JPS594810B2 - 近接スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １０この発明は高周波発振形の近接スイッチに関し、特
にバイポーラモノリシックＩＣ化するのに適した回路の
近接スイッチに関する。

高周波発振形の近接スイッチは検出コイルに金属等の物
体が近づ〈ことにより、この検出コイル１５とともに形
成されている発振回路の発振振巾が小さくなることを利
用して、前記物体の検出を行なうものである。

ところで電源投入時には発振回路の発振振巾は、電源投
入直後にただちに立ち上がらずに若干の遅れをもつて立
ち上がる。したがつ２０て、この発振振巾が立ち上がる
までの時間においては、物体が接近している場合と同じ
ように発振振巾が小さいため、物体が近づいていること
を表わす誤つた出力信号を生じるおそれがある。このた
め電源投人直後は一定時間出力信号を発２５生させない
ようにする電源リセット回路を設けるのが普通であるが
、このリセット時間を一定のものにしておくと次のよう
な問題が生じる。すなわち電源電圧が緩やかに立ち上が
つた場合には、発振回路は、供給される電圧がある程度
以上になら３０なければ発振開始せず、発振開始してか
ら所定の発振振巾に達するまでさらに時間がかかるため
、電源投入してから極めて長い時間誤つた出力が生じる
可能性がある。したかつて、これに備えてリセット時間
を極めて長〈とつておけば、今度は電３５源電圧が急峻
に立ち上がつた場合には時間が無駄になつてしまう。こ
のような問題を解決するための本発明者等は、第１図に
示すような近接スイツチの回路につき、すでに発明して
いる。

この第１図において２点鎖線１で囲まれる部分はＩＣ化
される回路部分であり、発振回路１１、コンパレータ１
２、積分回路１３、コンパレータ１４、定電圧回路１５
、電圧検出回路１６、タイマ回路１７、出力回路１８が
含まれる。定電圧回路１５は直列制御形主制御トランジ
スタ１５１と、このトランジスタ１５１のベースに接続
されたダイオード１５２、定電圧素子１５３と、電流ミ
ラー回路を構成するトランジスタ１５４，１５５及び抵
抗１５６と、 トランジスタ１５１のコレクタ・ベース
間に接続された抵抗１５７とから構成されている。電圧
検出回路１６は定電圧素子１６１とトランジスタ１６２
〜１６７よりなり、トランジスタ１６４，１６５及びト
ランジスタ１６６，１６７はそれぞれ電流ミラー回路を
構成し、トランジスタ１６２のコレクタ及びトランジス
タ１６３のベースに一定の電流を供給している。このＩ
Ｃ回路１に側路コンデンサ２１、検出コイル２２、及び
この検出コイル２２とともに並列共振回路を構成するコ
ンデンサ２３、感度調整用可変抵抗２４、積分用コンデ
ンサ２５、タイマ回路用コンデンサ２６がそれぞれ外付
けされる。検出コイル２２に物体が接近していない通常
時には、発振回路１１の発振振巾は大きいのでコンパレ
ータ１４から出力信号が生じず、出力回路１８の出力信
号はローレベルとなつている。検出コイル２２に物体が
近接した検出時には、発振回路１１の発振振巾が小さく
なるため、出力回路１８の出力信号は・・イレベルとな
る。すなわちＮＬ（ノーマルロー）出力が生じることに
なる。定電圧回路１５の出力電圧Ｖｓが小さい時にはト
ランジスタ１６２はオフであるから、 トランジスタ１
６３がオンとなり、 タイマ回路用コンデンサ２６が短
絡されている。電圧Ｖｓが所定値以上に達するとトラン
ジスタ１６２がオンとなり、 トランジスタ１６３がオ
フとなるのでタイマ回路用コンデンサ２６が充電開始し
、タイマ回路１７はそのタイマ動作を開始することにな
る。タイマ回路１７がタイムアツプする前は出力回路１
８に電流が供給されないようになつており、タイムアッ
プしてから後、出力回路１８に電流供給されるようにな
つている。したがつて電源投入時に、定電圧回路１５の
出力電圧Ｖｓが所定値に達して発振回路１１が発振を開
始した時点よりタイマ回路１ｒを動作させ、発振回路１
１の発振振巾が十分大きくなるまでの時間に相応する時
間、タイマ回路１７より出力回路１８に供給する電流を
ストツブして禁止をかけている。このように構成したこ
とにより電源電圧Ｖｃｃが急峻に立ら上がつた場合には
ただらにタイマ回路，１７が動作して、このタイマ回路
１７により決定される一定の時間の後、出力回路１８の
禁止が解かれることになる。電源電圧Ｖｃｃが緩やかに
立ら上がつた場合には定電圧回路１５の出力電圧Ｖｓが
、発振するに足る電圧となるまではタイマ回路１７を動
作させず、出力電圧Ｖｓが所定のもの以上になつた場合
に初めてタイマ回路１７を動作させて、このタイマ回路
１７がタイムナッブする以前は出力回路１８に禁止をか
けるようにしている。したがつて、この第１図の回路に
よれば、電源電圧Ｖｃｃの立ち上がり速度に応じて必要
かつ十分なりセツト時間だけ出力信号が禁止されること
になり、どのように緩やかに電源電圧Ｖｃｃが立ら上が
つたとしても確実な電源りセツトがかけられ、しかも時
間の無駄をなくすことができる。ところでこの第１図の
ＩＣ回路１をバイポーラモノシリツクで構成する場合に
は、定電圧素子としてはトランジスタのベース・エミツ
タ間降伏電圧ＢＶＥＢＯ（６〜９Ｖ）を利用したものや
、別工程で形成されるツエナダイオード（５．５Ｖ）を
使用することができる。

