JP2009033388A - Proximity sensor with output transistor fault diagnosing function - Google Patents
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Description
本発明は、出力トランジスタの故障を診断することができる機能を備えた出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサに関するものである。 The present invention relates to a proximity sensor with a function for diagnosing an output transistor having a function capable of diagnosing a failure of an output transistor.
近接センサは、検出物体に非接触の状態で当該検出物体の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば、検出物体が金属である高周波発振型や、検出物体が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばプログラマブルロジックコントローラ(PLC)に制御機器の状態を検知入力する入力機器の1つとして用いられる(特許文献1参照)。 Proximity sensors can detect the presence or movement of a detection object by replacing it with an electrical signal in a non-contact state with the detection object, and there are many types and various uses. For example, there are a high-frequency oscillation type in which the detection object is a metal, and a capacitance method that can detect even if the detection object is not a metal. Such proximity sensor signal output forms include analog output and on / off output. And a proximity sensor is used as one of the input devices which detect and input the state of a control device to a programmable logic controller (PLC), for example (refer patent document 1).
以上の近接センサでは検出物体の検出に応じて出力部から出力電流が流れるようになっている。この出力トランジスタの最大定格値を超えた使用をした場合にトランジスタが損傷したり、近接センサが検出を行う上で異常をきたしたり、極端には破損することがある。また、負荷側にもこの過大な出力電流が供給される場合があって不具合である。このように異常をきたしているのに、その近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がPLC等のコントローラに対して継続されたのではコントローラを用いた制御システムにはきわめて不具合である。特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション(FA)の分野でPLCを用いる場合では、極力回避し、近接センサが正常に作動中にそうした過大な出力電流による不具合が事前に対処できることが要請されている。
本発明は、出力トランジスタが故障した場合に、その故障を診断して負荷側に適確に知らせることができるようにした出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサを提供するものである。 The present invention provides a proximity sensor with an output transistor failure diagnosis function that can diagnose a failure when the output transistor has failed and can accurately notify the load side.
本発明による近接センサは、検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化する検波回路を備え、この検波回路の出力端子からの検出出力の出力形態がトランジスタ出力であると共に、上記検波回路の出力レベルの変化に対応して上記トランジスタ出力の出力レベルが変化する直流2線式または直流3線式の近接センサであって、上記検出出力を出力する出力トランジスタの故障状態を診断する故障診断回路と、オープンコレクタ構成のトランジスタを含む故障診断結果出力回路と、を設け、上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して上記出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断すると共に、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力回路内のトランジスタのオープンコレクタから出力するようになっていることを特徴とするものである。 A proximity sensor according to the present invention includes a detection circuit whose output level changes to high and low according to the detection of the proximity state of a detection object. The output form of the detection output from the output terminal of the detection circuit is a transistor output, and A DC 2-wire or DC 3-wire proximity sensor that changes the output level of the transistor output in response to a change in the output level of the detection circuit, and diagnoses a failure state of the output transistor that outputs the detection output A fault diagnosis circuit and a fault diagnosis result output circuit including a transistor having an open collector configuration, wherein the fault diagnosis circuit has a high or low output level of the output transistor with respect to a combination of high and low changes in the output level of the detection circuit. If the combination of changes is a corresponding combination, it is diagnosed as normal. Both are characterized in that which is so outputs a failure diagnosis signal of the output transistor from the open collector of the transistor of the failure diagnosis result outputted in the circuit.
ここで出力トランジスタの出力レベルには検波回路の出力レベルと同相に変化するレベルと、反転して変化するレベルとがあり、いずれの場合も含む。例えば、出力トランジスタのエミッタ出力を出力トランジスタの出力レベルとする場合では検波回路の出力レベルと同相に変化し、出力トランジスタのコレクタ出力を出力トランジスタの出力レベルとする場合では反転して変化するレベルである。そして、出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせや対応しない組み合わせは、上記同相、反転する相関係を含む。 Here, the output level of the output transistor includes a level that changes in phase with the output level of the detection circuit, and a level that changes in an inverted manner, and includes both cases. For example, when the emitter output of the output transistor is set to the output level of the output transistor, it changes in phase with the output level of the detection circuit, and when the collector output of the output transistor is set to the output level of the output transistor, it is inverted and changed. is there. A combination in which the level of the output level of the output transistor changes is a corresponding combination or a combination that does not correspond includes the in-phase and inversion phase relationships.
