JP2011232252A - Dc two-line proximity sensor having operation display lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動作表示灯付き直流2線式の近接センサに関するものである。 The present invention relates to a direct current 2-wire proximity sensor with an operation indicator lamp.
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).
以上の近接センサには、その出力形式により、直流2線式と称するものがある。図4に従来の直流2線式近接センサの概略構成を示す。図4に示す近接センサは、内部回路1と、動作表示灯回路2と、出力回路3と、電源端子(+Vcc)4と、接地端子(GND)5とを具備する。 Some of the above proximity sensors are referred to as a DC 2-wire type depending on the output format. FIG. 4 shows a schematic configuration of a conventional DC 2-wire proximity sensor. The proximity sensor shown in FIG. 4 includes an internal circuit 1, an operation indicator lamp circuit 2, an output circuit 3, a power supply terminal (+ Vcc) 4, and a ground terminal (GND) 5.
内部回路1は、上記両端子4,5間の直流電圧を動作電圧として図示略の検出物体の検出動作を行うと共に、それが備える2つの出力部1a,1bに検出出力を出力する。検出物体の検出位置が非検出領域にあるときは、赤色と緑色LED側の出力部1a,1bの電位を共に発光停止のハイレベル電位とし、不安定検出領域にあるときは赤色LED側出力部1aの電位を発光のローレベル、緑色LED側出力部1bの電位を発光停止のハイレベルとし、安定検出領域にあるときは赤色LED側出力部1aの電位を発光停止のハイレベル、緑色LED側出力部1bの電位を発光のローレベルとする。
The internal circuit 1 detects a detection object (not shown) using the DC voltage between the
動作表示灯回路2は、赤色LED側出力部1aにカソードが接続された動作表示灯である赤色LED2aと、緑色LED側出力部1bにカソードが接続された動作表示灯である緑色LED2bとを備える。そして検出物体が非検出領域であるときは赤色、緑色LED側両出力部1a,1b電位が共に発光停止のハイレベルとなって赤色LED2a,緑色LED2bは共に発光停止する。検出物体が不安定検出領域であるときは赤色LED側出力部1aの電位が発光のローレベルで赤色LED1aが発光し、緑色LED側出力部1bの電位が発光停止のハイレベルで緑色LED2bが発光停止している。検出物体が安定検出領域であるときは、赤色LED側出力部1aの電位が発光停止のハイレベルで赤色LED2aが発光停止し、緑色LED側出力部1bの電位が発光のローレベルで緑色LED2bが発光する。
The operation indicator circuit 2 includes a
そして、検出物体が非検出領域であるときは赤色、緑色LED2a,2bが共に発光停止しかつ出力トランジスタ3a,3bが共にOFFであるので、センサ出力電圧はOFFとして電源電圧のハイレベルとなる。この場合、直流2線式であるので、出力トランジスタ3bのコレクタ電位が直流2線式近接センサの出力となる。また、検出物体が不安定検出領域、安定検出領域のいずれかであるときは、両LED2a,2bの一方が導通し、出力トランジスタ3a,3bがONであるので、センサ出力電圧はONとしてローレベルとなる。
When the detection object is in the non-detection area, the red and
以上からこの図4に示す近接センサでは、検出物体の位置に応じて、赤、緑両LED2a,2bを消灯または連続点灯させるようになっている。
As described above, in the proximity sensor shown in FIG. 4, both the red and
上記近接センサでは、動作表示灯回路2の緑色LED2bが連続点灯した場合、検出物体が安定検出領域に位置したことをユーザーに報知することができるようになっている。しかしながら、この緑色LED2bは発光の視認性が悪く、ユーザーは緑色LED2bの点灯状態を確認しにくい。また、検出状態の確認のためにLEDを赤色LED2aと緑色LED2bの2種類を用いているので、部品コストがアップし、また、基板上においての2つのLEDの実装のため、他の部品の実装スペースが狭くなる。
In the proximity sensor, when the green LED 2b of the operation indicator lamp circuit 2 is continuously lit, the user can be notified that the detected object is located in the stable detection region. However, the green LED 2b has poor visibility of light emission, and it is difficult for the user to check the lighting state of the green LED 2b. In addition, since two types of LEDs,
そこで、LEDを例えば赤色LED1つのみで動作表示灯回路を構成することが考えられる。図5に本発明者が考えた近接センサを示す。図5に示す近接センサにおいて、1は内部回路、2は動作表示灯回路、3は出力回路である。動作表示灯回路2は赤色LED2cを単一具備する。この近接センサにおいては、図示略の検出物体の位置が非検出領域にあるときは、内部回路1の出力部1cからは動作表示灯回路2内の赤色LED2cを発光停止するハイレベル出力を出力し、不安定検出領域にあるときは赤色LED2cを点滅点灯とする複数のパルス出力を出力し、安定検出領域にあるときは連続点灯させるローレベル出力を出力するようになっている。
Therefore, it is conceivable to construct an operation indicator lamp circuit with only one red LED, for example. FIG. 5 shows a proximity sensor considered by the present inventor. In the proximity sensor shown in FIG. 5, 1 is an internal circuit, 2 is an operation indicator lamp circuit, and 3 is an output circuit. The operation indicator lamp circuit 2 includes a single