定電圧素子１５３としてＢＶＥＢＯを用いた場合には、
電源電圧Ｖｃｃの使用範囲の最低値が低くとれず、叉内
部定電圧ＶｓをＴＴＬレベルに合わすこともできない。
そのため電源電圧Ｖｃｃの端子と内部定電圧Ｖｓの端子
とを短絡して直接ＴＴＬレベルの電源を接続して、ＴＴ
Ｌレベルでも使用可能にすることができないので、使用
上の制限を受け望まし〈ない。これに対し、定電圧素子
１５３を後者のツエナダイオード（５．５Ｖ）で構成す
る場合には、定電圧素子１６１のしきい電圧をそれより
も低くしなければならないので、バイベーラモノシック
ＩＣでは、第２図に示すようなダイオードをＮ個直列接
続して等価的にツエナダイオードのような働きをさせな
ければならない。しかしながら、こうすると各ダイオー
ドは、たとえばトランジスタのベース・エミツタ間で形
成されるダイオードを利用したもので構成するので、約
−２ｍｖ／℃の温度係数をもつているためＮ個全体では
一２ｍＶ／ＣＸＮ の幅度係数となる。

第２図に不すようにＮ＝５とすると−１０ｍＶ／Ｖ．の
温度係数となり、ダイオード１個当りの顔方向電圧を０
．６５Ｖ（Ａｔ２５℃）とすれば−４０℃〜８５℃の温
度範囲で５個のダイオードで構成される定電圧素子のし
きい電圧は３．９０Ｖ〜２．６５Ｖと大きく変化してし
まう。そのため電源電圧Ｖｃｃの立ち上がり時間が長く
なればなるほど検出するまでの時間が長くなり、電源電
圧Ｖｃｃの立ち上り 時間に応じて変化する要因が温度
に依存することになつて不安定なものとなる。この発明
の目的は、上記のように発振回路等の各回路に一定の電
圧を供給する定電圧回路の出力電圧が所定値にまで立ら
上がつてきたことを検出し、この時からタイマ回路を動
作させ、タイムアツプするまでの間電源りセツトを行な
う近接スイツチに訃いて、この電圧検出に｝ける検出レ
ベルの温度による変動を除去してタイマ回路の起動タイ
ミングを安定化するとともに、この電圧検出のための回
路を利用して定電圧回路の出力電圧の温度ドリフトを防
ぐように改善することにある。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。第３図において定電圧回路１５の直列制御形主制御
トランジスタ１５１のベースに接続された基準電圧用ツ
エナダイオード１５３に抵抗１５８を接続し、この抵抗
１５８の一端に電圧検出回路１６のトランジスタ１６２
のベースを接続している。このツエナダイオード１５３
に流れるツエナ電流１ｚは、第４図に示す様に電源電圧
Ｖｃｃに対して変化する。すなわち電源電圧Ｖｃｃが上
昇すると、それに伴つてトランジスタ１５１のベース側
０亀位が上昇する。このベース側の電位がツエナダイオ
ード１５３のツエナ電圧Ｖｚを越えると急激にツエナ電
流１ｚが増大する。すると抵抗１５８の両端に生じる電
圧もまた急激に上昇するので、このときトランジスタ１
６２はターンオンし、その結果トランジスタ１６３がオ
フとなり、タイマ回路１７のコンデンサ２６の充電が開
始される。ここでツエナダイオード１５３は５．５Ｖ近
辺のツエナ電圧Ｖｚを有するものであり、このツエナ電
圧Ｖｚの温度係数はＯに近い（約−０．２ｍＶ／Ｃ）。

そしてトランジスタ１６２のベース側の電位はＶＢＥ２
（トランジスタ１６２のベース・エミッタ間電圧）であ
