JP2008159423A

JP2008159423A - スイッチ状態検出装置

Info

Publication number: JP2008159423A
Application number: JP2006347419A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Horikoshi; 敏映堀越
Original assignee: Tokyo Sensor Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sensor Co Ltd
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】本発明は、帰り配線が不要な２線式の簡略な構成で、スイッチ素子のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出でき、且つ、消費電力も僅少なスイッチ状態検出装置を提供する。
【解決手段】本発明は、スイッチ素子２の接点部３のオン、オフ及びスイッチ回路９の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置１であって、スイッチ素子２の接点部３に対して２線配線で電流制限抵抗６を介して交流電圧を供給する交流電源７と、２線配線の末端に接点部３と並列に接続したダイオード８とを有するスイッチ回路９と、電流制限抵抗６の両端に現れるスイッチオフ時のダイオード８による半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路１０と、この電圧検出回路１０により検出するスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示する表示手段１２と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ状態検出装置に関し、詳しくは、スイッチ素子のオン、オフ、スイッチ回路の断線等の諸状態を、簡略に検出できるスイッチ状態検出装置に関するものである。

従来から各種の電気機器において、電源の投入や遮断を行う電源スイッチを始めとする複数のスイッチ素子を搭載し、当該電気機器本来の動作を複数のスイッチ素子のオン、オフにより実行させることは周知である。

このような電気機器において、個々のスイッチ素子のオン、オフ、スイッチ回路の断線等の諸状態を的確に把握することは、当該電気機器を効率よく運転する上で重要な要素となる。

従来におけるスイッチ状態検出装置について、４線式、２線式に分けて以下に概説する。

図６は、従来の４線式のスイッチ状態検出装置３１を示すものであり、このスイッチ状態検出装置３１は、スイッチ素子３２の接点部３３に連なる一方のスイッチ電極３４に配線３６ａ、３６ｂを接続するとともに、他方のスイッチ電極３５に配線３７ａ、３７ｂを接続する。
そして、これらをスイッチ素子３２から外方に導出し、配線３６ａには電流制限抵抗３８を接続し、配線３７ａの末端を接地し、更に、配線３６ｂ、３７ｂの末端間にリレー３９のコイル４０を接続することにより構成したものである。

このようなスイッチ状態検出装置３１において、電源４２から電流制限抵抗３８に通電すると、スイッチ素子３２がオフ（接点部３３：開）のときには、リレー３９のコイル４０には電流が流れて励磁されるので、リレー接点４１はオンし、これにより、スイッチ素子３２がオフであることを示す信号を得ることができる。

また、スイッチ素子３２がオン（接点部３３：閉）のときには、前記コイル４０は短絡状態となって無励磁に転移するのでリレー接点４１はオフに変わり、これにより、前記スイッチ素子３２がオンであることを示す信号を得ることができる。

しかし、このスイッチ状態検出装置３１においては、回路全体が正常である場合にはスイッチ素子３２のオン、オフ状態の検出は上述したように可能であるものの、例えばスイッチ素子３２に接続したいずれかの配線部分が断線した場合や電源遮断した場合においても、前記リレー３９のコイル４０は無励磁となってしまうため、スイッチ素子３２のオン状態と、回路の断線又は電源遮断状態との判別をすることができないという問題がある。

この結果、前記スイッチ素子３２を例えば安全監視装置等における安全監視スイッチとして使用した場合、装置自体を緊急停止すべきスイッチオン信号と、スイッチ回路の異常である断線故障とを区別できず、単なる警報で済む場合においても装置自体を緊急停止させてしまうというような不都合を招来していた。

また、上述したスイッチ素子３２により、例えばテープ状の長いスイッチ（５０ｍ以上の長さ等）を構成したような場合、スイッチの両端から合計４本の配線を取り出す必要があることから、帰りの長い配線を設置できないような場所には４線式を採用できず、仮に設置できる場合でも配線の固定の困難さ、煩雑さを伴っていた。

図７は、従来の２線式のスイッチ状態検出装置５１を示すものであり、このスイッチ状態検出装置５１は、上述したスイッチ状態検出装置３１と近似した構成であるが、配線３６ｂ、３７ｂを短くし、その末端に終端抵抗５２を接続したものである。
終端抵抗５２を含む構成とすることで、スイッチ素子３２内に内蔵することも可能となり、テープ状の長いスイッチの場合においても、帰りの配線が無くなるという利点がある。

この２線式のスイッチ状態検出装置５１の場合、終端抵抗５２の両端電圧は、スイッチ素子３２がオン（接点部３３：閉）の時は０（Ｖ）、スイッチ素子３２がオフ（接点部３３：開）の時は終端抵抗５２の分圧電圧、配線断線の時は電源電圧となる。この結果、図示しないコンパレータ回路、表示素子等を使用して信号出力、状態表示を行うことで、スイッチ素子３２のオン、オフ、配線断線故障の検出を行うことができる。

