JP4399995B2

JP4399995B2 - Proximity sensor

Info

Publication number: JP4399995B2
Application number: JP2001072676A
Authority: JP
Inventors: 義信小林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP2002272915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検出対象物を検出する近接センサが提供されており、例えば遊戯盤（いわゆるパチンコ台）の入賞口に入った検出対象物たる遊戯球（いわゆるパチンコ玉）を検出するために用いられている。そして、遊戯球を検出する近接センサとしては、コイルとコンデンサの共振回路からなる検出回路を備えてこの検出回路を高周波数で発振させる所謂高周波発振方式のものが多く用いられている。
【０００３】
上記従来の高周波発振方式の近接センサは、例えば図３に示すように、外部回路にある外部電源Ｅ及び負荷抵抗ＲＬの直列回路に接続されて用いられ、コイルＬにコンデンサＣを並列接続して成る上述の検出回路１と、検出回路１を発振させて検出回路１の出力を電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させる処理回路２と、処理回路２の外部回路側に並列接続され、外部電源Ｅからの入力の急な変動から処理回路２を保護する保護回路３’とを備えている。
【０００４】
処理回路２は、例えばＩＣなどで構成され、外部電源Ｅに保護回路３’及び負荷抵抗ＲＬを介して直列接続されるツェナーダイオードＺＤｉｃ及び例えばトランジスタなどのスイッチング素子Ｑｏｕｔの直列回路と、検出回路１を共振させ、検出回路１の振幅変化を検知して前記スイッチング素子Ｑｏｕｔを制御してオン／オフさせる制御処理部２ａとを備えている。
【０００５】
保護回路３’は、処理回路２に並列接続される入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用コンデンサＣｉｎと、前記入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用コンデンサＣｉｎの接続点に一端が接続された入力保護用抵抗Ｒｉｎとから成る。そして、入力保護用抵抗Ｒｉｎの入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎと反対側の一端は、近接センサの正極端子として外部電源Ｅの正極に接続され、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのアノードが、近接センサの負極端子として外部電源Ｅの負極に負荷抵抗ＲＬを介して接続される。前記入力保護用コンデンサＣｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎは入力フィルターとして機能し、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのツェナー電圧を処理回路２の耐圧以下にしておくことで、外部電源Ｅから回り込んでくるサージなどから処理回路２を保護する。
【０００６】
ここで、上述のような近接センサの遊戯球を検出する動作について簡単に説明する。
【０００７】
近接センサの検出回路１のコイルＬは、遊戯球の通過経路の近傍つまり入賞口周辺に配置される。
【０００８】
遊戯球が検知範囲となるコイルＬの近傍を通過すると、遊戯球は金属製であるから、電磁誘導作用によって遊戯球表面に渦電流が流れてエネルギーが消費されるとともに、コイルＬのインピーダンスが変化する。これにより、検出回路１の発振条件は検出範囲内における遊戯球の有無に応じて変動して、振幅が低下したり、発振が停止することとなる。この発振の振幅変化を処理回路２が検知してスイッチング素子Ｑｏｕｔをオンからオフ又はオフからオンに切り換える。
【０００９】
スイッチング素子Ｑｏｕｔがオンしているときには、外部電源Ｅにより処理回路２に印加される電圧の値は、ツェナーダイオードＺＤｉｃのツェナー電圧の値（例えば約５．５［Ｖ］）と略等しくなって、負荷抵抗ＲＬでの電圧降下は、外部電源Ｅの電源電圧値から前記ツェナー電圧の値と入力保護用抵抗Ｒｉｎの電圧降下を差し引いた値と略等しくなる。
【００１０】
またスイッチング素子Ｑｏｕｔがオフしているときには、外部電源Ｅにより処理回路２に印加される電圧の値は、制御処理回路２ａの消費電流に応じた値となって、負荷抵抗ＲＬでの電圧降下は、外部電源Ｅの電源電圧値から処理回路２にかかる前記電圧値と入力保護用抵抗Ｒｉｎの電圧降下を差し引いた値と略等しくなる。
【００１１】
その結果、上記従来の近接センサは、遊戯球の検出に応じて負荷抵抗ＲＬに印加される電圧値を変化させるのである。
【００１２】
ところで、遊戯球には摩擦などによって生じる電荷が帯電することで静電気が発生し、非常に高い電位に帯電した遊戯球が検出回路１の近くの検知範囲を通過したときには、遊戯球に帯電していた電荷が遊戯球から検出回路１を介して処理回路２に流れ込み、処理回路２を破損させてしまうことがある。また、遊戯球をコイルＬの中に通す場合には、遊戯球に帯電した電荷つまり静電気によって静電誘導又は電磁誘導が生じてコイルＬに高い起電圧が発生し、これによっても処理回路２を破損させてしまうことがある。
【００１３】
