JP2004312337A - Contactless type detection switch - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発振形近接スイッチ,光電スイッチなどを実施対象とする無接点式検知スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
頭記した無接点式検知スイッチはその出力方式として3線式,2線式があり、各出力方式のスイッチ回路を図4,図5に示す。なお、各図において、1は検出回路(例えば発振形近接スイッチの検出部を構成する発振コイルと発振回路)、2は検出回路1に定電圧を供給する定電圧回路、3は出力トランジスタ、4は負荷(リレー)、5は電源(直流電源)である。
ここで、図4に示す3線式検知スイッチは、電源端子a(正側),b(負側)および出力トランジスタ3のコレクタ端子cの三つの端子を備え、電源5は電源端子aとbとの間に、また負荷4は電源の正側端子aと出力トランジスタ3(エミッタ接地形)のコレクタ端子cとの間に配線接続されている。
【0003】
一方、図5に示す2線式では、検知スイッチの端子として電源端子a(正側),b(負側)の二つの端子を有し、また出力トランジスタ3のコレクタと電源端子aとの間には定電圧回路6(この定電圧回路6は、出力トランジスタ3がONになった状態で内部回路を動作させる電圧に保持するためのもの)が接続されており、負荷4は電源端子aと電源5との間に直列接続されている。
上記構成の無接点式検知スイッチの検知動作は周知の通りであり、検出回路1が物体を検出すると、その出力信号により出力トランジスタ3がONとなって負荷(リレー)4が動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記した3線式,2線式の検知スイッチについて、3線式の検知スイッチは出力トランジスタ3がON状態になっても端子a,b間の電圧は低下することがないので安定した検出動作が得られるが、検知スイッチを負荷4,電源5に接続する外部配線を3本必要とする。
これに対して2線式の検知スイッチは、外部配線が2本で済むので配線コストが安価になる利点がある反面、使用面で次のような制約がある。すなわち、負荷4が電源5と直列に接続されていることから、検知スイッチの出力OFF時ではスイッチ回路を動作させるための漏れ電流が負荷3に流れ、また出力ON時には回路を動作させるための残留電圧があるので負荷に印加される電圧が低下する。このために、検知スイッチに接続して使用する負荷4のインピーダンスが大きい場合や復帰電圧が低いと検知動作が誤動作するおそれがある。
【0005】
このような問題から同一な検出性能の製品についても、メーカーでは3線式検出スイッチと2線式検出スイッチの機種とで回路を変えて別々に製作しているのが現状である。しかしながら、機種ごとに回路の仕様を変えて製作するのは、製作コストおよび部品,製品の管理の面からも非能率的であり、この点の改善を図ることが大きな課題となっている。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は2線式と3線式検出スイッチの内部回路,回路基板を共用化して製品の製作コスト,部品調達のための管理コストの低減化が図れるように改良した無接点式検知スイッチを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、物体の有無を検出し、出力トランジスタを駆動して負荷を制御する無接点式検知スイッチにおいて、
検出回路,および検出回路に定電圧を供給する定電圧回路に加えて、検出回路の出力信号により出力トランジスタを駆動する定電流駆動回路と、当該検知スイッチの実使用状態でその電源端子間の電圧が定電圧回路の動作電圧以下に低下した際に前記定電流駆動回路の電流を低減して電源端子間の電圧を所定電圧に維持する出力制御回路と、前記定電流駆動回路の電流入力側端子および出力側端子の接続先を2線式,3線式の仕様に応じて切換える選択手段を備える(請求項1)ものとし、具体的には次記のような態様で構成する。
【0007】
(1) 出力トランジスタをNPNトランジスタとして、定電流駆動回路の電流入力側端子を正側の電源端子,出力側端子を出力トランジスタのベースにそれぞれ接続した上で、2線式,3線式の仕様に応じて切換える選択手段を電流入力側端子と出力トランジスタのコレクタとの間に接続する(請求項2)。
(2) 出力トランジスタをPNPトランジスタとして、定電流駆動回路の電流入力側端子を出力トランジスタのベース,出力側端子を負側の電源端子にそれぞれ接続した上で、2線式,3線式の仕様に応じて切換える選択手段を電流出力側端子と出力トランジスタのコレクタとの間に接続する(請求項3)。
【0008】
(3) 前項(1),(2) における選択手段として、スイッチ,あるいは選択に応じて導電路を切断するジャンパー線,回路基板の導体パターンを用いて構成する(請求項4)。
上記(2)項の構成において、2線式,3線式の選択手段である前記スイッチを閉,あるいはジャンパー線を接続した上で、出力トランジスタのコレクタ端子と負側の電源端子との間に負荷と電源を直列に接続すれば、2線式検知スイッチとして機能する。また、前記スイッチを開,あるいはジャンパー線を切断した上で、電源を検知スイッチの正側端子と負側端子間に接続し、負荷を電源と出力トランジスタのコレクタ電極との間に接続すれば、3線式検知スイッチとして機能する。
【0009】
これにより、前記回路を搭載した回路基板を共用部品として、その選択手段を切換えるだけで2線式,3線式の検知スイッチに簡単に対応できる。しかも、出力制御回路の機能により、2線式として用いた場合でも安定した検知動作を確保できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図3に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図4,図5に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