しかしながら、直流2線式の場合、赤色LED2cのVf(順方向導通電圧)分が出力電圧に反映されるので、検出物体が不安定検出領域にあるときに、赤色LED2cを点滅点灯させたときは、出力回路3の出力トランジスタ3a,3bもこれに同期してON/OFFするため、出力電圧はパルス出力となってしまう。
However, in the case of the DC two-wire system, the Vf (forward conduction voltage) portion of the
そこで、本発明は、動作表示灯として赤色LEDを単一としてLEDの使用個数を削減し、かつ、検出物体が不安定検出領域にあるときに、赤色LEDを点滅点灯させても、出力電圧がこの点滅点灯に同期することなく、安定した出力電圧を出力することができるようにしたものである。 Therefore, the present invention reduces the number of LEDs used by using a single red LED as the operation indicator, and when the detected object is in the unstable detection region, the output voltage can be maintained even if the red LED is blinked. A stable output voltage can be output without synchronizing with this blinking lighting.
本発明による近接センサは、上位機器から電源端子を介して内部に電源が供給される一方、センサ出力を電源端子を介して上位機器に出力すると共にセンサの動作状態を点灯および消灯により表示する動作表示灯付きの直流2線式近接センサであって、センサ出力の出力系統とは別に動作表示灯駆動系統を具備すると共に、この動作表示灯駆動系統内に前記動作表示灯として単一の赤色LEDを設け、前記赤色LEDを、検出物体が非検出領域にあるときは点灯停止、不安定検出領域にあるときは点滅点灯、安定検出領域にあるときは連続点灯する、ことを特徴とする。 In the proximity sensor according to the present invention, power is supplied from the host device through the power supply terminal, while the sensor output is output to the host device through the power supply terminal and the operation state of the sensor is displayed by turning on and off. A direct current 2-wire proximity sensor with an indicator lamp, comprising an operation indicator light drive system separately from an output system of sensor output, and a single red LED as the operation indicator light in the operation indicator light drive system And the red LED is turned off when the detected object is in the non-detection area, blinking when the detection object is in the unstable detection area, and continuously lit when in the stable detection area.
本発明によると、センサ出力は動作表示灯の駆動系統とは別の出力系統を介して電源端子に出力されるので、検出物体の位置が不安定動作領域にあって、動作表示灯駆動系統を介して赤色LEDを点滅点灯させても、センサ出力波形が赤色LEDの点滅点灯に同期してパルス状のセンサ出力波形になるようなことがなくなり、出力電圧の波形を安定させることができる。また、本発明では、動作表示灯として赤色LEDを単一具備するだけであるから、LEDの使用個数が最少に削減される。 According to the present invention, since the sensor output is output to the power supply terminal via an output system different from the drive system of the operation indicator lamp, the position of the detection object is in the unstable operation region, and the operation indicator light drive system is Even if the red LED is turned on and off, the sensor output waveform does not become a pulsed sensor output waveform in synchronization with the blinking and lighting of the red LED, and the waveform of the output voltage can be stabilized. Further, in the present invention, since only a single red LED is provided as the operation indicator, the number of LEDs used can be reduced to the minimum.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る動作表示灯付きの直流2線式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。図1を参照して、10は近接センサ全体を示し、11は検出物体を検出する内部回路、12は動作表示灯回路、13は出力回路、14は電源回路をそれぞれ示す。また、15は電源端子、16は接地端子、17は検出物体を示す。
Hereinafter, a direct current 2-wire proximity sensor with an operation indicator 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. Referring to FIG. 1, 10 indicates the entire proximity sensor, 11 indicates an internal circuit for detecting a detection object, 12 indicates an operation indicator lamp circuit, 13 indicates an output circuit, and 14 indicates a power supply circuit.