そこで上記従来の近接センサでは、少なくとも検出回路１付近に、静電気から処理回路２を保護する金属性のシールド部材４が配置されているのである。このシールド部材４は、遊戯球に帯電した静電気を自己に積極的に放電させてこれを集電し、静電気を検出回路１の電気的に安定な部位に流している（特開平６−２９５６４８号公報、特開平９−１１５４００号公報、実開昭６２−１０３１４５号公報参照）。
【００１４】
一般に、近接センサの負極端子は、負荷抵抗ＲＬを介して外部電源Ｅの負極に接続されて安定電位に保たれており、上述の静電気は検出回路１と前記負極端子との接続点に流されるのである。また、負荷抵抗ＲＬの抵抗値は例えば約６８０［Ω］であって、入力保護用抵抗Ｒｉｎの抵抗値（例えば約５０〜１００［Ω］）よりも十分大きく設定されている。
【００１５】
これにより、遊戯球の静電気を検出回路１の安定電位側の部位に流したときには、静電気は、図３中の矢印で示すように、負荷抵抗ＲＬには流れずに入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎを介して外部電源Ｅへ流れてそこで吸収されることとなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述のように静電気が流れることによって、入力保護用抵抗Ｒｉｎには瞬間的に高電圧がかかる。ここで、入力保護用抵抗Ｒｉｎには、例えば図４に示すように、安価で広く電子機器に使用されている角形のチップ抵抗が用いられている。この角形チップ抵抗は、アルミナ基板ｒ１と、アルミナ基板ｒ１上に形成された例えば炭素皮膜や金属皮膜などの抵抗体ｒ２と、抵抗体ｒ２の両端に接続された電極ｒ３とから構成され、抵抗体ｒ２をレーザートリミングによってトリミングすることにより、トリミングした部分ｒ２１に応じた所望の抵抗値に設定されている。
【００１７】
そこで入力保護用抵抗Ｒｉｎに高電圧が印加されたときには、図４中の点線で囲んだ部位に電流が集中して流れ、入力保護用抵抗Ｒｉｎの前記部位が劣化し易くなってしまうといった問題があった。また、角形チップ抵抗のサイズを多少大きくしても上記劣化を防ぐことはできない。
【００１８】
このような問題を解決するために、入力保護用抵抗Ｒｉｎに角形チップ抵抗ではなく、耐高電圧性及び耐パルス性に優れた例えば円筒形のチップ抵抗などを用いたものもあるが、この場合にはコストアップの要因となっしまう。
【００１９】
また上記問題を解決するため、図５に示すように、保護回路３’に放電ギャップ５を設けた近接センサが提供されている（特開平９−４５１９４号公報参照）。この近接センサは、プリント配線基板上に保護回路３’及び処理回路２の構成部品を実装したものであって、前記放電ギャップ５は、外部回路接続用の両端子にそれぞれ接続する配線パターンの隙間を狭くすることで形成されている。これにより、遊戯球に帯電した静電気がシールド部材４により検出回路１の安定電位側に流れた結果、放電ギャップ５で放電が生じると、静電気は入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎを介することなく外部電源Ｅ側に流れて、入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減することができるのである。
【００２０】
しかしながら、放電ギャップ５での放電の発生は、プリント配線基板の表面状態や温湿度、プリント配線基板の銅箔からなる配線パターンの微妙な寸法バラツキによって影響され、所望の条件のときに安定して放電させることが困難であった。さらに、放電ギャップ５の放電は相当な高圧がかかったときでしか起こらないため、角形チップ抵抗を劣化させずに使えるほどには入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減しきれない。また、放電ギャップ５を設けることにより、プリント配線基板上に余分なスペースを必要とするという欠点があった。
【００２１】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、構成部品の劣化を防止した近接センサを提供する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、外部回路に接続されて検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路が接続されることを特徴とし、保護回路の各構成部品を上述のように接続したことによって、検出手段の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオードを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止することができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、処理回路は集積回路からなることを特徴とし、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともに静電気に弱い処理回路を保護することができる。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させることを特徴とし、コイル内部に略均一な高周波磁界を形成させて、検出対象物のコイル内部の通過する位置に関わらず検出対象物の検出特性を安定させることができ、また、静電気により帯電した検出対象物をコイル内部に通過させるとコイルに高電圧が生じるが、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともにコイルに高電圧がかかるのを防止して処理回路を保護することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態における基本構成は従来例と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態は、図１に示すように従来例と同様、検出回路１と、検出回路１を発振させて検出回路１の出力を電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させる処理回路２と、集電手段たるシールド部材４と、外部電源Ｅからの入力の急な変動から処理回路２を保護する保護回路３とを備えている。
