JP3353361B2 - 近接スイッチ - Google Patents
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- JP3353361B2 JP3353361B2 JP00708793A JP708793A JP3353361B2 JP 3353361 B2 JP3353361 B2 JP 3353361B2 JP 00708793 A JP00708793 A JP 00708793A JP 708793 A JP708793 A JP 708793A JP 3353361 B2 JP3353361 B2 JP 3353361B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波発振形の近接ス
イッチに関し、特に発振回路として正帰還形のものを用
いた近接スイッチに関する。
イッチに関し、特に発振回路として正帰還形のものを用
いた近接スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は正帰還形発振回路を用いた近接ス
イッチの従来例を示す。図７において、定電流回路２か
ら所定の定電流がバイアス用ダイオード３のアノードに
出力される。このバイアス用ダイオード３のアノードは
発振用トランジスタ４のベースに接続され、そのカソー
ドは被検出体の接近によってそのインピーダンスが変化
する検出コイル１Ａとコンデンサ１Ｂとが並列に接続さ
れた共振回路１に接続される。発振用トランジスタ４の
エミッタは抵抗５を介して負側電源端子１５に接続さ
れ、コレクタは正側電源端子１４およびトランジスタ６
Ａのベースとコレクタに接続されている。トランジスタ
６Ａはトランジスタ６Ｂとともに電流ミラー回路６を形
成し、発振用トランジスタ４のコレクタ電流にほぼ等し
い電流が共振回路１に正帰還される。発振用トランジス
タ４のベースに、被検出体が接近したか否かを検出する
レベル弁別回路１２の入力端子が接続され、このレベル
弁別回路１２の出力端子は出力トランジスタ１３のベー
スに接続され、この出力トランジスタ１３のエミッタは
負側電源端子１５に、コレクタは信号端子１６に接続さ
れる。
イッチの従来例を示す。図７において、定電流回路２か
ら所定の定電流がバイアス用ダイオード３のアノードに
出力される。このバイアス用ダイオード３のアノードは
発振用トランジスタ４のベースに接続され、そのカソー
ドは被検出体の接近によってそのインピーダンスが変化
する検出コイル１Ａとコンデンサ１Ｂとが並列に接続さ
れた共振回路１に接続される。発振用トランジスタ４の
エミッタは抵抗５を介して負側電源端子１５に接続さ
れ、コレクタは正側電源端子１４およびトランジスタ６
Ａのベースとコレクタに接続されている。トランジスタ
６Ａはトランジスタ６Ｂとともに電流ミラー回路６を形
成し、発振用トランジスタ４のコレクタ電流にほぼ等し
い電流が共振回路１に正帰還される。発振用トランジス
タ４のベースに、被検出体が接近したか否かを検出する
レベル弁別回路１２の入力端子が接続され、このレベル
弁別回路１２の出力端子は出力トランジスタ１３のベー
スに接続され、この出力トランジスタ１３のエミッタは
負側電源端子１５に、コレクタは信号端子１６に接続さ
れる。
【０００３】共振回路１は、その発振電圧が発振用トラ
ンジスタ４により電流に変換され、電流ミラー回路６を
介して正帰還されて発振を継続する。発振用トランジス
タ４のベースには、バイアス用ダイオード３により直流
バイアス電圧が印加され、この直流バイアス電圧を中心
に発振電圧が重畳される。検出コイル１Ａに被検出体が
接近していないとき、検出コイル１Ａのインピーダンス
は高く、発振用トランジスタ４のベースに印加される発
振電圧は高い。レベル弁別回路１２はこの発振電圧が設
定レベルより高いことを弁別し、このときは信号を出力
せず出力トランジスタ１３はオフとなっている。被検出
体が接近すると検出コイル１Ａのインピーダンスは低下
し、発振用トランジスタ４のベースに印加される発振電
圧は低下する。レベル弁別回路１２はこの電圧が設定レ
ベルより低いことを弁別して信号を出力し、出力トラン
ジスタ１３はオンする。出力トランジスタ１３のオフあ
るいはオンの信号は信号端子１６から被検出体の接近を
検出する検出信号として出力される。
ンジスタ４により電流に変換され、電流ミラー回路６を
介して正帰還されて発振を継続する。発振用トランジス
タ４のベースには、バイアス用ダイオード３により直流
バイアス電圧が印加され、この直流バイアス電圧を中心
に発振電圧が重畳される。検出コイル１Ａに被検出体が
接近していないとき、検出コイル１Ａのインピーダンス
