JP3410630B2 - インピーダンス検出回路 - Google Patents
インピーダンス検出回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インピーダンス検
出回路に関し、特に、安全の通報出力を高エネルギ状態
で発生する安全確認型の構成で検出感度を良好なフェー
ルセーフなインピーダンス検出回路に関する。
出回路に関し、特に、安全の通報出力を高エネルギ状態
で発生する安全確認型の構成で検出感度を良好なフェー
ルセーフなインピーダンス検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、工場等で機械と協働して作業す
る作業者の安全を監視するための監視センサとして、作
業者の挙動等をインピーダンスの変化から検出し、この
検出出力により作業者の安全或いは危険を通報するセン
サ、例えばマットセンサ等がある。この種のセンサをフ
ェールセーフな構成とするには、インピーダンスが大な
る側を安全側とする時は、インピーダンスの増大に伴っ
てその検出出力が大きくなるようにし、インピーダンス
が小なる側を安全側とする時は、インピーダンスの低下
に伴いその検出出力が大きくなるように構成する。即
ち、インピーダンス検出出力が、安全を通報する時に高
エネルギ状態で発生し、危険を通報する時及びセンサ故
障時に低エネルギ状態となる構成とする。このような構
成のセンサは、安全確認型のセンサと呼ばれる。
る作業者の安全を監視するための監視センサとして、作
業者の挙動等をインピーダンスの変化から検出し、この
検出出力により作業者の安全或いは危険を通報するセン
サ、例えばマットセンサ等がある。この種のセンサをフ
ェールセーフな構成とするには、インピーダンスが大な
る側を安全側とする時は、インピーダンスの増大に伴っ
てその検出出力が大きくなるようにし、インピーダンス
が小なる側を安全側とする時は、インピーダンスの低下
に伴いその検出出力が大きくなるように構成する。即
ち、インピーダンス検出出力が、安全を通報する時に高
エネルギ状態で発生し、危険を通報する時及びセンサ故
障時に低エネルギ状態となる構成とする。このような構
成のセンサは、安全確認型のセンサと呼ばれる。
【０００３】図１５に、従来のインピーダンス検出回路
の例を示す。図１５において、電圧Ｖinを発生する電源
１に、インピーダンスＺｘが変化する検出対象２と固定
のインピーダンスＺ1 を有する基準インピーダンス素子
３の直列回路を接続する。以下に、この回路で、検出対
象２のインピーダンスＺｘの大きさを検出する場合につ
いて説明する。
の例を示す。図１５において、電圧Ｖinを発生する電源
１に、インピーダンスＺｘが変化する検出対象２と固定
のインピーダンスＺ1 を有する基準インピーダンス素子
３の直列回路を接続する。以下に、この回路で、検出対
象２のインピーダンスＺｘの大きさを検出する場合につ
いて説明する。
【０００４】検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′はインピー
ダンスＺｘが大きい程レベルが高くなり、基準インピー
ダンス素子３の端子間電圧Ｖ0 はインピーダンスＺｘが
小さい程レベルが高くなる。従って、安全確認型構成と
するには、インピーダンスＺｘが大なる側を安全側とす
る場合は検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′を検出出力と
し、インピーダンスＺｘが小なる側を安全側とする場合
は基準インピーダンス素子３の端子間電圧Ｖ0 を検出出
力とする。
ダンスＺｘが大きい程レベルが高くなり、基準インピー
ダンス素子３の端子間電圧Ｖ0 はインピーダンスＺｘが
小さい程レベルが高くなる。従って、安全確認型構成と
するには、インピーダンスＺｘが大なる側を安全側とす
る場合は検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′を検出出力と
し、インピーダンスＺｘが小なる側を安全側とする場合
は基準インピーダンス素子３の端子間電圧Ｖ0 を検出出
力とする。
【０００５】インピーダンスＺｘがΔＺｘ変動した時
の、検出電圧Ｖ0 ′とＶ0 に対する各レベル変化Δ
Ｖ0 ′、ΔＶ0 の変化率は、次の（１）、（２）式で表
される。 （ΔＶ0 ′／Ｖ0 ′）＝（ΔＺｘ／Ｚｘ）・（Ｚ1/（Ｚｘ＋Ｚ1 ＋ΔＺｘ）） ・・・ （１） （ΔＶ0 ／Ｖ0 ）＝−（ΔＺｘ／Ｚｘ）・（Ｚｘ/(Ｚ1 ＋Ｚｘ＋ΔＺｘ)) ・・・ （２） （１）から、端子間電圧Ｖ0 ′を検出出力とする場合の
検出感度（ΔＶ0 ′／Ｖ0 ′）を大きくするには、Ｚｘ
≪Ｚ1 とすればよい。一方、（２）式から端子間電圧Ｖ
0 を検出出力とする場合の検出感度（ΔＶ0 ／Ｖ0 ）を
大きくするには、Ｚ1 ≪Ｚｘとすればよい。
の、検出電圧Ｖ0 ′とＶ0 に対する各レベル変化Δ
Ｖ0 ′、ΔＶ0 の変化率は、次の（１）、（２）式で表
される。 （ΔＶ0 ′／Ｖ0 ′）＝（ΔＺｘ／Ｚｘ）・（Ｚ1/（Ｚｘ＋Ｚ1 ＋ΔＺｘ）） ・・・ （１） （ΔＶ0 ／Ｖ0 ）＝−（ΔＺｘ／Ｚｘ）・（Ｚｘ/(Ｚ1 ＋Ｚｘ＋ΔＺｘ)) ・・・ （２） （１）から、端子間電圧Ｖ0 ′を検出出力とする場合の
検出感度（ΔＶ0 ′／Ｖ0 ′）を大きくするには、Ｚｘ
≪Ｚ1 とすればよい。一方、（２）式から端子間電圧Ｖ
0 を検出出力とする場合の検出感度（ΔＶ0 ／Ｖ0 ）を
大きくするには、Ｚ1 ≪Ｚｘとすればよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、Ｚｘ≧Ｚmax
の状況とＺｘ≦Ｚmin の状況を図１５の回路で検出する
場合を考える。尚、Ｚmax 、Ｚmin は、例えば安全通報
と危険通報の境界値と仮定し、Ｚｘ≧Ｚmax の時を安全
とし、また、Ｚｘ≦Ｚmin の時を安全とする。Ｚmax ≫
Ｚmin とする。
の状況とＺｘ≦Ｚmin の状況を図１５の回路で検出する
場合を考える。尚、Ｚmax 、Ｚmin は、例えば安全通報
と危険通報の境界値と仮定し、Ｚｘ≧Ｚmax の時を安全
とし、また、Ｚｘ≦Ｚmin の時を安全とする。Ｚmax ≫
Ｚmin とする。
【０００７】図１６に、Ｚ1 ＝Ｚmin とした場合とＺ1
＝Ｚmax とした場合の検出電圧Ｖ0とＶ0 ′のレベル変
化をそれぞれ示す。図１６から明らかなように、安全確
認型構成では、基準インピーダンス素子３のインピーダ
ンスＺ1 を大きい値に設定した場合（Ｚ1 ＝Ｚmax ）、
検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′は、Ｚmax 近傍における
インピーダンスＺｘの変化に対する検出出力の変化率が
大きく検出感度が良好となり、Ｖ0 ′を用いてＺｘ≧Ｚ
maxは判別し易いが、基準インピーダンス素子３の端子
間電圧Ｖ0 は、Ｚmin 近傍におけるインピーダンスＺｘ
の変化に対する検出出力の変化率が小さく検出感度が悪
く、Ｖ0 を用いてＺｘ≦Ｚmin を判別するのは難しくな
る。一方、基準インピーダンス素子３のインピーダンス
Ｚ1 を小さい値に設定した場合（Ｚ1 ＝Ｚmin）、逆
に、基準インピーダンス３の端子間電圧Ｖ0 はＺmin 近
傍におけるインピーダンスＺｘの変化に対する検出出力
の変化率が大きく検出感度が良好で、Ｖ0を用いてＺｘ
≦Ｚmin は判別し易い、検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′
は、Ｚmax近傍におけるインピーダンスＺｘの変化に対
する検出出力の変化率が小さく検出感度が悪く、Ｖ0 ′
を用いてＺｘ≧Ｚmax を判別するのは難しくなる。
＝Ｚmax とした場合の検出電圧Ｖ0とＶ0 ′のレベル変
化をそれぞれ示す。図１６から明らかなように、安全確
認型構成では、基準インピーダンス素子３のインピーダ
ンスＺ1 を大きい値に設定した場合（Ｚ1 ＝Ｚmax ）、
検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′は、Ｚmax 近傍における
インピーダンスＺｘの変化に対する検出出力の変化率が
大きく検出感度が良好となり、Ｖ0 ′を用いてＺｘ≧Ｚ
maxは判別し易いが、基準インピーダンス素子３の端子
間電圧Ｖ0 は、Ｚmin 近傍におけるインピーダンスＺｘ
の変化に対する検出出力の変化率が小さく検出感度が悪
く、Ｖ0 を用いてＺｘ≦Ｚmin を判別するのは難しくな
る。一方、基準インピーダンス素子３のインピーダンス
Ｚ1 を小さい値に設定した場合（Ｚ1 ＝Ｚmin）、逆
に、基準インピーダンス３の端子間電圧Ｖ0 はＺmin 近
傍におけるインピーダンスＺｘの変化に対する検出出力
の変化率が大きく検出感度が良好で、Ｖ0を用いてＺｘ
≦Ｚmin は判別し易い、検出対象２の端子間電圧Ｖ0 ′
は、Ｚmax近傍におけるインピーダンスＺｘの変化に対
する検出出力の変化率が小さく検出感度が悪く、Ｖ0 ′
を用いてＺｘ≧Ｚmax を判別するのは難しくなる。
【０００８】以上のように、図１５の従来の回路構成で
は、基準インピーダンス素子３のインピーダンスＺ1 の
設定によって、Ｚｘ≧Ｚmax の検出感度とＺｘ≦Ｚmin
の検出感度のどちらか一方が安全確認型構成では損なわ
れる。このため、図１５の回路は、インピーダンスが大
なる側を安全側とする場合とインピーダンスが小なる側
を安全側とする場合において、同じ回路を用いては安全
確認型の構成でインピーダンス検出ができないという問
題があった。
は、基準インピーダンス素子３のインピーダンスＺ1 の
設定によって、Ｚｘ≧Ｚmax の検出感度とＺｘ≦Ｚmin
の検出感度のどちらか一方が安全確認型構成では損なわ
れる。このため、図１５の回路は、インピーダンスが大
なる側を安全側とする場合とインピーダンスが小なる側
を安全側とする場合において、同じ回路を用いては安全
確認型の構成でインピーダンス検出ができないという問
題があった。
【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、インピーダンスが大なる側を安全側とする場合もイ
ンピーダンスが小なる側を安全側とする場合も、共に良
好な検出感度で、しかも、安全確認型の構成でインピー
ダンス検出が可能なインピーダンス検出回路を提供する
ことを目的とする。
で、インピーダンスが大なる側を安全側とする場合もイ
ンピーダンスが小なる側を安全側とする場合も、共に良
好な検出感度で、しかも、安全確認型の構成でインピー
ダンス検出が可能なインピーダンス検出回路を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明では、動作状態でインピーダンスが変化する
検出対象の前記インピーダンスを検出するインピーダン
ス検出回路であって、大きい固定インピーダンスを有す
る第１基準インピーダンス素子と、該第１基準インピー
ダンス素子のインピーダンスより小さい固定インピーダ
ンスを有する第２基準インピーダンス素子と、前記検出
対象に対して、前記第１及び第２基準インピーダンス素
子のどちらか一方を選択的に直列接続する選択手段とを
備え、検出対象のインピーダンスが増大する側を安全側
とする時に第１基準インピーダンス素子を選択して検出
対象の端子間電圧に基づいて検出対象のインピーダンス
を検出し、検出対象のインピーダンスが減少する側を安
全側とする時に第２基準インピーダンス素子を選択して
第２基準インピーダンス素子の端子間電圧に基づいて検
出対象のインピーダンスを検出する構成とした。
載の本発明では、動作状態でインピーダンスが変化する
検出対象の前記インピーダンスを検出するインピーダン