【００２７】
ここで本実施形態の保護回路３は、従来例と異なって、処理回路２の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサＣｉｎに、入力保護用抵抗Ｒｉｎ及び入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎの直列回路が並列接続されて構成されている。そして、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎの入力保護用抵抗Ｒｉｎに接続するカソードが正極端子として外部電源Ｅの正極に接続され、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのアノードが負極端子として外部電源Ｅの負極に負荷抵抗ＲＬを介して接続される。
【００２８】
本実施形態では上述のように保護回路３を構成したことにより、シールド部材４に放電させた遊戯球の静電気を、検出回路１の安定電位側の部位に流しても、前記静電気は、図１中の矢印に示すように、入力保護用抵抗Ｒｉｎを介することなく入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎから外部電源Ｅ側に流れるので、入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減して入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができる。その結果、入力保護用抵抗Ｒｉｎに例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路３の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができる。
【００２９】
また、静電気は入力保護用抵抗Ｒｉｎに流れないので、積極的に遊戯球に帯電した静電気をシールド部材４に集電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができるとともに、ＩＣで構成された静電気に弱い処理回路２を保護することができる。
【００３０】
ところで、本実施形態では検出回路１のコイルＬを、遊戯台の入賞口となる遊戯球の通過孔周辺に巻線が巻回するように配置し、遊戯球をコイルＬ内部に通過させる。コイルＬ内部には略均一な高周波磁界が形成されるので、遊戯球の通過孔での通過する位置に関わらず遊戯球の検出特性を安定させることができる。また、コイルＬを上述のように配置したことにより、帯電した遊戯球がコイルＬ内部を通過するとコイルＬに高電圧が生じるが、シールド部材４で集電された静電気は入力保護用抵抗Ｒｉｎに流れないので、遊戯球に帯電した静電気を積極的にシールド部材４に放電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができるとともにコイルＬに高電圧がかかるのを防止して処理回路Ｌを保護することができる。
【００３１】
なお、本実施形態が接続される外部電源Ｅ及び負荷抵抗ＲＬの直列回路を含む外部回路は、例えば遊戯台の制御基板に構成されており、この制御基板は静電気やサージに対して十分強く設計されている。例えば、外部電源Ｅをスイッチングレギュレータや３端子レギュレータで構成して、これに容量の大きなコンデンサを接続して、外部電源Ｅのインピーダンスを十分に小さくしていることにより、近接センサから静電気による電荷が印加されたところでほとんど電源電圧に変動が生じない。さらに、上述の制御基板には、外部電源Ｅの負極側の近接センサとのインターフェース部分に、図示しない保護用ダイオードおよび保護用コンデンサならびに抵抗が接続れているので、制御基板は静電気に対しては十分に強いのである。また、制御基板は処理回路２及び保護回路３の構成部品を実装した基板よりもサイズが大きく回路規模も大きいので、制御基板に対して静電気やサージなどの対策を容易に行うことが可能であり、近接センサ側の前記基板に対して前記対策を図るよりも、相対的にコストを小さく抑えることができるのである。
（実施形態２）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態の検出回路１は、図２に示すように、２つのコイルＬ１，Ｌ２からなる。この検出回路１は、実施形態１のように高周波数で発振する高周波発振方式とは異なり、一方の送信用のコイルＬ１を所定の周波数及び振幅で発振させて、他方の受信用のコイルＬ２に電圧を誘起させる所謂電磁誘導方式に構成されている。そして、本実施形態の処理回路２の制御処理部２ａは、送信用のコイルＬ１を上述のように発振させて、受信用のコイルＬ２に誘起される周波数成分を監視し、受信用のコイルＬ２の誘起電圧の変化から検出対象物が近くを通過したことを検知するのである。
