JP2004245705A - Sensor device - Google Patents

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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device capable of detecting a disconnection of lead wires connecting between the sensor element and an amplifier means with a simple constitution. <P>SOLUTION: A photo-diode 1 arranged proximity to a light source and a printed circuit P arranged separately from the photo-diode 1 are connected with 4 lead wires 11-14. Both the terminals of the photo-diode 1 and two terminals of an amplifier 3 are connected respectively with a 1st and a 2nd lead wires 11, and 12. A 1st input terminal 7a is connected to a ground potential terminal via the 1st lead wire 11 and the 3rd lead wire 13, and an end of a feedback resistor 4 is connected with an output terminal 5 of the amplifier, and another end of that is connected with a 2nd input terminal 7b of the amplifier 3 via the 2nd, and 4th lead wires 12, 14. Between a -V electric source and the 1st input terminal 7a is connected with a bias resistor 9. Therefore, if at least one lead wire is disconnected an abnormal voltage of almost -V electric source is revealed at the output terminal 5 of the amplifier 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード線の断線状態を検出するために使用されるリード線断線検出機能を備えたセンサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、光センサ、圧力センサ、磁気センサ、及び温度センサなどの各種のセンサ装置は、センサ素子とそのセンサ素子によって検出された検出信号を増幅する増幅手段とによって構成され、センサ素子と増幅手段とは離間した位置に置かれ、両者はリード線などによって接続されている。例えば、光を検出する光センサでは、センサ素子としてフォトダイオードやフォトトランジスタなどが用いられ、フォトダイオードやフォトトランジスタが検出した検出信号は、リード線などによって離間した位置に置かれた増幅手段へ送信され、増幅及び信号処理が行われる。
【０００３】
図７は従来の一般的な光センサの接続構成図である。同図に示すように、センサ装置としての光センサ２０は、検出すべき光源に近接配置されて光を検出するフォトダイオード２１と、このフォトダイオード２１の出力信号、すなわち出力電流を増幅するための負帰還増幅器を形成する２電源型の増幅器２３及び帰還抵抗器２４と、増幅器２３の出力端子２５に接続されて出力電圧を所望の電圧に変換する電圧変換回路２６とによって構成されている。この図７の例では、増幅器２３、帰還抵抗器２４、及び電圧変換回路２６によって増幅手段が構成されている。
【０００４】
フォトダイオード２１は、２本のリード線２２ａ、２２ｂを介して、フォトダイオード２１から離間した位置にあってプリント基板上に設けられて前記の負帰還増幅器を形成している増幅器２３の入力端子２７ａ、２７ｂに接続されている。なお、帰還抵抗器２４は、増幅器２３の出力端子と一方の入力端子２７ｂ（反転入力端子）との間に接続された帰還用の抵抗器である。また、増幅器２３の他方の入力端子２７ａ（非反転入力端子）はグランド（接地電位端）に接地されている。さらに、電圧変換回路２６は、増幅器２３の出力電圧に応じて１〜５Ｖの電圧に変換する機能を有するものであり、この電圧変換回路２６から外部端子２８を介して光の検出信号に比例した電圧が出力される。
【０００５】
このような回路構成によれば、負帰還増幅器を形成する増幅器２３の出力端子２５に現われる電圧Ｅは下記の（１）式で表わされる。
Ｅ＝（Ｉ×Ｒｆ）／（１＋１／Ｇ） （１）
但し、Ｉはフォトダイオード２１に流れる電流値、Ｒｆは帰還抵抗器２４の抵抗値、Ｇは増幅器２３の利得である。
【０００６】
しかし、一般に市販されている演算増幅素子の利得は１０，０００〜５０，０００程度であるので、例えば、利得Ｇが１０，０００の演算増幅素子を増幅器２３に用いれば、増幅器２３の出力端子２５に現われる電圧Ｅは下記の（２）式で表わすことができる。
Ｅ＝Ｉ×Ｒｆ （２）
【０００７】
つまり、フォトダイオード２１に光が入射されている状態では、そこに入射される光量に応じてフォトダイオード２１に流れる電流値Ｉが変化し、その電流値Ｉは増幅器２３の出力端子２５に電圧Ｅ（＝Ｉ×Ｒｆ）として現われる。さらに、増幅器２３の出力端子２５の電圧値Ｅに応じて電圧変換回路２６により１〜５Ｖの電圧レベルに変換されて外部端子２８より出力される。一方、フォトダイオード２１に光が入射されていない状態では、フォトダイオード２１に電流が流れていないので、その電流値Ｉは０Ａであるから、増幅器２３の出力端子２５の出力電圧は０Ｖである。
【０００８】
また、前記したように、フォトダイオード２１は、一般的に増幅器２３と離間しており、機械的な要因、電気的な要因、熱的な要因、あるいはその他の不測の事態などにより、リード線２２ａ，２２ｂが断線する虞がある。例えば、リード線２２ａ、２２ｂの少なくとも一方が断線した場合には、フォトダイオード２１に光が入射されていても、フォトダイオード２１の出力電流は増幅器２３に入力されないため、増幅器２３の入力端子２７ａ，２７ｂの電流値Ｉは０Ａとなる。従って、増幅器２３の出力端子２５の出力電圧Ｅは０Ｖである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
【非特許文献１】「アナログＩＣ活用ハンドブック」ＣＱ出版社１９８７年発行、著者 宮崎誠一（ＩＳＢＮ４−７８９８−３１７２−８）（ｐｐ１０−１１、ｐｐ７５−７６）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、前記の（２）式から明らかなように、フォトダイオード２１に流れる電流値がゼロの場合、つまりＩ＝０Ａである場合には、増幅器２３の入力側がどのような状態であっても増幅器２３の出力端子２５の電圧値Ｅは０Ｖとなる。言い換えれば、図７に示すセンサ装置の回路構成では、フォトダイオード２１への入力光が無い状態でも出力端子２５の電圧は０Ｖであり、フォトダイオード２１と増幅器２３を接続するリード線２２ａ，２２ｂのうち少なくとも１本が断線した場合でも出力端子２５の電圧は０Ｖである。従って、従来のセンサ装置では、入力光が無い状態であるのか、リード線が断線しているのかを判別することができない。
【００１１】
また、図７のセンサ装置では、フォトダイオードを用いた光センサの例を示したが、圧力センサや磁気センサなどその他のセンサ装置の場合でも、センサ素子と増幅手段が離間していて両者をリード線で接続する構成では前記の光センサの場合と同様な不具合を生じる。
【００１２】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサ素子と増幅手段との間に接続されたリード線の断線を簡単な構成で検出できるようにして、センサ素子の検出信号が無い場合とリード線が断線した場合を明確に判別できるようなセンサ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明にかかるセンサ装置は、センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段が複数のリード線によって前記センサ素子に接続されたセンサ装置であって、前記増幅手段は、当該増幅手段に入力される一方の入力端子と、当該増幅手段の電源入力端子とに接続されるバイアス抵抗器を備える構成とした（請求項１）。
【００１４】
また、本発明にかかるセンサ装置は、センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段が複数のリード線によって前記センサ素子に接続されたセンサ装置であって、増幅手段は、検出信号のレベルに応じた検出電圧を出力すると共に、複数のリード線のうち少なくとも１本のリード線が断線したとき、検出電圧とは異なる電圧レベルの断線検知電圧を出力する構成とした（請求項１）。
【００１５】
このように構成されることにより、センサ素子は、検出すべき情報源に近接して配置され、センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段はセンサ素子と離間した位置に配置され、センサ素子と増幅手段がリード線によって接続されているようなセンサ装置を構成することになるので、機械的な要因、電気的な要因、熱的な要因、あるいはその他の不測の事態などによってリード線が断線する可能性があることが予想される。
【００１６】
そこで、本発明のセンサ装置では、センサ素子が増幅手段へ正常な検出信号を送信しているときは、増幅手段が検出信号のレベルに応じた検出電圧を出力することによって、情報源の情報量の大きさ、例えば光源の光量を検出することができるようにし、かつ、複数のリード線のうち少なくとも１本のリード線が断線したときは、増幅手段が正常な制御系を逸脱するようにして、検出信号のレベルに応じた検出電圧とは異なる断線検知電圧として、例えば増幅手段を駆動する電源電圧を、増幅手段からストレートに出力するようにする。
【００１７】
また、本発明にかかるセンサ装置は、センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段が複数のリード線によって前記センサ素子に接続されたセンサ装置であって、増幅手段は負帰還型の差動増幅器とこの差動増幅器の出力電圧を帰還する帰還抵抗とを備え、差動増幅器の第１の入力端子は、複数のリード線のうち何れかのリード線を介して接地電位端に接続され、差動増幅器の第２の入力端子は、複数のリード線のうち接地電位端に接続されていない何れかのリード線を介して帰還抵抗の一端に接続され、帰還抵抗の他端は差動増幅器の出力端子に接続されている構成とする（請求項２）。
【００１８】
つまり、本発明のセンサ装置によれば、増幅手段として負帰還型の差動増幅器を用い、一般的な回路構成と同様に、差動増幅器の第１の入力端子（例えば、非反転入力端子）を接地電位端に接続し、かつ、差動増幅器の出力端子から第２の入力端子（例えば、反転入力端子）へ帰還抵抗を介してフィードバックループを形成する。そして、第１の入力端子と第２の入力端子との間にリード線を介してセンサ素子を接続し、センサ素子の検出信号を差動増幅器へ入力して増幅を行うようにする。
【００１９】
このとき、差動増幅器の第１の入力端子からリード線を介して接地電位端へ接続すると共に、差動増幅器の第２の入力端子から別のリード線を介して帰還抵抗の一端に接続するようにする。このような接続構成によって、正常な接続状態のときは負帰還増幅回路が形成され、差動増幅器はセンサ素子の検出信号のレベルに応じた検出電圧を出力し、かつ、少なくとも１本のリード線が断線したときは、差動増幅器の出力端子から正常な検出電圧とは異なる駆動電圧に近似した電圧が出力される。
【００２０】
また、本発明にかかるセンサ装置において、複数のリード線は、第１から第４のリード線とし、第１のリード線がセンサ素子の一端と差動増幅器の第１の入力端子に接続され、第２のリード線がセンサ素子の他端と差動増幅器の第２の入力端子に接続され、第３のリード線が、その一端を第１のリード線を介して差動増幅器の第１の入力端子に接続されると共に、その他端を接地電位端に接続され、第４のリード線が、その一端を第２のリード線を介して差動増幅器の第２の入力端子に接続されると共に、その他端を帰還抵抗の一端に接続されている構成とする（請求項３）。
【００２１】
つまり、本発明のセンサ装置を実現するためには、センサ素子と増幅手段との間を４本のリード線によって接続構成することが最も簡単である。さらに詳しく述べれば、第１のリード線によってセンサ素子の一方の端子と差動増幅器の第１の入力端子とを接続し、第２のリード線によってセンサ素子の他方の端子と差動増幅器の第２の入力端子とを接続すると共に、第３のリード線によってセンサ素子の一方の端子と接地電位端とを接続し、第４のリード線によってセンサ素子の他方の端子と帰還抵抗の一端を接続する。
【００２２】
このような接続構成にすれば、少なくとも１本のリード線が断線したときは、差動増幅器の第１の入力端子と接地電位端が切り離されたり、差動増幅器の第２の入力端子と帰還抵抗が切り離されたりして、負帰還増幅回路が形成されなくなり、差動増幅器の出力端子には電源電圧レベルの異常電圧が現われる。
【００２３】
また、本発明のセンサ装置においては、前記差動増幅器は、プラス電源とマイナス電源の２つの電源で駆動される構成とした（請求項４）。つまり、接地電位端を基準レベルとしたプラス電源とマイナス電源の２電源によって差動増幅器を駆動すれば、使用電圧レベルの低い差動増幅器を用いても、等価的には高い電源電圧で差動増幅器を駆動することができる。例えば、差動増幅器に＋１２Ｖ電源と−１２Ｖ電源の２電源を印加すれば、１２Ｖ耐圧の差動増幅器を用いても、実質的には２４Ｖの差動増幅器の回路を駆動することができる。
