JP2519700Y2 - 高周波発振型近接スイッチ - Google Patents

高周波発振型近接スイッチ

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JP2519700Y2
JP2519700Y2 JP1990052479U JP5247990U JP2519700Y2 JP 2519700 Y2 JP2519700 Y2 JP 2519700Y2 JP 1990052479 U JP1990052479 U JP 1990052479U JP 5247990 U JP5247990 U JP 5247990U JP 2519700 Y2 JP2519700 Y2 JP 2519700Y2
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建治 上田
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、高周波発振型近接スイッチに関する。
(従来の技術) 第3図は、従来例のこの種の近接スイッチの概略化回
路ブロック図である。
同図において、2は発振回路、4はスイッチ出力処理
回路である。発振回路2は、コルピッツ型のものであっ
て、検出部2a、および発振回路本体2bから構成されてい
る。検出部2aは、フェライトコアFCに発振コイルHCを取
り付けてなるものである。発振回路本体2bは、発振回路
2の他の回路部分を構成するものである。
検出部2aにおける発振コイルHCの漏洩磁場に検出対象
物である金属が、接近していないときは該漏洩磁場に変
化がなく、発振回路2は、そのときの発振コイルHCのコ
ンダクタンスによって発振条件が成立して発振状態とな
る。一方、発振コイルHCの漏洩磁場に該金属が接近した
ときは該漏洩磁場によって金属に過電流損が発生して発
振コイルHCのコンダクタンスが増大し、これによって発
振回路2は発振条件が不成立となって発振停止状態とな
る。
スイッチ出力処理回路4は、検波回路4a、シュミット
トリガ回路4b、および出力回路4cから構成されているも
のであって、発振回路2からの発振周波数出力を検波回
路4aによって検波し、発振回路2が発振状態にあるとき
の検波出力と、発振停止状態にあるときの検波出力と
を、あるしきい値を持ったシュミットトリガ回路4bで弁
別し、この弁別出力を出力回路4cからスチッチオフ信号
(金属が非接近状態のため発振回路2が発振持続状態に
あるときの信号)として、またはスイッチオン信号(金
属が接近状態のため発振回路2が発振停止状態にあると
きの信号)として出力するようになっている。
上記動作をさらに詳しく説明する。
まず、発振コイルHC自体のインダクタンスをL1、フェ
ライトコアFCの見掛け上の透磁率をμappとすると、検
出部2aの全体のインダンクタンスLは、次式であらわ
される。
L=μappL1 …… 発振回路2の発振周波数fは、当該発振回路2の発振
容量をCとすると、前記式から次式であらわされ
る。
また、発振コイルHCのインダクタンスglは、次式で
あらわされる。
gl=1/2πfLQ=1/2πfμappL1Q …… ただし、Qは発振回路2の選択度である。
さらに、発振回路2の負性コンダクタンスを−giとす
ると、発振回路2は次式が成立するきに発振する。
gl+(−gi)≦0 …… このような関係式において、金属が発振コイルHCに非
接近状態と接近状態にあるときについて第4図を参照し
て説明する。第4図において、横軸は発振回路2の発振
周波数fを示し、縦軸は発振コイルHCのコンダクタンス
glを示している。
まず、発振コイルHCに金属が非接近状態にあるとき
は、発振コイルHCのコンダクタンスglの周波数特性は
(I)になっている。そして、この場合の発振回路2の
発振周波数がf1であると、第4図に示すように、発振コ
イルHCのコンダクタンスglは負性コンダクタンス−giよ
りも絶対値で小さくなって、前記式の発振条件が成立
し、発振回路2は発振状態にある。その結果、スイッチ
出力処理回路4からは、金属が近接していないことを示
すスイッチオフ信号が出力されることになる。
これに対して、発振コイルHCに金属が接近すると、発
振コイルHCのコンダクタンスglが増大して、そのコンダ
クタンスの特性は(II)になる。ここで、式から明ら
かなように、発振回路2の発振周波数はf1のままである
から、結局、発振コイルHCはコンダクタンスがその発振
周波数f1においてはΔgl分だけ増大することになる結
果、発振コイルHCのコンダクタンス(gl+Δgl)は負性
コンダクタンス−glよりも絶対値で大きくなって、前記
式の発振条件が不成立となって発振回路2の発振が停
止し、スイッチ出力処理回路4からは金属が近接してい
ることを示すスイッチオン信号が出力されることにな
る。このようにして、従来例の近接スイッチでは、金属
の近接状態を検知することができる。
(考案が解決しようとする課題) ところで、この近接スイッチにおいては、検出部2aの
フェライトコアFCに検出対象物である金属ではなく、例
えば磁石のような直流磁界が与えられると、そのフェラ
イトコアFCの見掛け上の透磁率μappが徐々に低下し、