【００３３】
本実施形態を遊戯球の検出に用いるときには、送信用及び受信用のコイルＬ１，Ｌ２を、遊戯台の入賞口にあたる通過孔周辺に沿ってそれぞれの巻線が巻回するように配置し、遊戯球が入賞口に入ると、処理回路２の制御処理部２ａが受信用コイルＬ２の出力変化から遊戯球の入賞口への通過を判別して、スイッチング素子Ｑｏｕｔをオンからオフ又はオフからオンに切り換えて、負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させるのである。
【００３４】
ところで上述の本実施形態の検出回路１であっても、静電気を帯びた遊戯球が受信用及び送信用のコイルＬ１，Ｌ２の内部を通ることによってコイルＬ１，Ｌ２のそれぞれに高い誘導電圧をもたらすことは明らかであり、コイルＬ１，Ｌ２に誘起された高電圧によって、処理回路２が破壊される虞がある。
【００３５】
しかし、本実施形態においても保護回路３を実施形態１と同様に構成していることによって、シールド部材４で集電した遊戯球の静電気を入力保護用抵抗Ｒｉｎに通さずに外部電源Ｅ側に流し、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防止することができる。そこで、遊戯球の静電気を積極的にシールド部材４に放電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防止するとともにコイルＬ１，Ｌ２に高電圧がかかるのを防止して処理回路２を保護することができるのである。
【００３６】
ところで本実施形態では検出回路１を所謂電磁誘導方式として上述のように構成したが、検出回路１が電磁誘導方式や実施形態１の高周波発振方式以外の他の方式であっても、検出範囲における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化するように構成されていれば良い。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、外部回路に接続されて検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路が接続されるので、保護回路の各構成部品を上述のように接続したことによって、検出手段の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオードを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止することができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、処理回路は集積回路からなるので、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともに静電気に弱い処理回路を保護することができるという効果がある。
【００３９】
請求項３の発明は、検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させるので、コイル内部に略均一な高周波磁界を形成させて、検出対象物のコイル内部の通過する位置に関わらず検出対象物の検出特性を安定させることができ、また、静電気により帯電した検出対象物をコイル内部に通過させるとコイルに高電圧が生じるが、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともにコイルに高電圧がかかるのを防止して処理回路を保護することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略回路図である。
【図２】実施形態２を示す概略回路図である。
【図３】従来例を示す概略回路図である。
【図４】角形チップ抵抗の正面図である。
【図５】他の従来例を示す概略回路図である。
【符号の説明】
１検出回路
２処理回路
３保護回路
４シールド部材
Ｃコンデンサ
Ｃｉｎ入力保護用コンデンサ
Ｅ外部電源
Ｌコイル
Ｒｉｎ入力保護用抵抗
ＲＬ負荷抵抗
ＺＤｉｎ入力保護用ツェナーダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a proximity sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a proximity sensor for detecting a detection object has been provided, and is used for detecting a play ball (so-called pachinko ball) as a detection object that has entered a winning opening of a game board (so-called pachinko machine), for example. Yes. As a proximity sensor for detecting a game ball, a so-called high-frequency oscillation type that includes a detection circuit composed of a resonance circuit of a coil and a capacitor and oscillates the detection circuit at a high frequency is often used.