【００２４】
また、本発明のセンサ装置においては、前記増幅手段は、電源電圧を増幅手段の入力端子へバイアスするバイアス抵抗を備え、このバイアス抵抗は、差動増幅器の２電源のうち何れかの電源と差動増幅器の第１の入力端子との間に接続される構成とした（請求項５）。つまり、本発明のセンサ装置によれば、２電源で駆動する増幅手段の一方の電源とその増幅手段の第１の入力端子をバイアス抵抗器で接続して強制的にバイアス電圧を印加している。これによって、リード線が断線したときの出力アンバランス時における増幅手段の不安定な動作を防止することができる。
【００２５】
また、本発明のセンサ装置においては、前記増幅手段は、さらに、複数のリード線のうち少なくとも１本のリード線が断線したときに差動増幅器が出力する出力電圧を断線検知電圧と判定する異常電圧検出手段を備える構成とした（請求項６）。つまり、本発明のセンサ装置によれば、リード線が断線したときに、異常電圧検出手段が、増幅手段の駆動電圧に近い電圧値を異常電圧として検出し、この異常電圧信号を外部装置に送出すれば、外部でリード線の断線状態をモニタすることができる。
【００２６】
なお、本発明のセンサ装置においては、前記センサ素子はフォトダイオードで構成されているものとしても良い。つまり、本発明のセンサ装置によれば、センサ素子にフォトダイオードを用いれば光センサを実現することができる。従って、フォトダイオードと増幅手段とを４本のリード線で接続すれば、フォトダイオードのみを光源に近い位置に配置し、離れた位置にある増幅手段によってフォトダイオードが検出した光信号を増幅することができる。これによって、光センサの設置場所を有効に利用して効率的なセンシングを行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
ここでは、センサ装置を詳細に説明するが、以下の説明では光を検出するフォトダイオードをセンサ素子として用いた場合のセンサ装置について述べることにする。図１は本発明における光センサの接続構成図である。なお、以下の説明に用いる全ての図面では、同一の部品は全て同一の符号を用いることにする。
【００２８】
図１において、センサ装置としての光センサ１０は、検出すべき光源に近接配置されて光を検出し、アノード１ａとカソード１ｂを有するフォトダイオード１と、このフォトダイオード１の出力信号、すなわち出力電流を増幅するための負帰還増幅回路を形成する２電源型の増幅器３、および、帰還抵抗器４及びバイアス抵抗器９と、増幅器３の出力端子５に接続されて出力電圧を所望の電圧に変換する電圧変換回路６とを備えている。
【００２９】
この図１の例では、増幅器３、帰還抵抗器４、バイアス抵抗器９及び電圧変換回路６によって負帰還型の増幅手段が構成されているが、増幅器３と帰還抵抗器４とバイアス抵抗器９のみによって増幅手段を構成することもできるし、増幅器３と帰還抵抗器４のみによって増幅手段を構成することもできる。なお、センサ装置に用いられる増幅器３は汎用の演算増幅器である。
【００３０】
増幅器３は、非反転入力端子（＋）である第１の入力端子７ａと反転入力端子（−）である第２の入力端子７ｂとを備えている。また、この増幅器３のプラス電源である＋Ｖ端子には＋１２Ｖが印加され、マイナス電源である−Ｖ端子には−１２Ｖが印加されている。さらに、フォトダイオード１のアノード１ａが第１のリード線１１を介して増幅器３の第１の入力端子７ａに接続され、フォトダイオード１のカソード１ｂが第２のリード線１２を介して増幅器３の第２の入力端子７ｂに接続されている。
【００３１】
また、フォトダイオード１のアノード１ａは、第３のリード線１３を介して接地電位端に接続され、フォトダイオード１のカソード１ｂは、第４のリード線１４を介して帰還抵抗器４の一端に接続されている。さらに、帰還抵抗器４の他端は増幅器３の出力端子５に接続されている。
なお、バイアス抵抗器９は増幅器３のマイナス電源（−Ｖ）と第１の入力端子７ａとの間に接続されている。つまり、増幅器３の第１の入力端子７ａは、第１のリード線１１と第３のリード線１３を介して接地電位端に接続され、増幅器３の第２の入力端子７ｂは、第２のリード線１２と第４のリード線１４を介して帰還抵抗器４の一端に接続されている。
【００３２】
また、電圧変換回路６は、増幅器３の出力端子５に現われた電圧値に応じてその値を１〜５Ｖの間の検出電圧に変換する機能を備えるが、リード線の断線時に発生する異常電圧を断線検知電圧として検出する異常電圧検出器６ａを内蔵してもよい。また、増幅器３、帰還抵抗器４、バイアス抵抗器９、及び電圧変換回路６はプリント基板Ｐ上に配置されて、光を検出するフォトダイオード１とは離間されている。なお、増幅器３の利得Ｇは１０，０００以上に設定されている。
【００３３】
図２は、図１に示す光センサにおいて、フォトダイオード１とプリント基板Ｐ上の各エレメントとが各リード線１１，１２，１３，１４によって正常に接続されているときの等価回路である。つまり、フォトダイオード１のアノード１ａが、第１のリード線１１を介して増幅器３の第１の入力端子７ａ（非反転入力端子）に接続され、かつ第３のリード線１３を介して接地電位端に接続されている。
【００３４】
また、フォトダイオード１のカソード１ｂが、第２のリード線１２を介して増幅器３の第２の入力端子７ｂ（反転入力端子）に接続され、かつ第４のリード線１４を介して増幅器３の帰還抵抗器４の一端に接続されている。
図２に示すように、各リード線１１，１２，１３，１４が正常に接続されているときの回路構成は、従来技術で説明した図７と同様に、正常な負帰還増幅回路を形成している。
【００３５】
このような正常な負帰還増幅回路の構成によれば、増幅器３の出力端子５に現われる電圧Ｅは、増幅器３の利得Ｇを１０，０００以上とすれば下記の（２）式で表わされる。
Ｅ＝Ｉ×Ｒｆ （２）
但し、Ｉはフォトダイオード１に流れる電流値、Ｒｆは帰還抵抗器４の抵抗値である。
【００３６】
つまり、フォトダイオード１に光が入射されている状態では、そこに入射される光量に応じてフォトダイオード１に流れる電流値Ｉが変化し、その電流値Ｉと帰還抵抗器４の抵抗値Ｒｆとによって、増幅器３の出力端子５には電圧値Ｅ（＝Ｉ×Ｒｆ）が現われる。さらに、増幅器３の出力端子５の電圧値Ｅは、電圧変換回路６により１〜５Ｖの電圧レベルに変換され、図示しない電圧変換回路の外部端子より出力される。
【００３７】
一方、フォトダイオード１に光が入射されていない状態ではフォトダイオード１に電流が流れないので、その電流値Ｉは０Ａであるから増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅは０Ｖとなる。つまり、フォトダイオード１に入射される光量の変化、すなわち電流値Ｉの変化に応じて、（２）式で示される出力電圧Ｅが増幅器３の出力端子５に現われる。このようにして、フォトダイオード１に光が入射されない場合は、出力端子５に現われる電圧値Ｅは０Ｖであるが、フォトダイオード１に光が照射されると、その光量に応じてフォトダイオード１に電流Ｉが流れ、その電流Ｉは増幅器３によって増幅され、光量に応じた電圧Ｅが出力端子５に出力される。
【００３８】
従って、出力端子５の電圧を電圧変換回路６で変換した検出電圧を観測することにより、ユーザはフォトダイオード１で検出した光量を知ることができる。また、必要に応じて、電圧変換回路６の出力電圧をフィードバックすることにより図示しない光源の光量を自動的に制御することもできる。
なお、この実施の形態においては、入力光がゼロのときは出力端子５に０Ｖが現われ、最大入力光のときは出力端子５に＋５Ｖが現われるように回路定数が設定されている。従って、電圧変換回路６の外部端子８には、フォトダイオード１に流れる電流がゼロの場合を含めて１〜５Ｖの範囲の検出電圧が現われるようになっている。
【００３９】
次に、機械的な要因、電気的な要因、熱的な要因、あるいはその他の不測の事態によって、フォトダイオード１とプリント基板Ｐとを接続するリード線が断線した場合の出力端子５の電圧状態について説明するが、先ず、全てのリード線が断線した場合の動作について説明する。なお、以下の各図において、実線は接続状態を示し、破線は断線状態を示すものとする。
【００４０】
図３は、図１に示す光センサの接続構成において全てのリード線が断線した場合の等価回路である。つまり、図３は、第１のリード線１１、第２のリード線１２、第３のリード線１３、及び第４のリード線１４の全てが断線した場合の例である。
【００４１】
図３に示すように、全てのリード線１１，１２，１３，１４に断線が生じると、帰還抵抗器４が増幅器３の第２の入力端子７ｂから開放されるため、増幅器３は負帰還増幅回路を形成できなくなる。
【００４２】
図３のような等価回路が形成されると増幅器３の出力電圧Ｅｘは下記の（３）式で表わされる。
Ｅｘ＝Ｖｘ×Ｇ＋Ｖｌ≒Ｖ （３）
但し、Ｖｘは増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧、Ｇは増幅器３の利得、Ｖｌは増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧、Ｖは増幅器３の駆動電圧である。
【００４３】
つまり、第１、第２、第３、第４のリード線１１，１２，１３，１４の全てが断線した場合には、増幅器３は負帰還増幅回路を形成することができなくなり、増幅器３の動作状態がアンバランスとなる。このような動作状態では、（３）式に示すように、増幅器３の出力端子５に現われる電圧値Ｅｘは、実質的に駆動電圧Ｖに近い飽和電圧となる。
【００４４】
すなわち、図３の回路構成から明らかなように、増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されるため、マイナス電源から増幅器３の第１の入力端子７ａへは、バイアス抵抗器９を介して−１２Ｖのマイナス電圧が供給される状態となる。従って、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００４５】
このように、全てのリード線が断線した場合には、図２に示すような通常動作時の０〜５Ｖの検出電圧と比較して、異常に高い出力電圧（つまり、−１２Ｖ）が増幅器３の出力端子５に現われる。
従って、この異常電圧（−１２Ｖ）を断線検知電圧として電圧変換回路６の異常電圧検出器６ａによって検出すれば、リード線が断線していると判断することができる。
【００４６】
なお、異常電圧検出器６ａで断線検知電圧（−１２Ｖ）を検出するには、例えば、０Ｖ電圧及び５Ｖ電圧を基準電圧とする比較器を設け、この基準電圧以外の電圧が比較器に入力されたとき、比較器から異常を知らせる信号を出力させるようにすればよい。
【００４７】
つまり、全てのリード線１１，１２，１３，１４が断線したときには、バイアス抵抗器９によって増幅器３の出力電圧Ｅｘを−１２Ｖにクランプする。また、バイアス抵抗器９は、第１のリード線１１と第２のリード線１２が断線して増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂが共に開放状態となったときに、出力端子５の電位レベルが不安定になることを防止する機能を有している。
従って、バイアス抵抗器９は、増幅器のアンバランス状態を所定の電位レベルに強制的に保持すると同時に、このバイアス抵抗器９によってアンバランス時に−１２Ｖの固定した出力電圧が増幅器３の出力端子５に安定的に現わるように作用する。
【００４８】
次に、何れか１本のリード線が断線した場合の動作について説明する。図４は、図１に示す光センサの接続構成において何れか１本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第２のリード線が断線した場合、（ｃ）は第１のリード線が断線した場合、（ｄ）は第３のリード線が断線した場合を示す。
【００４９】
図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、何れか１本のリード線が断線した場合も増幅器３の動作状態はアンバランスとなる。従って、増幅器３の出力端子５に現われる電圧は前記の（３）式で示される電圧値Ｅｘとなり、実質的には駆動電圧Ｖに近い飽和電圧となる。つまり、何れの１本のリード線が断線した場合も、図３の場合と同様に、バイアス抵抗器９が−１２Ｖの電源と増幅器３の第１の入力端子７ａとの間に接続されているので、増幅器３の出力端子５には駆動電圧に近い電圧値である−１２Ｖが現われることになる。
【００５０】
以下、図４（ａ）〜（ｄ）に示す全ての回路における増幅器３の利得を１０，０００として、何れか１本のリード線が断線したときの動作をより詳細に説明する。図４（ａ）の場合は、第４のリード線１４が断線して帰還抵抗器４が接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。
【００５１】
この場合は、第４のリード線１４は断線しているが、増幅器３の第１の入力端子７ａは第３のリード線１３を介して接地電位端に接続されているので、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１（図示せず）は０Ｖとなる。さらに、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘ（図示せず）は−０．数Ｖとなる。このとき、バイアス抵抗器９を−１２Ｖの駆動電源と増幅器３の第１の入力端子７ａとの間に接続しているので、増幅器３の出力端子５には−１２Ｖが現われることになる。
【００５２】
さらに詳しく述べれば、（３）式において、（−０．数Ｖ）×１００００＋（０Ｖ）＜−１２Ｖとなるので、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００５３】