ス検出回路であって、大きい固定インピーダンスを有す
る第１基準インピーダンス素子と、該第１基準インピー
ダンス素子のインピーダンスより小さい固定インピーダ
ンスを有する第２基準インピーダンス素子と、前記検出
対象に対して、前記第１及び第２基準インピーダンス素
子のどちらか一方を選択的に直列接続する選択手段とを
備え、検出対象のインピーダンスが増大する側を安全側
とする時に第１基準インピーダンス素子を選択して検出
対象の端子間電圧に基づいて検出対象のインピーダンス
を検出し、検出対象のインピーダンスが減少する側を安
全側とする時に第２基準インピーダンス素子を選択して
第２基準インピーダンス素子の端子間電圧に基づいて検
出対象のインピーダンスを検出する構成とした。
【００１１】かかる構成では、検出対象の端子間電圧は
インピーダンスの増大に応じてその検出出力が増大し、
第２基準インピーダンス素子の端子間電圧はインピーダ
ンスの減少に応じてその検出出力が増大する。従って、
どちらも安全側の時には検出出力が増大する方向であり
安全確認型の構成となる。また、検出対象の端子間電圧
の検出時に固有インピーダンスの大きい第１基準インピ
ーダンス素子を接続し、第２基準インピーダンス素子の
端子間電圧の検出時に固有インピーダンスの小さい第２
基準インピーダンス素子を接続することで、検出感度が
向上する。
インピーダンスの増大に応じてその検出出力が増大し、
第２基準インピーダンス素子の端子間電圧はインピーダ
ンスの減少に応じてその検出出力が増大する。従って、
どちらも安全側の時には検出出力が増大する方向であり
安全確認型の構成となる。また、検出対象の端子間電圧
の検出時に固有インピーダンスの大きい第１基準インピ
ーダンス素子を接続し、第２基準インピーダンス素子の
端子間電圧の検出時に固有インピーダンスの小さい第２
基準インピーダンス素子を接続することで、検出感度が
向上する。
【００１２】具体的には、請求項２のように、前記選択
手段が切換えスイッチの時、電源に一端側が接続する検
出対象の他端側を前記切換えスイッチの共通接点に接続
し、切換えスイッチの、一方の切換え接点側に第１基準
インピーダンス素子の一端側を接続し、他方の切換え接
点側に第２基準インピーダンス素子の一端側を接続し、
第１及び第２基準インピーダンス素子の各他端側を共通
に前記電源に接続する構成とする。
手段が切換えスイッチの時、電源に一端側が接続する検
出対象の他端側を前記切換えスイッチの共通接点に接続
し、切換えスイッチの、一方の切換え接点側に第１基準
インピーダンス素子の一端側を接続し、他方の切換え接
点側に第２基準インピーダンス素子の一端側を接続し、
第１及び第２基準インピーダンス素子の各他端側を共通
に前記電源に接続する構成とする。
【００１３】また、請求項３のように、前記選択手段が
ＯＮ／ＯＦＦスイッチの時、電源と検出対象及び第１基
準インピーダンス素子の直列回路を構成し、前記ＯＮ／
ＯＦＦスイッチと第２基準インピーダンス素子の直列回
路を、第１基準インピーダンス素子に対して並列接続す
る構成としてもよい。請求項４記載の発明では、検出対
象の端子間電圧に基づいてインピーダンスを検出する時
に、第２基準インピーダンス素子を切り離すよう選択手
段が動作していることを確認する確認手段を備える構成
とした。
ＯＮ／ＯＦＦスイッチの時、電源と検出対象及び第１基
準インピーダンス素子の直列回路を構成し、前記ＯＮ／
ＯＦＦスイッチと第２基準インピーダンス素子の直列回
路を、第１基準インピーダンス素子に対して並列接続す
る構成としてもよい。請求項４記載の発明では、検出対
象の端子間電圧に基づいてインピーダンスを検出する時
に、第２基準インピーダンス素子を切り離すよう選択手
段が動作していることを確認する確認手段を備える構成
とした。
【００１４】かかる構成では、確認手段で選択手段の動
作を確認し、この確認を条件に検出対象の端子間電圧に
基づくインピーダンスを検出すれば、インピーダンス検
出の信頼性が向上する。請求項５記載の発明では、電圧
レベルの高い第１電源と、電圧レベルの低い第２電源と
を設け、第１基準インピーダンス素子を選択して検出対
象の端子間電圧に基づいてインピーダンスを検出する時
に前記第１電源が接続され、第２基準インピーダンス素
子を選択して第２基準インピーダンス素子の端子間電圧
に基づいてインピーダンスを検出する時に前記第２電源
が接続される構成とした。
作を確認し、この確認を条件に検出対象の端子間電圧に
基づくインピーダンスを検出すれば、インピーダンス検
出の信頼性が向上する。請求項５記載の発明では、電圧
レベルの高い第１電源と、電圧レベルの低い第２電源と
を設け、第１基準インピーダンス素子を選択して検出対
象の端子間電圧に基づいてインピーダンスを検出する時
に前記第１電源が接続され、第２基準インピーダンス素
子を選択して第２基準インピーダンス素子の端子間電圧
に基づいてインピーダンスを検出する時に前記第２電源
が接続される構成とした。
【００１５】かかる構成では、第２基準インピーダンス
素子の端子間電圧が第２電源の電圧レベルより高くなる
ことはない。検出対象の端子間電圧によるインピーダン
ス検出の判定閾値を第２電源の電圧レベルより高く設定
すれば、この判定閾値を越えた時は、選択手段が第１基
準インピーダンス素子選択側であることが分かり、選択
手段の動作確認は不要である。
素子の端子間電圧が第２電源の電圧レベルより高くなる
ことはない。検出対象の端子間電圧によるインピーダン
ス検出の判定閾値を第２電源の電圧レベルより高く設定
すれば、この判定閾値を越えた時は、選択手段が第１基
準インピーダンス素子選択側であることが分かり、選択
手段の動作確認は不要である。
【００１６】請求項５の具体的構成は、請求項６のよう
に、前記選択手段が切換えスイッチであり、切換えスイ
ッチの共通接点に検出対象を介して前記第１電源の一端
を接続し、切換えスイッチの一方の切換え接点に第１基
準インピーダンス素子を介して第１電源の他端を接続
し、切換えスイッチの他方の切換え接点に前記第２電源
と第２基準インピーダンス素子の直列回路の一端を接続
し、前記直列回路の他端を第１電源と検出対象との間に
接続する構成とした。
に、前記選択手段が切換えスイッチであり、切換えスイ
ッチの共通接点に検出対象を介して前記第１電源の一端
を接続し、切換えスイッチの一方の切換え接点に第１基
準インピーダンス素子を介して第１電源の他端を接続
し、切換えスイッチの他方の切換え接点に前記第２電源
と第２基準インピーダンス素子の直列回路の一端を接続
し、前記直列回路の他端を第１電源と検出対象との間に
接続する構成とした。
【００１７】また、請求項７のように、前記選択手段が
ＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、第１電源と検出対象と第
１基準インピーダンス素子の直列回路を構成し、前記Ｏ
Ｎ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２基準インピーダ
ンス素子の直列回路を、第１基準インピーダンス素子に
対して並列接続する構成としてもよい。また、請求項８
のように、前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、第１電源と第１基準インピーダンス素子の直列回路
を第１のトランスの一方の一次巻線に直列接続し、前記
ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２基準インピー
ダンス素子の直列回路を前記第１のトランスの他方の一
次巻線に直列接続し、第１のトランスの二次巻線に検出
対象を接続する構成としてもよい。
ＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、第１電源と検出対象と第
１基準インピーダンス素子の直列回路を構成し、前記Ｏ
Ｎ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２基準インピーダ
ンス素子の直列回路を、第１基準インピーダンス素子に
対して並列接続する構成としてもよい。また、請求項８
のように、前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、第１電源と第１基準インピーダンス素子の直列回路
を第１のトランスの一方の一次巻線に直列接続し、前記
ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２基準インピー
ダンス素子の直列回路を前記第１のトランスの他方の一
次巻線に直列接続し、第１のトランスの二次巻線に検出
対象を接続する構成としてもよい。
【００１８】また、請求項９のように、前記選択手段が
ＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、前記第２電源と前記ＯＮ
／ＯＦＦスイッチと第２基準インピーダンス素子及び第
２のトランスの一次巻線の直列回路を構成し、前記第１
電源と第１基準インピーダンス素子の直列回路の、一端
を前記第２のトランスの一次巻線の中間タップに接続し
他端を第２電源と第２基準インピーダンス素子の間に接
続し、第２のトランスの二次巻線に検出対象を接続する
構成としてもよい。
ＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、前記第２電源と前記ＯＮ
／ＯＦＦスイッチと第２基準インピーダンス素子及び第
２のトランスの一次巻線の直列回路を構成し、前記第１
電源と第１基準インピーダンス素子の直列回路の、一端
を前記第２のトランスの一次巻線の中間タップに接続し
他端を第２電源と第２基準インピーダンス素子の間に接
続し、第２のトランスの二次巻線に検出対象を接続する
構成としてもよい。
【００１９】請求項１０記載の発明では、前記第１のト
ランスの他方の一次巻線に接続する前記ＯＮ／ＯＦＦス
イッチと第２電源及び第２基準インピーダンス素子の直
列回路に、フォトカプラの発光素子を介在させる構成と
した。かかる構成では、例えば第２基準インピーダンス
素子に断線故障が発生した場合、フォトカプラの出力が
発生せず、第２基準インピーダンス素子に断線故障が生
じたことを直接検出できるようになる。
ランスの他方の一次巻線に接続する前記ＯＮ／ＯＦＦス
イッチと第２電源及び第２基準インピーダンス素子の直
列回路に、フォトカプラの発光素子を介在させる構成と
した。かかる構成では、例えば第２基準インピーダンス
素子に断線故障が発生した場合、フォトカプラの出力が
発生せず、第２基準インピーダンス素子に断線故障が生
じたことを直接検出できるようになる。
【００２０】請求項１１記載の発明では、前記検出対象
が、互いに対向する２つの電極板を有して電極板間の開
放／接触によりインピーダンスが変化するマットセンサ
である。請求項１２記載の発明では、前記マットセンサ
の電極板が開放したことを電極板間の端子間電圧に基づ
いて検出し、電極板が接触したことを前記第２基準イン
ピーダンス素子の端子間電圧に基づいて検出する構成と
し、各端子間電圧に基づく各検出信号のいずれか一方が
消滅したことを検出して前記選択手段を駆動制御する制
御手段を設ける構成とした。
が、互いに対向する２つの電極板を有して電極板間の開
放／接触によりインピーダンスが変化するマットセンサ
である。請求項１２記載の発明では、前記マットセンサ
の電極板が開放したことを電極板間の端子間電圧に基づ
いて検出し、電極板が接触したことを前記第２基準イン
ピーダンス素子の端子間電圧に基づいて検出する構成と
し、各端子間電圧に基づく各検出信号のいずれか一方が
消滅したことを検出して前記選択手段を駆動制御する制