[0003]
For example, as shown in FIG. 3, the conventional high-frequency oscillation type proximity sensor is used by being connected to a series circuit of an external power source E and a load resistor RL in an external circuit, and a capacitor C is connected to the coil L in parallel. The above-described detection circuit 1, the processing circuit 2 that oscillates the detection circuit 1 to electrically process the output of the detection circuit 1, and changes the voltage value applied to the load resistor RL as a detection result, and the outside of the processing circuit 2 A protection circuit 3 ′ that is connected in parallel to the circuit side and protects the processing circuit 2 from sudden fluctuations in the input from the external power supply E is provided.
[0004]
The processing circuit 2 is composed of, for example, an IC or the like. The processing circuit 2 includes a Zener diode ZDic connected in series to the external power source E via the protection circuit 3 ′ and the load resistor RL, and a switching circuit Qout such as a transistor, and a detection circuit 1 And a control processing unit 2a that detects a change in amplitude of the detection circuit 1 and controls the switching element Qout to turn it on / off.
[0005]
One end of the protection circuit 3 ′ is connected to a connection point between the input protection Zener diode ZDin and the input protection capacitor Cin connected in parallel to the processing circuit 2, and the input protection Zener diode ZDin and the input protection capacitor Cin. It comprises an input protection resistor Rin. One end of the input protection resistor Rin opposite to the input protection Zener diode ZDin is connected to the positive electrode of the external power supply E as a positive electrode terminal of the proximity sensor, and the anode of the input protection Zener diode ZDin is connected to the negative electrode of the proximity sensor. A terminal is connected to the negative electrode of the external power supply E via a load resistor RL. The input protection capacitor Cin and the input protection resistor Rin function as an input filter, and the surge that wraps around from the external power supply E by keeping the Zener voltage of the input protection Zener diode ZDin below the breakdown voltage of the processing circuit 2. The processing circuit 2 is protected from the above.
[0006]
Here, the operation | movement which detects the play ball of the above proximity sensors is demonstrated easily.
[0007]
The coil L of the detection circuit 1 of the proximity sensor is disposed in the vicinity of the play ball passing path, that is, in the vicinity of the winning hole.
[0008]
When the game ball passes through the vicinity of the coil L, which is the detection range, the game ball is made of metal, so eddy currents flow on the surface of the game ball due to electromagnetic induction and energy is consumed, and the impedance of the coil L changes. To do. As a result, the oscillation condition of the detection circuit 1 varies depending on the presence or absence of a play ball within the detection range, and the amplitude decreases or oscillation stops. The processing circuit 2 detects this oscillation amplitude change and switches the switching element Qout from on to off or from off to on.
[0009]
When the switching element Qout is turned on, the value of the voltage applied to the processing circuit 2 by the external power supply E becomes substantially equal to the value of the Zener voltage of the Zener diode ZDic (for example, about 5.5 [V]), The voltage drop at the load resistor RL is substantially equal to the value obtained by subtracting the value of the Zener voltage and the voltage drop of the input protection resistor Rin from the power supply voltage value of the external power supply E.