本発明では、検波回路の出力レベルの変化に対応してトランジスタ出力の出力レベルが変化する直流2線式または直流3線式の近接センサに着目して、故障診断回路においては、検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断するものであるから、出力トランジスタの故障状態のみを正確かつ適確に診断することができると共に、故障診断回路は、出力トランジスタが故障であると診断したときは、当該故障に対応した故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっているので、PLC等のコントローラやリレー等の負荷側では、簡単に出力トランジスタの故障状態を監視することができるために、負荷側に出力トランジスタのコレクタ・ベース短絡、コレクタ・エミッタ短絡等により過大な出力電流が供給されるような不具合を回避することができるようになる。そのため、出力トランジスタが故障しているのに、近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がPLC等のコントローラに対して継続されずに済み、コントローラを用いた制御システムや、特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション(FA)の分野でPLCを用いる場合、近接センサが正常に作動中に出力トランジスタの故障により例えば過大な出力電流による不具合に適確に対処することができるようになる。 In the present invention, focusing on a DC 2-wire or DC 3-wire proximity sensor in which the output level of the transistor output changes in response to a change in the output level of the detection circuit, the fault diagnosis circuit outputs the output of the detection circuit. The combination of the level change of the output transistor with respect to the combination of the level change of the output transistor diagnoses that the combination of the output level is normal when the corresponding combination is a failure, and the failure when the combination does not correspond. It is possible to accurately and accurately diagnose only the state, and when the fault diagnosis circuit diagnoses that the output transistor is faulty, the fault diagnosis signal corresponding to the fault is sent from the open collector of the fault diagnosis result output transistor. Since it is designed to output, it can be easily output on the load side such as a controller such as a PLC or a relay. The failure state of the transistor can be monitored, so that it is possible to avoid a problem that an excessive output current is supplied to the load side due to the collector-base short of the output transistor, the collector-emitter short-circuit, etc. . Therefore, even though the output transistor is faulty, the signal input from the proximity sensor does not have to be continued to the controller such as the PLC as normal, and the control system using the controller, and in particular, unattended automation of the process When a PLC is used in the field of factory automation (FA), a malfunction due to an excessive output current can be appropriately dealt with due to a failure of an output transistor while the proximity sensor is operating normally.
本発明において、好ましい態様の1つは、上記故障診断回路は、マイクロコンピュータで構成されており、上記センサ信号トランジスタ出力を取り込む第1AD変換ポートと、上記検波回路から当該検波回路の出力を取り込む第2AD変換ポートと、上記故障診断結果出力トランジスタのベースに入力する故障診断信号を出力する出力ポートと、を有すると共に、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ出力レベルが対応する高低変化の第1組み合わせと、対応しない高低変化の第2組み合わせと、をテーブルにして記憶するメモリと、上記両AD変換ポートから取り込んだ検波回路の出力レベルの変化の組み合わせに対して上記メモリに記憶するテーブルを参照して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、上記対応する組み合わせのときは正常、上記対応しない組み合わせのときは故障であると診断するCPUと、を備え、上記CPUは、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことである。 In the present invention, one of preferable aspects is that the failure diagnosis circuit is constituted by a microcomputer, and includes a first AD conversion port for capturing the sensor signal transistor output, and a first output for detecting the detection circuit from the detection circuit. 2 AD conversion port and an output port for outputting a fault diagnosis signal input to the base of the fault diagnosis result output transistor, and the transistor output level corresponds to a combination of high and low changes in the output level of the detection circuit A memory for storing a first combination of height changes and a second combination of height changes not corresponding to each other in a table, and a combination of changes in the output level of the detection circuit fetched from both AD conversion ports in the memory. Referring to the table to be stored, the output level of the output transistor is high or low And a CPU for diagnosing that the combination is normal when the combination is the above and failure when the combination is not, and the CPU outputs a failure diagnosis signal of the output transistor to the failure diagnosis result of the output transistor. The output comes from an open collector.