〔実施例1〕
図1(a),(b) は出力トランジスタ3としてNPNトランジスタ(エミッタ接地)を用いた本発明の請求項2に対応する実施例の回路ブロック図である。この実施例においては、図4,図5に示した従来の回路と比べて、検出回路1,定電圧回路2,出力トランジスタ3のほかに、出力制御回路6,定電流駆動回路7,および2線式,3線式の選択に合わせて切換えるスイッチ8が追加装備されており、これら回路を装備した回路基板を共用部品として、後記のように2線式,3線式の検知スイッチに対応させるようにしている。
【0011】
ここで、前記の出力制御回路6は正側端子aと負側端子bとの間に接続されており、詳細を後記するように検知スイッチの実使用状態でその電源端子a,b間の電圧が定電圧回路2の動作電圧以下に低下した際に定電流駆動回路7の電流を低減して電源端子a,b間の電圧を所定電圧に維持させる。また、定電流駆動回路7は電流入力側端子dと出力側端子eを有し、その入力側端子dを検知スイッチの正側電源端子aに接続し、出力側端子eは出力トランジスタ3のベース電極に接続されている。なお、出力制御回路6,定電流駆動回路7の回路構成については図3で後述する。さらに、2線式,3線式の選択手段であるスイッチ8が、出力トランジスタ3のコレクタと定電流駆動回路7の電流入力側端子dとの間に接続されている。
【0012】
上記の回路構成で、検知スイッチを2線式として使用する場合には、図1(a) で示すように、スイッチ8をONにセットし、かつ正側の電源端子aをオープン(開放)とし、この状態で出力トランジスタ3のコレクタ端子cと負側の電源端子bとの間に負荷4と直流電源5を直列にして接続する。
この接続状態で、出力制御回路6は後述のように定電圧回路2の動作電圧よりも僅かに高い電圧に設定された閾値電圧を有しており、検出動作時に電源端子a,b間の電圧が閾値電圧まで低下すると、定電流駆動回路7を制御して出力トランジスタ3のベース電流を低め、電源端子a,b間の電圧が定電圧回路2の動作電圧以下に低下しないように維持しする。これにより、2線式として安定した検出動作が確保できる。
【0013】
一方、3線式として使用する場合には、図1(b) で示すようにスイッチ8をOFFにセットし、この状態で電源5を検知スイッチの電源端子a,b間に接続し、負荷4を電源端子aと出力トランジスタ3のコレクタ端子cの間に接続する。この3線式の接続状態では、検出回路1の出力信号により出力トランジスタ3がONとなっても、電源端子a,b間の電圧は低下することがないので安定した検出動作が得られる。
ここで、前記した出力制御回路6および定電流駆動回路7についての具体的な回路例を図2に示す。すなわち、出力制御回路6は、電源端子a,b間の電圧が定電圧回路2の動作電圧より高いときに導通するように設定されたバンドギャップ回路9と、該バンドギャップ回路9の出力端子fと正側電源端子aとの間に接続したトランジスタ10と、バンドギャップ回路9の端子gと負側電源端子bとの間に接続し、そのベースを検出回路1に接続したトランジスタ11と、前記トランジスタ10と電流ミラー回路を形成して定電流駆動回路7に接続し、電源端子a,b間の電圧が定電圧回路2の動作電圧より低くなったときに、そのコレクタから定電流駆動回路7への電流を低減させるトランジスタ12からなる。
【0014】
また、バンドギャップ回路9は、トランジスタ9a,9b,9cと、トランジスタ9a,9bのコレクタ抵抗9d,9eおよびトランジスタ9bのエミッタ抵抗9fを図示のように接続し、前記の抵抗によりトランジスタ9cを通じて端子F,G間を導通する電圧を調整している。
一方、定電流駆動回路7は、前記トランジスタ12のコレクタと負側電源端子との間に接続した定電流回路13と、トランジスタ14,15およびトランジスタ14のエミッタ抵抗16からなり、トランジスタ14はそのベースをトランジスタ12のコレクタに接続し、トランジスタ15はコレクタをトランジスタ14のベースに接続し、ベースとエミッタを前記抵抗16と並列接続している。ここで、トランジスタ14は、出力制御回路6のトランジスタ12からの電流を増幅して定電流駆動回路7の電流出力側端子eに接続された出力トランジスタ3にベース電流を供給しており、トランジスタ12から供給される電流が小さくなれば、出力トランジスタ3に流れる電流も小さくなる。また、トランジスタ14のエミッタ電流はトランジスタ15と抵抗16により、一定値以上に大きくならないように制限している。
【0015】
なお、図2の回路を2線式,あるいは3線式の検知スイッチとして使用するには、スイッチ8を2線式,3線式の仕様選択に合わせてON,OFFにセットした上で、図1(a),(b) で述べたように電源端子a,bおよび出力トランジスタ3のコレクタ端子cに負荷4および電源5を接続する。
〔実施例2〕
次に、出力トランジスタ3としてPNPトランジスタを用いた本発明の請求項3に対応する実施例の回路ブロックを図3(a),(b) に示す。この実施例においては、先記実施例1と同様に検知スイッチの内部回路に出力制御回路6,定電流駆動回路7を備えており、ここで定電流駆動回路7は電流入力側端子dを出力トランジスタ3のベースに,電流出力側端子eを負側の電源端子bに接続し、さらに出力トランジスタ3のエミッタを正側の電源端子aに接続した上で、2線式,3線式の選択手段であるスイッチ8を出力トランジスタ3のコレクタ端子cと定電流駆動回路7の電流出力側端子eとの間に接続している。
【0016】
そして、2線式検知スイッチとして使用する場合には、図3(a) で示すようにスイッチ8をONにセットし、かつ負側の電源端子bをオープン(開放)とし、この状態で出力トランジスタ3のコレクタ端子cと正側の電源端子aとの間に負荷5と直流電源5を直列にして接続する。
また、3線式検知スイッチとして使用する場合には、図3(b) で示すようにスイッチ8をOFFにセットし、この状態で電源5を検知スイッチの電源端子a,b間に接続し、負荷4を電源端子bと出力トランジスタ3のコレクタ端子cの間に接続する。また、この実施例における出力制御回路6,定電流駆動回路7の動作は図1で述べたと同様である。