るからトランジスタ１５１のベース側電位はとなつてい
る。

そのためトランジスタ１５１のエミツタに現われる定電
圧Ｖｓは（ＶＢＥ，はトランジスタ１５１のベース・エ
ミツタ間電圧）となる。

すなわらトランジスタ１６２のベース・エミツタ間は、
トランジスタ１５１のベース・エミツタ間電圧の温度変
化補償用のダイオードとして働いており、定電圧Ｖｓが
安定する。そして輔己のように゛ツェナダイオード１５
３のツエナ電圧Ｖｚの温度係数がＯに近いと云うことは
、第４図ａ持性曲線も温度によりほとんど変化していな
いことを意味している。

又この第３図ではツエナ電源１ｚの立ち上がりを検出す
るようにしている。そのため定電圧回路１５が一定の電
圧Ｖｓを送り出す直前を検出することができるので、各
回路に一定の電圧か供給されて各回路が正常に働き出す
直前の時点を捕えてタイマ回路１７を動作さナ、このタ
イマ回路１７によつて決まる時間だけの電源りセツト動
作を行なうことができる。第５図は第２の実施例を示し
て卦り、この図に｝いてツエナダイオード１５３に流れ
るツエナ電流１ｚの１／Ｒｒｌの電流１ｚ／ｍがトラン
ジスタ１６＆１６９により構成される電流ミラー回路に
より抵抗１７０に流れるようにされている。そしてトラ
ンジスタ１６２のベースが、この抵抗１７０の一端に接
続されている。すなわら、この実施例では電流１Ｚ／Ｒ
ｎに応じてトランジスタ１６２をターンオンさせること
により、ツエナ電流１ｚの立ち上がり部分を検出するよ
うにしているのである。第６図は第３の実施例を示して
いる。この図に？いてツエナ電流１ｚが急激に増加しト
ランジスタ１６２がターンオンすると、トランジスタ１
７１がターンオンしてコレクタ電流が流れるようになつ
ているが、このコレクタ電流は電圧Ｖｓと抵抗１８２の
値及びダイオード１７２〜１７６の各特性によつて決ま
る。こうして一定の電流として定められたトランジスタ
１７１のコレクタ電流は、ダイオード１７６〜１７８、
トランジスタ１７９、抵抗１８３〜１８５によつて構成
される電流ミラー回路により１／雷の電流とされ、 こ
の電流がトランジスタ１Ｔ９のコレクタに流れる。この
トランジスタ１７９のコレクタ電流にほぼ等しい電流が
電流ミラー回路を構成するトランジスタ１８０，１８１
の作用により、トランジスタ１８１のコレクタよ】流れ
出る。そして、このトランジスタ１８１のコレクタ電流
はタイマ回路用コンデンサ２６の充電用電流として用い
られる。すなわち、この第６図の実施例では電圧検出回
路１６が電圧検出した以後、タイマ回路用コンデンサ２
６に一定の充電電流を供給する構成となつている。な訃
この第６図の回路で直列接続されたダイオード１７２〜
１７５は抵抗１８２〜１８４の幅度による抵抗変化によ
る電流変化を補償するためのものである。な卦上記の第
３図、第５図及び第６図の各実施例に訃いて電源電圧Ｖ
ｃｃの端子と内部定電圧ｓの端子とを短絡して直接ＴＴ
Ｌレベル電源を接続して使用する場合にはツエナダイオ
ード１５３にツエナ電流１ｚが流れないので、この場合
には図示しないがタイマ回路用コンデンサ２６を接続す
べき端子と、内部定電圧Ｖｓの端子との間に抵抗を接続
して、この抵抗を通じてタイマ回路用コンデンサへの充
電を行なうようにする。