図４（ｂ）の場合は、第２のリード線１２が断線して帰還抵抗器４が接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合も、図４（ａ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａは第３のリード線を介して接地電位端に接続されているので、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が０Ｖになり、また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなり、増幅器３の出力端子５には−１２Ｖが現われる。つまり、図４（ａ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２ｖ）となる。
【００５４】
図４（ｃ）の場合は、第１のリード線１１が断線して、フォトダイオード１のアノード１ａと増幅器３の第１の入力端子７ａが接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。
この場合、第１のリード線１１が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端から切り離されているので、マイナス電源から増幅器３の第１の入力端子７ａへはバイアス抵抗器９を介して−１２Ｖが印加されるので、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１は−１２Ｖとなる。
【００５５】
また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、（３）式は、（−０．数Ｖ）×１００００＋（−１２Ｖ）＜−１２Ｖとなるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは、−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００５６】
図４（ｄ）の場合は、第３のリード線１３が断線して、増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されているが、負帰還増幅回路を形成している。しかし、増幅器３の第１の入力端子７ａは、接地電位端から切り離されているので、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１は−１２Ｖになる。
【００５７】
増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは、負帰還動作（電圧フォロワー回路を形成）により０Ｖになるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００５８】
次に、何れか２本のリード線が断線した場合の動作について説明する。図５は、図１に示す光センサの接続構成において何れか２本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第２のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第１のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｃ）は第３のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｄ）は第２のリード線と第３のリード線が断線した場合、（ｅ）は第１のリード線と第２のリード線が断線した場合、（ｆ）は第１のリード線と第３のリード線が断線した場合を示す。
【００５９】
図５の（ａ）〜（ｅ）に示す状態では、何れか２本のリード線が断線した場合も増幅器３の動作状態はアンバランスとなる。従って、増幅器３の出力端子５に現われる電圧は前記の（３）式で示される電圧値Ｅｘとなり、実質的には駆動電圧Ｖに近い飽和電圧となる。なお、図５（ｆ）では、図４（ｅ）で示す構成と同じく負帰還を形成するが、動作は電圧フォロワーとなり、増幅器３の出力端子５は約−１２Ｖとなる。
【００６０】
図５（ｂ）〜（ｅ）および図３の場合と同様に、バイアス抵抗器９が−１２Ｖ電源と増幅器３の第１の入力端子７ａとの間に接続されているので、増幅器３の出力端子５には駆動電圧に近い電圧値である−１２Ｖが現われることになる。なお、図５（ａ）の状態の場合は、入力端子７ａの電圧Ｖ１が０Ｖで、バイアス抵抗器９の関与がないため、図４（ｂ）と同じ動作となる。
【００６１】
以下、図５（ａ）〜（ｆ）に示す全ての回路における増幅器３の利得を１０，０００として、何れか２本のリード線が断線したときの動作をより詳細に説明する。図５（ａ）の場合は、第２のリード線１２と第４のリード線１４が断線して帰還抵抗器４が接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合、増幅器３の第１の入力端子７ａは第３のリード線１３を介して接地電位端に接続されているため、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１は０Ｖになる。
【００６２】
また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。このとき、バイアス抵抗器９を−１２Ｖの駆動電源と増幅器３の第１の入力端子７ａとの間に接続しているので、増幅器３の出力端子５には−１２Ｖが現われることになる。さらに詳しく述べれば、（３）式において、（−０．数ボルト）×１００００＋（０Ｖ）＜−１２Ｖとなるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは、−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００６３】
図５（ｂ）の場合は、第１のリード線１１と第４のリード線１４が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共にフォトダイオード１のアノード１ａと増幅器３の第１の入力端子７ａが接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合は、第１のリード線１１が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、マイナス電源から増幅器３の第１の入力端子７ａへはバイアス抵抗器９を介して−１２Ｖが印加されるので、増幅器３の第１入力端子７ａの電圧Ｖ１は−１２Ｖになる。
【００６４】
また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、（３）式は、（−０．数ボルト）×１００００＋（−１２Ｖ）＜−１２Ｖとなるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは、−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００６５】
図５（ｃ）の場合は、第３のリード線１３と第４のリード線１４が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合は、第３のリード線１３が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、図５（ｂ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。
【００６６】
また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、図５（ｂ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００６７】
図５（ｄ）の場合は、第２のリード線１２と第３のリード線１３が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合も、図５（ｂ）の場合と同様に、第３のリード線１３が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。
【００６８】
また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、図５（ｂ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００６９】
図５（ｅ）の場合は、第１のリード線１１と第２のリード線１２が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合は、第１のリード線１１が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、図５（ｂ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになり、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。
従って、図５（ｂ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７０】
図５（ｆ）の場合は、第１のリード線１１と第３のリード線１２が断線して、増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないが、帰還抵抗器４を形成している。しかし、フォトダイオード１は、接続されていないので、電圧フォロワーとして動作する。そして、増幅器３の第１の入力端子７ａは、接地電位端から切り離されているため、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは、負帰還動作によって０Ｖとなるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７１】
次に、何れか３本のリード線が断線した場合の動作について説明する。図６は、図１に示す光センサの接続構成において何れか３本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第１のリード線、第２のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第２のリード線、第３のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｃ）は第１のリード線、第３のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｄ）は第１のリード線、第２のリード線、及び第３のリード線が断線した場合を示す。
【００７２】
図６の（ａ）〜（ｄ）に示すように、何れか３本のリード線が断線した場合も増幅器３の動作状態はアンバランスとなる。従って、増幅器３の出力端子５に現われる電圧は前記の（３）式で示される電圧値Ｅｘとなり、実質的には駆動電圧Ｖに近い飽和電圧となる。つまり、何れの３本のリード線が断線した場合も、図３の場合と同様に、バイアス抵抗器９が−１２Ｖ電源と増幅器３の第１の入力端子７ａとの間に接続されているので、増幅器３の出力端子５には駆動電圧に近い電圧値である−１２Ｖが現われることになる。
【００７３】
以下、図６（ａ）〜（ｄ）に示す全ての回路における増幅器３の利得を１０，０００として、何れか３本のリード線が断線したときの動作をより詳細に説明する。図６（ａ）の場合は、第１のリード線１１、第２のリード線１２、及び第４のリード線１４が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。
【００７４】
この場合は、第１のリード線１１が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、マイナス電源から増幅器３の第１の入力端子７ａへはバイアス抵抗器９を介して−１２Ｖが印加されるので、増幅器３の第１入力端子７ａの電圧Ｖ１は−１２Ｖになる。また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、（３）式は、（−０．数Ｖ）×１００００＋（−１２Ｖ）＜−１２Ｖとなるので、増幅器３の出力電圧Ｅｘは、−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７５】
図６（ｂ）の場合は、第２のリード線１２、第３のリード線１３、及び第４のリード線１４が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていな
い。
【００７６】
この場合は、第３のリード線１３が断線していて増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、図６（ａ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなるので、図６（ａ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７７】
図６（ｃ）の場合は、第１のリード線１１、第３のリード線１３、及び第４のリード線１４が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合も、増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、図６（ａ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、図６（ａ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７８】
図６（ｄ）の場合は、第１のリード線１１、第２のリード線１２、及び第３のリード線１３が断線して、帰還抵抗器４が接続されないと共に増幅器３の第１の入力端子７ａが接地電位端に接続されないために負帰還増幅回路が形成されていない。この場合も、増幅器３の第１の入力端子７ａは接地電位端から切り離されているため、図６（ａ）の場合と同様に、増幅器３の第１の入力端子７ａの電圧Ｖ１が−１２Ｖになる。また、増幅器３の第１の入力端子７ａと第２の入力端子７ｂの間の端子間電圧Ｖｘは−０．数Ｖとなる。従って、図６（ａ）と同様に、増幅器３の出力電圧Ｅｘは−１２Ｖ電源の飽和電圧に近い電圧値（約−１２Ｖ）となる。つまり、増幅器３の出力端子５の出力電圧Ｅｘは、実質的にマイナス電源の電圧、すなわち−１２Ｖに近い電圧値となる。