しかし、この２線式のスイッチ状態検出装置５１の場合、終端抵抗５２の発熱による無駄な電力消費が生じてしまう。

特許文献１には、物体の圧力により一対の電極板が接触し、圧力が解放されたときに一対の電極板が離間する第１、第２のセンサ部を具備し、マット状に構成した物体検出手段を有するとともに、この第１、第２のセンサ部の劣化に起因する接触不良等の故障を、電子回路を用いて検出するように構成したマットスイッチが提案されている。

しかし、この特許文献１のマットスイッチの場合、第１、第２のセンサ部の故障を検出するために複雑な電子回路を必要とする。
特許第３３４５４２５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、帰り配線が不要な２線式の簡略な構成で、スイッチ素子のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出でき、且つ、消費電力も僅少なスイッチ状態検出装置が存在しない点である。

本発明は、スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に前記接点部と並列に接続した半波整流素子とを有するスイッチ回路と、前記電流制限抵抗の両端に現れるスイッチオフ時の半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路と、を有することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、帰り配線が不要な２線式の簡略な構成で、スイッチ素子のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出することができ、且つ、スイッチ回路に半波整流素子を用いていることから消費電力も僅少なスイッチ状態検出装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、帰り配線が不要な２線式の簡略な構成で、スイッチ素子のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出し、スイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示することができ、且つ、スイッチ回路にダイオードを用いていることから消費電力も僅少なスイッチ状態検出装置を提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様な効果を奏することに加えて、発光ダイオードの発光の有無により、スイッチオフ状態と、スイッチオン、断線又は電源遮断のいずれかの状態とを区別して検出することもできるスイッチ状態検出装置を提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様な効果を奏することに加えて、発光ダイオードの発光の有無により、スイッチオフ状態と、スイッチオン、断線又は電源遮断のいずれかの状態とを区別して検出することもできるスイッチ状態検出装置を提供することができる。

本発明は、帰り配線が不要な２線式の簡略な構成で、スイッチ素子のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出でき、且つ、消費電力も僅少なスイッチ状態検出装置を提供するという目的を、スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に前記接点部と並列に接続したダイオードとを有するスイッチ回路と、前記電流制限抵抗の両端に現れるスイッチオフ時の前記ダイオードによる半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出するスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示する表示手段と、を有する構成物により実現した。

以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図１乃至図４を参照して本発明の実施例１に係るスイッチ状態検出装置１について説明する。

本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１は、スイッチ素子２における接点部３に連なる一対のスイッチ電極４ａ、４ｂに対して２線構成の配線５ａ、５ｂを接続するとともに一方の配線５ａに電流制限抵抗６を直列接続し、この電流制限抵抗６を介して前記一対のスイッチ電極４ａ、４ｂに交流電源７から交流電圧を供給するように構成し、更に、前記配線５ａ、５ｂの末端に前記接点部３と並列に半波整流素子であるダイオード８を接続したスイッチ回路９を有している。

また、本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１は、前記電流制限抵抗６の両端に現れるスイッチオフ（接点部３：開）時の前記ダイオード８による半波整流電圧、スイッチオン（接点部３：閉）時の交流電圧、スイッチ回路９の断線又は前記交流電源７の故障等による交流電圧遮断時の無電圧を検出する公知の電圧検出回路１０と、この電圧検出回路１０により検出するスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態に応じて後述する表示手段１２に対する点灯制御を行う表示コントローラ１１と、表示コントローラ１１の制御の基にスイッチ素子２のスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示する表示手段１２と、を有している。

前記表示手段１２は、スイッチオフ時に点灯する青色ＬＥＤ（青色発光ダイオード）１３と、スイッチオン時に点灯する赤色ＬＥＤ（赤色発光ダイオード）１４と、断線又は電源遮断時に点灯する黄色ＬＥＤ（黄色発光ダイオード）１５とを具備している。

次に、本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１の動作について、図２乃至図４をも参照して説明する。

本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１において、交流電源７からスイッチ素子２に交流電圧を供給している状態で、例えば、スイッチ素子２における接点部３が開の時、すなわち、スイッチオフ時には、前記電流制限抵抗６の両端の電圧は、前記ダイオード８による半波整流作用で図２に示す半波整流電圧Ｖ１となる。

また、スイッチ素子２における接点部３が閉の時、すなわち、スイッチオン時には、前記ダイオード８は接点部３により短絡された状態となり、前記電流制限抵抗６の両端の電圧は、図３に示す交流電圧Ｖ_Rとなる。

更に、前記スイッチ回路９の断線又は前記交流電源７の故障等による交流電圧遮断時には、前記電流制限抵抗６の両端の電圧は、図４に示すように無電圧となる。

前記電圧検出回路１０は、これらの半波整流電圧Ｖ１、交流電圧Ｖ_R及び無電圧を各々検出し、例えば図示しないが安全監視装置等に対応する検出信号を出力する。

また、前記表示コントローラ１１は、電圧検出回路１０の検出結果に応じて、電圧検出回路１０が半波整流電圧Ｖ１を検出した時には青色ＬＥＤ１３を点灯させ、電圧検出回路１０が交流電圧Ｖ_Rを検出した時には赤色ＬＥＤ１４を点灯させ、更に、電圧検出回路１０が無電圧を検出した時には黄色ＬＥＤ１５を点灯させる。