は高く、発振用トランジスタ４のベースに印加される発
振電圧は高い。レベル弁別回路１２はこの発振電圧が設
定レベルより高いことを弁別し、このときは信号を出力
せず出力トランジスタ１３はオフとなっている。被検出
体が接近すると検出コイル１Ａのインピーダンスは低下
し、発振用トランジスタ４のベースに印加される発振電
圧は低下する。レベル弁別回路１２はこの電圧が設定レ
ベルより低いことを弁別して信号を出力し、出力トラン
ジスタ１３はオンする。出力トランジスタ１３のオフあ
るいはオンの信号は信号端子１６から被検出体の接近を
検出する検出信号として出力される。
【０００４】しかし、この近接スイッチは、被検出体が
磁性体であるか非磁性体であるかによって検出距離が変
化する問題がある。図８および図９は、被検出体が磁性
体と非磁性体の場合について、検出コイルと被検出体と
の距離に対する共振回路の発振周波数およびインピーダ
ンスを測定した一例を示す。図８において、共振回路の
発振周波数は、被検出体が無い場合の発振周波数Ｆ0 に
対し、磁性体の被検出体が近づいてもその発振周波数は
ほぼ一定の発振周波数Ｆ0 に維持されるが非磁性体の被
検出体が近づくとその発振周波数は上昇する。また、共
振回路のインピーダンスは、図９に示すように被検出体
が無い場合のインピーダンスＺ0 に対し、磁性体の被検
出体が近づいたときはそのインピーダンスは急速に減少
するが、非磁性体の被検出体が近づいたときは比較的緩
やかに減少する。共振回路のインピーダンスの大きさは
発振用トランジスタのベースに印加される発振電圧の大
きさを定めるので、レベル弁別回路の判別レベルに対応
した共振回路のインピーダンスのレベルをＺｌとすれば
共振回路のインピーダンスがこのＺｌより低下すれば被
検出体の接近を検出する検出信号が出力される。すなわ
ち、非磁性体の検出距離Ｌ1 と磁性体の検出距離Ｌ2 と
が異なり、非磁性体の場合の検出距離Ｌ1 が磁性体の場
合の検出距離Ｌ2 より短かくなる。
磁性体であるか非磁性体であるかによって検出距離が変
化する問題がある。図８および図９は、被検出体が磁性
体と非磁性体の場合について、検出コイルと被検出体と
の距離に対する共振回路の発振周波数およびインピーダ
ンスを測定した一例を示す。図８において、共振回路の
発振周波数は、被検出体が無い場合の発振周波数Ｆ0 に
対し、磁性体の被検出体が近づいてもその発振周波数は
ほぼ一定の発振周波数Ｆ0 に維持されるが非磁性体の被
検出体が近づくとその発振周波数は上昇する。また、共
振回路のインピーダンスは、図９に示すように被検出体
が無い場合のインピーダンスＺ0 に対し、磁性体の被検
出体が近づいたときはそのインピーダンスは急速に減少
するが、非磁性体の被検出体が近づいたときは比較的緩
やかに減少する。共振回路のインピーダンスの大きさは
発振用トランジスタのベースに印加される発振電圧の大
きさを定めるので、レベル弁別回路の判別レベルに対応
した共振回路のインピーダンスのレベルをＺｌとすれば
共振回路のインピーダンスがこのＺｌより低下すれば被
検出体の接近を検出する検出信号が出力される。すなわ
ち、非磁性体の検出距離Ｌ1 と磁性体の検出距離Ｌ2 と
が異なり、非磁性体の場合の検出距離Ｌ1 が磁性体の場
合の検出距離Ｌ2 より短かくなる。
【０００５】被検出体が磁性体の場合と非磁性体の場合
で検出距離に変化を生じる問題を解決するために、図１
０に示す近接スイッチが提案されている。図１０に示す
近接スイッチが図７に示す近接スイッチと異なるところ
は、発振用トランジスタ４のエミッタに直列にその共振
周波数が共振回路（以下第１の共振回路と称す）１の共
振周波数Ｆ0 より若干高い共振周波数Ｆa を有する第２
の共振回路９が接続された点にある。この第２の共振回
路９は、コイル９Ａとコンデンサ９Ｂとが並列に接続さ
れた回路からなっている。
で検出距離に変化を生じる問題を解決するために、図１
０に示す近接スイッチが提案されている。図１０に示す
近接スイッチが図７に示す近接スイッチと異なるところ
は、発振用トランジスタ４のエミッタに直列にその共振
周波数が共振回路（以下第１の共振回路と称す）１の共
振周波数Ｆ0 より若干高い共振周波数Ｆa を有する第２
の共振回路９が接続された点にある。この第２の共振回
路９は、コイル９Ａとコンデンサ９Ｂとが並列に接続さ
れた回路からなっている。
【０００６】この近接スイッチの動作を図１１の特性図
を参照して説明する。図１１は第１の共振回路１と第２
の共振回路９のそれぞれの共振特性を示し、第２の共振
回路９の共振特性はその共振周波数Ｆa は第１の共振回
路１の共振周波数Ｆ0 より若干高く、かつなだらかなも
のとなっている。磁性体の被検出体が検出コイル１Ａに
