JP3406827B2 - 電子スイッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出対象物の近接
を検出してオン・オフ動作する電子スイッチ装置に係
り、特に内蔵した安定化電源の立ち上げ時における誤動
作を防止するリセット回路を備えた電子スイッチ装置に
関する。

【０００２】

【関連する背景技術】高周波発振型の近接スイッチ（電
子スイッチ装置）は、高周波発振回路の一部をなす検出
コイルのインダクタンスや損失が、検出対象物（磁性
体）との間の電磁誘導作用により変化し、これに伴って
上記高周波発振回路における発振振幅や発振周波数が変
化することを利用して検出対象物の近接を検出するもの
で、検出感度が高く応答速度が速い等の優れた特徴を有
している。

【０００３】この種の電子スイッチ装置は、例えば図４
に示すように検出コイル１ａとコンデンサ１ｂとからな
るＬＣタンク回路を備えた高周波発振回路１と、この高
周波発振回路１の出力を検波（積分）してその発振振幅
を検出する検波回路２と、その検波出力を所定の閾値と
比較して検出対象物の近接を検出する比較回路３とを具
備したセンサ回路部４を備えている。このようなセンサ
回路部４は、安定化電源５から所定の駆動電圧Ｖregを
受けると共に、電流源６により電流供給されて動作す
る。しかして出力回路７は、上記センサ回路部４の出力
を受けてオン・オフ動作するもので、一対の電源線間に
接続された出力トランジスタ７ａを駆動して上記電源線
間のインピーダンスを変化させて信号出力する如く構成
される。

【０００４】尚、上記構成の電子スイッチ装置には、例
えば監視装置に内蔵された外部電源Ｖccからリレー等の
負荷８を介して、更に前記一対の電源線を介して電源供
給がなされる。そして監視装置では、前記出力トランジ
スタ７ａのインピーダンス変化に伴う負荷８の状態変化
から前記電子スイッチ装置の動作状態を検出するものと
なっている。

【０００５】しかして電子スイッチ装置に組み込まれた
リセット回路９は、前記電源線を介する外部電源Ｖccか
らの電源供給開始に伴う前記安定化電源５の立ち上がり
時における前記出力回路７の誤動作を防止する役割を担
う。即ち、リセット回路９は前記安定化電源５の出力電
圧Ｖregを監視しており、該安定化電源５の出力を受け
てセンサ回路部４が安定に正常動作するまでの期間、出
力回路７をリセット状態に保つ役割を担っている。

【０００６】ちなみにセンサ回路部４は、例えば安定化
電源５からの電源供給を受けて発振動作する高周波発振
回路１の発振振幅が低下したとき、これを検出対象物の
近接として検出する如く構成される。この為、出力回路
７においては安定化電源５が立ち上がりが不十分で前記
高周波発振回路１が発振動作しない状態までも、該セン
サ回路部４が検出対象物の近接を検出しているが如く動
作するので、前記監視装置においてはこれを誤判定する
虞がある。リセット回路９はこのような誤動作を防ぐべ
く、前記安定化電源５が立ち上がってセンサ回路部４が
正常動作するまでの間、出力回路７をリセット状態に保
つように機能する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如く
機能する前記リセット回路９においては、前記安定化電
源５の出力電圧Ｖregを所定の判定電圧Ｖrstと比較する
ことで該出力電圧Ｖregを監視し、該出力電圧Ｖregが上
記判定電圧Ｖrstに達しないときにリセット信号を発す
る如く構成される。従ってこのようなリセット信号を発
する為の上記判定電圧Ｖrstとしては、前記センサ回路
部４が正常に動作するに必要な最低駆動電圧Ｖact以上
であり、且つ安定化電源５が完全に立ち上がってセンサ
回路部４を安定に駆動する状態での出力電圧Ｖregより
も低いことが必要である。

【０００８】しかしながら前記各電圧Ｖreg,Ｖrst,Ｖac
tは、電子スイッチ装置を構成する各部の回路構成や素
子特性のバラツキ、更にはその温度特性に依存するの
で、これらの各電圧Ｖreg,Ｖrst,Ｖactのバラツキを考
慮してリセット回路９を設計することが非常に困難であ
る。まして安定化電源５の出力電圧Ｖregと、センサ回
路部４の最低駆動電圧Ｖactとの電圧差（電位差）が小
さい場合、前記リセット回路９における判定電圧Ｖrst
を設定することが非常に困難であり、リセット回路９の
安定した動作を保証することが困難であると言う問題が
ある。