御手段を設ける構成とした。
【００２１】かかる構成では、マットセンサの電極板が
開放した時は、第１基準インピーダンス素子を用いて検
出出力を発生させ、マットセンサの電極板が接触した時
は、第２基準インピーダンス素子を用いて検出出力を発
生させることができる。これにより、マットセンサの開
放／接触の各状態を良好な検出感度で検出できる。制御
手段は、請求項１３記載のように、マットセンサの電極
板間の端子間電圧に基づく出力信号を反転するインバー
タと、該インバータの出力が入力してから所定時間出力
を発生するワンショットマルチバイブレータと、該ワン
ショットマルチバイブレータの出力と第２基準インピー
ダンス素子の端子間電圧に基づく出力信号の論理和演算
を行う第１ＯＲゲートとを備え、該第１ＯＲゲートから
出力が発生した時に前記選択手段を第２基準インピーダ
ンス素子選択側に駆動する構成とした。
開放した時は、第１基準インピーダンス素子を用いて検
出出力を発生させ、マットセンサの電極板が接触した時
は、第２基準インピーダンス素子を用いて検出出力を発
生させることができる。これにより、マットセンサの開
放／接触の各状態を良好な検出感度で検出できる。制御
手段は、請求項１３記載のように、マットセンサの電極
板間の端子間電圧に基づく出力信号を反転するインバー
タと、該インバータの出力が入力してから所定時間出力
を発生するワンショットマルチバイブレータと、該ワン
ショットマルチバイブレータの出力と第２基準インピー
ダンス素子の端子間電圧に基づく出力信号の論理和演算
を行う第１ＯＲゲートとを備え、該第１ＯＲゲートから
出力が発生した時に前記選択手段を第２基準インピーダ
ンス素子選択側に駆動する構成とした。
【００２２】請求項１４記載の発明では、前記マットセ
ンサの電極板間の端子間電圧が所定値以上か否かを判定
する第１レベル検定回路と、第２基準インピーダンス素
子の端子間電圧が所定値以上か否かを判定する第２レベ
ル検定回路と、マットセンサの動作状態の変化無しを検
出して出力を発生する変化無し検出回路と、前記第１レ
ベル検定回路の出力と前記変化無し検出回路の出力との
論理積演算を行うＡＮＤゲートと、該ＡＮＤゲートと前
記第２レベル検定回路の出力との論理和演算を行う第２
ＯＲゲートとを備え、前記第２ＯＲゲートの出力を接触
不良判定用出力とする接触不良検出部を設ける構成とし
た。
ンサの電極板間の端子間電圧が所定値以上か否かを判定
する第１レベル検定回路と、第２基準インピーダンス素
子の端子間電圧が所定値以上か否かを判定する第２レベ
ル検定回路と、マットセンサの動作状態の変化無しを検
出して出力を発生する変化無し検出回路と、前記第１レ
ベル検定回路の出力と前記変化無し検出回路の出力との
論理積演算を行うＡＮＤゲートと、該ＡＮＤゲートと前
記第２レベル検定回路の出力との論理和演算を行う第２
ＯＲゲートとを備え、前記第２ＯＲゲートの出力を接触
不良判定用出力とする接触不良検出部を設ける構成とし
た。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のインピーダンス
検出回路の実施形態を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明の第１実施形態の回路図を示す。図１におい
て、電圧Ｖinを発生する電源１１に、インピーダンスＺ
ｘが変化する検出対象１２の一端を接続し、検出対象１
２の他端に選択手段としての切換えスイッチ１３の共通
接点側を接続する。切換えスイッチ１３の切換え接点ａ
側に、大きい固有インピーダンスＺL を有する第１基準
インピーダンス素子１４を接続し、切換え接点ｂ側に、
小さい固有インピーダンスＺS （ＺL ≫ＺS ）を有する
第２基準インピーダンス素子１５を接続する。前記第１
及び第２基準インピーダンス素子１４，１５の他端は、
共通に前記電源１１に接続する。従って、切換えスイッ
チ１３によって第１及び第２基準インピーダンス素子１
４，１５は、選択的に検出対象１２に直列接続可能であ
る。
検出回路の実施形態を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明の第１実施形態の回路図を示す。図１におい
て、電圧Ｖinを発生する電源１１に、インピーダンスＺ
ｘが変化する検出対象１２の一端を接続し、検出対象１
２の他端に選択手段としての切換えスイッチ１３の共通
接点側を接続する。切換えスイッチ１３の切換え接点ａ
側に、大きい固有インピーダンスＺL を有する第１基準
インピーダンス素子１４を接続し、切換え接点ｂ側に、
小さい固有インピーダンスＺS （ＺL ≫ＺS ）を有する
第２基準インピーダンス素子１５を接続する。前記第１
及び第２基準インピーダンス素子１４，１５の他端は、
共通に前記電源１１に接続する。従って、切換えスイッ
チ１３によって第１及び第２基準インピーダンス素子１
４，１５は、選択的に検出対象１２に直列接続可能であ
る。
【００２４】次に、図１の回路で検出対象１２のインピ
ーダンスＺｘの大きさを安全確認型構成で検出する場合
の動作について説明する。検出対象１２のインピーダン
スＺｘが大なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmaxを検出
したい場合、切換えスイッチ１３を切換え接点ａ側に切
換えて、大きいインピーダンスＺL の第１基準インピー
ダンス素子１４を検出対象１２に接続し、検出対象１２
の端子間電圧Ｖ0 ′を用いてインピーダンスＺｘの大き
さを検出する。この場合、インピーダンスＺｘが大きい
程、端子間電圧Ｖ0 ′は高レベルになる。従って、検出
対象１２の端子間電圧Ｖ0 ′を、例えば、予め設定した
判定閾値ＶT ′を有するレベル検定回路（図示せず）に
入力してレベル検定する。Ｖ 0 ′≧ＶT ′であれば、レ
ベル検定回路から高エネルギ状態に相当する論理値１の
出力が発生し安全状態であることを通報する。Ｖ0 ′＜
ＶT ′では、レベル検定回路の出力は低エネルギ状態に
相当する論理値０となる。
ーダンスＺｘの大きさを安全確認型構成で検出する場合
の動作について説明する。検出対象１２のインピーダン
スＺｘが大なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmaxを検出
したい場合、切換えスイッチ１３を切換え接点ａ側に切
換えて、大きいインピーダンスＺL の第１基準インピー
ダンス素子１４を検出対象１２に接続し、検出対象１２
の端子間電圧Ｖ0 ′を用いてインピーダンスＺｘの大き
さを検出する。この場合、インピーダンスＺｘが大きい
程、端子間電圧Ｖ0 ′は高レベルになる。従って、検出
対象１２の端子間電圧Ｖ0 ′を、例えば、予め設定した
判定閾値ＶT ′を有するレベル検定回路（図示せず）に
入力してレベル検定する。Ｖ 0 ′≧ＶT ′であれば、レ
ベル検定回路から高エネルギ状態に相当する論理値１の
出力が発生し安全状態であることを通報する。Ｖ0 ′＜
ＶT ′では、レベル検定回路の出力は低エネルギ状態に
相当する論理値０となる。
【００２５】一方、検出対象１２のインピーダンスＺｘ
が小なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmin を検出したい
場合、切換えスイッチ１３を切換え接点ｂ側に切換え
て、小さいインピーダンスＺS の第２基準インピーダン
ス素子１５を検出対象１２に接続し、第２基準インピー
ダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 を用いてインピーダン
スＺｘの大きさを検出する。この場合、インピーダンス
Ｚｘが小さい程、端子間電圧Ｖ0 は高レベルになる。従
って、基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ
0 を、判定閾値ＶT ′でレベル検定する。Ｖ0 ≧ＶT ′
であれば、レベル検定回路から論理値１の出力が発生し
て安全を通報する。Ｖ0 ＜ＶT ′では、レベル検定回路
の出力は論理値０となる。
が小なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmin を検出したい
場合、切換えスイッチ１３を切換え接点ｂ側に切換え
て、小さいインピーダンスＺS の第２基準インピーダン
ス素子１５を検出対象１２に接続し、第２基準インピー
ダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 を用いてインピーダン
スＺｘの大きさを検出する。この場合、インピーダンス
Ｚｘが小さい程、端子間電圧Ｖ0 は高レベルになる。従
って、基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ
0 を、判定閾値ＶT ′でレベル検定する。Ｖ0 ≧ＶT ′
であれば、レベル検定回路から論理値１の出力が発生し
て安全を通報する。Ｖ0 ＜ＶT ′では、レベル検定回路
の出力は論理値０となる。
【００２６】次に、図２に第２実施形態の回路図を示
す。尚、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２において、本実施形態は、図１の第１実施
形態の切換えスイッチ１３に代えて、選択手段としてＯ
Ｎ・ＯＦＦ動作するスイッチ２０を設ける。即ち、検出
対象１２に第１基準インピーダンス素子１４を直列接続
し、スイッチ２０と第２基準インピーダンス素子１５の
直列回路を、第１基準インピーダンス素子１４に対して
並列接続して構成する。
す。尚、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２において、本実施形態は、図１の第１実施
形態の切換えスイッチ１３に代えて、選択手段としてＯ
Ｎ・ＯＦＦ動作するスイッチ２０を設ける。即ち、検出
対象１２に第１基準インピーダンス素子１４を直列接続
し、スイッチ２０と第２基準インピーダンス素子１５の
直列回路を、第１基準インピーダンス素子１４に対して
並列接続して構成する。
【００２７】かかる構成では、検出対象１２のインピー
ダンスＺｘが大なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmax を
検出したい場合、スイッチ２０をＯＦＦして検出対象１
２の端子間電圧Ｖ0 ′を用いて、Ｖ0 ′≧ＶT ′か否か
を図１と同様にレベル検定すればよい。この際、第２基
準インピーダンス素子１４は切り離されるので、端子間
電圧Ｖ0 は発生しない。
ダンスＺｘが大なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmax を
検出したい場合、スイッチ２０をＯＦＦして検出対象１
２の端子間電圧Ｖ0 ′を用いて、Ｖ0 ′≧ＶT ′か否か
を図１と同様にレベル検定すればよい。この際、第２基
準インピーダンス素子１４は切り離されるので、端子間
電圧Ｖ0 は発生しない。
【００２８】また、検出対象１２のインピーダンスＺｘ
が小なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmin を検出したい
場合、スイッチ２０をＯＮにする。この場合、第１基準
インピーダンス素子１４のインピーダンスＺL と第２基
準インピーダンス素子１５のインピーダンスＺｓは、Ｚ
ｓ≪ＺL の関係にあるから、第１基準インピーダンス素
子１４と第２基準インピーダンス素子１５が並列接続さ
れた時のインピーダンスは略Ｚｓである。従って、第２
基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0を用い