この態様では、故障診断回路を上記構成からなるマイクロコンピュータで構成するので、より高速に出力トランジスタの故障による不具合に適確に対処することができるようになる。 In this aspect, since the failure diagnosis circuit is configured by the microcomputer having the above-described configuration, it is possible to appropriately deal with a malfunction due to a failure of the output transistor at a higher speed.
本発明において、好ましい態様の1つは、上記検波回路には上記出力トランジスタのベースに接続する出力端子とは別に検出出力確認端子を設けると共に、この検出出力確認端子を上記故障診断回路の第2AD変換ポートに接続することにより、上記検波回路の検出出力を該第2AD変換ポートに取り込むようになっている、ことである。 In the present invention, one of preferred embodiments is that the detection circuit is provided with a detection output confirmation terminal separately from the output terminal connected to the base of the output transistor, and the detection output confirmation terminal is connected to the second AD of the fault diagnosis circuit. By connecting to the conversion port, the detection output of the detection circuit is taken into the second AD conversion port.
この態様では、検波回路から出力トランジスタのベースへの検出出力の入力に影響を及ぼさずに済むと共に、マイクロコンピュータの第2AD変換ポートに入力する検出出力をマイクロコンピュータで処理するのに適した出力とすることができ、より適確かつ高速に出力トランジスタの故障による不具合に適確に対処することができるようになる。 In this aspect, the detection output from the detection circuit to the base of the output transistor is not affected, and the detection output input to the second AD conversion port of the microcomputer is suitable for processing by the microcomputer. Therefore, it is possible to appropriately deal with a malfunction due to a failure of the output transistor more accurately and at high speed.
本発明の近接センサによれば、出力トランジスタが故障した場合に、その故障を診断して負荷側に適確に知らせることができるので、出力トランジスタが故障したために、負荷への出力電流が過大で正常な動作に異常を来たすおそれがあるにもかかわらず、近接センサからあたかも正常なごとく検出信号がPLC等のコントローラに対して継続して入力されずに済むようになる結果、そうしたコントローラを用いた制御システムをより適確安全に運営することができるようになる。 According to the proximity sensor of the present invention, when the output transistor fails, the failure can be diagnosed and notified to the load side accurately, so that the output current to the load is excessive because the output transistor has failed. In spite of the possibility of causing abnormalities in normal operation, the detection signal from the proximity sensor does not have to be continuously input to the controller such as the PLC as it is normal. As a result, such a controller is used. The control system can be operated more accurately and safely.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサを説明する。図1に同近接センサ全体のブロック構成を示す。 Hereinafter, a proximity sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a block configuration of the entire proximity sensor.
図1を参照して、10は実施の形態の直流2線式の近接センサ全体を示す。
Referring to FIG. 1,
近接センサ10内部の構成を説明する。
The configuration inside the
12は検出物体を検出する検出回路である。この検出回路12は、誘導型、静電容量型、磁気型を問わない。
A
14は、検出回路12の検出信号から検出物体の検出処理をする検波回路である。検波回路14は、検出回路12の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する。検波回路14は、表示回路18の表示制御出力用の出力端子14a、出力トランジスタ16aのベースへの検出出力用の出力端子14b、および検出出力確認用の出力端子14cを備える。