【００７９】
以上に説明したように、光を検出するフォトダイオードとこのフォトダイオードの検出信号を増幅する増幅手段とを接続するリード線を４線式にすれば、リード線が１本以上断線した場合には、増幅手段は、フォトダイオードが光信号を検出したときの検出電圧とは異なる異常電圧を断線検知電圧として出力することができる。例えば、増幅手段に印加する電源電圧を−１２Ｖとして、フォトダイオードが光信号を検出したときの検出電圧を検出光量に応じて０〜５Ｖまで変化させるようにすれば、リード線の断線時には、増幅手段は電源電圧に近い電圧値である−１２Ｖを断線検知電圧として出力するので、リード線の断線状態を正確に判定することができる。しかも、４本のリード線が断線したときも１本のリード線が断線したときも同じ値の異常電圧を断線検知電圧として検出することができる。
【００８０】
このように、本発明のセンサ装置は、センサ素子とそのセンサ素子の検出信号を増幅する負帰還型の増幅手段とからなるセンサ装置において、センサ素子と増幅手段とを接続するリード線の断線の有無を検知する断線検知機能を備えたセンサ装置である。つまり、センサ素子とセンサ素子が検出した検出信号を増幅する増幅手段との間を接続するリード線を４線式とし、増幅手段における出力電圧のアンバランス状態（つまり、異常電圧）を検出することにより、センサ素子の検出信号がない場合とリード線が断線した場合とを弁別し、リード線が断線したことを確実に検知できるものである。
【００８１】
また、センサ素子と増幅手段の入力端子との間を４本のリード線で接続し、センサ素子と増幅手段を構成する増幅器、帰還抵抗器、及びバイアス抵抗器とが正常に接続されている状態のときのみ、検出動作の負帰還増幅回路が形成されるようにすることで、４本のリード線のうち少なくとも１本が断線した場合には、増幅器とセンサ素子が切り離されたり、増幅器と帰還抵抗器が切り離されたり、増幅器の一方の入力端子にバイアス電圧を印加するバイアス抵抗器が接地電位端から切り離されたりすることにより、検出動作の負帰還増幅回路が形成されないようにする。
【００８２】
ちなみに、本発明のセンサ装置は、プリント配線基板とするときのワークについて、マスクを介して露光する露光装置において用いることもできる。これは、露光装置において、その露光作業を行なうときに、ワークの周縁に、固有の識別記号をレーザ光線により形成することが行なわれており、その際に、レーザヘッドの部分に本発明のセンサ装置を介在させることで、リード線の断線時には増幅器の出力端子にアンバランスな異常電圧を発生させることにより、リード線の断線を速やかに検知できる。
【００８３】
前記した実施の形態では、本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。前記の実施の形態では、光センサとしてフォトダイオードを用いた場合について説明したが、これに限らず、フォトトランジスタなど如何なる種類の光検出素子を用いても前記の実施の形態が適用されることは云うまでもない。
【００８４】
さらに、光センサに限らず、磁気センサ、圧力センサ、又はその他の各種センサと離間した位置に置かれた増幅手段とをリード線で接続した場合でも、これらのリード線が断線した場合は、前記の実施の形態で述べた回路構成によって断線検知を行うことができることは云うまでもない。さらに、前記の実施の形態では、増幅手段を構成する増幅器を２電源で駆動する場合について説明したが、増幅器を１電源で駆動しても同様な作用効果が得られることは云うまでもない。
【００８５】
また、センサ装置は、増幅手段がリード線の少なくとも１本が切断したときに、断線検知電圧を出力する場合に、増幅手段を駆動する電源としてプラス電源およびマイナス電源の２つの電源で駆動され、マイナス電源側にバイアス抵抗を接続する構成としているが、プラス電源側に接続する構成であっても構わない。この場合には、断線検知電圧は、＋１２Ｖとして出力される。さらに、センサ装置は、増幅手段を駆動する電源は、１つであっても構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセンサ装置によれば、センサ素子と増幅手段との間に接続されたリード線が一本でも断線した場合は、増幅手段の出力端子には正常な検出電圧とは異なる異常な出力電圧が現われる。しかも、リード線の断線時の異常電圧は、センサ素子が無検出状態のときに出力される最低電圧（例えば０Ｖ）や最大検出状態のときに出力される最高電圧（例えば５Ｖ）とは異なり、＋１２Ｖとか−１２Ｖといった電源電圧に近い電圧値として現われるので、ユーザは容易にリード線が断線したことを判断することができる。したがって、増幅手段の出力電圧を測定すれば、確実にリード線の断線状態を検知することができる。
【００８７】
また、本発明のセンサ装置によれば、従来のセンサ装置の構成に比べて、センサ素子と増幅手段のプリント基板との間にリード線を２本だけ追加するという簡単な構成により、リード線の断線状態を正確に検知することができる。
従って、従来のセンサ装置の回路構成をそのまま利用できるので、安価で使い勝手のよいセンサ装置を提供することができる。
【００８８】
さらに、２電源で駆動する増幅手段の一方の電源とその増幅手段の入力端子をバイアス抵抗器で接続することにより、断線したときの出力アンバランス時における増幅手段の不安定な動作を防止することができる。
【００８９】
これによって、リード線の断線時に増幅手段が二次的に破損することを防止することができるので、センサ装置の信頼性を向上させることができる。さらに、リード線が断線したときに、増幅手段の駆動電圧の一方の電位レベルに近い電圧値を断線検知電圧として外部装置に送出すれば、外部装置によってリード線断線時のトラブルシューティングに利用することもできる。従って、リード線が断線したときに増幅手段が暴走して破損することを防止することができるので、センサ装置の二次的な破損を防ぐことができる。この結果、センサ装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光センサの接続構成図である。
【図２】図１に示す光センサにおいて、フォトダイオードとプリント基板上の各エレメントとが各リード線によって正常に接続されているときの等価回路である。
【図３】図１に示す光センサの接続構成において全てのリード線が断線した場合の等価回路である。
【図４】図１に示す光センサの接続構成において何れか１本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第２のリード線が断線した場合、（ｃ）は第１のリード線が断線した場合、（ｄ）は第３のリード線が断線した場合を示す。
【図５】図１に示す光センサの接続構成において何れか２本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第２のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第１のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｃ）は第３のリード線と第４のリード線が断線した場合、（ｄ）は第２のリード線と第３のリード線が断線した場合、（ｅ）は第１のリード線と第２のリード線が断線した場合、（ｆ）は第１のリード線と第３のリード線が断線した場合を示す。
【図６】図１に示す光センサの接続構成において何れか３本のリード線が断線した場合の等価回路であり、（ａ）は第１のリード線、第２のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｂ）は第２のリード線、第３のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｃ）は第１のリード線、第３のリード線、及び第４のリード線が断線した場合、（ｄ）は第１のリード線、第２のリード線、及び第３のリード線が断線した場合を示す。
【図７】従来の一般的な光センサの接続構成図である。
【符号の説明】
１ フォトダイオード
３ 増幅器
４ 帰還抵抗器
５ 出力端子
６ 電圧変換回路
６ａ 異常電圧検出器（異常電圧検出手段）
７ａ 第１の入力端子
７ｂ 第２の入力端子
８ 外部端子
９ バイアス抵抗器
１０ 光センサ（センサ装置）
１１ 第１のリード線
１２ 第２のリード線
１３ 第３のリード線
１４ 第４のリード線
Ｐ プリント基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor device having a lead wire disconnection detection function used for detecting a disconnection state of a lead wire.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In general, various sensor devices such as an optical sensor, a pressure sensor, a magnetic sensor, and a temperature sensor include a sensor element and an amplifying unit that amplifies a detection signal detected by the sensor element. It is placed at a position separated from the means, and both are connected by a lead wire or the like. For example, in an optical sensor that detects light, a photodiode or a phototransistor is used as a sensor element, and a detection signal detected by the photodiode or the phototransistor is transmitted to an amplifying unit that is separated by a lead wire or the like. Then, amplification and signal processing are performed.
[0003]
FIG. 7 is a connection configuration diagram of a conventional general optical sensor. As shown in the figure, an optical sensor 20 as a sensor device is disposed in proximity to a light source to be detected and detects a light, and an output signal of the photodiode 21 for amplifying an output current. It comprises a dual power supply type amplifier 23 and a feedback resistor 24 forming a negative feedback amplifier, and a voltage conversion circuit 26 connected to an output terminal 25 of the amplifier 23 and converting an output voltage to a desired voltage. In the example of FIG. 7, an amplifier is constituted by the amplifier 23, the feedback resistor 24, and the voltage conversion circuit 26.
[0004]
The photodiode 21 has an input terminal 27a of an amplifier 23 provided on a printed circuit board at a position separated from the photodiode 21 via two lead wires 22a and 22b to form the negative feedback amplifier. , 27b. The feedback resistor 24 is a feedback resistor connected between the output terminal of the amplifier 23 and one input terminal 27b (inverting input terminal). The other input terminal 27a (non-inverting input terminal) of the amplifier 23 is grounded to ground (ground potential terminal). Further, the voltage conversion circuit 26 has a function of converting the voltage to a voltage of 1 to 5 V according to the output voltage of the amplifier 23, and is proportional to the light detection signal from the voltage conversion circuit 26 via the external terminal 28. A voltage is output.