近づいても、第１の共振回路１の共振周波数Ｆ0 は、図
８に示したように殆んど変化しないので共振回路９のイ
ンピーダンスは例えばＺ0 となっている。非磁性体の被
検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは第１の共振回
路１の共振周波数は図８に示したように上昇し、例えば
Ｆb になったとすると第２の共振回路９のインピーダン
スは例えばＺb に増加する。第２の共振回路９のインピ
ーダンスの増加によって、そのエミッタに直列にこの第
２の共振回路９が接続された発振用トランジスタ４の増
巾率は減下し第１の共振回路１の正帰還の量が減少して
発振電圧が低下し、検出距離が長くなる。一方磁性体の
被検出体が接近しても、前述のように第１の共振回路１
の発振周波数はほぼ一定のＦ0 であり、検出距離に変化
を生じない。従って、被検出体が磁性体の場合の検出距
離と非磁性体の場合の検出距離とは合致する方向に変化
する。第１の共振回路１の共振周波数Ｆ0 に対し第２の
共振回路９の共振周波数Ｆa を好適に設定することによ
り被検出体が磁性体と非磁性体の場合でほぼ変化のない
検出距離にすることができる。
を参照して説明する。図１１は第１の共振回路１と第２
の共振回路９のそれぞれの共振特性を示し、第２の共振
回路９の共振特性はその共振周波数Ｆa は第１の共振回
路１の共振周波数Ｆ0 より若干高く、かつなだらかなも
のとなっている。磁性体の被検出体が検出コイル１Ａに
近づいても、第１の共振回路１の共振周波数Ｆ0 は、図
８に示したように殆んど変化しないので共振回路９のイ
ンピーダンスは例えばＺ0 となっている。非磁性体の被
検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは第１の共振回
路１の共振周波数は図８に示したように上昇し、例えば
Ｆb になったとすると第２の共振回路９のインピーダン
スは例えばＺb に増加する。第２の共振回路９のインピ
ーダンスの増加によって、そのエミッタに直列にこの第
２の共振回路９が接続された発振用トランジスタ４の増
巾率は減下し第１の共振回路１の正帰還の量が減少して
発振電圧が低下し、検出距離が長くなる。一方磁性体の
被検出体が接近しても、前述のように第１の共振回路１
の発振周波数はほぼ一定のＦ0 であり、検出距離に変化
を生じない。従って、被検出体が磁性体の場合の検出距
離と非磁性体の場合の検出距離とは合致する方向に変化
する。第１の共振回路１の共振周波数Ｆ0 に対し第２の
共振回路９の共振周波数Ｆa を好適に設定することによ
り被検出体が磁性体と非磁性体の場合でほぼ変化のない
検出距離にすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
新しく提案された近接スイッチにおいても、なお次のよ
うな問題がある。すなわち、検出コイルや発振用トラン
ジスタなどの特性にばらつきがあったとき発振電圧にば
らつきが生じるので、第２の共振回路（図１０において
９で示す）に直列に補償抵抗を接続し（図１０において
５で示す）、その抵抗値を調整して発振電圧のばらつき
を補償するようにしている。この場合、発振電圧の補償
を行いやすくするため、通常抵抗値の変化に対し発振電
圧の変化が緩やかになるように設定するので、図１２に
示すように第２の共振回路のインピーダンスの変化に対
する第１の共振回路の発振電圧の変化も緩やかになり、
このため磁性体と非磁性体の検出距離を一致させるため
には第２の共振回路の周波数に対するインピーダンスの
変化を大きくしなければならない。このためには第２の
共振回路のコイルのＱを大きくする必要がある。一般に
コイルのＱは式（１）に示すように、コイルのインダク
タンス値Ｌに比例し抵抗値ｒに逆比例するので、コイル
のＱを大きくするためにはインダクタンスの値を大きく
するか抵抗値を小さくしなければならないが、いずれの
場合もコイルの形状が大きくなり装置が大形化する問題
がある。
新しく提案された近接スイッチにおいても、なお次のよ
うな問題がある。すなわち、検出コイルや発振用トラン
ジスタなどの特性にばらつきがあったとき発振電圧にば
らつきが生じるので、第２の共振回路（図１０において
９で示す）に直列に補償抵抗を接続し（図１０において
５で示す）、その抵抗値を調整して発振電圧のばらつき
を補償するようにしている。この場合、発振電圧の補償
を行いやすくするため、通常抵抗値の変化に対し発振電
圧の変化が緩やかになるように設定するので、図１２に
示すように第２の共振回路のインピーダンスの変化に対
する第１の共振回路の発振電圧の変化も緩やかになり、
このため磁性体と非磁性体の検出距離を一致させるため