内部回路11は、2つの出力部11a,11bを有する。一方の出力部11aは、動作表示灯回路12への駆動系統を構成し、他方の出力部11bは出力回路13への出力系統を構成する。これら両系統は互いから独立した系統となっている。
The internal circuit 11 has two
内部回路11は、検出物体17の検出に応じて各出力部11a,11bから各系統に出力動作する。駆動系統として出力部11aから動作表示灯回路12に対してその点滅点灯、連続点灯、消灯のための駆動信号を出力する一方、出力系統として出力部11bから出力回路13に対して検出物体17の検出に対応したレベルの出力信号を出力する。
The internal circuit 11 performs an output operation from each
動作表示灯回路12は、動作表示灯として単一の赤色LED12aおよびこれと直列の抵抗12bを内蔵し、赤色LED12aを内部回路11の出力部11aからの駆動信号に応じて点灯停止、点滅点灯、連続点灯、する。
The operation
出力回路13は出力トランジスタ13a,13b、ツェナーダイオード13cおよび抵抗13d,13eを含み、内部回路11の出力部11bからの出力信号に応じてOFFとONレベルのセンサ出力電圧を出力する。
The
電源回路14は、電源端子15から印加される、例えば12Vあるいは24Vの直流電圧を例えば2Vの直流電圧に降圧処理する、DC/DCコンバータである。
The
電源端子15と接地端子16は、直流2線式として、図示略の配線を介して、上位側機器であるPLC(プログラマブルコントローラ)の入力モジュールの対応する各入力端子に接続される。
The
近接センサ10は、その電源端子15に対してPLC側から上記配線を介して直流12Vや24Vの電源が供給される一方で、検出物体17が非検出のときは、出力回路13から直流12Vや24Vのハイレベルの検出信号を、また、検出物体17を検出したときは出力回路13から直流3Vのローレベルの検出信号を、それぞれ、電源端子15からPLC側に出力することができるようになっている。
The
PLC側では入力モジュールにおいて近接センサ10の電源端子15、接地端子16と接続している入力端子の電圧の変化状態から、近接センサ10での検出物体17の検出状態のデータを得て、所要のシーケンス制御を行うことができるようになっている。
On the PLC side, the data of the detection state of the
内部回路11は、検出回路部11c、制御回路部11dを含む。検出回路部11cは、高周波タイプの発振回路、整流回路、検波回路等を含む。発振回路は、金属体や磁性体等からなる検出物体17が発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振振幅レベルが変化するものであり、検出物体17の近接状態に応じて発振振幅レベルが変化して、発振または発振停止することで検出物体17の有無の検出を行うことができるようになっている。整流回路は、発振回路の発振出力を発振振幅レベルの大きさに対応して直流化し検出出力として出力するものであり、検出物体17が接近して発振振幅レベルが小さくなると検出出力が小さくなり、検出物体が離れていき発振振幅レベルが大きくなると検出出力が大きくなっていく。
The internal circuit 11 includes a detection circuit unit 11c and a
この場合、検出回路部11cは、検出物体17が図2で示すように、非検出領域に位置するか検出領域に位置するか、また、検出領域内でも不安定検出領域か、安定検出領域かに応じた検出出力を制御回路部11dに出力する。なお、非検出領域は、検出回路部11cで検出物体17を検出することができない領域であり、検出領域は検出回路部11cで検出物体17を検出することができる領域である。そして、その検出領域は不安定検出領域と安定検出領域とに分けられ、不安定検出領域は検出回路部11cから制御回路部11dに入力される検出出力が周囲環境の変化(たとえば周囲温度の変化)により不安定となる領域であり、安定検出領域は検出回路部11cから制御回路部11dに入力される検出出力が周囲環境の変化(たとえば周囲温度が変化)があっても安定して検出できる領域である。
In this case, the detection circuit unit 11c determines whether the