[0005]
According to such a circuit configuration, the voltage E appearing at the output terminal 25 of the amplifier 23 forming the negative feedback amplifier is expressed by the following equation (1).
E = (I × Rf) / (1 + 1 / G) (1)
Here, I is the current value flowing through the photodiode 21, Rf is the resistance value of the feedback resistor 24, and G is the gain of the amplifier 23.
[0006]
However, since the gain of a commercially available operational amplifier is about 10,000 to 50,000, for example, when an operational amplifier having a gain G of 10,000 is used for the amplifier 23, the output terminal 25 of the amplifier 23 is used. Can be expressed by the following equation (2).
E = I × Rf (2)
[0007]
That is, when light is incident on the photodiode 21, the current value I flowing through the photodiode 21 changes according to the amount of light incident thereon, and the current value I is applied to the output terminal 25 of the amplifier 23 by the voltage E. (= I × Rf). Further, the voltage is converted to a voltage level of 1 to 5 V by the voltage conversion circuit 26 in accordance with the voltage value E of the output terminal 25 of the amplifier 23, and output from the external terminal 28. On the other hand, when no light is incident on the photodiode 21, no current flows through the photodiode 21, and the current value I is 0 A. Therefore, the output voltage of the output terminal 25 of the amplifier 23 is 0 V.
[0008]
Further, as described above, the photodiode 21 is generally separated from the amplifier 23, and may be connected to the lead wire 22a due to a mechanical factor, an electrical factor, a thermal factor, or other unforeseen circumstances. , 22b may be disconnected. For example, when at least one of the lead wires 22a and 22b is disconnected, the output current of the photodiode 21 is not input to the amplifier 23 even if light is incident on the photodiode 21, so that the input terminals 27a, The current value I of 27b is 0A. Therefore, the output voltage E of the output terminal 25 of the amplifier 23 is 0 V (for example, see Non-Patent Document 1).
[0009]
[Non-Patent Document 1] "Analog IC Utilization Handbook", published by CQ Publishing Company, 1987, author Seiichi Miyazaki (ISBN4-7898-3172-8) (pp10-11, pp75-76).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
That is, as is apparent from the above equation (2), when the value of the current flowing through the photodiode 21 is zero, that is, when I = 0 A, the amplifier 23 may be in any state regardless of the input state. The voltage value E of the output terminal 25 of 23 becomes 0V. In other words, in the circuit configuration of the sensor device shown in FIG. 7, the voltage of the output terminal 25 is 0 V even when there is no input light to the photodiode 21, and the lead wires 22a and 22b connecting the photodiode 21 and the amplifier 23 have Even if at least one of them is disconnected, the voltage of the output terminal 25 is 0V. Therefore, the conventional sensor device cannot determine whether there is no input light or the lead wire is broken.
[0011]
In the sensor device shown in FIG. 7, an example of an optical sensor using a photodiode is shown. However, in the case of other sensor devices such as a pressure sensor and a magnetic sensor, the sensor element and the amplifying unit are separated from each other, and both are read. In the configuration in which the wires are connected, the same problem as in the case of the optical sensor described above occurs.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to detect a disconnection of a lead wire connected between a sensor element and an amplifying unit with a simple configuration, An object of the present invention is to provide a sensor device capable of clearly distinguishing between a case where there is no detection signal of a sensor element and a case where a lead wire is broken.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sensor device according to the present invention is a sensor device in which amplifying means for amplifying a detection signal detected by a sensor element is connected to the sensor element by a plurality of leads, wherein the amplifying means Has a configuration including a bias resistor connected to one input terminal input to the amplifying means and a power supply input terminal of the amplifying means (claim 1).
[0014]
Further, the sensor device according to the present invention is a sensor device in which amplifying means for amplifying a detection signal detected by the sensor element is connected to the sensor element by a plurality of leads, and the amplifying means adjusts the level of the detection signal. In addition to outputting a corresponding detection voltage, a disconnection detection voltage having a voltage level different from the detection voltage is output when at least one of the plurality of lead wires is disconnected.
[0015]
With such a configuration, the sensor element is disposed close to the information source to be detected, and the amplifying means for amplifying the detection signal detected by the sensor element is disposed at a position separated from the sensor element. And the amplifying means are connected by a lead wire, so that the lead wire is broken due to mechanical factors, electrical factors, thermal factors, or other unexpected situations. It is expected that there is a possibility.
[0016]
Therefore, in the sensor device of the present invention, when the sensor element is transmitting a normal detection signal to the amplifying means, the amplifying means outputs a detection voltage corresponding to the level of the detection signal, so that the information amount of the information source is reduced. Size, for example, the light amount of the light source, and when at least one of the plurality of leads is disconnected, the amplifying means deviates from the normal control system. For example, as a disconnection detection voltage different from the detection voltage corresponding to the level of the detection signal, for example, a power supply voltage for driving the amplifier is output straight from the amplifier.
[0017]
Further, the sensor device according to the present invention is a sensor device in which amplifying means for amplifying a detection signal detected by the sensor element is connected to the sensor element by a plurality of lead wires, and the amplifying means is a negative feedback type differential. An amplifier and a feedback resistor that feeds back an output voltage of the differential amplifier, a first input terminal of the differential amplifier is connected to a ground potential terminal via any one of a plurality of leads, A second input terminal of the differential amplifier is connected to one end of a feedback resistor via one of a plurality of lead wires that is not connected to a ground potential terminal, and the other end of the feedback resistor is connected to the differential amplifier. (Claim 2).
[0018]
That is, according to the sensor device of the present invention, the negative input type differential amplifier is used as the amplifying means, and the first input terminal (for example, the non-inverting input terminal) of the differential amplifier is used as in the general circuit configuration. Is connected to the ground potential terminal, and a feedback loop is formed from the output terminal of the differential amplifier to a second input terminal (for example, an inverting input terminal) via a feedback resistor. Then, a sensor element is connected between the first input terminal and the second input terminal via a lead wire, and a detection signal of the sensor element is input to the differential amplifier to perform amplification.
[0019]
At this time, the first input terminal of the differential amplifier is connected to a ground potential terminal via a lead wire, and the second input terminal of the differential amplifier is connected to one end of a feedback resistor via another lead wire. To do. With such a connection configuration, a negative feedback amplifier circuit is formed in a normal connection state, the differential amplifier outputs a detection voltage according to the level of a detection signal of the sensor element, and at least one lead wire Is disconnected, a voltage approximate to a drive voltage different from the normal detection voltage is output from the output terminal of the differential amplifier.
[0020]
Further, in the sensor device according to the present invention, the plurality of lead wires are first to fourth lead wires, and the first lead wire is connected to one end of the sensor element and a first input terminal of the differential amplifier, A second lead is connected to the other end of the sensor element and a second input terminal of the differential amplifier, and a third lead is connected to one end of the differential amplifier via the first lead. The fourth terminal is connected to the input terminal, the other terminal is connected to the ground potential terminal, and one end of the fourth lead is connected to the second input terminal of the differential amplifier via the second lead. The other end is connected to one end of the feedback resistor (claim 3).
[0021]
That is, in order to realize the sensor device of the present invention, it is easiest to connect and configure the sensor element and the amplifying means with four lead wires. More specifically, a first lead connects one terminal of the sensor element to a first input terminal of the differential amplifier, and a second lead connects the other terminal of the sensor element to the first terminal of the differential amplifier. And the other input terminal of the sensor element is connected by a third lead wire to one terminal of the feedback resistor, and the other terminal of the sensor element is connected to one end of the feedback resistor by a fourth lead wire. I do.
[0022]
With such a connection configuration, when at least one lead wire is broken, the first input terminal of the differential amplifier is disconnected from the ground potential terminal, or the second input terminal of the differential amplifier is connected to the feedback terminal. The resistance is cut off, the negative feedback amplifier circuit is not formed, and an abnormal voltage of the power supply voltage level appears at the output terminal of the differential amplifier.
[0023]
Further, in the sensor device of the present invention, the differential amplifier is configured to be driven by two power supplies, a plus power supply and a minus power supply. In other words, if the differential amplifier is driven by two power supplies, that is, a positive power supply and a negative power supply with the ground potential end as a reference level, even if a differential amplifier with a low operating voltage level is used, the differential amplifier is equivalently driven by a high power supply voltage The amplifier can be driven. For example, if two power supplies of + 12V power supply and -12V power supply are applied to the differential amplifier, a circuit of a 24V differential amplifier can be substantially driven even if a 12V withstand voltage differential amplifier is used.
[0024]
Further, in the sensor device of the present invention, the amplifying means includes a bias resistor for biasing a power supply voltage to an input terminal of the amplifying means, and the bias resistance is different from any one of two power supplies of the differential amplifier. It is configured to be connected between the first input terminal of the operational amplifier and the first input terminal. That is, according to the sensor device of the present invention, one of the power supplies of the amplifying means driven by the two power supplies and the first input terminal of the amplifying means are connected by the bias resistor to forcibly apply the bias voltage. . This can prevent unstable operation of the amplifying unit when the output is unbalanced when the lead wire is disconnected.
[0025]
Further, in the sensor device of the present invention, the amplifying unit may further determine that an output voltage output by the differential amplifier when at least one of the plurality of lead wires is disconnected is a disconnection detection voltage. The voltage detection means is provided (claim 6). That is, according to the sensor device of the present invention, when the lead wire is broken, the abnormal voltage detecting means detects a voltage value close to the drive voltage of the amplifying means as an abnormal voltage, and sends this abnormal voltage signal to an external device. Then, the disconnection state of the lead wire can be monitored externally.
[0026]
In the sensor device of the present invention, the sensor element may be constituted by a photodiode. That is, according to the sensor device of the present invention, an optical sensor can be realized by using a photodiode as the sensor element. Therefore, if the photodiode and the amplifying means are connected by four lead wires, only the photodiode is arranged at a position close to the light source, and the optical signal detected by the photodiode is amplified by the amplifying means at a remote position. Can be. Thereby, efficient sensing can be performed by effectively utilizing the installation location of the optical sensor.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the sensor device will be described in detail. In the following description, a sensor device using a photodiode that detects light as a sensor element will be described. FIG. 1 is a connection configuration diagram of an optical sensor according to the present invention. In all the drawings used in the following description, the same components will be denoted by the same reference numerals.
[0028]
In FIG. 1, an optical sensor 10 as a sensor device is disposed near a light source to be detected, detects light, and has a photodiode 1 having an anode 1a and a cathode 1b, and an output signal of the photodiode 1, that is, an output current. A dual power supply type amplifier 3 forming a negative feedback amplifier circuit for amplifying the signal, a feedback resistor 4 and a bias resistor 9, and connected to an output terminal 5 of the amplifier 3 to convert an output voltage to a desired voltage. And a voltage conversion circuit 6.