【0017】
なお、図示実施例では、2線式,3線式の選択手段としてスイッチ8を用いたが、このスイッチ8の代わりに回路基板上にジャンパー線,あるいは回路パターンを設け、これを3線式として使用する場合にはレーザー照射などの手段でジャンパー線,あるいは回路パターンを切断することも可能であり、かつこれによりスイッチ8が不要となるので低コストで実現できる。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、物体の有無を検出し、出力トランジスタを駆動して負荷を制御する無接点式検知スイッチにおいて、検出回路,および検出回路に定電圧を供給する定電圧回路に加えて、検出回路の出力信号により出力トランジスタを駆動する定電流駆動回路と、当該検知スイッチの実使用状態でその電源端子間の電圧が定電圧回路の動作電圧以下に低下した際に前記定電流駆動回路の電流を低減して電源端子間の電圧を所定電圧に維持する出力制御回路と、前記定電流駆動回路の電流入力側端子および出力側端子の接続先を2線式,3線式の仕様に応じて切換える選択手段を備えて構成したことにより、
従来では回路の仕様を変えて別々に製作していた2線式,3線式の検知スイッチを、同じ回路を搭載して製作した回路基板を共用部品として、その選択手段を切換えることで簡単に2線式,3線式に対応できる。これにより、製品の大幅なコストダウン,および部品調達のための管理コストの削減化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応する無接点式検知スイッチのブロック回路図で、(a),(b) はそれぞれ2線式,3線式検知スイッチとしての使用状態を表す図
【図2】図1における出力制御回路,定電流駆動回路の詳細な回路構成を表す図
【図3】本発明の実施例2に対応する無接点式検知スイッチのブロック回路図で、(a), (b) はそれぞれ2線式,3線式検知スイッチとしての使用状態を表す図
【図4】従来における3線式の無接点式検知スイッチのブロック回路図
【図5】従来における2線式の無接点式検知スイッチのブロック回路図
【符号の説明】
1 検出回路
2 定電圧回路
3 出力トランジスタ
4 負荷
5 電源
6 出力制御回路
7 定電流駆動回路
8 スイッチ(2線式,3線式の選択手段)
a 正側の電源端子
b 負側の電源端子
c 出力トランジスタのコレクタ端子
d 定電流駆動回路の電流入力側端子
e 定電流駆動回路の電流出力側端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a contactless detection switch for which an oscillation type proximity switch, a photoelectric switch, and the like are implemented.
[0002]
[Prior art]
The contactless detection switch described above has a three-wire system and a two-wire system as its output system, and switch circuits of each output system are shown in FIGS. In each of the drawings,
Here, the three-wire detection switch shown in FIG. 4 includes three terminals of power supply terminals a (positive side) and b (negative side) and a collector terminal c of the
[0003]
On the other hand, the two-wire system shown in FIG. 5 has two terminals of a power supply terminal a (positive side) and b (negative side) as terminals of the detection switch, and has a connection between the collector of the
The detection operation of the contactless detection switch having the above configuration is well known. When the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Regarding the above-described three-wire type and two-wire type detection switches, the three-wire type detection switch does not decrease the voltage between the terminals a and b even when the
On the other hand, the two-wire detection switch requires only two external wirings and thus has the advantage of reducing the wiring cost, but has the following restrictions in use. That is, since the load 4 is connected in series with the
[0005]