例えばμapp′(<μapp)となる。そうすると、式か
ら明らかなように、発振回路2の発振周波数f1が次式
であらわされるようにf1′にまで上昇する。
また、式から明らかなように発振コイルHCのコンダ
クタンスglも増大してその特性は第4図の(III)のよ
うになる。
そして、その発振周波数f1′での発振コイルHCのコン
ダクタンスgl′は次式で与えられることになる。
gl′≒1/2πf1′μapp′L1Q …… その結果、第4図に示される発振コイルHCのコンダク
タンスの増大分Δgl′によって、発振コイルHCのコンダ
クタンス(gl+Δgl′)が負性コンダクタンス−glより
も絶対値で大きくなって、発振条件の成立式である式
が成立できなくなって、発振回路2は発振停止状態とな
ってしまう。
このような発振停止は、金属の近接を検知する近接ス
イッチとしては誤動作となるからたいへん不都合なこと
である。
したがって、本考案においては、直流磁界が検出部に
印加されても誤動作することのないようにすることを目
的としている。
(課題を解決するため手段) このような目的を達成するために、本考案の高周波発
振型近接スイッチにおいては発振回路、スイッチ出力処
理回路、および誤動作防止回路を有しており、発振回路
は、フェライトコアに発振コイルを取り付けてなる検出
部を有しており、かつ、発振コイルの漏洩磁場に金属が
接近していないときの該発振コイルのコンダクタンスに
よって発振条件が成立して発振状態にある一方、前記漏
洩磁場に金属が接近しているときの該発振コイルのコン
ダクタンスの増大によって前記発振条件が不成立となっ
て発振停止状態になるものであり、かつ、帰還量調整信
号入力部を有しており、スイッチ出力処理回路は、発振
状態にある該発振回路出力に応答してスイッチオフ信号
を出力し、発振停止状態にある該発振回路出力に応答し
てスイッチオン信号を出力するものであり、誤動作防止
回路(6)は、直流磁界がフェライトコアに印加するこ
とによる前記発振回路(2)の発振周波数の上昇を検出
するものであり、かつ、該発振周波数の上昇に伴って前
記発振回路(2)の発振出力の振幅を大きくする帰還量
調整信号を、前記帰還量調整信号入力部(2b1)に出力
するものであり、発振回路(2)は、前記帰還量調整信
号の入力に応答して、前記直流磁界がフェライトコアに
印加することによる発振出力の振幅低下を打ち消して、
スイッチ出力処理回路がスイッチオン信号を出力しない
程度に発振状態が維持されるものであることを特徴とし
ている。
(作用) 発振コイルの漏洩磁場に金属が接近していないとき
は、該発振コイルのコンダクタンスによって発振条件が
成立して発振回路は、発振状態にある。この発振状態に
ある発振回路出力に応答して、スイッチ出力処理回路は
スイッチオフ信号を出力している。
また、発振コイルの漏洩磁場に金属が接近していると
きは、該発振コイルのコンダクタンスが増大し、これに
よって、発振条件が不成立となって発振回路は発振停止
状態となる。この発振停止状態にある発振回路出力に応
答してスイッチ出力処理回路は、スイッチオン信号を出
力する。
一方、検出部のフェライトコアに直流磁界が印加され
ると、発振回路の発振周波数が上昇するが、この発振周
波数の上昇が所定値になったことが、誤動作防止回路で
検出されると、誤動作防止回路は、発振回路の帰還量調
整信号入力部に帰還量調整信号を出力する。そうする
と、発振回路は、この帰還量調整信号の入力に応答し
て、前記直流磁界がフェライトコアに印加することによ
る発振出力の振幅低下を打ち消して、スイッチ出力処理
回路がスイッチオン信号を出力しない程度に発振状態が
維持され結果として、直流磁界が印加されてもスイッチ
出力処理回路からはスイッチオン信号が出力されること
が防止される。
したがって、本考案の近接スイッチでは、金属が接近
しておらず、直流磁界がフェライトコアに印加されただ
けであることによるスイッチの誤動作を防止することが
できる。
(実施例) 以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は本考案の実施例に係る近接スイッチの概略化
回路ブロック図であり、第2図は第1図の発振回路と帰
還量調整回路の回路図である。これらの図において、第
3図と対応する部分には同一の符号を付し、その同一の
符号に係る部分についてのここでの詳しい説明は省略す
る。
本実施例における近接スイッチは、誤動作防止回路6
を具備したことに特徴を有している。すなわち、この誤
動作防止回路6は、F-V変換回路6a、および帰還量調整
回路6bから構成されている。
F-V変換回路6aは、発振回路2の発振周波数を電圧に
変換するものであって、該発振周波数の上昇に対応した
検出出力を出力するようになっている。帰還量調整回路
6bは、F-V変換回路6aから発振回路2の発振周波数が上
昇したことを示す検出出力の入力に応答して発振回路2
の発振出力の振幅を大きくする帰還量調整信号を、発振
周波数の帰還量調整信号入力部2b1に出力するようにな
っている。
ここで、発振回路2および帰還量調整回路6bは第2図
のような構成を有している。帰還量調整回路6bは、例え
ば発光ダイオードLEDで構成されており、F-V変換回路6a