[0029]
In the example of FIG. 1, the amplifier 3, the feedback resistor 4, the bias resistor 9, and the voltage conversion circuit 6 constitute a negative feedback type amplifying means, but the amplifier 3, the feedback resistor 4, the bias resistor 9 The amplifying means can be constituted only by the amplifier, or the amplifying means can be constituted only by the amplifier 3 and the feedback resistor 4. The amplifier 3 used in the sensor device is a general-purpose operational amplifier.
[0030]
The amplifier 3 has a first input terminal 7a that is a non-inverting input terminal (+) and a second input terminal 7b that is an inverting input terminal (-). Further, + 12V is applied to a + V terminal which is a plus power supply of the amplifier 3, and -12V is applied to a -V terminal which is a minus power supply. Further, the anode 1a of the photodiode 1 is connected to the first input terminal 7a of the amplifier 3 via the first lead wire 11, and the cathode 1b of the photodiode 1 is connected to the amplifier 3 via the second lead wire 12. It is connected to the second input terminal 7b.
[0031]
The anode 1a of the photodiode 1 is connected to a ground potential terminal via a third lead wire 13, and the cathode 1b of the photodiode 1 is connected to one end of the feedback resistor 4 via a fourth lead wire 14. It is connected. Further, the other end of the feedback resistor 4 is connected to the output terminal 5 of the amplifier 3.
The bias resistor 9 is connected between the negative power supply (-V) of the amplifier 3 and the first input terminal 7a. That is, the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal via the first lead wire 11 and the third lead wire 13, and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is connected to the second input terminal 7b. It is connected to one end of the feedback resistor 4 via a lead wire 12 and a fourth lead wire 14.
[0032]
The voltage conversion circuit 6 has a function of converting the value of the voltage appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 to a detection voltage between 1 and 5 V. May be built in as an abnormal voltage detector 6a that detects the disconnection as a disconnection detection voltage. Further, the amplifier 3, the feedback resistor 4, the bias resistor 9, and the voltage conversion circuit 6 are arranged on the printed circuit board P and are separated from the photodiode 1 for detecting light. The gain G of the amplifier 3 is set to 10,000 or more.
[0033]
FIG. 2 is an equivalent circuit when the photodiode 1 and each element on the printed circuit board P are normally connected by the leads 11, 12, 13, and 14 in the optical sensor shown in FIG. That is, the anode 1 a of the photodiode 1 is connected to the first input terminal 7 a (non-inverting input terminal) of the amplifier 3 via the first lead wire 11 and to the ground potential via the third lead wire 13. Connected to the end.
[0034]
Further, the cathode 1b of the photodiode 1 is connected to the second input terminal 7b (inverting input terminal) of the amplifier 3 via the second lead 12 and the amplifier 3 is connected via the fourth lead 14. It is connected to one end of the feedback resistor 4.
As shown in FIG. 2, when each of the lead wires 11, 12, 13, and 14 is normally connected, a normal negative feedback amplifier circuit is formed in the same manner as in FIG. ing.
[0035]
According to such a configuration of the normal negative feedback amplifier circuit, the voltage E appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 is expressed by the following equation (2) when the gain G of the amplifier 3 is 10,000 or more.
E = I × Rf (2)
Here, I is a current value flowing through the photodiode 1, and Rf is a resistance value of the feedback resistor 4.
[0036]
That is, when light is incident on the photodiode 1, the current value I flowing through the photodiode 1 changes according to the amount of light incident thereon, and the current value I and the resistance value Rf of the feedback resistor 4 are changed. As a result, a voltage value E (= I × Rf) appears at the output terminal 5 of the amplifier 3. Further, the voltage value E at the output terminal 5 of the amplifier 3 is converted to a voltage level of 1 to 5 V by the voltage conversion circuit 6 and output from an external terminal of a voltage conversion circuit (not shown).
[0037]
On the other hand, when no light is incident on the photodiode 1, no current flows through the photodiode 1. Therefore, the current value I is 0A, and the output voltage E of the output terminal 5 of the amplifier 3 is 0V. That is, the output voltage E expressed by the equation (2) appears at the output terminal 5 of the amplifier 3 according to a change in the amount of light incident on the photodiode 1, that is, a change in the current value I. In this manner, when no light is incident on the photodiode 1, the voltage value E appearing at the output terminal 5 is 0 V. However, when the photodiode 1 is irradiated with light, the voltage is applied to the photodiode 1 in accordance with the amount of light. The current I flows, and the current I is amplified by the amplifier 3, and a voltage E corresponding to the light amount is output to the output terminal 5.
[0038]
Therefore, by observing the detection voltage obtained by converting the voltage of the output terminal 5 by the voltage conversion circuit 6, the user can know the amount of light detected by the photodiode 1. Further, if necessary, the light amount of a light source (not shown) can be automatically controlled by feeding back the output voltage of the voltage conversion circuit 6.
In this embodiment, the circuit constants are set so that 0 V appears at the output terminal 5 when the input light is zero, and +5 V appears at the output terminal 5 when the input light is the maximum. Therefore, a detection voltage in the range of 1 to 5 V appears at the external terminal 8 of the voltage conversion circuit 6, including the case where the current flowing through the photodiode 1 is zero.
[0039]
Next, the voltage state of the output terminal 5 when the lead wire connecting the photodiode 1 and the printed circuit board P is broken due to a mechanical factor, an electrical factor, a thermal factor, or other unexpected situation. First, the operation when all the lead wires are disconnected will be described. In the following drawings, a solid line indicates a connection state, and a broken line indicates a disconnection state.
[0040]
FIG. 3 is an equivalent circuit when all the lead wires are disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. That is, FIG. 3 is an example in which all of the first lead wire 11, the second lead wire 12, the third lead wire 13, and the fourth lead wire 14 are disconnected.
[0041]
As shown in FIG. 3, when a break occurs in all the lead wires 11, 12, 13, and 14, the feedback resistor 4 is opened from the second input terminal 7b of the amplifier 3, so that the amplifier 3 becomes a negative feedback amplifier. A circuit cannot be formed.
[0042]
When the equivalent circuit as shown in FIG. 3 is formed, the output voltage Ex of the amplifier 3 is expressed by the following equation (3).
Ex = Vx × G + V1 ≒ V (3)
Here, Vx is a terminal-to-terminal voltage between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3, G is the gain of the amplifier 3, Vl is the voltage of the first input terminal 7a of the amplifier 3, and V is The driving voltage of the amplifier 3.
[0043]
That is, when all of the first, second, third, and fourth lead wires 11, 12, 13, and 14 are disconnected, the amplifier 3 cannot form a negative feedback amplifier circuit. The operating state becomes unbalanced. In such an operation state, the voltage value Ex appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes a saturation voltage substantially close to the drive voltage V, as shown in Expression (3).
[0044]
That is, as is apparent from the circuit configuration of FIG. 3, since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the bias resistor 9 is connected from the negative power supply to the first input terminal 7a of the amplifier 3. Is supplied with a negative voltage of -12 V via the. Therefore, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0045]
As described above, when all the lead wires are disconnected, an abnormally high output voltage (that is, −12 V) is compared with the detected voltage of 0 to 5 V in the normal operation as shown in FIG. At the output terminal 5.
Therefore, if the abnormal voltage (−12 V) is detected by the abnormal voltage detector 6 a of the voltage conversion circuit 6 as a disconnection detection voltage, it can be determined that the lead wire is disconnected.
[0046]
In order to detect the disconnection detection voltage (−12 V) with the abnormal voltage detector 6 a, for example, a comparator having 0 V voltage and 5 V voltage as a reference voltage is provided, and a voltage other than the reference voltage is input to the comparator. In this case, the comparator may output a signal indicating the abnormality.
[0047]
That is, when all the lead wires 11, 12, 13, and 14 are disconnected, the output voltage Ex of the amplifier 3 is clamped to -12V by the bias resistor 9. Further, the bias resistor 9 is used when the first lead wire 11 and the second lead wire 12 are disconnected and the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 are both opened. And a function of preventing the potential level of the output terminal 5 from becoming unstable.
Therefore, the bias resistor 9 forcibly holds the unbalanced state of the amplifier at a predetermined potential level, and at the same time, a fixed output voltage of -12 V is applied to the output terminal 5 of the amplifier 3 by the bias resistor 9 at the time of unbalance. It works to appear stably.
[0048]
Next, the operation when any one of the lead wires is broken will be described. 4A and 4B are equivalent circuits when any one of the lead wires is disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A illustrates a case where the fourth lead wire is disconnected, and FIG. (C) shows a case where the first lead wire is broken, and (d) shows a case where the third lead wire is broken.
[0049]
As shown in FIGS. 4A to 4D, the operation state of the amplifier 3 is unbalanced even when any one of the lead wires is broken. Therefore, the voltage appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes the voltage value Ex expressed by the above equation (3), and becomes a saturation voltage substantially close to the drive voltage V. That is, when any one of the lead wires is disconnected, the bias resistor 9 is connected between the -12 V power supply and the first input terminal 7a of the amplifier 3 as in the case of FIG. Therefore, -12 V, which is a voltage value close to the drive voltage, appears at the output terminal 5 of the amplifier 3.
[0050]
Hereinafter, the operation when any one of the leads is disconnected will be described in more detail, with the gain of the amplifier 3 in all the circuits shown in FIGS. In the case of FIG. 4A, since the fourth lead wire 14 is broken and the feedback resistor 4 is not connected, no negative feedback amplifier circuit is formed.
[0051]
In this case, the fourth lead wire 14 is disconnected, but the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal via the third lead wire 13, so that the The voltage V1 (not shown) of the input terminal 7a of 1 becomes 0V. Further, the terminal voltage Vx (not shown) between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. At this time, since the bias resistor 9 is connected between the drive power supply of −12 V and the first input terminal 7 a of the amplifier 3, −12 V appears at the output terminal 5 of the amplifier 3.
[0052]
More specifically, in the equation (3), since (−0.1.V) × 10000 + (0V) <− 12 V, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is close to the saturation voltage of the −12 V power supply. It becomes a voltage value (about -12 V). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0053]
In the case of FIG. 4B, since the second lead wire 12 is broken and the feedback resistor 4 is not connected, no negative feedback amplifier circuit is formed. Also in this case, as in the case of FIG. 4A, the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal via the third lead, so that the first input terminal 7a of the amplifier 3 The voltage V1 at the terminal 7a becomes 0V, and the terminal-to-terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 becomes -0. It becomes several volts, and -12 volts appears at the output terminal 5 of the amplifier 3. That is, similarly to FIG. 4A, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply.
