまうおそれがある。

これは帰還制御回路１４において、帰還量制御を行うコ
ンデンサが、帰還制御回路１４のオフ状態が長時間続く
と、放電してしまうためにより生ずるものである。

なお、この場合帰還制御回路１４のコンデンサの電圧が
アナログスイッチ１９を経て直流増幅回路５２の増幅度
制御端子に送られており、この直流増幅回路５２の増幅
度がこの端子に加えられる電圧によって制御されるもの
とする。

したがって電圧比較回路１７により前記コンデンサの充
電電圧を、基準電圧発生回路１８の基準電圧と比較して
、充電電圧が降下すると充電回路１６を駆動し、つまり
充電回路１６をオンさせて帰還制御回路１４のコンデン
サに充電電圧を与えるようにして充電を行ない、帰還制
御回路１４のコンデンサの電圧を一定の値に保持するよ
うにし上記の誤動作を防止している。

以上、■実施例について説明したようにこの発明による
近接スイッチは、出力が各段で安定するように複数段の
レベルで負帰還制御がなされている。

更に、この負帰還制御は周波数電圧変換装置の出力の飽
和レベル以下で働き、負帰還信号の大きさは所定の範囲
に制限されている。

そのため近接体の振動や跳ね上がり等によりチャタリン
グを起こすことがなく、近接体の接近距離あるいは大き
さ等に対応したレベルで出力を取り出すことができる。

なお周波数電圧変換装置の出力が飽和電圧レベル付近に
達すると負帰還制御はしゃ断され、この変換装置は基準
電圧の供姶をうけて飽和電圧レベルの出力信号を出力す
るが、この飽和電圧レベルは復帰レベルとのレベル差が
大きいので負帰還制御のしゃ断により生じる温度トリフ
トリ響によりチャタリングを起こすおそれはない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図はそれぞれ第１、第２の従来例を示す
ブロック図、第２図及び第６図はそれぞれ第１図及び第
５図の動作を説明するためのタイムチャート、第３図ａ
、ｂ 、ｃはそれぞれ金属１と検出コイル２を模式的に
示す模式図、第４図は変換装置５の出力と距離りの関係
を示すグラフ、第７図は本発明の１実施例を示すブロッ
ク図、第８図は第１図の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。 １・・・・・・金属、２・・・・・・検出コイル、３・
・・・・・発振回路、５・・・・・・周波数電圧変換装
置、５１・・・・・・周波数弁別回路、５２・・・・・
・直流増巾回路、６・・・・・・電圧弁別回路、１２・
・・・・・複数段電圧弁別回路、１３・・・・・・基準
レベル切換回路、１４・・・・・・帰還制御回路、１５
・・・・・・飽和電圧弁別回路、１８・・・・・・基準
電圧発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 近接体の接近によって発振状態が変化する発振器と
   、この発振器の発振出力を変換する変換装置と、この変
   換装置の出力が動作レベルに達したことを弁別して検出
   信号を生じる弁別装置と、前記変換装置の出力が動作レ
   ベルに達しな因場合に前記変換装置の出力を安定レベル
   に維持するように前記変換装置の出力を負帰還する負帰
   還装置と、前記変換装置の出力が動作レベル以上の場合
   に前記変換装置の出力を多数段のレベルで弁別し前記変
   還装置の出力を各レベルで安定するように前記負帰還装
   置の負帰還レベルを切換える帰還レベル切換回路と、一
   定電圧の基準電圧を出力する基準電圧回路と、この基準
   電圧回路及び前記負帰還装置を制御する飽和電圧弁別回
   路とを有し、前記変換装置の出力か飽和電圧レベルに達
   した場合、前記飽和電圧弁別回路によりこれを検出して
   前記負帰還装置をしゃ断するとともに前記一定電圧の基
   準電圧を前記変換装置に与えて前記変換装置の出力が飽
   和電圧レベルに保たれるようにしたことを特徴とする近
   接スイッチ。 ２ 前記負帰還装置しゃ断時に、この負帰還装置内の電
   圧を一定に保持する充電装置を備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の近接スイッチ。