には第２の共振回路の周波数に対するインピーダンスの
変化を大きくしなければならない。このためには第２の
共振回路のコイルのＱを大きくする必要がある。一般に
コイルのＱは式（１）に示すように、コイルのインダク
タンス値Ｌに比例し抵抗値ｒに逆比例するので、コイル
のＱを大きくするためにはインダクタンスの値を大きく
するか抵抗値を小さくしなければならないが、いずれの
場合もコイルの形状が大きくなり装置が大形化する問題
がある。
【０００８】
【数１】Ｑ＝２πｆ0 Ｌ／ｒ 但し ｆ0 ：共振周波数 Ｌ：コイルのインダクタンス値 ｒ：コイルの抵抗値 本発明の目的は被検出体が磁性体と非磁性体の場合で生
じる検出距離の差を低減し、かつ小形の近接スイッチを
提供することにある。
じる検出距離の差を低減し、かつ小形の近接スイッチを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明の近接スイッチは被検出体の接近によりその
インピーダンスが変化する検出コイルを含む第１の共振
回路と、この第１の共振回路の電圧を電流に変換する発
振用トランジスタと、この発振用トランジスタに接続さ
れた第１のトランジスタと、この第１のトランジスタと
ともに電流ミラー回路を形成し前記第１のトランジスタ
に流れる前記発振用トランジスタの出力電流を前記第１
の共振回路に正帰還する第２のトランジスタと、前記発
振用トランジスタと前記第１の共振回路との間に接続さ
れたバイアス用ダイオードと、このバイアス用ダイオー
ドに所定の定電流を出力する定電流回路と、前記第１の
トランジスタのエミッタに直列に接続され前記第１の共
振回路の共振周波数により低い共振周波数を有する第２
の共振回路とを備えるようにする。あるいは第１の共振
回路と、この第１の共振回路の電圧を電流に変換する発
振用トランジスタと、この発振用トランジスタに接続さ
れた第１のトランジスタと、この第１のトランジスタと
ともに電流ミラー回路を形成し前記第１のトランジスタ
に流れる前記発振用トランジスタの出力電流を前記第１
の共振回路に正帰還する第２のトランジスタと、前記発
振用トランジスタと前記第１の共振回路との間に接続さ
れたバイアス用ダイオードと、このバイアス用ダイオー
ドに所定の定電流を出力する定電流回路と、前記第１の
トランジスタのエミッタに直列に接続され被検出体の接
近によりそのインピーダンスが変化する検出コイルを含
む第２の共振回路とを備え、前記第２の共振回路の検出
コイルに磁性体の被検出体と非磁性体の被検出体とが接
近したときにこの検出コイルを含む第２の共振回路のイ
ンピーダンスがそれぞれ等しくなる周波数に前記第１の
共振回路の共振周波数を設定する。
めに本発明の近接スイッチは被検出体の接近によりその
インピーダンスが変化する検出コイルを含む第１の共振
回路と、この第１の共振回路の電圧を電流に変換する発
振用トランジスタと、この発振用トランジスタに接続さ
れた第１のトランジスタと、この第１のトランジスタと
ともに電流ミラー回路を形成し前記第１のトランジスタ
に流れる前記発振用トランジスタの出力電流を前記第１
の共振回路に正帰還する第２のトランジスタと、前記発
振用トランジスタと前記第１の共振回路との間に接続さ
れたバイアス用ダイオードと、このバイアス用ダイオー
ドに所定の定電流を出力する定電流回路と、前記第１の
トランジスタのエミッタに直列に接続され前記第１の共
振回路の共振周波数により低い共振周波数を有する第２
の共振回路とを備えるようにする。あるいは第１の共振
回路と、この第１の共振回路の電圧を電流に変換する発
振用トランジスタと、この発振用トランジスタに接続さ
れた第１のトランジスタと、この第１のトランジスタと
ともに電流ミラー回路を形成し前記第１のトランジスタ
に流れる前記発振用トランジスタの出力電流を前記第１
の共振回路に正帰還する第２のトランジスタと、前記発
振用トランジスタと前記第１の共振回路との間に接続さ
れたバイアス用ダイオードと、このバイアス用ダイオー
ドに所定の定電流を出力する定電流回路と、前記第１の
トランジスタのエミッタに直列に接続され被検出体の接
近によりそのインピーダンスが変化する検出コイルを含
む第２の共振回路とを備え、前記第２の共振回路の検出
コイルに磁性体の被検出体と非磁性体の被検出体とが接
近したときにこの検出コイルを含む第２の共振回路のイ
ンピーダンスがそれぞれ等しくなる周波数に前記第１の
共振回路の共振周波数を設定する。
【００１０】
【作用】請求項１記載の近接スイッチにおいては、発振
用トランジスタに接続された第１のトランジスタのエミ
ッタに直列に接続され、検出コイルを含む第１の共振回
路の共振周波数より低い共振周波数を有する第２の共振