Due to such a problem, manufacturers currently manufacture products having the same detection performance separately by changing the circuit for the model of the 3-wire detection switch and the model of the 2-wire detection switch. However, it is inefficient to manufacture with different circuit specifications for each model in terms of manufacturing cost and parts and product management, and it is a major challenge to improve this point.
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the production cost of products and the management cost for parts procurement by sharing the internal circuits and circuit boards of two-wire and three-wire detection switches. It is an object of the present invention to provide a contactless detection switch improved so as to be able to be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a contactless detection switch that detects the presence or absence of an object and controls a load by driving an output transistor,
In addition to the detection circuit and a constant voltage circuit that supplies a constant voltage to the detection circuit, a constant current drive circuit that drives an output transistor according to an output signal of the detection circuit, and a voltage between the power supply terminals of the detection switch in an actual use state. An output control circuit for reducing the current of the constant current drive circuit to maintain the voltage between the power supply terminals at a predetermined voltage when the voltage drops below the operating voltage of the constant voltage circuit; and a current input side terminal of the constant current drive circuit. And a selection means for switching the connection destination of the output side terminal according to the specification of the two-wire system or the three-wire system (claim 1), and is specifically configured in the following manner.
[0007]
(1) With the output transistor being an NPN transistor, the current input terminal of the constant current drive circuit is connected to the positive power supply terminal, and the output terminal is connected to the base of the output transistor. Is connected between the current input terminal and the collector of the output transistor (claim 2).
(2) With a PNP transistor as the output transistor, the current input terminal of the constant current drive circuit is connected to the base of the output transistor, and the output terminal is connected to the negative power supply terminal. Is connected between the current output side terminal and the collector of the output transistor (claim 3).
[0008]
(3) As the selection means in the above (1) and (2), a switch, a jumper wire for cutting a conductive path according to selection, or a conductor pattern of a circuit board is used (claim 4).