[0010]
When the switching element Qout is off, the value of the voltage applied to the processing circuit 2 by the external power source E becomes a value corresponding to the current consumption of the control processing circuit 2a, and the voltage drop at the load resistor RL is The voltage value applied to the processing circuit 2 is subtracted from the power supply voltage value of the external power supply E and the voltage drop of the input protection resistor Rin.
[0011]
As a result, the conventional proximity sensor changes the voltage value applied to the load resistor RL according to the detection of the game ball.
[0012]
By the way, the game ball is charged with an electric charge generated by friction or the like, and static electricity is generated. When the game ball charged to a very high potential passes through the detection range near the detection circuit 1, the game ball is charged. The charged electric charge may flow from the game ball to the processing circuit 2 through the detection circuit 1 and damage the processing circuit 2 in some cases. Further, when the game ball is passed through the coil L, electrostatic induction or electromagnetic induction is generated by the electric charge charged to the game ball, that is, static electricity, and a high electromotive voltage is generated in the coil L. It may be damaged.
[0013]
Therefore, in the conventional proximity sensor, a metallic shield member 4 that protects the processing circuit 2 from static electricity is disposed at least in the vicinity of the detection circuit 1. The shield member 4 positively discharges the static electricity charged in the game ball, collects the static electricity, and flows the static electricity to an electrically stable portion of the detection circuit 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-295648). Gazette, JP-A-9-115400, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-103145).
[0014]
In general, the negative electrode terminal of the proximity sensor is connected to the negative electrode of the external power supply E via the load resistor RL and is kept at a stable potential, and the above-described static electricity flows to the connection point between the detection circuit 1 and the negative electrode terminal. It is. The resistance value of the load resistor RL is about 680 [Ω], for example, and is set sufficiently larger than the resistance value of the input protection resistor Rin (for example, about 50 to 100 [Ω]).
[0015]
As a result, when the static electricity of the game ball is caused to flow to the site on the stable potential side of the detection circuit 1, the static electricity does not flow through the load resistor RL as indicated by the arrow in FIG. It flows to the external power source E through the input protection resistor Rin and is absorbed there.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, when static electricity flows as described above, a high voltage is instantaneously applied to the input protection resistor Rin. Here, as the input protection resistor Rin, for example, as shown in FIG. 4, a rectangular chip resistor that is inexpensive and widely used in electronic devices is used. This square chip resistor is composed of an alumina substrate r1, a resistor r2 such as a carbon film or a metal film formed on the alumina substrate r1, and electrodes r3 connected to both ends of the resistor r2. The desired resistance value corresponding to the trimmed portion r21 is set by trimming r2 by laser trimming.
[0017]
Therefore, when a high voltage is applied to the input protection resistor Rin, the current concentrates on the portion surrounded by the dotted line in FIG. 4 and the portion of the input protection resistor Rin tends to deteriorate. there were. Further, even if the size of the square chip resistor is slightly increased, the above-described deterioration cannot be prevented.
[0018]
In order to solve such a problem, there is an input protection resistor Rin that uses not a square chip resistor but a high-voltage resistance and pulse resistance, for example, a cylindrical chip resistor. It becomes a factor of cost increase.
[0019]
In order to solve the above problem, as shown in FIG. 5, a proximity sensor in which a discharge gap 5 is provided in a protection circuit 3 ′ is provided (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-45194). In this proximity sensor, components of the protection circuit 3 ′ and the processing circuit 2 are mounted on a printed wiring board, and the discharge gap 5 is a gap between wiring patterns connected to both terminals for external circuit connection. It is formed by narrowing. As a result, when static electricity charged in the game ball flows to the stable potential side of the detection circuit 1 by the shield member 4 and discharge occurs in the discharge gap 5, the static electricity causes the input protection Zener diode ZDin and the input protection resistance Rin to flow. It is possible to reduce the load applied to the input protection resistor Rin by flowing to the external power supply E side without going through.