このようにして、本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１によれば、帰り配線が不要な２線式の簡略な回路構成で、スイッチ素子２のオン、オフ及び配線断線又は電源遮断を的確に検出し、これらの状態を青色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４及び黄色ＬＥＤ１５により視覚的に表示することができる。

また、スイッチ回路９の終端にダイオード８を用いていることから、従来例のように電流制限抵抗及び終端抵抗を用いる場合に比べ消費電力が僅少なスイッチ状態検出装置１とすることもできる。

すなわち、従来例のように電源として直流電源を用い、電流制限抵抗と終端抵抗との抵抗比が１：１の回路構成とした場合に比べ、本実施例１に係るスイッチ状態検出装置１においてデューティ比５０の矩形波交流を採用し、電流制限抵抗６及びダイオード８を用いたスイッチ回路９では、スイッチ素子２のオフ時における消費電力は従来例の５０％とすることができる。

（実施例２）
次に、図５を参照して本発明の実施例２に係るスイッチ状態検出装置２１について説明する。

本実施例２に係るスイッチ状態検出装置２１は、実施例１に係るスイッチ状態検出装置１と略同様な構成であるため、図１に示す回路要素と同一の要素には同一の符号を付して示す。本実施例２に係るスイッチ状態検出装置２１は、前記スイッチ状態検出装置１のダイオード８に替えて、例えば青色発光する発光ダイオード２２を用いたことが特徴である。

本実施例２に係るスイッチ状態検出装置２１は、実施例１に係るスイッチ状態検出装置１と同様な作用、効果を発揮するとともに、前記スイッチ素子２の接点部３がオフの時には発光ダイオード２２が青色に点灯し、また、前記スイッチ素子２の接点部３がオフの時には発光ダイオード２２は前記接点部３により短絡され消灯するので、これにより、発光ダイオード２２の発光の有無により、スイッチオフ状態と、スイッチオン、断線又は電源遮断のいずれかの状態とを区別して検出することができる。

本発明は、例えば長尺スイッチのスイッチ状態検出、長尺スイッチを用いたマットスイッチやバンパースイッチ等のスイッチ状態検出用として幅広く適用可能である。

本発明の実施例１に係るスイッチ状態検出装置の構成を示す概略回路構成図である。本実施例１に係るスイッチ状態検出装置における電流制限抵抗両端のスイッチオフ時の電圧波形図である。本実施例１に係るスイッチ状態検出装置における電流制限抵抗両端のスイッチオン時の電圧波形図である。本実施例１に係るスイッチ状態検出装置における電流制限抵抗両端の断線又は電源遮断時の電圧波形図である。本発明の実施例２に係るスイッチ状態検出装置の構成を示す概略回路構成図である。従来の４線式のスイッチ状態検出装置を示す概略回路構成図である。従来の２線式のスイッチ状態検出装置を示す概略回路構成図である。

符号の説明

１スイッチ状態検出装置
２スイッチ素子
３接点部
４ａスイッチ電極
４ｂスイッチ電極
５ａ配線
５ｂ配線
６電流制限抵抗
７交流電源
８ダイオード
９スイッチ回路
１０電圧検出回路
１１表示コントローラ
１２表示手段
１３青色ＬＥＤ
１４赤色ＬＥＤ
１５黄色ＬＥＤ
２１スイッチ状態検出装置
２２発光ダイオード

Claims

スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、
前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に、前記接点部と並列に接続した半波整流素子とを有するスイッチ回路と、
前記電流制限抵抗の両端に現れるスイッチオフ時の半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路と、
を有することを特徴とするスイッチ状態検出装置。
スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、
前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に、前記接点部と並列に接続したダイオードとを有するスイッチ回路と、
前記電流制限抵抗の両端に現れるスイッチオフ時の前記ダイオードによる半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路と、
この電圧検出回路により検出するスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするスイッチ状態検出装置。
スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、
前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に、前記接点部と並列に接続した発光ダイオードとを有するスイッチ回路を具備し、
前記発光ダイオードの発光の有無により、スイッチオフ状態と、スイッチオン、断線又は電源遮断のいずれかの状態とを区別して検出することを特徴とするスイッチ状態検出装置。
スイッチ素子の接点部のオン、オフ及びスイッチ回路の断線又は電源遮断を検出するスイッチ状態検出装置であって、
前記スイッチ素子における接点部に対して２線配線で電流制限抵抗を介して交流電圧を供給する交流電源と、前記２線配線の末端に、前記接点部と並列に接続した発光ダイオードとを有し、この発光ダイオードの発光の有無により、スイッチオフ状態と、スイッチオン、断線又は電源遮断のいずれかの状態とを区別して検出するスイッチ回路と、
前記電流制限抵抗の両端に現れるスイッチオフ時の前記発光ダイオードによる半波整流電圧、スイッチオン時の交流電圧、断線又は電源遮断時の無電圧を検出する電圧検出回路と、
この電圧検出回路により検出するスイッチオフ、スイッチオン、断線又は電源遮断の状態を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするスイッチ状態検出装置。