[0054]
In the case of FIG. 4C, the first lead wire 11 is disconnected, and the anode 1a of the photodiode 1 is not connected to the first input terminal 7a of the amplifier 3, so that no negative feedback amplifier circuit is formed. .
In this case, since the first lead wire 11 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, a bias resistor is connected from the minus power supply to the first input terminal 7a of the amplifier 3. Since -12 V is applied via the amplifier 9, the voltage V1 at the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V.
[0055]
In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, the equation (3) satisfies (−0.1.V) × 10000 + (− 12 V) <− 12 V, so that the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value close to the saturation voltage of the −12 V power supply (about −12 V). ). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0056]
In the case of FIG. 4D, although the third lead wire 13 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal, a negative feedback amplifier circuit is formed. However, since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the voltage V1 of the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V.
[0057]
Since the inter-terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 becomes 0 V due to the negative feedback operation (forming a voltage follower circuit), the output voltage Ex of the amplifier 3 becomes -12V. The voltage value is close to the saturation voltage of the power supply (about -12 V). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0058]
Next, the operation when any two lead wires are disconnected will be described. FIG. 5 is an equivalent circuit when any two leads are disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1, and FIG. 5A shows a case where the second lead and the fourth lead are disconnected. , (B) shows a case where the first lead wire and the fourth lead wire are broken, (c) shows a case where the third lead wire and the fourth lead wire are broken, and (d) shows a case where the second lead wire is broken. (E) when the first and second leads are disconnected, and (f) when the first and third leads are disconnected. Is shown.
[0059]
In the states shown in FIGS. 5A to 5E, the operation state of the amplifier 3 is unbalanced even when any two lead wires are disconnected. Therefore, the voltage appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes the voltage value Ex expressed by the above equation (3), and becomes a saturation voltage substantially close to the drive voltage V. In FIG. 5F, negative feedback is formed as in the configuration shown in FIG. 4E, but the operation becomes a voltage follower, and the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes about -12V.
[0060]
5 (b) to 5 (e) and FIG. 3, since the bias resistor 9 is connected between the -12V power supply and the first input terminal 7a of the amplifier 3, the output of the amplifier 3 is At the terminal 5, -12V which is a voltage value close to the drive voltage appears. In the state of FIG. 5A, the operation is the same as that of FIG. 4B because the voltage V1 at the input terminal 7a is 0 V and the bias resistor 9 is not involved.
[0061]
Hereinafter, the operation when any two leads are disconnected with the gain of the amplifier 3 being 10,000 in all the circuits shown in FIGS. 5A to 5F will be described in more detail. In the case of FIG. 5A, since the second lead wire 12 and the fourth lead wire 14 are disconnected and the feedback resistor 4 is not connected, no negative feedback amplifier circuit is formed. In this case, since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal via the third lead wire 13, the voltage V1 of the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes 0V.
[0062]
In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. At this time, since the bias resistor 9 is connected between the drive power supply of −12 V and the first input terminal 7 a of the amplifier 3, −12 V appears at the output terminal 5 of the amplifier 3. More specifically, in the equation (3), since (−0.0. Several volts) × 10000 + (0 V) <− 12 V, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (approximately) close to the saturation voltage of the −12 V power supply. −12 V). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0063]
In the case of FIG. 5B, the first lead wire 11 and the fourth lead wire 14 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the anode 1a of the photodiode 1 and the first input terminal of the amplifier 3 are connected. No negative feedback amplifier circuit is formed because 7a is not connected. In this case, since the first lead wire 11 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, a bias is applied from the minus power supply to the first input terminal 7a of the amplifier 3. Since -12V is applied via the resistor 9, the voltage V1 at the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V.
[0064]
In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, the equation (3) satisfies (−0.0. Several volts) × 10000 + (− 12 V) <− 12 V, so that the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value close to the saturation voltage of the −12 V power supply (about −12 V). ). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0065]
In the case of FIG. 5C, the third lead 13 and the fourth lead 14 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal. Therefore, no negative feedback amplifier circuit is formed. In this case, since the third lead wire 13 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the third input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected as in the case of FIG. The voltage V1 of the first input terminal 7a becomes -12V.
[0066]
In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, similarly to FIG. 5B, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0067]
In the case of FIG. 5D, the second lead wire 12 and the third lead wire 13 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal. Therefore, no negative feedback amplifier circuit is formed. Also in this case, as in the case of FIG. 5B, since the third lead wire 13 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the third input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected. The voltage V1 of the first input terminal 7a becomes -12V.
[0068]
In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, similarly to FIG. 5B, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0069]
In the case of FIG. 5E, the first lead wire 11 and the second lead wire 12 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is connected to the ground potential terminal. Therefore, no negative feedback amplifier circuit is formed. In this case, since the first lead wire 11 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is cut off from the ground potential terminal, as in the case of FIG. 1 becomes -12 V, and the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 becomes -0. It becomes several V.
Therefore, similarly to FIG. 5B, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0070]
In the case of FIG. 5F, the first lead wire 11 and the third lead wire 12 are disconnected, and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is not connected to the ground potential terminal. Has formed. However, since the photodiode 1 is not connected, it operates as a voltage follower. Since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the voltage V1 of the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V. Since the inter-terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 becomes 0 V due to the negative feedback operation, the output voltage Ex of the amplifier 3 becomes a voltage close to the saturation voltage of the -12 V power supply. Value (about -12 V). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0071]
Next, an operation when any three lead wires are disconnected will be described. FIG. 6 is an equivalent circuit when any three leads are disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1, and FIG. 6A illustrates a first lead, a second lead, and a fourth lead. (B), the second lead wire, the third lead wire, and the fourth lead wire are broken, and (c) the first lead wire and the third lead wire. , And the fourth lead wire is broken, and (d) shows the case where the first lead wire, the second lead wire, and the third lead wire are broken.
[0072]
As shown in FIGS. 6A to 6D, the operation state of the amplifier 3 is unbalanced even when any three lead wires are disconnected. Therefore, the voltage appearing at the output terminal 5 of the amplifier 3 becomes the voltage value Ex expressed by the above equation (3), and becomes a saturation voltage substantially close to the drive voltage V. That is, when any of the three lead wires is disconnected, the bias resistor 9 is connected between the -12 V power supply and the first input terminal 7a of the amplifier 3 as in the case of FIG. At the output terminal 5 of the amplifier 3, -12V which is a voltage value close to the drive voltage appears.
[0073]
Hereinafter, the operation when any three lead wires are disconnected, with the gain of the amplifier 3 in all the circuits shown in FIGS. 6A to 6D as 10,000, will be described in more detail. In the case of FIG. 6A, the first lead wire 11, the second lead wire 12, and the fourth lead wire 14 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input of the amplifier 3 is not connected. Since the terminal 7a is not connected to the ground potential terminal, no negative feedback amplifier circuit is formed.
[0074]
In this case, since the first lead wire 11 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, a bias is applied from the minus power supply to the first input terminal 7a of the amplifier 3. Since -12V is applied via the resistor 9, the voltage V1 at the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V. In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, the equation (3) satisfies (−0.1.V) × 10000 + (− 12 V) <− 12 V, so that the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value close to the saturation voltage of the −12 V power supply (about −12 V). ). That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0075]
In the case of FIG. 6B, the second lead 12, the third lead 13, and the fourth lead 14 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input of the amplifier 3 is not connected. Since the terminal 7a is not connected to the ground potential terminal, no negative feedback amplifier circuit is formed.
No.
[0076]
In this case, since the third lead wire 13 is disconnected and the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the third input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected as in the case of FIG. The voltage V1 of the first input terminal 7a becomes -12V. In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. 6A, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply, as in FIG. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0077]
In the case of FIG. 6C, the first lead 11, the third lead 13, and the fourth lead 14 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input of the amplifier 3 is not connected. Since the terminal 7a is not connected to the ground potential terminal, no negative feedback amplifier circuit is formed. Also in this case, since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the voltage V1 of the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V, as in the case of FIG. become. In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, similarly to FIG. 6A, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0078]
In the case of FIG. 6D, the first lead wire 11, the second lead wire 12, and the third lead wire 13 are disconnected, the feedback resistor 4 is not connected, and the first input of the amplifier 3 is connected. Since the terminal 7a is not connected to the ground potential terminal, no negative feedback amplifier circuit is formed. Also in this case, since the first input terminal 7a of the amplifier 3 is disconnected from the ground potential terminal, the voltage V1 of the first input terminal 7a of the amplifier 3 becomes -12V, as in the case of FIG. become. In addition, the terminal voltage Vx between the first input terminal 7a and the second input terminal 7b of the amplifier 3 is −0.0. It becomes several V. Therefore, similarly to FIG. 6A, the output voltage Ex of the amplifier 3 has a voltage value (about -12 V) close to the saturation voltage of the -12 V power supply. That is, the output voltage Ex of the output terminal 5 of the amplifier 3 is substantially a voltage of the minus power supply, that is, a voltage value close to -12V.
[0079]
As described above, if the lead wire connecting the photodiode for detecting light and the amplifying means for amplifying the detection signal of this photodiode is made to be a four-wire type, if one or more lead wires are broken, The amplifying means can output an abnormal voltage different from the detection voltage when the photodiode detects the optical signal as the disconnection detection voltage. For example, if the power supply voltage applied to the amplifying means is set to -12 V and the detection voltage when the photodiode detects the optical signal is changed from 0 to 5 V according to the detected light amount, the amplification will be performed when the lead wire is disconnected. Since the means outputs -12V, which is a voltage value close to the power supply voltage, as the disconnection detection voltage, the disconnection state of the lead wire can be accurately determined. Moreover, the abnormal voltage having the same value can be detected as the disconnection detection voltage both when the four lead wires are disconnected and when one lead wire is disconnected.
[0080]
As described above, in the sensor device including the sensor element and the negative feedback type amplifying means for amplifying the detection signal of the sensor element, the disconnection of the lead wire connecting the sensor element and the amplifying means is achieved. This is a sensor device having a disconnection detection function of detecting the presence or absence. That is, the lead wire connecting between the sensor element and the amplifying means for amplifying the detection signal detected by the sensor element is a four-wire type, and the unbalanced state of the output voltage in the amplifying means (that is, abnormal voltage) is detected. Thus, it is possible to discriminate between a case where there is no detection signal of the sensor element and a case where the lead wire is broken, and to reliably detect that the lead wire is broken.