て、Ｖ0 ≧ＶT ′か否かを図１と同様にレベル検定すれ
ばよい。
が小なる側が安全側であり、Ｚｘ≧Ｚmin を検出したい
場合、スイッチ２０をＯＮにする。この場合、第１基準
インピーダンス素子１４のインピーダンスＺL と第２基
準インピーダンス素子１５のインピーダンスＺｓは、Ｚ
ｓ≪ＺL の関係にあるから、第１基準インピーダンス素
子１４と第２基準インピーダンス素子１５が並列接続さ
れた時のインピーダンスは略Ｚｓである。従って、第２
基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0を用い
て、Ｖ0 ≧ＶT ′か否かを図１と同様にレベル検定すれ
ばよい。
【００２９】尚、図１及び図２の実施形態においては、
端子間電圧Ｖ0 、Ｖ0 ′の各判定閾値は同じ値である
が、それぞれ異なる値に設定してもよいことは言うまで
もない。次に、第３実施形態について説明する。図３
に、図１及び図２の回路による第１基準インピーダンス
素子１４と第２基準インピーダンス素子１５を使用した
時のレベル検定する端子間電圧Ｖ0 ′，Ｖ 0 の変化状態
を示す。
端子間電圧Ｖ0 、Ｖ0 ′の各判定閾値は同じ値である
が、それぞれ異なる値に設定してもよいことは言うまで
もない。次に、第３実施形態について説明する。図３
に、図１及び図２の回路による第１基準インピーダンス
素子１４と第２基準インピーダンス素子１５を使用した
時のレベル検定する端子間電圧Ｖ0 ′，Ｖ 0 の変化状態
を示す。
【００３０】第１基準インピーダンス素子１４の使用
時、即ち、図１では切換えスイッチ１３を接点ａ側に接
続し、図２ではスイッチ２０をＯＦＦにした場合、
Ｖ0 ′≧Ｖ T ′ならばＺｘ≧Ｚmax である。この場合、
第２基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 は出
力されない。一方、第２基準インピーダンス素子１５の
使用時、即ち、図１では切換えスイッチ１３を接点ｂ側
に接続し、図２ではスイッチ２０をＯＮにした場合、Ｖ
0 ≧ＶT ′ならばＺｘ≦Ｚmin である。しかし、この
時、Ｚｘ＞Ｚmin の場合もＶ0 ′＞ＶT ′になり、
Ｖ0 ′≧ＶT ′が必ずしもＺｘ≧Ｚmax を意味しない。
時、即ち、図１では切換えスイッチ１３を接点ａ側に接
続し、図２ではスイッチ２０をＯＦＦにした場合、
Ｖ0 ′≧Ｖ T ′ならばＺｘ≧Ｚmax である。この場合、
第２基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 は出
力されない。一方、第２基準インピーダンス素子１５の
使用時、即ち、図１では切換えスイッチ１３を接点ｂ側
に接続し、図２ではスイッチ２０をＯＮにした場合、Ｖ
0 ≧ＶT ′ならばＺｘ≦Ｚmin である。しかし、この
時、Ｚｘ＞Ｚmin の場合もＶ0 ′＞ＶT ′になり、
Ｖ0 ′≧ＶT ′が必ずしもＺｘ≧Ｚmax を意味しない。
【００３１】従って、検出対象１２のインピーダンスＺ
ｘが大なる側が安全側であり、端子間電圧Ｖ0 ′を用い
てＺｘ≧Ｚmax を検出する場合、検出対象１２のインピ
ーダンスＺｘが、Ｚｘ≧Ｚmax であることを確実に通報
するためには、第２基準インピーダンス素子１５が接続
されていないこと、即ち、図１では切換えスイッチ１３
が接点ｂ側に接続していないこと、図２ではスイッチ２
０がＯＦＦしていることを確認する必要がある。
ｘが大なる側が安全側であり、端子間電圧Ｖ0 ′を用い
てＺｘ≧Ｚmax を検出する場合、検出対象１２のインピ
ーダンスＺｘが、Ｚｘ≧Ｚmax であることを確実に通報
するためには、第２基準インピーダンス素子１５が接続
されていないこと、即ち、図１では切換えスイッチ１３
が接点ｂ側に接続していないこと、図２ではスイッチ２
０がＯＦＦしていることを確認する必要がある。
【００３２】図４に示す第３実施形態は、端子間電圧Ｖ
0 ′を用いてＺｘ≧Ｚmax を検出する場合に、前述の確
認機能を設けた回路例である。尚、図４は、図２の回路
に適用した例を示し、図２と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。図４において、検出対象１２の端
子間電圧Ｖ0 ′のレベルを判定するレベル検定回路２１
と、スイッチ２０のＯＦＦ状態を検出する確認手段とし
てのＯＦＦ検出回路２２と、レベル検定回路２１とＯＦ
Ｆ検出回路２２の両出力の論理積演算をするＡＮＤゲー
ト２３とを設け、ＡＮＤゲート２３の出力Ｙを判定出力
とする。
0 ′を用いてＺｘ≧Ｚmax を検出する場合に、前述の確
認機能を設けた回路例である。尚、図４は、図２の回路
に適用した例を示し、図２と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。図４において、検出対象１２の端
子間電圧Ｖ0 ′のレベルを判定するレベル検定回路２１
と、スイッチ２０のＯＦＦ状態を検出する確認手段とし
てのＯＦＦ検出回路２２と、レベル検定回路２１とＯＦ
Ｆ検出回路２２の両出力の論理積演算をするＡＮＤゲー
ト２３とを設け、ＡＮＤゲート２３の出力Ｙを判定出力
とする。
【００３３】かかる構成では、検出対象１２の端子間電
圧Ｖ0 ′がレベル検定回路２１の判定閾値ＶT ′以上
（Ｖ0 ′≧ＶT ′）であって、且つ、スイッチ２０が開
放状態にあってＯＦＦ検出回路２２から論理値１の出力
が発生した時のみ、ＡＮＤゲート２３から論理値１の出
力Ｙが発生し、安全が通報される。尚、前記ＯＦＦ検出
回路２２は、例えばＰＣＴ／ＪＰ９３／１７０３等で公
知のもので、フォトカプラと電流センサ等の組み合わせ
により、スイッチ２０がＯＦＦ状態の時に電流が流れる
込む電流を検出して論理値１の出力を発生し、スイッチ
２０がＯＮ状態では電流が流れ込まず出力が論理値０と
なる構成である。
圧Ｖ0 ′がレベル検定回路２１の判定閾値ＶT ′以上
（Ｖ0 ′≧ＶT ′）であって、且つ、スイッチ２０が開
放状態にあってＯＦＦ検出回路２２から論理値１の出力
が発生した時のみ、ＡＮＤゲート２３から論理値１の出
力Ｙが発生し、安全が通報される。尚、前記ＯＦＦ検出
回路２２は、例えばＰＣＴ／ＪＰ９３／１７０３等で公
知のもので、フォトカプラと電流センサ等の組み合わせ
により、スイッチ２０がＯＦＦ状態の時に電流が流れる
込む電流を検出して論理値１の出力を発生し、スイッチ
２０がＯＮ状態では電流が流れ込まず出力が論理値０と
なる構成である。
【００３４】次に、図５、図６に第４及び第５実施形態
を示す。図５及び図６の各実施形態は、第１基準インピ
ーダンス素子１４の使用時（Ｚｘ≧Ｚmax 検出）と、第
２基準インピーダンス素子１５の使用時（Ｚｘ≦Ｚmin
検出）とで、電源レベルを切換えることによって、Ｚｘ
≧Ｚmax 検出時に図４のＯＦＦ検出回路２２を省略でき
るようにしたものである。
を示す。図５及び図６の各実施形態は、第１基準インピ
ーダンス素子１４の使用時（Ｚｘ≧Ｚmax 検出）と、第
２基準インピーダンス素子１５の使用時（Ｚｘ≦Ｚmin
検出）とで、電源レベルを切換えることによって、Ｚｘ
≧Ｚmax 検出時に図４のＯＦＦ検出回路２２を省略でき
るようにしたものである。
【００３５】図５の第４実施形態では、切換えスイッチ
１３の接点ａを介して電源電圧ＶLの第１電源としての
電源３０、第１基準インピーダンス素子１４及び検出対
象１２の直列回路を構成し、切換えスイッチ１３の接点
ｂを介して前記電源電圧ＶLより小さい電源電圧Ｖ
S （Ｖｓ≪ＶL ）の第２電源としての電源３１、第２基
準インピーダンス素子１５及び検出対象１２の直列回路
を構成する。
１３の接点ａを介して電源電圧ＶLの第１電源としての
電源３０、第１基準インピーダンス素子１４及び検出対
象１２の直列回路を構成し、切換えスイッチ１３の接点
ｂを介して前記電源電圧ＶLより小さい電源電圧Ｖ
S （Ｖｓ≪ＶL ）の第２電源としての電源３１、第２基
準インピーダンス素子１５及び検出対象１２の直列回路
を構成する。
【００３６】図６の第５実施形態では、切換えスイッチ
１３に代えて、ＯＮ・ＯＦＦ動作するスイッチ２０を用
いた例である。図７に、切換えスイッチ１３の接点ａ，
ｂを切換えた場合及びスイッチ２０をＯＮ／ＯＦＦした
場合の、端子間電圧Ｖ0 とＶ0 ′のレベルの変化を示
す。図７から明らかなように、図５及び図６の回路で
は、第２基準インピーダンス素子１５の使用時、即ち、
図５では切換えスイッチ１３を接点ｂ側に接続し、図６
ではスイッチ２０をＯＮした時、検出対象１２の端子間
電圧Ｖ0 ′は電源３１の電圧ＶS を越えることはない。
従って、切換えスイッチ１３を接点ａ側にし、又はスイ
ッチ２０をＯＦＦにして、電源３０を用いてＺｘ≧Ｚma
x を検出する場合に、検出対象１２の端子間電圧Ｖ0 ′
をレベル検定するレベル検定回路の判定閾値ＶT ′を、
ＶT ′＞ＶS となるように設定すれば、Ｖ0 ′≧ＶT ′
の時は必ずＺｘ≧Ｚmax であることを意味する。尚、第
２基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 を用い
てＺｘ≦Ｚmin を検出する場合の判定閾値ＶT は、電源
電圧ＶS より小さく設定することは言うまでもない。
１３に代えて、ＯＮ・ＯＦＦ動作するスイッチ２０を用
いた例である。図７に、切換えスイッチ１３の接点ａ，
ｂを切換えた場合及びスイッチ２０をＯＮ／ＯＦＦした
場合の、端子間電圧Ｖ0 とＶ0 ′のレベルの変化を示
す。図７から明らかなように、図５及び図６の回路で
は、第２基準インピーダンス素子１５の使用時、即ち、
図５では切換えスイッチ１３を接点ｂ側に接続し、図６
ではスイッチ２０をＯＮした時、検出対象１２の端子間
電圧Ｖ0 ′は電源３１の電圧ＶS を越えることはない。
従って、切換えスイッチ１３を接点ａ側にし、又はスイ
ッチ２０をＯＦＦにして、電源３０を用いてＺｘ≧Ｚma
x を検出する場合に、検出対象１２の端子間電圧Ｖ0 ′
をレベル検定するレベル検定回路の判定閾値ＶT ′を、
ＶT ′＞ＶS となるように設定すれば、Ｖ0 ′≧ＶT ′
の時は必ずＺｘ≧Ｚmax であることを意味する。尚、第
２基準インピーダンス素子１５の端子間電圧Ｖ0 を用い
てＺｘ≦Ｚmin を検出する場合の判定閾値ＶT は、電源
電圧ＶS より小さく設定することは言うまでもない。
【００３７】従って、検出対象１２の端子間電圧Ｖ0 ′
を用いてＺｘ≧Ｚmax の検出を行う場合に、切換えスイ
ッチ１３やスイッチ２０の接点状態を確認する必要がな
く、ＯＦＦ検出回路２２及びＡＮＤゲート２３が不要に
なる。また、端子間電圧Ｖ0を用いてＺｘ≦Ｚmin を検
出する場合と、端子間電圧Ｖ0 ′を用いてＺｘ≧Ｚmax
を検出する場合とで、入力レベルを切換えることによ
り、Ｚｘ≦Ｚmin を検知する場合の消費電流を小さくす
ることができる利点がある。
を用いてＺｘ≧Ｚmax の検出を行う場合に、切換えスイ
ッチ１３やスイッチ２０の接点状態を確認する必要がな
く、ＯＦＦ検出回路２２及びＡＮＤゲート２３が不要に
なる。また、端子間電圧Ｖ0を用いてＺｘ≦Ｚmin を検
出する場合と、端子間電圧Ｖ0 ′を用いてＺｘ≧Ｚmax
を検出する場合とで、入力レベルを切換えることによ
り、Ｚｘ≦Ｚmin を検知する場合の消費電流を小さくす
ることができる利点がある。
【００３８】尚、図８は、図６の回路において周期Ｔ0
でスイッチ２０をＯＮ／ＯＦＦ操作した時の検出電圧Ｖ
0 ′、Ｖ0 の変化を示す。図８に示すように、Ｚｘ≧Ｚ
maxの場合に限り、スイッチＯＦＦ時にＶ0 ′≧ＶT ′
となり、Ｚｘ≦Ｚmin の場合に限り、スイッチＯＮ時に
Ｖ0 ≧ＶT となる。このように、スイッチ２０を短い周
期でＯＮ／ＯＦＦ操作することによって、回路自身でイ