制御回路部11dは、好ましくは、CPU、メモリ、インターフェースを含むマイクロコンピュータで構成され、検出回路部11cの検出出力をA/D変換し、検出物体17の上記位置に対応した検出出力に基づいて所要の制御処理を行い、その処理に対応した出力をD/A変換して出力部11a,11bそれぞれに出力する。すなわち、制御回路部11dは、検出回路部11cからの出力から、検出物体17の位置(近接センサからの検出距離)が非検出領域に位置すると判定したときは出力部11aからは赤色LED12aを発光させないハイレベル出力を出力し、検出物体17が検出領域内の不安定検出領域に位置すると判定したときは出力部11aからは赤色LED12aを点滅点灯させるパルス出力を出力し、検出物体17が検出領域内の安定検出領域に位置すると判定したきは赤色LED12aを連続点灯させるローレベル出力を出力する。
The
制御回路部11dはまた、検出物体17が非検出領域に位置するときは出力部11bから出力回路13にローレベル出力を出力し、出力回路13内の出力トランジスタ13a,13bを非導通(OFF)にしてOFFのセンサ出力を出力し、検出物体17が不安定検出領域および安定検出領域を含む検出領域に位置するときは、出力回路13にハイレベル出力を出力し、出力回路13内の出力トランジスタ13a,13bを共に導通してONのセンサ出力を出力するようになっている。この場合、OFF時のセンサ出力は電源端子15での直流12Vあるいは24Vの出力電圧であり、ON時のセンサ出力は、出力トランジスタ13bの導通時でのベース・エミッタ間電圧と、抵抗13eでの降下電圧と、ツェナーダイオード13cのツェナー電圧と、出力トランジスタ13aの導通時のコレクタ・エミッタ間電圧により、3V程度である。こうしたセンサ出力の出力電圧変化が、PLCの入力モジュールに出力されることで、PLC側では、近接センサ10による検出物体17の検出状態を判断し、所要のシーケンス制御を行うことができる。
The
なお、電源回路14では、DC/DCコンバータとして、電源端子15の電圧が上記のように12Vないし24Vから3Vまで変化するが、内部回路11に対しては常時、2Vの直流電圧を供給するよう電圧調整する。
In the
以上説明したように本実施形態では、上位機器であるPLCから電源端子15を介して内部回路11に電源が供給される一方、センサ出力を電源端子15を介してPLCに出力すると共にセンサの動作状態を赤色LED12aにより点灯および消灯することで動作表示するにあたり、内部回路11は、出力回路13におけるセンサ出力の出力系統とは別の駆動系統にて動作表示灯回路12を駆動するようにしたので、この動作表示灯回路12内の単一の赤色LED12aを検出物体の位置に応じて点灯停止、点滅点灯、連続点灯しても、センサ出力を安定して出力することができる。
As described above, in the present embodiment, power is supplied to the internal circuit 11 from the PLC, which is the host device, via the
そして本実施形態では、赤色LEDを点滅点灯させても、センサ出力波形が赤色LEDの点滅点灯に同期してパルス状のセンサ出力波形になるようなことがなくなり、出力電圧の波形を安定させることができると共に、赤色LEDの赤色発光は視認しやすく、また赤色LEDを単一具備するだけであるから、LEDの使用個数が最少に削減され、コストも安価に済む。 In the present embodiment, even if the red LED is blinked and lit, the sensor output waveform does not become a pulsed sensor output waveform in synchronization with the blinking lighting of the red LED, and the output voltage waveform is stabilized. In addition, the red light emission of the red LED is easy to visually recognize, and since only a single red LED is provided, the number of LEDs used is minimized, and the cost is low.
10 近接センサ
11 内部回路
12 動作表示灯回路
12a 赤色LED
13 出力回路
10 Proximity sensor 11
13 Output circuit
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