16は、検波回路14の出力端子14bにベースが接続されて当該近接センサ10の出力形態をトランジスタ出力とする上記出力トランジスタ16aと、この出力トランジスタ16aのエミッタに接続されたエミッタ抵抗16bとを含む出力回路であり、この出力トランジスタ16aのコレクタ出力(トランジスタ出力)は、検波回路14の出力端子14bからの出力レベルの高低変化に対応して高低に反転変化するようになっている。出力トランジスタ16aのエミッタ出力は検波回路14の出力端子14bからの出力レベルの高低変化に対応して変化する。
16 includes the output transistor 16a having a base connected to the output terminal 14b of the
18は検波回路14の出力を表示する表示回路である。この表示回路18は例えば発光ダイオードで構成され、検波回路14の出力端子14aから出力される表示制御出力の高低レベル変化に応じて発光または発光停止することにより動作表示することができるようになっている。
A
20は、実施の形態が特徴とするもので出力トランジスタ16aの故障を診断する故障診断回路、22は故障診断回路20からの故障診断信号を出力する故障診断出力回路であり、この故障診断出力回路22はオープンコレクタ構成の故障診断結果出力トランジスタ22aと、そのトランジスタ22aのベース・エミッタ間に接続された抵抗22bとを含む。これら故障診断回路20と故障診断出力回路22の構成および動作はのちほど詳細に説明する。
24は電源用ICで構成され近接センサ10内の各部12,14,20に電源を供給する電源回路であり、近接センサ10の検出信号出力端子26に接続された負荷28を介して供給される電源+Vから近接センサ内各部への電源を生成供給するようになっている。30は故障診断結果出力トランジスタ22aのコレクタに接続されて故障診断結果信号を出力する出力端子である。この出力端子30には故障診断出力用負荷32が接続され、この故障診断出力用負荷32を介して故障診断結果出力トランジスタ22aのコレクタに電源+Vが供給されるようになっている。31は近接センサ10の接地端子である。
以上の構成を備えた近接センサ10において、故障診断回路20の構成を、図2を参照して説明する。故障診断回路20はマイクロコンピュータにより構成されており、出力トランジスタ16aのエミッタに接続されて出力トランジスタ16aのエミッタ出力を取り込む第1AD変換ポートIN1と、検波回路14の出力端子14cに接続されて該検波回路14の出力を取り込む第2AD変換ポートIN2と、故障診断結果出力トランジスタ22aのベースに接続されて故障診断信号をそのベースに出力する出力ポートOUTと、を有する。なお、故障診断回路20を組み込みマイコンとして機能不足する場合ではAD変換、DA変換機能は外付けしてもよい。この場合、上記ポートはAD変換、DA変換機能を設けなくてもよい。
In the
故障診断回路20は、メモリ20a、CPU20b、を備える。メモリ20aは、CPU20bの以下で説明する故障診断の実行プログラムや、故障診断判定のためのプログラム等が格納されるプログラムメモリや、CPU20bの作業エリアを提供するメモリや、以下で説明するテーブルを記憶するメモリ、等で構成される。
The
メモリ20aは、検波回路14の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ16aのエミッタ出力レベルが対応する高低変化の第1組み合わせと、対応しない高低変化の第2組み合わせとを図3に示すテーブルにして記憶する。このテーブルは、故障診断回路20のAD変換ポートIN2から取り込んだ検波回路14の出力レベルの高低変化の組み合わせをH(高レベル),L(低レベル)とし、出力トランジスタ16aのエミッタ出力をその出力レベルとして当該出力レベルの高低変化の組み合わせをH(高レベル),L(低レベル)としている。そして、出力トランジスタ16aが故障していない場合、正常として、検波回路14の出力レベルの高低変化の組み合わせH,Lと対応して、出力トランジスタ16aのエミッタ出力レベルはH,Lとなる。また、出力トランジスタ16aのコレクタ・ベースが短絡して故障している場合は、出力トランジスタ16aのエミッタ出力レベルはH,Hとなり、出力トランジスタ16aのコレクタ・エミッタが短絡して故障している場合は、出力トランジスタ16aのエミッタ出力レベルはH,Hとなり、出力トランジスタ16aのコレクタ・エミッタが断線して故障している場合は、出力トランジスタ16aのエミッタ出力レベルはL,Lとなる。
The
CPU20bは、メモリ20aに記憶されている上記テーブルを参照して、検波回路14の出力レベルの高低変化の組み合わせH,Lと対応して、出力トランジスタ16aのエミッタ出力レベルの高低変化の組み合わせがH,Lの組み合わせのときは正常、それ以外の組み合わせのときは故障であると診断する。CPU20bは、出力トランジスタ16aが故障であると診断したときは、出力ポートOUTを介して、当該故障に対応した故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタ22aを介して出力端子30から負荷32に出力するようになっている。なお、故障診断回路20は、CPU20bの動作制御用プログラムを格納するメモリやその他を含むが、図示を略している。
The
なお、上記実施の形態では直流2線式の近接センサであったが、図4で示すような直流3線式にも同様に適用することができる。図4において、図1と対応する部分には同一の符号を付している。この直流3線式の近接センサにおける故障診断回路20は上記直流2線式と同様であるのでその説明は略する。
In the above-described embodiment, the proximity sensor is a direct current 2-wire type, but can be similarly applied to a direct current 3-wire type as shown in FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
なお、上記実施の形態では出力トランジスタ16aがnpnタイプであったが、pnpタイプにも同様に適用することができる。 In the above embodiment, the output transistor 16a is an npn type. However, the output transistor 16a can be similarly applied to a pnp type.