ンピーダンスＺｘの大きさを確認できる。また、第１基
準インピーダンス１４に断線故障が生じた場合は、
Ｖ0 ′≧ＶT ′は生じない。同様に、第２基準インピー
ダンス１５に断線故障が生じた場合はＶ0 ≧ＶT は生じ
ない。従って、インピーダンスＺｘの大きさの確認と同
時に、基準インピーダンス１４，１５等の断線故障も検
出可能である。
でスイッチ２０をＯＮ／ＯＦＦ操作した時の検出電圧Ｖ
0 ′、Ｖ0 の変化を示す。図８に示すように、Ｚｘ≧Ｚ
maxの場合に限り、スイッチＯＦＦ時にＶ0 ′≧ＶT ′
となり、Ｚｘ≦Ｚmin の場合に限り、スイッチＯＮ時に
Ｖ0 ≧ＶT となる。このように、スイッチ２０を短い周
期でＯＮ／ＯＦＦ操作することによって、回路自身でイ
ンピーダンスＺｘの大きさを確認できる。また、第１基
準インピーダンス１４に断線故障が生じた場合は、
Ｖ0 ′≧ＶT ′は生じない。同様に、第２基準インピー
ダンス１５に断線故障が生じた場合はＶ0 ≧ＶT は生じ
ない。従って、インピーダンスＺｘの大きさの確認と同
時に、基準インピーダンス１４，１５等の断線故障も検
出可能である。
【００３９】また、上述した各実施形態では、検出対象
のインピーダンスがある値以上か否かを検出するもので
あるが、所定値か否か或いは所定範囲か否かを検出する
場合にも本発明のインピーダンス検出回路は適用可能で
ある。即ち、検出対象或いは第２基準インピーダンス素
子の端子間電圧Ｖ0 ′、Ｖ0 を、図９に示すように上限
閾値ＶTH′，ＶTH及び下限閾値ＶTL′，ＶTLをそれぞれ
有するウィンドウコンパレータに入力してレベル検定す
ればよい。
のインピーダンスがある値以上か否かを検出するもので
あるが、所定値か否か或いは所定範囲か否かを検出する
場合にも本発明のインピーダンス検出回路は適用可能で
ある。即ち、検出対象或いは第２基準インピーダンス素
子の端子間電圧Ｖ0 ′、Ｖ0 を、図９に示すように上限
閾値ＶTH′，ＶTH及び下限閾値ＶTL′，ＶTLをそれぞれ
有するウィンドウコンパレータに入力してレベル検定す
ればよい。
【００４０】次に、本発明のインピーダンス検出回路を
マットセンサのインピーダンス検出に適用する場合につ
いて示す。マットセンサは、例えば機械周囲の危険領域
に敷設し、この危険領域への作業者の侵入検知のため等
に利用される。この種のマットセンサは、互いに所定距
離離して対面させた二枚の電極板を絶縁材で被覆して構
成され、物体がマットセンサの上に乗ると互いの電極板
が接触し、物体が離れると互いの電極板が離れるように
なっている。
マットセンサのインピーダンス検出に適用する場合につ
いて示す。マットセンサは、例えば機械周囲の危険領域
に敷設し、この危険領域への作業者の侵入検知のため等
に利用される。この種のマットセンサは、互いに所定距
離離して対面させた二枚の電極板を絶縁材で被覆して構
成され、物体がマットセンサの上に乗ると互いの電極板
が接触し、物体が離れると互いの電極板が離れるように
なっている。
【００４１】このようなマットセンサの電極板間のイン
ピーダンスＺｘの状況としては、次のような場合が考え
られる。 １）電極板間が接触してインピーダンスＺｘが短絡状態
にある、２）電極板が離れていてインピーダンスが開放
状態にある、３）電極板が接触しているにも拘わらず絶
縁膜の存在により接触不良でインピーダンスが前記１）
と２）の中間であるが２）の場合と差があまりない、の
３つの場合である。
ピーダンスＺｘの状況としては、次のような場合が考え
られる。 １）電極板間が接触してインピーダンスＺｘが短絡状態
にある、２）電極板が離れていてインピーダンスが開放
状態にある、３）電極板が接触しているにも拘わらず絶
縁膜の存在により接触不良でインピーダンスが前記１）
と２）の中間であるが２）の場合と差があまりない、の
３つの場合である。
【００４２】図１０は、上記１）〜３）の電極板間の状
態とインピーダンスＺｘの関係を示す。図１０から明ら
かなように、マットセンサの電極板間に接触不良が生じ
た場合、作業者がマットセンサ上に存在していることが
検出できない。図１１は、本発明のインピーダンス検出
回路を、マットセンサの電極板間のインピーダンス変化
検出に適用してマットセンサの接触不良検出を行う場合
の回路例である。
態とインピーダンスＺｘの関係を示す。図１０から明ら
かなように、マットセンサの電極板間に接触不良が生じ
た場合、作業者がマットセンサ上に存在していることが
検出できない。図１１は、本発明のインピーダンス検出
回路を、マットセンサの電極板間のインピーダンス変化
検出に適用してマットセンサの接触不良検出を行う場合
の回路例である。
【００４３】図１１において、電源電圧ＶL の電源３０
と後述のマットセンサ４０の開放検出用の第１基準イン
ピーダンス素子１４の直列回路を第１のトランスＴの一
次巻線Ｎ１に直列に接続する。また、電源電圧ＶS の電
源３１とマットセンサ４０の短絡検出用の第２基準イン
ピーダンス素子１５及びスイッチ２０の直列回路をトラ
ンスＴの別の一次巻線Ｎ３に直列に接続する。トランス
Ｔの二次巻線Ｎ２に、検出対象１２に相当するマットセ
ンサ４０の各電極板の接続端ｃ，ｄを接続し、各電極板
の接続端ｅ，ｆを端子間電圧Ｖ0 ′の出力端とする。ま
た、第２基準インピーダンス素子１５と一次巻線Ｎ３と
の中間点から端子間電圧Ｖ0 を出力する。このようにイ
ンピーダンス検出回路が構成される。
と後述のマットセンサ４０の開放検出用の第１基準イン
ピーダンス素子１４の直列回路を第１のトランスＴの一
次巻線Ｎ１に直列に接続する。また、電源電圧ＶS の電
源３１とマットセンサ４０の短絡検出用の第２基準イン
ピーダンス素子１５及びスイッチ２０の直列回路をトラ
ンスＴの別の一次巻線Ｎ３に直列に接続する。トランス
Ｔの二次巻線Ｎ２に、検出対象１２に相当するマットセ
ンサ４０の各電極板の接続端ｃ，ｄを接続し、各電極板
の接続端ｅ，ｆを端子間電圧Ｖ0 ′の出力端とする。ま
た、第２基準インピーダンス素子１５と一次巻線Ｎ３と
の中間点から端子間電圧Ｖ0 を出力する。このようにイ
ンピーダンス検出回路が構成される。
【００４４】前記電圧信号Ｖ0 ′は、整流回路４１で整
流され、この整流信号は判定閾値Ｖ T ′を有する第１レ
ベル検定回路４２に入力すると共に、変化無し検出回路
４３に入力する。レベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′と変
化無し検出回路４３の出力は、ＡＮＤゲート４４に入力
する。レベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′は、インバータ
４８にも入力し、インバータ４８の出力は、ワッショッ
トマルチバイブレータ４９に入力する。
流され、この整流信号は判定閾値Ｖ T ′を有する第１レ
ベル検定回路４２に入力すると共に、変化無し検出回路
４３に入力する。レベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′と変
化無し検出回路４３の出力は、ＡＮＤゲート４４に入力
する。レベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′は、インバータ
４８にも入力し、インバータ４８の出力は、ワッショッ
トマルチバイブレータ４９に入力する。
【００４５】一方、第２基準インピーダンス素子１５の
端子間電圧信号Ｖ0 は、整流回路４５で整流され、この
整流信号は判定閾値ＶL を有する第２レベル検定回路４
６でレベル検定され、このレベル検定結果に基づくレベ
ル検定回路４６の出力Ｙ0 ′がＯＲゲート４７，５０に
入力する。第２ＯＲゲートであるＯＲゲート４７には、
前記ＡＮＤゲート４４の出力が入力し、第１ＯＲゲート
であるＯＲゲート５０には前記ワッショットマルチバイ
ブレータ４９の出力が入力する。ＯＲゲート４７の出力
Ｙが、マットセンサが正常か接触不良かの判定出力とな
り、マットセンサ４０が正常の時にはＯＲゲート４７か
ら出力Ｙが発生し（出力Ｙが論理値１となる）、マット
センサが接触不良の時には出力Ｙが発生しない（出力Ｙ
が論理値０となる）。また、ＯＲゲート５０の出力ＳＷ
は、スイッチ２０の制御出力であり、ＯＲゲート５０か
ら出力ＳＷが発生した時にスイッチ２０はＯＮし、出力
ＳＷが停止するとスイッチ２０はＯＦＦする。ここで、
前記インバータ４８、ワッショットマルチバイブレータ
４９及びＯＲゲート５０で、スイッチ２０を駆動制御す
る制御手段を構成している。また、整流回路４１，４
５、レベル検定回路４２，４６、変化無し検出回路４
３、ＡＮＤゲート４４及びＯＲゲート４７で、接触不良
検出部を構成している。
端子間電圧信号Ｖ0 は、整流回路４５で整流され、この
整流信号は判定閾値ＶL を有する第２レベル検定回路４
６でレベル検定され、このレベル検定結果に基づくレベ
ル検定回路４６の出力Ｙ0 ′がＯＲゲート４７，５０に
入力する。第２ＯＲゲートであるＯＲゲート４７には、
前記ＡＮＤゲート４４の出力が入力し、第１ＯＲゲート
であるＯＲゲート５０には前記ワッショットマルチバイ
ブレータ４９の出力が入力する。ＯＲゲート４７の出力
Ｙが、マットセンサが正常か接触不良かの判定出力とな
り、マットセンサ４０が正常の時にはＯＲゲート４７か
ら出力Ｙが発生し（出力Ｙが論理値１となる）、マット
センサが接触不良の時には出力Ｙが発生しない（出力Ｙ
が論理値０となる）。また、ＯＲゲート５０の出力ＳＷ
は、スイッチ２０の制御出力であり、ＯＲゲート５０か
ら出力ＳＷが発生した時にスイッチ２０はＯＮし、出力
ＳＷが停止するとスイッチ２０はＯＦＦする。ここで、
前記インバータ４８、ワッショットマルチバイブレータ
４９及びＯＲゲート５０で、スイッチ２０を駆動制御す
る制御手段を構成している。また、整流回路４１，４
５、レベル検定回路４２，４６、変化無し検出回路４
３、ＡＮＤゲート４４及びＯＲゲート４７で、接触不良
検出部を構成している。
【００４６】尚、前記変化無し検出回路４３は、高周波
信号発生器、交流増幅器及び整流回路等を備え、前記整
流回路が高周波信号発生器からの高周波信号を整流する
よう時定数が設定されている。そして、マットセンサ４
０が開放状態或いは接触状態でそのインピーダンスＺｘ
の変化がない場合は、高周波信号発生器からの高周波信
号が交流増幅器で増幅され後段の整流回路で整流されて
出力が発生する。一方、マットセンサ４０が開放状態か
ら接触状態へ、或いは接触状態から開放状態へ変化し、
そのインピーダンスＺｘが変化した時は、整流回路４１
の出力変化に対して交流増幅器が飽和して高周波信号が
後段の整流回路に伝達されず出力が停止する。このよう
な変化無し検出回路は、例えばＰＣＴ／ＪＰ９６／１７
４３等に示されている。
信号発生器、交流増幅器及び整流回路等を備え、前記整
流回路が高周波信号発生器からの高周波信号を整流する
よう時定数が設定されている。そして、マットセンサ４
０が開放状態或いは接触状態でそのインピーダンスＺｘ
の変化がない場合は、高周波信号発生器からの高周波信
号が交流増幅器で増幅され後段の整流回路で整流されて
出力が発生する。一方、マットセンサ４０が開放状態か
ら接触状態へ、或いは接触状態から開放状態へ変化し、
そのインピーダンスＺｘが変化した時は、整流回路４１
の出力変化に対して交流増幅器が飽和して高周波信号が
後段の整流回路に伝達されず出力が停止する。このよう
な変化無し検出回路は、例えばＰＣＴ／ＪＰ９６／１７
４３等に示されている。
【００４７】次に、図１１の回路の動作について図１２
のタイムチャートを参照しながら説明する。マットセン
サ４０が開放状態の場合は、スイッチ２０をＯＦＦ状態
にして電源３０の電源電圧ＶL により第１基準インピー