In the configuration of the above item (2), after closing the switch, which is a two-wire type or three-wire type selection means, or connecting a jumper wire, a switch is provided between the collector terminal of the output transistor and the negative power supply terminal. If a load and a power supply are connected in series, they function as a two-wire detection switch. In addition, if the switch is opened or the jumper wire is cut and the power supply is connected between the positive terminal and the negative terminal of the detection switch, and the load is connected between the power supply and the collector electrode of the output transistor, Functions as a three-wire detection switch.
[0009]
This makes it possible to easily cope with two-wire and three-wire detection switches simply by switching the selection means using the circuit board on which the circuit is mounted as a shared component. In addition, the function of the output control circuit can ensure a stable detection operation even when used as a two-wire system.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in FIGS. In the drawings of each embodiment, members corresponding to those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[Example 1]
FIGS. 1A and 1B are circuit block diagrams of an embodiment corresponding to
[0011]
Here, the
[0012]
In the above circuit configuration, when the detection switch is used as a two-wire system, as shown in FIG. 1A, the switch 8 is set to ON, and the power supply terminal a on the positive side is opened. In this state, the load 4 and the
In this connection state, the
[0013]
On the other hand, when using as a three-wire system, the switch 8 is set to OFF as shown in FIG. 1B, and in this state, the
Here, a specific circuit example of the
[0014]
Further, the
On the other hand, the constant
[0015]
In order to use the circuit of FIG. 2 as a two-wire or three-wire detection switch, the switch 8 must be set to ON or OFF in accordance with the selection of the two-wire or three-wire specification, and then, as shown in FIG. The load 4 and the
[Example 2]
Next, a circuit block according to a third embodiment of the present invention using a PNP transistor as the
[0016]
When used as a two-wire detection switch, as shown in FIG. 3A, the switch 8 is set to ON, and the negative power supply terminal b is opened (open). The
When the switch is used as a three-wire detection switch, the switch 8 is set to OFF as shown in FIG. 3B, and in this state, the
[0017]
In the illustrated embodiment, the switch 8 is used as a two-wire type or three-wire type selection means. Instead of the switch 8, a jumper wire or a circuit pattern is provided on a circuit board, and the three-wire type is used. When used, it is possible to cut a jumper wire or a circuit pattern by means such as laser irradiation, and the switch 8 is not required, thereby realizing low cost.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a contactless detection switch that detects the presence or absence of an object and controls a load by driving an output transistor, a detection circuit, and a constant voltage that supplies a constant voltage to the detection circuit. In addition to the circuit, a constant current drive circuit that drives an output transistor by an output signal of the detection circuit, and the voltage between the power supply terminals of the detection switch in an actual use state falls below the operating voltage of the constant voltage circuit. An output control circuit for reducing the current of the constant current drive circuit to maintain the voltage between the power supply terminals at a predetermined voltage; and connecting a current input terminal and an output terminal of the constant current drive circuit to a two-wire system and a three-wire system. By having a selection means that switches according to the specifications of the formula,
Conventionally, two-wire and three-wire detection switches, which were separately manufactured with different circuit specifications, can be easily changed by switching the selection means by using a circuit board manufactured by mounting the same circuit as a shared component. Compatible with 2-wire and 3-wire systems. As a result, the cost of the product can be significantly reduced, and the management cost for parts procurement can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram of a contactless detection switch according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) and (b) show states of use as a two-wire detection switch and a three-wire detection switch, respectively; FIG. 2 is a diagram showing a detailed circuit configuration of an output control circuit and a constant current drive circuit in FIG. 1. FIG. 3 is a block circuit diagram of a contactless detection switch corresponding to a second embodiment of the present invention. (B) is a diagram showing a state of use as a two-wire type and three-wire type detection switch, respectively. [FIG. 4] A block circuit diagram of a conventional three-wire type non-contact type detection switch. [FIG. 5] Block circuit diagram of contactless detection switch [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
a Positive power supply terminal b Negative power supply terminal c Collector terminal of output transistor d Current input side terminal of constant current drive circuit e Current output side terminal of constant current drive circuit
Claims (4)
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