回路を設けたので、非磁性体の被検出体が第１の共振回
路の検出コイルに接近したとき、第１の共振回路の共振
周波数は上昇するので、第２の共振回路のインピーダン
スは低下し、前記第１のトランジスタとともに電流ミラ
ー回路を形成する第２のトランジスタから第１の共振回
路への正帰還される電流が減少するので発振電圧が低下
して検出距離が長くなる。一方磁性体の被検出体が接近
しても第１の共振回路の共振周波数は一定であるので、
検出距離に変化を生じないので、被検出体が磁性体と非
磁性体の場合でほぼ変化のない検出距離にすることがで
きる。
用トランジスタに接続された第１のトランジスタのエミ
ッタに直列に接続され、検出コイルを含む第１の共振回
路の共振周波数より低い共振周波数を有する第２の共振
回路を設けたので、非磁性体の被検出体が第１の共振回
路の検出コイルに接近したとき、第１の共振回路の共振
周波数は上昇するので、第２の共振回路のインピーダン
スは低下し、前記第１のトランジスタとともに電流ミラ
ー回路を形成する第２のトランジスタから第１の共振回
路への正帰還される電流が減少するので発振電圧が低下
して検出距離が長くなる。一方磁性体の被検出体が接近
しても第１の共振回路の共振周波数は一定であるので、
検出距離に変化を生じないので、被検出体が磁性体と非
磁性体の場合でほぼ変化のない検出距離にすることがで
きる。
【００１１】請求項２記載の近接スイッチは請求項１記
載の近接スイッチで第１の共振回路は所定の共振周波数
を有する共振回路とし、第２の共振回路を検出コイルを
含む共振回路としたものであり、この共振回路の共振特
性は、非磁性体の被検出体が接近したときは共振周波数
が上昇し、磁性体の被検出体が接近したときは発振周波
数が低下しインピーダンスの立ち上がりが抑えられるの
で、この両特性が交差する点の周波数では磁性体の被検
出体と非磁性体の被検出体が接近したときのインピーダ
ンスが等しくなる。従って、この発振周波数に等しく第
１の共振回路の共振周波数を設定することにより被検出
体が磁性体と非磁性体とで発振電圧が等しくなるのでほ
ぼ変化のない検出距離にすることができる。
載の近接スイッチで第１の共振回路は所定の共振周波数
を有する共振回路とし、第２の共振回路を検出コイルを
含む共振回路としたものであり、この共振回路の共振特
性は、非磁性体の被検出体が接近したときは共振周波数
が上昇し、磁性体の被検出体が接近したときは発振周波
数が低下しインピーダンスの立ち上がりが抑えられるの
で、この両特性が交差する点の周波数では磁性体の被検
出体と非磁性体の被検出体が接近したときのインピーダ
ンスが等しくなる。従って、この発振周波数に等しく第
１の共振回路の共振周波数を設定することにより被検出
体が磁性体と非磁性体とで発振電圧が等しくなるのでほ
ぼ変化のない検出距離にすることができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の近接スイッチの一実施例を示
す回路図である。図１に示す本発明の近接スイッチは図
７に示す従来の近接スイッチにおいて、電流ミラー回路
６のトランジスタ６Ａのエミッタと正側電源端子１４と
の間にその共振周波数が共振回路（以下第１の共振回路
と称す）１の共振周波数Ｆ0 より若干低い共振周波数Ｆ
c を有する第２の共振回路１０を接続したものである。
この第２の共振回路はコイル１０Ａとコンデンサ１０Ｂ
とが並列に接続された回路となっている。
す回路図である。図１に示す本発明の近接スイッチは図
７に示す従来の近接スイッチにおいて、電流ミラー回路
６のトランジスタ６Ａのエミッタと正側電源端子１４と
の間にその共振周波数が共振回路（以下第１の共振回路
と称す）１の共振周波数Ｆ0 より若干低い共振周波数Ｆ
c を有する第２の共振回路１０を接続したものである。
この第２の共振回路はコイル１０Ａとコンデンサ１０Ｂ
とが並列に接続された回路となっている。
【００１３】この近接スイッチの動作を図２ないし図４
の特性図を参照して説明する。図２は第１の共振回路１
と第２の共振回路１０のそれぞれの共振特性を示し、第
２の共振回路１０の共振周波数Ｆc は第１の共振回路１
の共振周波数Ｆ0 より若干低くなっている。磁性体の被
検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは、第１の共振
回路１の共振周波数Ｆ0 は図３に示すように殆んど変化
しないので（図３は図８と同様である）、共振回路１０
のインピーダンスはＺ0 となっている。一方非磁性体の
被検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは、第１の共
振回路１の共振周波数は図３に示すように上昇し、例え