【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、外部電源からの電源供給に伴う
安定化電源の立ち上がり時における出力回路の誤動作を
確実に阻止し得るリセット回路を備えた簡易な構成の電
子スイッチ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る電子スイッチ装置は、外部電源から電
源供給されて作動してセンサ回路部を駆動する安定化電
源と、前記センサ回路部の出力を受けてオン・オフ動作
する出力回路と、前記安定化電源への電源供給開始時に
リセット信号を出力して前記出力回路をリセット状態に
保つリセット回路と備えてなり、特に前記リセット回路
を、前記外部電源から電源供給されて一定の電流を生成
する第１の電流源と、前記安定化電源により駆動されて
該安定化電源の出力電圧に応じた電流を生成する第２の
電流源と、これらの第１および第２の電流源からそれぞ
れ出力された電流の一方をソース電流、他方をシンク電
流として合成して前記リセット信号を生成する手段とに
より構成したことを特徴としている。

【００１１】特に請求項２に記載するように前記第２の
電流源が前記安定化電源の出力電圧が前記センサ回路部
の最低駆動電圧に達したときから作動するものとし、そ
の出力電流が前記安定化電源の出力電圧に応じて漸増し
て前記第１の電流源からの電流値を超えるようにしたこ
とを特徴としている。つまり外部電源により駆動されて
一定電流を出力する第１の電流源と、前記外部電源によ
り駆動される安定化電源の出力電圧に応じた電流を出力
する第２の電流源とを備え、これらの各電流源から出力
された電流を合成して出力回路の作動を制御し、該出力
回路をカレントシンク時にのみ作動させるようにリセッ
ト回路を構成することで、安定化電源の立ち上がり時に
おける出力回路の作動を確実に禁止するようにしたこと
を特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る電子スイッチ装置について説明する。図１はこの実施
形態に係る電子スイッチ装置の概略構成図で、図４に示
した従来装置と同一部分には同一符号を付して示してあ
る。この装置が特徴とするところは、特にリセット回路
１０の構成であり、図１に示すように外部電源Ｖccから
の電源供給を受けて作動して一定電流Ｉconstを出力す
る第１の電流源１１と、安定化電源５の出力を受けて作
動し、その出力電圧Ｖregに応じた電流Ｉlampを出力す
る第２の電流源１２とを備え、これらの電流Ｉconst,Ｉ
lampの一方をソース電流、他方をシンク電流として合成
し、その合成電流をリセット信号として出力回路７に加
える如く構成されている点にある。

【００１３】特に上記第２の電流源１２を、前記安定化
電源５の出力電圧が所定の電圧、具体的にはセンサ回路
部４が正常に作動する最低駆動電圧Ｖactに達したとき
から作動して、前記安定化電源５の出力電圧に応じて漸
増する電流であって、最終的には第１の電流源１１から
出力される一定電流Ｉconstを越える電流値に至るラン
プ電流Ｉlampを出力するように構成したことを特徴とし
ている。

【００１４】このような第１および第２の電流源１１,
１２を主体として構成されるリセット回路１０を備えた
電子スイッチ装置によれば、図２にその動作状態を表し
たタイミングチャートを示すように、図２(ａ)に示すよ
うにタイミングｔoにおいて一対の電源線を介して電源
電圧Ｖccを供給すると、これを受けて第１の電流源１１
が作動し、第１の電流源１１は図２(ｃ)に示すように一
定電流Ｉconstの出力を開始する。またこのとき上記電
源電圧Ｖccを受けて安定化電源５が作動し、図２(ｂ)に
示すように所定の特性を以てその出力電圧Ｖregが立ち
上がる。この安定化電源５の出力電圧の立ち上がり特性
は、例えば該安定化電源５に接続された平滑コンデンサ
Ｃの容量等によって規定される。