から与えられる検出出力に対応した発光量、つまり、発
振回路2の発振周波数が上昇すると大になる発光量で発
光する。発振回路2は、発光ダイオードLEDからの発光
を帰還量調整信号として受光する例えばCdSのような光
応答抵抗素子Rを具備しており、発振回路2の発振周波
数が上昇して前記発光量が大になると、その光応答抵抗
素子Rの抵抗値が低下して、発振出力の振幅が大きくな
る。
したがって、本実施例の近接スイッチでは、フェライ
トコアFCに磁石のような直流磁界が印加されて、発振コ
イルHCのコンダクタンスが小さくなり、このままでは、
発振の条件式である前記式が不成立となって発振回路
2の発振が停止状態になるが、この発振コイルHCのコン
ダクタンスが小さくなることに対応して発振回路2の発
振周波数が上昇し、これに伴って帰還量調整回路6bの発
光ダイオードLEDからの発光量が大きくなり、その結果
光応答抵抗素子Rの抵抗値が低下して、発振回路2の発
振出力の振幅が大きくなる、つまり、発振回路2の負性
コンダクタンスが大きくなる結果、発振の条件式である
式が成立することになり、これによって、該発振回路
2の発振の停止が防止され、スイッチ出力処理回路4か
らはスイッチオン信号が出力されなくなる。
このようにして、本実施例では直流磁界が印加されて
も、スイッチオン信号が出力されないから、該直流磁界
が印加されることによる誤動作を防止することができ
る。
(考案の効果) 以上説明したことから明らかなように本考案によれ
ば、発振コイルの漏洩磁場に金属が接近していないとき
は、該発振コイルのコンダクタンスによって発振条件が
成立して発振回路を、発振状態にするとともに、この発
振状態にある発振回路出力に応答して、スイッチ出力処
理回路はスイッチオフ信号から出力させる一方、発振コ
イルの漏洩磁場に金属が接近しているときの該発振コイ
ルのコンダクタンスの増大による発振条件の不成立によ
って発振回路を発振停止状態にするとともに、この発振
停止状態にある発振回路出力に応答してスイッチ出力処
理回路からスイッチオン信号を出力させることができる
一方、検出部のフェライトコアに直流磁界が印加された
ときには、誤動作防止回路によって、発振回路の発振出
力の振幅を大きくして、該発振回路の発振の停止を阻止
できるようにしたから、直流磁界がフェライトコアに印
加されることによるスイッチの誤動作を確実に防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の実施例に係る近接スイッチの概略化回
路ブロック図、第2図は第1図の発振回路と帰還量調整
回路との回路図、第3図は従来例の近接スイッチの概略
化回路ブロック図、第4図は金属の接近状態、および非
接近状態と、直流磁界の印加状態とのそれぞれに対応し
た発振コイルのコンダクタンスの周波数特性を示す図で
ある。 2……発振回路、2a……検出部、2b……発振回路本体、
2b1……帰還量調整信号入力部、FC……フェライトコ
ア、HC……発振コイル、4……スイッチ出力処理回路、
6……誤動作防止回路、6a……F-V変換回路、6b……帰
還量調整回路。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】発振回路(2)、スイッチ出力処理回路
    (4)、および誤動作防止回路(6)を有しており、 発振回路(2)は、フェライトコア(FC)に発振コイル
    (HC)を取り付けてなる検出部(2a)を有しており、か
    つ、発振コイル(HC)の漏洩磁場に金属が接近していな
    いときの該発振コイル(HC)をコンダクタンスによって
    発振条件が成立して発振状態にある一方、前記漏洩磁場
    に金属が接近しているときの該発振コイル(HC)のコン
    ダクタンスの増大によって前記発振条件が不成立となっ
    て発振停止状態になるものであり、かつ、帰還量調整信
    号入力部(2b1)を有しており、 スイッチ出力処理回路(4)は、発振状態にある該発振
    回路(2)出力に応答してスイッチオフ信号を出力し、
    発振停止状態にある該発振回路(2)出力に応答してス
    イッチオン信号を出力するものであり、 誤動作防止回路(6)は、直流磁界がフェライトコアに
    印加することによる前記発振回路(2)の発振周波数の
    上昇を検出するものであり、かつ、該発振周波数の上昇
    に伴って前記発振回路(2)の発振出力の振幅を大きく
    する帰還量調整信号を、前記帰還量調整信号入力部(2b
    1)に出力するものであり、 発振回路(2)は、前記帰還量調整信号の入力に応答し
    て、前記直流磁界がフェライトコアに印加することによ
    る発振出力の振幅低下を打ち消して、スイッチ出力処理
    回路がスイッチオン信号を出力しない程度に発振状態が
    維持されるものである ことを特徴とする高周波発振型近接スイッチ。
JP1990052479U 1990-05-18 1990-05-18 高周波発振型近接スイッチ Expired - Lifetime JP2519700Y2 (ja)

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