ダンス素子１４のインピーダンスＺ L に基づく信号電流
をトランスＴの一次側から二次側に伝達する。マットセ
ンサ４０の電極板間の電圧信号Ｖ0 ′は、整流回路４１
を介してレベル検定回路４２に入力する。前記電圧
Ｖ0 ′はレベル検定回路４２の閾値ＶT より大きく、レ
ベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′と変化無し検出回路４３
の出力がＡＮＤゲート４４に入力し、ＡＮＤゲート４４
からの出力によりＯＲゲート４７から出力Ｙが発生す
る。
のタイムチャートを参照しながら説明する。マットセン
サ４０が開放状態の場合は、スイッチ２０をＯＦＦ状態
にして電源３０の電源電圧ＶL により第１基準インピー
ダンス素子１４のインピーダンスＺ L に基づく信号電流
をトランスＴの一次側から二次側に伝達する。マットセ
ンサ４０の電極板間の電圧信号Ｖ0 ′は、整流回路４１
を介してレベル検定回路４２に入力する。前記電圧
Ｖ0 ′はレベル検定回路４２の閾値ＶT より大きく、レ
ベル検定回路４２の出力Ｙ0 ′と変化無し検出回路４３
の出力がＡＮＤゲート４４に入力し、ＡＮＤゲート４４
からの出力によりＯＲゲート４７から出力Ｙが発生す
る。
【００４８】マットセンサ４０が開放状態から接触状態
に変化すると、マットセンサ４０のインピーダンスＺX
が低下し、電圧Ｖ0 ′が低下してレベル検定回路４２の
出力Ｙ0 ′が停止する。この出力Ｙ0 ′の停止によりイ
ンパータ４８から出力が発生し、ワンショットマルチバ
イブレータ４９から一定時間出力が発生し、ＯＲゲート
５０の出力ＳＷによりスイッチ２０がＯＮする。これに
より、電源３１の電源電圧ＶS により第２基準インピー
ダンス素子１５2 のインピーダンスＺS に基づいて電圧
Ｖ0 が発生し、整流回路４５からレベル検定回路４６に
入力する。電圧Ｖ0 は閾値ＶT より大きくレベル検定回
路４６から出力Ｙ0 が発生し、ＯＲゲート５０の出力Ｓ
Ｗは、ワンショットマルチバイブレータ４９からの出力
が停止した後も継続し、スイッチ２０をＯＮ状態に維持
する。また、前記出力Ｙ0 によりＯＲゲート４７からも
出力Ｙが発生する。
に変化すると、マットセンサ４０のインピーダンスＺX
が低下し、電圧Ｖ0 ′が低下してレベル検定回路４２の
出力Ｙ0 ′が停止する。この出力Ｙ0 ′の停止によりイ
ンパータ４８から出力が発生し、ワンショットマルチバ
イブレータ４９から一定時間出力が発生し、ＯＲゲート
５０の出力ＳＷによりスイッチ２０がＯＮする。これに
より、電源３１の電源電圧ＶS により第２基準インピー
ダンス素子１５2 のインピーダンスＺS に基づいて電圧
Ｖ0 が発生し、整流回路４５からレベル検定回路４６に
入力する。電圧Ｖ0 は閾値ＶT より大きくレベル検定回
路４６から出力Ｙ0 が発生し、ＯＲゲート５０の出力Ｓ
Ｗは、ワンショットマルチバイブレータ４９からの出力
が停止した後も継続し、スイッチ２０をＯＮ状態に維持
する。また、前記出力Ｙ0 によりＯＲゲート４７からも
出力Ｙが発生する。
【００４９】更に、接触状態から開放状態に変化した場
合は、出力Ｙ0 の停止でＯＲゲート５０の出力が停止
し、スイッチ２０がＯＦＦする。その後の動作は、前述
の開放状態の場合と同様で、ＡＮＤゲート４４の出力発
生によりＯＲゲート４７の出力Ｙが発生する。かかる構
成によれば、マットセンサ４０が正常状態にある場合
は、ＯＲゲート４７の出力Ｙは継続して発生する。マッ
トセンサ４０に接触不良が発生すると、スイッチ２０か
ＯＦＦ状態で出力Ｙ0 がない状態で、変化無し検出回路
４３からの出力が一度停止するので、ＯＲゲート４７の
出力Ｙが一端停止する。このＯＲゲート４７の出力Ｙを
接触不良の判定信号とすれば、出力Ｙの停止で接触不良
を検出することができる。
合は、出力Ｙ0 の停止でＯＲゲート５０の出力が停止
し、スイッチ２０がＯＦＦする。その後の動作は、前述
の開放状態の場合と同様で、ＡＮＤゲート４４の出力発
生によりＯＲゲート４７の出力Ｙが発生する。かかる構
成によれば、マットセンサ４０が正常状態にある場合
は、ＯＲゲート４７の出力Ｙは継続して発生する。マッ
トセンサ４０に接触不良が発生すると、スイッチ２０か
ＯＦＦ状態で出力Ｙ0 がない状態で、変化無し検出回路
４３からの出力が一度停止するので、ＯＲゲート４７の
出力Ｙが一端停止する。このＯＲゲート４７の出力Ｙを
接触不良の判定信号とすれば、出力Ｙの停止で接触不良
を検出することができる。
【００５０】そして、Ｚｘ≧Ｚmax の状況を検出する開
放状態の検出にインピーダンスの大きい第１基準インピ
ーダンス素子１４を用い、Ｚｘ≦Ｚmin の状況を検出す
る接触状態の検出にインピーダンスの小さい第２基準イ
ンピーダンス素子１５を用いるので、良好な検出感度で
マットセンサ４０のインピーダンス検出ができる。尚、
マットセンサ４０の状態が変化する時のスイッチ２０の
動作遅れで、ＯＲゲート４７の出力Ｙが瞬間的に停止す
るが、スイッチ２０の動作遅れ時間より僅かに長い時
間、出力Ｙの停止をオフ・ディレー回路等を設けて遅延
させればよい。これにより、マットセンサ４０の正常時
には、出力Ｙが連続的に発生することになる。
放状態の検出にインピーダンスの大きい第１基準インピ
ーダンス素子１４を用い、Ｚｘ≦Ｚmin の状況を検出す
る接触状態の検出にインピーダンスの小さい第２基準イ
ンピーダンス素子１５を用いるので、良好な検出感度で
マットセンサ４０のインピーダンス検出ができる。尚、
マットセンサ４０の状態が変化する時のスイッチ２０の
動作遅れで、ＯＲゲート４７の出力Ｙが瞬間的に停止す
るが、スイッチ２０の動作遅れ時間より僅かに長い時
間、出力Ｙの停止をオフ・ディレー回路等を設けて遅延
させればよい。これにより、マットセンサ４０の正常時
には、出力Ｙが連続的に発生することになる。
【００５１】図１１のインピーダンス検出回路は、スイ
ッチ２０がＯＮ側及びＯＦＦ側に故障しても安全側であ
ること明らかである。即ち、スイッチ２０がＯＦＦ側故
障した時は、出力Ｖ0 は生成されず、出力Ｖ0 ′はマッ
トセンサ４０のインピーダンスＺｘがＺｘ≧Ｚmax の時
のみ生成される。また、スイッチ２０がＯＮ側故障した
時は、巻線Ｎ１〜Ｎ３の巻線比を適切に設定しておくこ
とで出力Ｖ0 ′はレベル検定回路４２の閾値ＶL に達せ
ず、出力Ｖ0 はマットセンサ４０のインピーダンスＺｘ
がＺｘ≦Ｚmin の時のみ生成される。
ッチ２０がＯＮ側及びＯＦＦ側に故障しても安全側であ
ること明らかである。即ち、スイッチ２０がＯＦＦ側故
障した時は、出力Ｖ0 は生成されず、出力Ｖ0 ′はマッ
トセンサ４０のインピーダンスＺｘがＺｘ≧Ｚmax の時
のみ生成される。また、スイッチ２０がＯＮ側故障した
時は、巻線Ｎ１〜Ｎ３の巻線比を適切に設定しておくこ
とで出力Ｖ0 ′はレベル検定回路４２の閾値ＶL に達せ
ず、出力Ｖ0 はマットセンサ４０のインピーダンスＺｘ
がＺｘ≦Ｚmin の時のみ生成される。
【００５２】尚、図１１の回路では、Ｚｘ≧Ｚmax を検
出する側（出力Ｖ0 ′）の変化なしを検出する構成であ
るが、原理的には、Ｚｘ≦Ｚmin を検出する側（出力Ｖ
0 ）の変化なしを検出する構成としてもよく、当然、両
者を組合わせた構成としてもよい。図１３に、図１１の
回路に適用するインピーダンス検出回路の別の実施形態
を示す。尚、図１１と同一要素には同一符号を付して説
明を省略する。
出する側（出力Ｖ0 ′）の変化なしを検出する構成であ
るが、原理的には、Ｚｘ≦Ｚmin を検出する側（出力Ｖ
0 ）の変化なしを検出する構成としてもよく、当然、両
者を組合わせた構成としてもよい。図１３に、図１１の
回路に適用するインピーダンス検出回路の別の実施形態
を示す。尚、図１１と同一要素には同一符号を付して説
明を省略する。
【００５３】図１３のインピーダンス検出回路は、一次
側の巻線Ｎ４と二次側の巻線Ｎ５の巻線比が２：１の第
２のトランスＴ′を設け、一次側巻線Ｎ４の一端にスイ
ッチ２０を介して電源３１を接続し、他端に第２基準イ
ンピーダンス素子１５を接続する。また、一次側巻線Ｎ
４の中間タップに、第１基準インピーダンス素子１４を
介して電源３０を接続する。二次巻線Ｎ５には、図１１
と同様にマットセンサ４０の電極板を接続する。
側の巻線Ｎ４と二次側の巻線Ｎ５の巻線比が２：１の第
２のトランスＴ′を設け、一次側巻線Ｎ４の一端にスイ
ッチ２０を介して電源３１を接続し、他端に第２基準イ
ンピーダンス素子１５を接続する。また、一次側巻線Ｎ
４の中間タップに、第１基準インピーダンス素子１４を
介して電源３０を接続する。二次巻線Ｎ５には、図１１
と同様にマットセンサ４０の電極板を接続する。
【００５４】かかる構成において、スイッチ２０がＯＦ
Ｆ状態でマットセンサ４０の開放状態を検出する場合
は、電源３０の電圧ＶL に基づく電圧が二次側に伝達さ
れてマットセンサ４０の開放状態を良好な検出感度で検
出できる。尚、この際、インピーダンスＺL とＺS は、
ＺL ≫ＺS の関係にあるので、第２基準インピーダンス
素子１５両端電圧レベルは略零である。スイッチ２０が
ＯＮ状態でマットセンサ４０の接触（短絡）状態を検出
する場合は、電源３１による信号電流により第２基準イ
ンピーダンス素子１５の小さいインピーダンスＺS に基
づいてマットセンサ４０の接触状態を良好な検出感度で
検出できる。尚、スイッチ２０のＯＮ状態では、電源３
０による信号電流は中間タップから巻線Ｎ４の各端部に
向けて相反する方向に流れるため、トランスＴ′で相殺
されて二次側には伝達されない。
Ｆ状態でマットセンサ４０の開放状態を検出する場合
は、電源３０の電圧ＶL に基づく電圧が二次側に伝達さ
れてマットセンサ４０の開放状態を良好な検出感度で検
出できる。尚、この際、インピーダンスＺL とＺS は、
ＺL ≫ＺS の関係にあるので、第２基準インピーダンス
素子１５両端電圧レベルは略零である。スイッチ２０が
ＯＮ状態でマットセンサ４０の接触（短絡）状態を検出
する場合は、電源３１による信号電流により第２基準イ
ンピーダンス素子１５の小さいインピーダンスＺS に基
づいてマットセンサ４０の接触状態を良好な検出感度で
検出できる。尚、スイッチ２０のＯＮ状態では、電源３
０による信号電流は中間タップから巻線Ｎ４の各端部に
向けて相反する方向に流れるため、トランスＴ′で相殺
されて二次側には伝達されない。
【００５５】また、図１１のインピーダンス検出回路で
は、第２基準インピーダンス素子１５が断線故障（開放
状態）すると、電圧Ｖ0 を受信する受信回路（接触不良
検出部）側の大きい入力インピーダンスＺsin （Ｚsin
≫ＺS ）が、第２基準インピーダンス素子１５の代わり
に恰も接続されたような状況になる。この場合、スイッ
チ２０をＯＮした時、マットセンサ４０の接触検出用の
電圧信号Ｖ0 は、インピーダンスＺL と入力インピーダ
ンスＺsin の分圧分となって増大する。このため、マッ
トセンサ４０の接触状態の検出感度が低下し接触状態か
否かの判定の信頼性が低下し、第２基準インピーダンス
素子１５を設けた意味がなくなる。また、スイッチ２０
がＯＦＦしている場合は、第２基準インピーダンス素子
１５側の回路は関係がなく第２基準インピーダンス素子
１５の断線故障の有無は判らない。
は、第２基準インピーダンス素子１５が断線故障（開放
状態）すると、電圧Ｖ0 を受信する受信回路（接触不良
検出部）側の大きい入力インピーダンスＺsin （Ｚsin
≫ＺS ）が、第２基準インピーダンス素子１５の代わり
に恰も接続されたような状況になる。この場合、スイッ
チ２０をＯＮした時、マットセンサ４０の接触検出用の
電圧信号Ｖ0 は、インピーダンスＺL と入力インピーダ
ンスＺsin の分圧分となって増大する。このため、マッ