【００１５】しかして安定化電源５により駆動される第
２の電流源１２は、例えば前記電源電圧Ｖccを受けて作
動する安定化電源５の出力電圧が立ち上がり、その出力
電圧が前記センサ回路部４の最低駆動電圧Ｖactに達し
たタイミングｔ1から作動する如く構成される。そして
第２の電流源１２は、前記安定化電源５の出力電圧に応
じてその電流値が漸増し、前記安定化電源５の出力電圧
がセンサ回路部４を定常的に駆動する所定の駆動電圧Ｖ
regに達したときには、前記第１の電流源１１が出力す
る一定電流Ｉconstを越えた一定電流となるランプ・ホ
ールド波形をなす電流Ｉlampを出力するものとなってい
る。

【００１６】リセット回路１０は上述した如く第１の電
流源１１が出力する電流Ｉconst、および第２の電流源
１２が出力する電流Ｉlampの一方をソース電流、他方を
シンク電流として合成することで、図２(ｃ)において破
線で示す如き合成電流を得、これを出力回路７に対する
リセット信号として出力するものとなっている。特に上
記合成電流が前記出力回路７に対してシンク状態にある
時、出力回路７をリセット状態に保持するリセット信号
として出力するものとなっている。

【００１７】かくしてこのように構成されたリセット回
路１０を備えた電子スイッチ装置によれば、第１の電流
源１１から出力される電流Ｉconstと第２の電流源１２
から出力される電流Ｉlampとが互いに引き合い、その合
成電流によって出力回路７の動作が制御される。特に第
２の電流源１２は、安定化電源５の出力電圧がセンサ回
路部４の最低駆動電圧Ｖactに達した時点から作動する
ので、第２の電流源１２が作動するまでの間は第１の電
流源１１からの電流Ｉconstによって出力回路７の作動
が確実に禁止される。

【００１８】その後、第２の電流源１２の作動に伴って
該第２の電流源１２からの出力電流Ｉlampが増大し、そ
の出力電流Ｉlampが前記第１の電流源１１から出力され
る一定電流Ｉconstを越えたタイミングｔ2において、そ
の合成電流が始めて前記出力回路７に対してソース電流
として働き、これによって該出力回路７の作動を許容す
ることになる。

【００１９】しかしてこの時点においては、既に前記安
定化電源５の出力電圧が第２の電流源１２の作動開始条
件である前述したセンサ回路部４の最低駆動電圧Ｖact
を越えており、センサ回路部４が正常に動作しているこ
とから、出力回路７は該センサ回路部４の出力を受けて
オン・オフ動作することになる。従って出力回路７はセ
ンサ回路部４が正常に機能している場合にのみ、その動
作が許容されてオン・オフ動作することになる。

【００２０】換言すれば安定化電源５の出力電圧が十分
に立ち上がっていない場合には出力回路７の動作が禁止
され、上記安定化電源５の出力電圧がセンサ回路部４の
最低駆動電圧Ｖactに達した後、その出力電圧を受けて
作動する第２の電流源１２の出力電流Ｉlampが第１の電
流源１１から出力される一定電流Ｉconstを越えたタイ
ミングｔ2において上記出力回路７の作動禁止が解除さ
れることになる。従って出力回路７は、タイミングｔ1
においてセンサ回路部４が正常に機能した後、第２の電
流源１２の作動に伴ってその合成電流がソース電流に転
じるタイミングｔ2までその動作が禁止されることにな
り、その誤動作が確実に防止されることになる。

【００２１】ちなみに上述した如く第１および第２の電
流源１１,１２を作動させて、その合成電流により出力
回路７の動作を制御する場合には、例えば図３に示すよ
うに電源電圧Ｖccを受けて作動する第１の電流源１１か
らの出力電流を一対のｎｐｎトランジスタＱ1,Ｑ2から
なる第１のカレントミラー回路２１で受けてその出力電
流を取り出す。また安定化電源５の出力電圧を受けて作
動する第２の電流源１２からの出力電流を一対のｎｐｎ
トランジスタＱ3,Ｑ4からなる第２のカレントミラー回
路２２で受けて上記出力電流を取り出し、更にこのミラ
ー電流を一対のｐｎｐトランジスタＱ5,Ｑ6からなる第
３のカレントミラー回路２３を介して反転して取り出
す。そしてこれらの各電流を合成用のｐｎｐトランジス
タＱ7のベースに共通入力することで、前記第１のカレ
ントミラー回路２１を介して取り出した第１の電流源１
１からの電流をシンク電流、そして前記第２および第３
のカレントミラー回路２２,２３を順に介して取り出し
た第２の電流源１２からの電流をソース電流として前記
トランジスタＱ7により合成し、これをリセット信号と
して出力するようにすれば良い。この際、前記センサ回
路部４に対しては、例えば前記第２のカレントミラー回
路２２にベースを共通接続したミラー用のトランジスタ
Ｑ8を介して電流出力するようにし、これによってセン
サ回路部４を駆動するようにすれば良い。