ばＦd になったとすると第２の共振回路１０のインピー
ダンスはＺd に低下する。第２の共振回路１０のインピ
ーダンスの低下によって、電流ミラー回路６を介して第
１の共振回路１に帰還される電流が減少するので発振電
圧が低下し、従って検出距離が長くなる。前述したよう
に磁性体の被検出体が接近したときは、第１の共振回路
１の共振周波数はほぼ一定のＦ0 であり、検出距離に変
化を生じない。従って、図４において（この図４は図９
と同様である）、被検出体が非磁性体の場合の検出距離
Ｌ1 は長くなって、被検出体が磁性体の場合の検出距離
Ｌ2 に近づく。すなわち被検出体が磁性体と非磁性体の
場合の検出距離は合致する方向に変化する。第１の共振
回路１の共振周波数Ｆ0 に対し第２の共振回路１０の共
振周波数Ｆc を好適に設定することにより、被検出体が
磁性体と非磁性体の場合でほぼ変化のない検出距離にす
ることができる。ここで第２の共振回路１０のインピー
ダンスはコイル１０Ａのインダクタンス値とコンデンサ
１０Ｂの容量値とで一義的に定めることができるので、
図５の実線に示すように第２の共振回路１０のインピー
ダンスの変化に対する発振電圧の変化を急激に設定して
もよい。従って、コイル１０ＡのＱを大きくする必要が
なく、コイルの形状が小さくてすみ装置が小形化され
る。なお、図５において破線は参考として図１０に示す
近接スイッチにおける同特性を示す。
の特性図を参照して説明する。図２は第１の共振回路１
と第２の共振回路１０のそれぞれの共振特性を示し、第
２の共振回路１０の共振周波数Ｆc は第１の共振回路１
の共振周波数Ｆ0 より若干低くなっている。磁性体の被
検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは、第１の共振
回路１の共振周波数Ｆ0 は図３に示すように殆んど変化
しないので（図３は図８と同様である）、共振回路１０
のインピーダンスはＺ0 となっている。一方非磁性体の
被検出体が検出コイル１Ａに近づいたときは、第１の共
振回路１の共振周波数は図３に示すように上昇し、例え
ばＦd になったとすると第２の共振回路１０のインピー
ダンスはＺd に低下する。第２の共振回路１０のインピ
ーダンスの低下によって、電流ミラー回路６を介して第
１の共振回路１に帰還される電流が減少するので発振電
圧が低下し、従って検出距離が長くなる。前述したよう
に磁性体の被検出体が接近したときは、第１の共振回路
１の共振周波数はほぼ一定のＦ0 であり、検出距離に変
化を生じない。従って、図４において（この図４は図９
と同様である）、被検出体が非磁性体の場合の検出距離
Ｌ1 は長くなって、被検出体が磁性体の場合の検出距離
Ｌ2 に近づく。すなわち被検出体が磁性体と非磁性体の
場合の検出距離は合致する方向に変化する。第１の共振
回路１の共振周波数Ｆ0 に対し第２の共振回路１０の共
振周波数Ｆc を好適に設定することにより、被検出体が
磁性体と非磁性体の場合でほぼ変化のない検出距離にす
ることができる。ここで第２の共振回路１０のインピー
ダンスはコイル１０Ａのインダクタンス値とコンデンサ
１０Ｂの容量値とで一義的に定めることができるので、
図５の実線に示すように第２の共振回路１０のインピー
ダンスの変化に対する発振電圧の変化を急激に設定して
もよい。従って、コイル１０ＡのＱを大きくする必要が
なく、コイルの形状が小さくてすみ装置が小形化され
る。なお、図５において破線は参考として図１０に示す
近接スイッチにおける同特性を示す。
【００１４】また、図１において第１の共振回路１の検
出コイル１Ａに代えて第２の共振回路１０のコイル１０
Ａを被検出体の接近によってそのインピーダンスが変化
する検出コイルとして用いることができる（この場合検
出コイル１Ａは被検出体の接近によってそのインピーダ
ンスに変化は生じない）。図６はこの場合の共振回路の
発振周波数と共振回路のインピーダンスとの特性図を示
す。図６において第２の共振回路１０のコイル１０Ａ
（この場合検出コイルとなる。以下検出コイル１０Ａと
称する）に被検出体が接近していないときの特性をＡと
し、この検出コイル１０Ａに非磁性体の被検出体が接近
すると特性Ｂに示すように共振周波数が上昇し、磁性体
の被検出体が接近したときは特性Ｃに示すようにインピ
ーダンスの立ち上がりが抑えられる。これら特性ＡとＢ
とが交差する点の周波数Ｆe では磁性体と非磁性体の被
検出体が接近したときのインピーダンスがＺe と等しく
なる。従って、この発振周波数Ｆe に等しく第１の共振
回路の共振周波数Ｆ0 を設定することにより、被検出体
が磁性体と非磁性体で発振電圧が等しくなるのでほぼ変
化のない検出距離にすることができる。