トセンサ４０の接触状態の検出感度が低下し接触状態か
否かの判定の信頼性が低下し、第２基準インピーダンス
素子１５を設けた意味がなくなる。また、スイッチ２０
がＯＦＦしている場合は、第２基準インピーダンス素子
１５側の回路は関係がなく第２基準インピーダンス素子
１５の断線故障の有無は判らない。
【００５６】これに対し、図１３の回路では、第２基準
インピーダンス素子１５が断線故障すると、スイッチ２
０がＯＦＦの時、第２基準インピーダンス素子１５のイ
ンピーダンスＺS の代わりに受信回路側の入力インピー
ダンスＺsin が接続されることになり、Ｚsin ≫ＺL で
あれば、マットセンサの電圧Ｖ0 ′が著しく低下する。
このため、図１３の回路は、図１１の回路では判らない
第２基準インピーダンス素子１５の断線故障を発見でき
る利点があり、マットセンサ４０のインピーダンス検出
の基準となる基準インピーダンス素子が正常に接続され
ているか否か監視できる。
インピーダンス素子１５が断線故障すると、スイッチ２
０がＯＦＦの時、第２基準インピーダンス素子１５のイ
ンピーダンスＺS の代わりに受信回路側の入力インピー
ダンスＺsin が接続されることになり、Ｚsin ≫ＺL で
あれば、マットセンサの電圧Ｖ0 ′が著しく低下する。
このため、図１３の回路は、図１１の回路では判らない
第２基準インピーダンス素子１５の断線故障を発見でき
る利点があり、マットセンサ４０のインピーダンス検出
の基準となる基準インピーダンス素子が正常に接続され
ているか否か監視できる。
【００５７】図１４に、更に別のインピーダンス検出回
路の実施形態を示す。図１４は、第２基準インピーダン
ス素子１５が正常に接続されているか否を直接監視する
ようにした回路例である。尚、図１１と同一要素には同
一符号を付して説明を省略する。図１４において、第２
基準インピーダンス素子１５に、フォトカプラ６１を直
列接続する。フォトカプラ６１の受光素子側の出力は、
受信回路（接触不良検出部）側に設けた整流回路６２を
介してＡＮＤゲート６３にの一方の入力端子に入力す
る。ＡＮＤゲート６３の他方の入力端子には、図１１に
示す整流回路４５の出力信号が入力する。ＡＮＤゲート
６３の出力を、図１１のレベル検定回路４６の出力信号
Ｙ0 とする。尚、ダイオード６４は、フォトカプラ６１
の保護用である。
路の実施形態を示す。図１４は、第２基準インピーダン
ス素子１５が正常に接続されているか否を直接監視する
ようにした回路例である。尚、図１１と同一要素には同
一符号を付して説明を省略する。図１４において、第２
基準インピーダンス素子１５に、フォトカプラ６１を直
列接続する。フォトカプラ６１の受光素子側の出力は、
受信回路（接触不良検出部）側に設けた整流回路６２を
介してＡＮＤゲート６３にの一方の入力端子に入力す
る。ＡＮＤゲート６３の他方の入力端子には、図１１に
示す整流回路４５の出力信号が入力する。ＡＮＤゲート
６３の出力を、図１１のレベル検定回路４６の出力信号
Ｙ0 とする。尚、ダイオード６４は、フォトカプラ６１
の保護用である。
【００５８】 また、トランスＴ１は、図１１のトランス
Ｔと同様の構成であり、マットセンサ４０の出力信号Ｖ
0 ′は、抵抗６５を接続して高周波トランスとしたトラ
ンスＴ２を介してその二次側から取り出す構成である。
かかる構成において、スイッチ２０がＯＦＦの時は、図
１１と同様にして第１基準インピーダンス素子１４の大
きいインピーダンスＺL に基づいて電圧Ｖ0 ′を発生さ
せ、この電圧Ｖ0 ′でマットセンサ４１の開放状態を良
好な検出感度で検出する。スイッチＯＮの時は、第２基
準インピーダンス素子１５の小さいインピーダンスＺS
に基づいて電圧Ｖ0 を発生させる。ここで、第２基準イ
ンピーダンス素子１５が正常であれば、フォトカプラ６
１からの出力により整流回路６２の出力信号Ｋが生成し
てＡＮＤゲート６３に入力する。従って、整流回路４５
からの信号Ｖ0 の入力によってＡＮＤゲート６３から出
力が発生可能である。一方、第２基準インピーダンス素
子１５が断線故障していると、フォトカプラ６１の出力
が停止するので、ＡＮＤゲート６３から出力が発生せ
ず、受信回路の最終的な出力Ｙが停止して故障を通報す
る。尚、ダイオード６４は逆方向の電流を通過させてフ
ォトカプラ６１の発光素子を保護するものである。
Ｔと同様の構成であり、マットセンサ４０の出力信号Ｖ
0 ′は、抵抗６５を接続して高周波トランスとしたトラ
ンスＴ２を介してその二次側から取り出す構成である。
かかる構成において、スイッチ２０がＯＦＦの時は、図
１１と同様にして第１基準インピーダンス素子１４の大
きいインピーダンスＺL に基づいて電圧Ｖ0 ′を発生さ
せ、この電圧Ｖ0 ′でマットセンサ４１の開放状態を良
好な検出感度で検出する。スイッチＯＮの時は、第２基
準インピーダンス素子１５の小さいインピーダンスＺS
に基づいて電圧Ｖ0 を発生させる。ここで、第２基準イ
ンピーダンス素子１５が正常であれば、フォトカプラ６
１からの出力により整流回路６２の出力信号Ｋが生成し
てＡＮＤゲート６３に入力する。従って、整流回路４５
からの信号Ｖ0 の入力によってＡＮＤゲート６３から出
力が発生可能である。一方、第２基準インピーダンス素
子１５が断線故障していると、フォトカプラ６１の出力
が停止するので、ＡＮＤゲート６３から出力が発生せ
ず、受信回路の最終的な出力Ｙが停止して故障を通報す
る。尚、ダイオード６４は逆方向の電流を通過させてフ
ォトカプラ６１の発光素子を保護するものである。
【００５９】また、電源３０の信号周波数をｆL とし、
電源３１の信号周波数をｆS とし、ｆL ≫ｆS と設定す
れば、トランスＴ２を設けることで、スイッチ２０のＯ
Ｎ時の電源３１の信号で電圧Ｖ0 ′が生成されることは
ない。即ち、電源３０の高周波信号はトランスＴ２で伝
達されるが、電源３１の低周波信号に対しては、トラン
スＴ２の一次側巻線Ｎ６のインピーダンスが小さく、ト
ランスＴ２の二次側には伝達されず、電圧Ｖ0 ′が生成
されることはない。
電源３１の信号周波数をｆS とし、ｆL ≫ｆS と設定す
れば、トランスＴ２を設けることで、スイッチ２０のＯ
Ｎ時の電源３１の信号で電圧Ｖ0 ′が生成されることは
ない。即ち、電源３０の高周波信号はトランスＴ２で伝
達されるが、電源３１の低周波信号に対しては、トラン
スＴ２の一次側巻線Ｎ６のインピーダンスが小さく、ト
ランスＴ２の二次側には伝達されず、電圧Ｖ0 ′が生成
されることはない。
【００６０】ところが、電源３１の信号周波数ｆS が増
大するような故障が発生した場合、電源３１の信号に基
づいて電圧Ｖ0 ′が発生する虞れがある。しかし、電源
３１の信号周波数ｆS が増大した場合、フォトカプラ６
１の応答特性は通常遅く、高周波に対しては追従できな
いため、出力信号Ｋが生成されず、ＡＮＤゲート６３か
ら出力が生成されない。従って、電源３１の信号周波数
ｆS が増大ずくような故障が発生した場合も、これを検
出できる利点がある。
大するような故障が発生した場合、電源３１の信号に基
づいて電圧Ｖ0 ′が発生する虞れがある。しかし、電源
３１の信号周波数ｆS が増大した場合、フォトカプラ６
１の応答特性は通常遅く、高周波に対しては追従できな
いため、出力信号Ｋが生成されず、ＡＮＤゲート６３か
ら出力が生成されない。従って、電源３１の信号周波数
ｆS が増大ずくような故障が発生した場合も、これを検
出できる利点がある。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１〜３に記載
の本発明によれば、インピーダンスが増大する側が安全
側である場合及びインピーダンスが減少する側が安全側
である場合を、安全側の時に検出出力が増大する安全確
認型構成で検出対象のインピーダンス検出が可能とな
り、フェールセーフ性に優れる。また、検出するインピ
ーダンスの変化方向の違いに応じて基準のインピーダン
ス値を選択できるので、良好な検出感度でインピーダン
ス検出ができる。
の本発明によれば、インピーダンスが増大する側が安全
側である場合及びインピーダンスが減少する側が安全側
である場合を、安全側の時に検出出力が増大する安全確
認型構成で検出対象のインピーダンス検出が可能とな
り、フェールセーフ性に優れる。また、検出するインピ
ーダンスの変化方向の違いに応じて基準のインピーダン
ス値を選択できるので、良好な検出感度でインピーダン
ス検出ができる。
【００６２】請求項４記載の発明では、請求項１〜３の
発明の効果に加えて、インピーダンスが増大する側が安
全側である場合のインピーダンス検出の信頼性を向上で
きる。請求項５〜８記載の発明では、請求項１〜３の発
明の効果に加えて、選択手段の動作の確認手段を設けな
くとも、インピーダンスが増大する側が安全側である場
合のインピーダンス検出の信頼性を向上できる利点があ
る。
発明の効果に加えて、インピーダンスが増大する側が安
全側である場合のインピーダンス検出の信頼性を向上で
きる。請求項５〜８記載の発明では、請求項１〜３の発
明の効果に加えて、選択手段の動作の確認手段を設けな
くとも、インピーダンスが増大する側が安全側である場
合のインピーダンス検出の信頼性を向上できる利点があ
る。
【００６３】請求項９記載の発明では、請求項１〜３及
び請求項５〜８の発明の効果に加えて、第２基準インピ
ーダンス素子が断線故障した時に、検出対象の端子間電
圧が著しく低下するので、この電圧低下により第２基準
インピーダンス素子の断線故障を間接的に検出できる利
点がある。請求項１０記載の発明では、請求項１〜３及
び請求項５〜８の発明の効果に加えて、第２基準インピ
ーダンス素子が断線故障した時に、フォトカプラの出力
が停止するので、フォトカプラの出力状態により第２基
準インピーダンス素子の断線故障を直接的に検出できる
利点がある。
び請求項５〜８の発明の効果に加えて、第２基準インピ
ーダンス素子が断線故障した時に、検出対象の端子間電
圧が著しく低下するので、この電圧低下により第２基準
インピーダンス素子の断線故障を間接的に検出できる利
点がある。請求項１０記載の発明では、請求項１〜３及
び請求項５〜８の発明の効果に加えて、第２基準インピ
ーダンス素子が断線故障した時に、フォトカプラの出力
が停止するので、フォトカプラの出力状態により第２基
準インピーダンス素子の断線故障を直接的に検出できる
利点がある。
【００６４】請求項１１〜１３記載の発明では、マット
センサの電極板間のインピーダンス変化を、安全確認型
構成でしかも良好な検出感度で検出できるので、マット
センサの信頼性を向上できる。請求項１４記載の発明で
は、請求項１１〜１３の発明の効果に加えて、マットセ
ンサの電極板間の接触不良を検出できる。
センサの電極板間のインピーダンス変化を、安全確認型
構成でしかも良好な検出感度で検出できるので、マット
センサの信頼性を向上できる。請求項１４記載の発明で
は、請求項１１〜１３の発明の効果に加えて、マットセ
ンサの電極板間の接触不良を検出できる。
【図１】本発明のインピーダンス検出回路の実施形態の
回路図
回路図
【図２】本発明の別の実施形態の回路図
【図３】図１及び図２の動作説明図
【図４】スイッチＯＦＦの確認機能を備えた実施形態の
回路図
回路図
【図５】スイッチＯＦＦ確認が不要な実施形態の回路図
【図６】スイッチＯＦＦ確認が不要な別の実施形態の回
路図
路図
【図７】図５及び図６の動作説明図
【図８】スイッチを周期的にＯＮ／ＯＦＦした時の電圧
変化状態を示す図
変化状態を示す図
【図９】インピーダンスの範囲を判定する場合の動作説
明図
明図
【図１０】マットセンサの電極板状態とインピーダンス
の関係図
の関係図
【図１１】本発明のインピーダンス検出回路を適用した