なお、上記実施の形態では故障診断回路20には出力トランジスタ16aのエミッタ出力を入力したが、出力トランジスタ16aのコレクタ出力を入力する場合も含むものである。
In the above embodiment, the
10 近接センサ
12 検出回路
14 検波回路
16 出力回路
20 故障診断回路
22 故障診断出力回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記検出出力を出力する出力トランジスタの故障状態を診断する故障診断回路と、オープンコレクタ構成のトランジスタを含む故障診断結果出力回路と、
を設け、
上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して上記出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断すると共に、出力トランジスタの故障診断信号を上記故障診断結果出力回路内のトランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことを特徴とする出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサ。 It has a detection circuit whose output level changes depending on the detection of the proximity state of the detection object, the output form of the detection output from the output terminal of this detection circuit is a transistor output, and the change in the output level of the detection circuit A DC 2-wire type or DC 3-wire type proximity sensor in which the output level of the transistor output changes corresponding to
A failure diagnosis circuit for diagnosing a failure state of the output transistor that outputs the detection output; a failure diagnosis result output circuit including a transistor having an open collector configuration;
Provided,
The failure diagnosis circuit is normal when the combination of the output level of the output transistor and the combination of the change of the output level of the output transistor corresponding to the combination of the change of the output level of the detection circuit is normal, and it is a failure when the combination is not compatible. A proximity sensor with an output transistor fault diagnosis function, wherein a fault diagnosis signal for an output transistor is output from an open collector of a transistor in the fault diagnosis result output circuit.
上記センサ信号トランジスタ出力を取り込む第1AD変換ポートと、
上記検波回路から当該検波回路の出力を取り込む第2AD変換ポートと、
上記故障診断結果出力トランジスタのベースに入力する故障診断信号を出力する出力ポートと、
を有すると共に、
上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ出力レベルが対応する高低変化の第1組み合わせと、対応しない高低変化の第2組み合わせと、をテーブルにして記憶するメモリと、
上記両AD変換ポートから取り込んだ検波回路の出力レベルの変化の組み合わせに対して上記メモリに記憶するテーブルを参照して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、上記対応する組み合わせのときは正常、上記対応しない組み合わせのときは故障であると診断するCPUと、
を備え、
上記CPUは、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことを特徴とする請求項1に記載の出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサ。 The failure diagnosis circuit is composed of a microcomputer,
A first AD conversion port for capturing the sensor signal transistor output;
A second AD conversion port for capturing the output of the detection circuit from the detection circuit;
An output port for outputting a fault diagnosis signal to be input to the base of the fault diagnosis result output transistor;
And having
A memory for storing, in a table, a first combination of high and low changes corresponding to the transistor output level with respect to a combination of high and low changes in output level of the detection circuit, and a second combination of high and low changes that do not correspond;
When the combination of the change in the output level of the detection circuit fetched from both the AD conversion ports is referred to the table stored in the memory and the combination of the change in the output level of the output transistor is the above combination, it is normal. A CPU that diagnoses a failure when the combination does not correspond to the above;
With
2. The proximity sensor with an output transistor fault diagnosis function according to claim 1, wherein the CPU outputs a fault diagnosis signal of the output transistor from an open collector of the fault diagnosis result output transistor.
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