【００２２】かくして上述したように第１の電流源１１
および第２の電流源１２を備えて構成されるリセット回
路１０によれば、安定化電源５の立ち上げ時に前記出力
回路７を非常に簡単に、且つ確実にリセットすることが
できる。しかも第２の電流源１２を作動させる上でのセ
ンサ回路部４の最低駆動電圧Ｖactと、センサ回路部４
に対して定常的に与える駆動電圧Ｖregだけを考慮して
リセット回路を１０を設計することができる。従って駆
動電圧Ｖregが低く、上記最低駆動電圧Ｖactとの電位差
が小さいような２線式近接スイッチにおいても、回路構
成や素子特性に影響されることなく、しかも温度特性に
依存することなく出力回路７を確実にリセットすること
ができるので、出力回路７の誤動作を防止することがで
きる等、その利点は多大である。

【００２３】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば高周波発振型近接スイッチに限
らず、外部電源を受けて作動する他の方式の近接スイッ
チにも同様に適用することができる。また２線式近接ス
イッチ以外にも適用可能なことは勿論のことである。ま
た安定化電源５の動作開始と共に第２の電流源１２を作
動させ、安定化電源５の出力電圧がセンサ回路部４の最
低駆動電圧Ｖactを上回った時点で、その出力電流が第
１の電流源からの電流値を上回るように回路構成するこ
ともできる。但し、この場合には安定化電源５の出力電
圧が十分に高くなった時点で第２の電流源１２からの出
力電流が第１の電流源からの電流を上回るように設定し
ておくことが必要である。また図３に示す回路におい
て、トランジスタＱ1,Ｑ2,Ｑ5,Ｑ6に適宜エミッタ抵抗
を介挿することで、前述したタイミングｔ2を調整可能
なことは言うまでもない。その他、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部電源により駆動される第１の電流源と、外部電源によ
り駆動される安定化電源の出力を受けて作動する第２の
電流源とを備え。これらの各電流源からの出力電流を合
成して出力回路の作動を制御するので、簡易に且つ確実
に出力回路の誤動作を防止することができる。

【００２５】特に請求項２に記載するように第２の電流
源を、安定化電源がセンサ回路部を駆動可能な所定の出
力電圧を得たタイミングで作動させることで、非常に簡
易に出力回路の誤動作を防止することができ、その動作
電圧が低い場合でも確実なリセット動作を行わせること
ができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電子スイッチ装置の
概略構成図。

【図２】本発明に係る電子スイッチ装置における出力回
路のリセット動作を示すタイミング図。

【図３】リセット回路の構成例を示す図。

【図４】従来の電子スイッチ装置の概略構成図。

【符号の説明】

４ センサ回路部 ５ 安定化電源 ７ 出力回路 １０ リセット回路 １１ 第１の電流源 １２ 第２の電流源 Ｑ7 電流合成用トランジスタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象物の近接を検出するセンサ回路
   部と、外部電源から電源供給されて作動して前記センサ
   回路部を駆動する安定化電源と、前記センサ回路部の出
   力を受けてオン・オフ動作する出力回路と、前記安定化
   電源への電源供給開始時にリセット信号を出力して前記
   出力回路をリセット状態に保つリセット回路とを具備し
   てなり、 前記リセット回路は、前記外部電源から電源供給されて
   一定の電流を生成する第１の電流源と、前記安定化電源
   により駆動されて該安定化電源の出力電圧に応じた電流
   を生成する第２の電流源と、これらの第１および第２の
   電流源から出力された電流の一方をソース電流、他方を
   シンク電流として合成して前記リセット信号を生成する
   手段とを具備したことを特徴とする電子スイッチ装置。
2. 【請求項２】 前記第２の電流源は、前記安定化電源の
   出力電圧が前記センサ回路部の最低駆動電圧に達した時
   点から作動するものであって、 前記出力電圧に応じて漸増して前記第１の電流源からの
   電流値を越える電流を出力することを特徴とする請求項
   １に記載の電子スイッチ装置。