マットセンサの接触不良検出回路の実施形態を示す図
マットセンサの接触不良検出回路の実施形態を示す図
【図１２】図１１の回路の動作説明図
【図１３】マットセンサの接触不良検出に適用するイン
ピーダンス検出回路の別の実施形態を示す図
ピーダンス検出回路の別の実施形態を示す図
【図１４】マットセンサの接触不良検出に適用するイン
ピーダンス検出回路の別の実施形態を示す図
ピーダンス検出回路の別の実施形態を示す図
【図１５】従来のインピーダンス検出回路の回路図
【図１６】図１５の回路の欠点の説明図
１２ 検出対象
１３ 切換えスイッチ
１４ 第１基準インピーダンス素子
１５ 第２基準インピーダンス素子
２０ スイッチ
２２ ＯＦＦ検出回路
２３ ＡＮＤゲート
６１ フォトカプラ
Ｔ，Ｔ′，Ｔ１，Ｔ２ トランス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 27/02
G01V 3/02
G08B 21/02
H01H 35/00
Claims (14)
- 【請求項１】動作状態でインピーダンスが変化する検出
対象の前記インピーダンスを検出するインピーダンス検
出回路であって、大きい固定インピーダンスを有する第
１基準インピーダンス素子と、該第１基準インピーダン
ス素子のインピーダンスより小さい固定インピーダンス
を有する第２基準インピーダンス素子と、前記検出対象
に対して、前記第１及び第２基準インピーダンス素子の
どちらか一方を選択的に直列接続する選択手段とを備
え、検出対象のインピーダンスが増大する側を安全側と
する時に第１基準インピーダンス素子を選択して検出対
象の端子間電圧に基づいて検出対象のインピーダンスを
検出し、検出対象のインピーダンスが減少する側を安全
側とする時に第２基準インピーダンス素子を選択して第
２基準インピーダンス素子の端子間電圧に基づいて検出
対象のインピーダンスを検出する構成としたことを特徴
とするインピーダンス検出回路。 - 【請求項２】前記選択手段が切換えスイッチであり、電
源に一端側が接続する検出対象の他端側を前記切換えス
イッチの共通接点に接続し、切換えスイッチの、一方の
切換え接点側に第１基準インピーダンス素子の一端側を
接続し、他方の切換え接点側に第２基準インピーダンス
素子の一端側を接続し、第１及び第２基準インピーダン
ス素子の各他端側を共通に前記電源に接続する構成であ
る請求項１記載のインピーダンス検出回路。 - 【請求項３】前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、電源と検出対象及び第１基準インピーダンス素子の
直列回路を構成し、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２基
準インピーダンス素子の直列回路を、第１基準インピー
ダンス素子に対して並列接続する構成である請求項１記
載のインピーダンス検出回路。 - 【請求項４】検出対象の端子間電圧に基づいてインピー
ダンスを検出する時に、第２基準インピーダンス素子を
切り離すよう選択手段が動作していることを確認する確
認手段を備える請求項１〜３のいずれか１つに記載のイ
ンピーダンス検出回路。 - 【請求項５】電圧レベルの高い第１電源と、電圧レベル
の低い第２電源とを設け、第１基準インピーダンス素子
を選択して検出対象の端子間電圧に基づいてインピーダ
ンスを検出する時に前記第１電源が接続され、第２基準
インピーダンス素子を選択して第２基準インピーダンス
素子の端子間電圧に基づいてインピーダンスを検出する
時に前記第２電源が接続される構成である請求項１記載
のインピーダンス検出回路。 - 【請求項６】前記選択手段が切換えスイッチであり、切
換えスイッチの共通接点に検出対象を介して前記第１電
源の一端を接続し、切換えスイッチの一方の切換え接点
に第１基準インピーダンス素子を介して第１電源の他端
を接続し、切換えスイッチの他方の切換え接点に前記第
２電源と第２基準インピーダンス素子の直列回路の一端
を接続し、前記直列回路の他端を第１電源と検出対象と
の間に接続する構成である請求項５記載のインピーダン
ス検出回路。 - 【請求項７】前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、第１電源と検出対象と第１基準インピーダンス素子
の直列回路を構成し、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２
電源及び第２基準インピーダンス素子の直列回路を、第
１基準インピーダンス素子に対して並列接続する構成で
ある請求項５記載のインピーダンス検出回路。 - 【請求項８】前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、第１電源と第１基準インピーダンス素子の直列回路
を第１のトランスの一方の一次巻線に直列接続し、前記
ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２基準インピー
ダンス素子の直列回路を前記第１のトランスの他方の一
次巻線に直列接続し、第１のトランスの二次巻線に検出
対象を接続する構成である請求項５記載のインピーダン
ス検出回路。 - 【請求項９】前記選択手段がＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、前記第２電源と前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２基
準インピーダンス素子及び第２のトランスの一次巻線の
直列回路を構成し、前記第１電源と第１基準インピーダ
ンス素子の直列回路の、一端を前記第２のトランスの一
次巻線の中間タップに接続し他端を第２電源と第２基準
インピーダンス素子の間に接続し、第２のトランスの二
次巻線に検出対象を接続する構成である請求項５記載の
インピーダンス検出回路。 - 【請求項１０】前記第１のトランスの他方の一次巻線に
接続する前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチと第２電源及び第２
基準インピーダンス素子の直列回路に、フォトカプラの
発光素子を介在させる構成とした請求項８記載のインピ
ーダンス検出回路。 - 【請求項１１】前記検出対象が、互いに対向する２つの
電極板を有して電極板間の開放／接触によりインピーダ
ンスが変化するマットセンサである請求項１〜１０のい
ずれか１つに記載のインピーダンス検出回路。 - 【請求項１２】前記マットセンサの電極板が開放したこ
とを電極板間の端子間電圧に基づいて検出し、電極板が
接触したことを前記第２基準インピーダンス素子の端子
間電圧に基づいて検出する構成とし、各端子間電圧に基
づく各検出信号のいずれか一方が消滅したことを検出し
て前記選択手段を駆動制御する制御手段を設けた請求項
１１記載のインピーダンス検出回路。 - 【請求項１３】前記制御手段は、マットセンサの電極板
間の端子間電圧に基づく出力信号を反転するインバータ
と、該インバータの出力が入力してから所定時間出力を
発生するワンショットマルチバイブレータと、該ワンシ
ョットマルチバイブレータの出力と第２基準インピーダ
ンス素子の端子間電圧に基づく出力信号の論理和演算を
行う第１ＯＲゲートとを備え、該第１ＯＲゲートから出
力が発生した時に前記選択手段を第２基準インピーダン
ス素子選択側に駆動する構成である請求項１２記載のイ
ンピーダンス検出回路。 - 【請求項１４】前記マットセンサの電極板間の端子間電
圧が所定値以上か否かを判定する第１レベル検定回路
と、第２基準インピーダンス素子の端子間電圧が所定値
以上か否かを判定する第２レベル検定回路と、マットセ
ンサの動作状態の変化無しを検出して出力を発生する変
化無し検出回路と、前記第１レベル検定回路の出力と前
記変化無し検出回路の出力との論理積演算を行うＡＮＤ
ゲートと、該ＡＮＤゲートと前記第２レベル検定回路の
出力との論理和演算を行う第２ＯＲゲートとを備え、前
記第２ＯＲゲートの出力を接触不良判定用出力とする接
触不良検出部を設けた請求項１２又は１３記載のインピ
ーダンス検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13387497A JP3410630B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | インピーダンス検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13387497A JP3410630B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | インピーダンス検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325847A JPH10325847A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3410630B2 true JP3410630B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=15115100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13387497A Expired - Fee Related JP3410630B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | インピーダンス検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410630B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445574A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-05-09 | 中国人民解放军第四军医大学 | 环形排布式多针生物组织介电谱特性测量探头及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016114384A1 (de) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Schutzeinrichtung zur Überwachung einer technischen Anlage mit einem druckempfindlichen Sensor |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP13387497A patent/JP3410630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445574A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-05-09 | 中国人民解放军第四军医大学 | 环形排布式多针生物组织介电谱特性测量探头及方法 |
| CN102445574B (zh) * | 2011-10-12 | 2013-10-09 | 中国人民解放军第四军医大学 | 环形排布式多针生物组织介电谱特性测量探头及方法 |
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|---|---|
| JPH10325847A (ja) | 1998-12-08 |
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