[0081]
A state in which the sensor element and the input terminal of the amplifying means are connected by four lead wires, and the sensor element and the amplifier, feedback resistor, and bias resistor constituting the amplifying means are normally connected. Only when, the negative feedback amplifier circuit for the detection operation is formed, and if at least one of the four lead wires is broken, the amplifier and the sensor element are disconnected or the amplifier and the feedback A negative feedback amplifier circuit for the detection operation is prevented from being formed by disconnecting the resistor or disconnecting the bias resistor for applying the bias voltage to one input terminal of the amplifier from the ground potential terminal.
[0082]
Incidentally, the sensor device of the present invention can also be used in an exposure apparatus that exposes a work to be used as a printed wiring board through a mask. This is because in an exposure apparatus, when performing an exposure operation, a unique identification symbol is formed by a laser beam on the periphery of a work, and at this time, a sensor of the present invention is attached to a laser head portion. With the device interposed, an unbalanced abnormal voltage is generated at the output terminal of the amplifier when the lead wire is disconnected, so that the disconnection of the lead wire can be quickly detected.
[0083]
The above embodiment is an example for describing the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention. In the above-described embodiment, the case where the photodiode is used as the optical sensor has been described. Needless to say.
[0084]
Further, not only the optical sensor, even when a magnetic sensor, a pressure sensor, or other various sensors and amplifying means placed at a position separated from each other by a lead wire, even if these lead wires are disconnected, Needless to say, disconnection detection can be performed by the circuit configuration described in the embodiment. Further, in the above-described embodiment, the case where the amplifier constituting the amplifying unit is driven by two power supplies has been described. However, it is needless to say that the same operation and effect can be obtained by driving the amplifier with one power supply.
[0085]
Further, the sensor device is driven by two power supplies, a plus power supply and a minus power supply, as power supplies for driving the amplification means, when the amplification means outputs a disconnection detection voltage when at least one of the lead wires is cut, Although the bias resistor is connected to the negative power supply side, the bias resistor may be connected to the positive power supply side. In this case, the disconnection detection voltage is output as + 12V. Further, the sensor device may have one power supply for driving the amplifying means.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the sensor device of the present invention, when at least one of the lead wires connected between the sensor element and the amplifying unit is broken, a normal detection voltage is applied to the output terminal of the amplifying unit. A different abnormal output voltage appears. Moreover, the abnormal voltage when the lead wire is broken is different from the lowest voltage (for example, 0 V) output when the sensor element is in the non-detection state and the highest voltage (for example, 5 V) output when the sensor element is in the maximum detection state. Since it appears as a voltage value close to the power supply voltage such as + 12V or -12V, the user can easily determine that the lead wire has been disconnected. Therefore, if the output voltage of the amplifying means is measured, the disconnection state of the lead wire can be reliably detected.
[0087]
Further, according to the sensor device of the present invention, as compared with the configuration of the conventional sensor device, the lead wire has a simple configuration in which only two lead wires are added between the sensor element and the printed circuit board of the amplification means. The disconnection state can be accurately detected.
Therefore, since the circuit configuration of the conventional sensor device can be used as it is, an inexpensive and easy-to-use sensor device can be provided.
[0088]
Further, by connecting one power supply of the amplifying means driven by the two power supplies and the input terminal of the amplifying means with a bias resistor, it is possible to prevent unstable operation of the amplifying means when the output is unbalanced when a disconnection occurs. Can be.
[0089]
This can prevent the amplifying means from being secondarily damaged when the lead wire is broken, so that the reliability of the sensor device can be improved. Furthermore, if a voltage value close to one of the potential levels of the drive voltage of the amplifying means is sent to an external device as a disconnection detection voltage when the lead wire is disconnected, the external device can be used for troubleshooting when the lead wire is disconnected. You can also. Therefore, it is possible to prevent the amplifying unit from running away and being damaged when the lead wire is disconnected, so that secondary damage to the sensor device can be prevented. As a result, the reliability of the sensor device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection configuration diagram of an optical sensor according to the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit when the photodiode and each element on a printed circuit board are normally connected to each other by lead wires in the optical sensor shown in FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit when all the lead wires are disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1;
4A and 4B are equivalent circuits when any one of the lead wires is disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A shows a case where a fourth lead wire is broken, and FIG. (C) shows a case where the first lead wire is broken, and (d) shows a case where the third lead wire is broken.
5 is an equivalent circuit when any two leads are disconnected in the connection configuration of the optical sensor shown in FIG. 1, and FIG. 5A shows a case where the second lead and the fourth lead are disconnected; , (B) shows a case where the first lead wire and the fourth lead wire are broken, (c) shows a case where the third lead wire and the fourth lead wire are broken, and (d) shows a case where the second lead wire is broken. (E) when the first and second leads are disconnected, and (f) when the first and third leads are disconnected. Is shown.
FIG. 6 is an equivalent circuit when any three leads are disconnected in the optical sensor connection configuration shown in FIG. 1, where (a) is a first lead, a second lead, and a fourth lead; (B), the second lead wire, the third lead wire, and the fourth lead wire are broken, and (c) the first lead wire and the third lead wire. , And the fourth lead wire is broken, and (d) shows the case where the first lead wire, the second lead wire, and the third lead wire are broken.
FIG. 7 is a connection configuration diagram of a conventional general optical sensor.
[Explanation of symbols]
1 Photodiode
3 Amplifier
4 Feedback resistor
5 Output terminal
6 Voltage conversion circuit
6a Abnormal voltage detector (abnormal voltage detecting means)
7a first input terminal
7b second input terminal
8 External terminals
9 Bias resistor
10 Optical sensor (sensor device)
11 First lead wire
12 Second lead wire
13 Third lead wire
14 Fourth lead wire
P Printed circuit board

Claims (6)

センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段が複数のリード線によって前記センサ素子に接続されたセンサ装置であって、
前記増幅手段は、前記検出信号のレベルに応じた検出電圧を出力すると共に、前記複数のリード線のうち少なくとも１本のリード線が断線したとき、前記検出電圧とは異なる電圧レベルの断線検知電圧を出力することを特徴とするセンサ装置。An amplifying means for amplifying a detection signal detected by the sensor element is a sensor device connected to the sensor element by a plurality of lead wires,
The amplifying means outputs a detection voltage corresponding to the level of the detection signal, and when at least one of the plurality of leads is disconnected, a disconnection detection voltage having a voltage level different from the detection voltage. A sensor device that outputs a signal. センサ素子の検出した検出信号を増幅する増幅手段が複数のリード線によって前記センサ素子に接続されたセンサ装置であって、
前記増幅手段は、負帰還型の差動増幅器と該差動増幅器の出力電圧を帰還する帰還抵抗とを備え、
前記差動増幅器の第１の入力端子は、前記複数のリード線のうち何れかのリード線を介して接地電位端に接続され、
前記差動増幅器の第２の入力端子は、前記複数のリード線のうち、前記接地電位端に接続されていない何れかのリード線を介して前記帰還抵抗の一端に接続され、
前記帰還抵抗の他端は前記差動増幅器の出力端子に接続されていることを特徴とするセンサ装置。An amplifying means for amplifying a detection signal detected by the sensor element is a sensor device connected to the sensor element by a plurality of lead wires,
The amplification unit includes a negative feedback type differential amplifier and a feedback resistor that feeds back an output voltage of the differential amplifier,
A first input terminal of the differential amplifier is connected to a ground potential terminal via any one of the plurality of leads,
A second input terminal of the differential amplifier is connected to one end of the feedback resistor via any one of the plurality of lead wires that is not connected to the ground potential end,
The other end of the feedback resistor is connected to an output terminal of the differential amplifier. 前記複数のリード線は、第１から第４のリード線とし、
前記第１のリード線が、前記センサ素子の一端と前記差動増幅器の第１の入力端子に接続され、
前記第２のリード線が、前記センサ素子の他端と前記差動増幅器の第２の入力端子に接続され、
前記第３のリード線が、その一端を前記第１のリード線を介して前記差動増幅器の第１の入力端子に接続されると共に、その他端を前記接地電位端に接続され、
前記第４のリード線が、その一端を前記第２のリード線を介して前記差動増幅器の第２の入力端子に接続されると共に、その他端を前記帰還抵抗の一端に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。The plurality of leads are first to fourth leads,
The first lead wire is connected to one end of the sensor element and a first input terminal of the differential amplifier;
The second lead wire is connected to the other end of the sensor element and a second input terminal of the differential amplifier;
One end of the third lead wire is connected to a first input terminal of the differential amplifier via the first lead wire, and the other end is connected to the ground potential end;
The fourth lead wire has one end connected to the second input terminal of the differential amplifier via the second lead wire, and the other end connected to one end of the feedback resistor. The sensor device according to claim 2, wherein: 前記差動増幅器は、プラス電源とマイナス電源の２つの電源で駆動されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のセンサ装置。4. The sensor device according to claim 2, wherein the differential amplifier is driven by two power supplies, a positive power supply and a negative power supply. 5. 前記増幅手段は、電源電圧を当該増幅手段の入力端子へバイアスするバイアス抵抗を備え、
前記バイアス抵抗は、前記差動増幅器の２電源のうち、何れかの電源と該差動増幅器の第１の入力端子との間に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。The amplification unit includes a bias resistor that biases a power supply voltage to an input terminal of the amplification unit,
The sensor according to claim 4, wherein the bias resistor is connected between any one of two power supplies of the differential amplifier and a first input terminal of the differential amplifier. apparatus. 前記増幅手段は、前記複数のリード線のうち少なくとも１本のリード線が断線したときに前記差動増幅器が出力する出力電圧を断線検知電圧と判定する異常電圧検出手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。The amplification unit includes an abnormal voltage detection unit that determines an output voltage output by the differential amplifier as a disconnection detection voltage when at least one of the plurality of lead wires is disconnected. The sensor device according to claim 5, wherein
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009034697A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Sunx Ltd Laser machining apparatus
JP2011169783A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Honda Motor Co Ltd Output circuit of charge change type sensor
JP2012198751A (en) * 2011-03-22 2012-10-18 Yazaki Corp Gas alarm
CN113311365A (en) * 2021-06-01 2021-08-27 深圳市思榕科技有限公司 Pressure sensor broken string detection circuitry

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009034697A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Sunx Ltd Laser machining apparatus
JP2011169783A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Honda Motor Co Ltd Output circuit of charge change type sensor
JP2012198751A (en) * 2011-03-22 2012-10-18 Yazaki Corp Gas alarm
CN113311365A (en) * 2021-06-01 2021-08-27 深圳市思榕科技有限公司 Pressure sensor broken string detection circuitry

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