出コイル１Ａに代えて第２の共振回路１０のコイル１０
Ａを被検出体の接近によってそのインピーダンスが変化
する検出コイルとして用いることができる（この場合検
出コイル１Ａは被検出体の接近によってそのインピーダ
ンスに変化は生じない）。図６はこの場合の共振回路の
発振周波数と共振回路のインピーダンスとの特性図を示
す。図６において第２の共振回路１０のコイル１０Ａ
（この場合検出コイルとなる。以下検出コイル１０Ａと
称する）に被検出体が接近していないときの特性をＡと
し、この検出コイル１０Ａに非磁性体の被検出体が接近
すると特性Ｂに示すように共振周波数が上昇し、磁性体
の被検出体が接近したときは特性Ｃに示すようにインピ
ーダンスの立ち上がりが抑えられる。これら特性ＡとＢ
とが交差する点の周波数Ｆe では磁性体と非磁性体の被
検出体が接近したときのインピーダンスがＺe と等しく
なる。従って、この発振周波数Ｆe に等しく第１の共振
回路の共振周波数Ｆ0 を設定することにより、被検出体
が磁性体と非磁性体で発振電圧が等しくなるのでほぼ変
化のない検出距離にすることができる。
【００１５】この場合、第１の共振回路１の共振周波数
はコイル１Ａのインダクタンス値とコンデンサ１Ｂの容
量値で一義的に定めることができるので、コイルのＱは
低くてもよく、コイルの形状は小さくてすむ。なお、図
１の電流ミラー回路６の６Ａを第１のトランジスタ，６
Ｂを第２のトランジスタと称する。
はコイル１Ａのインダクタンス値とコンデンサ１Ｂの容
量値で一義的に定めることができるので、コイルのＱは
低くてもよく、コイルの形状は小さくてすむ。なお、図
１の電流ミラー回路６の６Ａを第１のトランジスタ，６
Ｂを第２のトランジスタと称する。
【００１６】
【発明の効果】本発明により被検出体が磁性体の場合と
非磁性体の場合での検出距離差が低減され、かつ小形の
近接スイッチが得られるので実用的効果が大きい。ま
た、従来の近接スイッチに若干の部品を追加するだけで
よく低コストである。
非磁性体の場合での検出距離差が低減され、かつ小形の
近接スイッチが得られるので実用的効果が大きい。ま
た、従来の近接スイッチに若干の部品を追加するだけで
よく低コストである。
【図１】本発明の近接スイッチの一実施例を示す回路図
【図２】図１に示す本発明の近接スイッチの動作を示す
特性図
特性図
【図３】図１に示す本発明の近接スイッチにおいて、検
出コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づい
たときの第１の共振回路の発振周波数の変化を示す特性
図
出コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づい
たときの第１の共振回路の発振周波数の変化を示す特性
図
【図４】図１に示す本発明の近接スイッチにおいて、検
出コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づい
たときの第１の共振回路のインピーダンスの変化を示す
特性図
出コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づい
たときの第１の共振回路のインピーダンスの変化を示す
特性図
【図５】図１に示す本発明の近接スイッチにおいて、第
２の共振回路のインピーダンスに対する第１の共振回路
の発振電圧を示す特性図
２の共振回路のインピーダンスに対する第１の共振回路
の発振電圧を示す特性図
【図６】図１に示す本発明の近接スイッチにおいて、第
１の共振回路の検出コイルに代えて第２の共振回路のコ
イルを検出コイルとして用いたときの動作を示す特性図
１の共振回路の検出コイルに代えて第２の共振回路のコ
イルを検出コイルとして用いたときの動作を示す特性図
【図７】従来の近接スイッチの一例を示す回路図
【図８】図７に示す従来の近接スイッチにおいて、検出
コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づいた
ときの共振回路の発振周波数の変化を示す特性図
コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づいた
ときの共振回路の発振周波数の変化を示す特性図
【図９】図７に示す従来の近接スイッチにおいて、検出
コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づいた
ときの共振回路の発振周波数の変化を示す特性図
コイルに磁性体あるいは非磁性体の被検出体が近づいた
ときの共振回路の発振周波数の変化を示す特性図
【図１０】従来の近接スイッチの異なる例を示す回路図
【図１１】図１０に示す従来の近接スイッチの動作を示