以上実施例について説明した工うに本発明によれば、定
電圧回路の出力電圧が発振回路が発振開始する所定の値
に達した後、一定時間経過するまで電源りセツトをかけ
るようにしているので、電源電圧の立ち上りに応じて電
源りセツト時間を変ぇることができ、確実でかつむだな
時間のない電源りセツトが可能となる。

しかも定電圧回路は、直列制御形主制御トランジスタと
、このトランジスタのベースにその一端が接続されたツ
エナダイオードとから構成され、電圧検出回路は、前記
ツエナダイオードの他端にその一端が接続された抵抗と
、こｑ低抗とツエナダイオードとの接続点にそのベース
が接続され、前記抵抗の他端にそのエミツタが接続され
た検出用トランジスタとから構成されているので、電圧
検出レベルの幅度による変動を除くことができてタイマ
回路の起動タイミングを安定化することができるととも
に、検出用トランジスタのベース・エミツタ間電圧で直
列制御形主制御トランジスタのベース・エミツタ間電圧
を相殺するようにしているので、定電圧回路の出力電圧
はツエナダイオードのツエナ電圧とほぼ等しくなり、定
電圧回路の出力電圧の温度ドリフトを防ぐことができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、従来例を示す回路図、第２図は他の従米例０
一部を示す回路図、第３図は本発明の第１の実施例を示
す回路図、第４図は第３図の電圧Ｖｃｃと電流１ｚの特
性を示すグラフ、第５図及び第６図は第２及び第３の実
施例をそれぞれ示す回路図である。 １１・・・・・・発振回路、１２，１４・・・・・・コ
ンパレータ、１３・・・・・・積分回路、１５・・・・
・・定電圧回路、１６・・・・・・電圧検出回路、１７
・・・・・・タイマ回路、１８・・・・・・出力回路、
２２・・・・・・検出コイノレ、１５１・・・・・・直
列制御形主制御トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検出コイルを含んで形成される発振回路と、この発
   振回路の振幅の大小に応じて出力信号を生じる信号処理
   回路と、出力回路と、定電圧回路と、この定電圧回路の
   出力電圧が所定値に達したことを検出する電圧検出回路
   と、この電圧検出回路によつて制御され、前記定電圧回
   路の出力電圧が所定値以上になつた時にタイマ動作を開
   始してタイムアップした時以降前記出力回路の禁止を解
   くようにしたタイマ回路とを備えてなる近接スイッチに
   おいて、前記定電圧回路は、直列制御形主制御トランジ
   スタと、このトランジスタのベースにその一端が接続さ
   れたツェナダイオードとからなり、前記電圧検出回路は
   、前記ツェナダイオードの他端にその一端が接続された
   抵抗と、この抵抗とツエナダイオードとの接続点にその
   ベースが接続され、前記抵抗の他端にそのエミッタが接
   続された検出用トランジスタとを備えることを特徴とす
   る近接スイッチ。