す特性図
す特性図
【図１２】図１０に示す従来の近接スイッチにおいて、
第２の共振回路のインピーダンスに対する第１の共振回
路の発振電圧を示す特性図
第２の共振回路のインピーダンスに対する第１の共振回
路の発振電圧を示す特性図
１ 第１の共振回路 １Ａ 検出コイル，コイル １Ｂ コンデンサ ２ 定電流回路 ３ バイアス用ダイオード ４ 発振用トランジスタ ６ 電流ミラー回路 １０ 第２の共振回路 １０Ａ コイル，検出コイル １０Ｂ コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 17/95
Claims (2)
- 【請求項１】被検出体の接近によりそのインピーダンス
が変化する検出コイルを含む第１の共振回路と、この第
１の共振回路の電圧を電流に変換する発振用トランジス
タと、この発振用トランジスタに接続される第１のトラ
ンジスタと、この第１のトランジスタとともに電流ミラ
ー回路を形成し前記第１のトランジスタに流れる前記発
振用トランジスタの出力電流を前記第１の共振回路に正
帰還する第２のトランジスタと、前記発振用トランジス
タと前記第１の共振回路との間に接続されたバイアス用
ダイオードと、このバイアス用ダイオードに所定の定電
流を出力する定電流回路と、前記第１のトランジスタの
エミッタに直列に接続され前記第１の共振回路の共振周
波数より低い共振周波数を有する第２の共振回路とを備
えたことを特徴とする近接スイッチ。 - 【請求項２】第１の共振回路と、この第１の共振回路の
電圧を電流に変換する発振用トランジスタと、この発振
用トランジスタに接続された第１のトランジスタと、こ
の第１のトランジスタとともに電流ミラー回路を形成し
前記第１のトランジスタに流れる前記発振用トランジス
タの出力電流を前記第１の共振回路に正帰還する第２の
トランジスタと、前記発振用トランジスタと前記第１の
共振回路との間に接続されたバイアス用ダイオードと、
このバイアス用ダイオードに所定の定電流を出力する定
電流回路と、前記第１のトランジスタのエミッタに直列
に接続され被検出体の接近によりそのインピーダンスが
変化する検出コイルを含む第２の共振回路とを備え、前
記第２の共振回路の検出コイルに磁性体の被検出体と非
磁性体の被検出体とが接近したときにこの検出コイルを
含む第２の共振回路のインピーダンスがそれぞれ等しく
なる周波数に前記第１の共振回路の共振周波数を設定す
ることを特徴とする近接スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00708793A JP3353361B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 近接スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00708793A JP3353361B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 近接スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216741A JPH06216741A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3353361B2 true JP3353361B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=11656308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00708793A Expired - Fee Related JP3353361B2 (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 近接スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353361B2 (ja) |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP00708793A patent/JP3353361B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216741A (ja) | 1994-08-05 |
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Legal Events
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