[0020]
However, the occurrence of discharge in the discharge gap 5 is affected by the surface state and temperature / humidity of the printed wiring board, and subtle dimensional variations of the wiring pattern made of the copper foil of the printed wiring board, and is stable under desired conditions. It was difficult to discharge. Furthermore, since the discharge gap 5 is discharged only when a considerably high voltage is applied, the load applied to the input protection resistor Rin cannot be reduced to such an extent that it can be used without degrading the square chip resistor. Further, the provision of the discharge gap 5 has a drawback that an extra space is required on the printed wiring board.
[0021]
The present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a proximity sensor that prevents deterioration of components.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a proximity sensor that is connected to an external circuit and detects a detection target, and the electrical output changes depending on the presence or absence of the detection target within the detection range. The detection means, the processing circuit for electrically processing the output of the detection means and outputting the detection result to an external circuit, and collecting the static electricity of the detection target, and the collected static electricity becomes the stable potential of the detection means Current collecting means that flows to the site, and a protection circuit that protects the processing circuit from sudden fluctuations in the input from the external circuit, the protection circuit includes an input protection capacitor connected in parallel to the external circuit side of the processing circuit; It consists of a series circuit of an input protection resistor and an input protection Zener diode connected in parallel to an input protection capacitor, and an external circuit is connected to both ends of the input protection Zener diode. By connecting each component as described above, the static electricity that flows from the part that becomes the stable potential of the detection means through the input protection Zener diode is passed through the external circuit without passing through the input protection resistor, thereby protecting the input. As a result, it is possible to use an inexpensive resistor such as a square chip resistor as the input protection resistor, and to connect each component of the protection circuit as compared with the conventional example. Therefore, it is possible to prevent the entire sensor from becoming larger than the conventional example.
[0023]
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the processing circuit is formed of an integrated circuit, and the static electricity collected by the current collecting means does not flow to the input protection resistor. It is possible to collect static electricity charged on the detection target in the means, thereby preventing the input protection resistance from being deteriorated and protecting the processing circuit which is sensitive to static electricity.
[0024]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the detection means includes a coil through which the detection target passes, and changes the electrical output in accordance with the presence or absence of the detection target by a high frequency oscillation method. It is characterized by the fact that a substantially uniform high-frequency magnetic field is formed inside the coil to stabilize the detection characteristics of the detection target regardless of the position of the detection target passing through the coil, and the detection target charged by static electricity When an object is passed through the coil, a high voltage is generated in the coil, but the static electricity collected by the current collecting means does not flow to the input protection resistor. By collecting current, it is possible to protect the processing circuit by preventing deterioration of the input protection resistor and preventing high voltage from being applied to the coil.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Since the basic configuration in the present embodiment is the same as that of the conventional example, common portions are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only the portions that characterize the present embodiment will be described in detail.
[0026]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the detection circuit 1 and the output of the detection circuit 1 are electrically processed by oscillating the detection circuit 1 and the voltage value applied to the load resistor RL as a detection result, as in the conventional example. Is provided, a shield member 4 serving as a current collecting means, and a protection circuit 3 that protects the processing circuit 2 from sudden fluctuations in the input from the external power source E.
[0027]
Here, unlike the conventional example, the protection circuit 3 of the present embodiment includes an input protection capacitor Cin connected in parallel to the external circuit side of the processing circuit 2 and an input protection resistor Rin and an input protection Zener diode ZDin in series. Circuits are connected in parallel. The cathode connected to the input protection resistor Rin of the input protection Zener diode ZDin is connected to the positive electrode of the external power supply E as a positive terminal, and the anode of the input protection Zener diode ZDin is loaded to the negative electrode of the external power supply E as a negative terminal. It is connected via a resistor RL.
[0028]
In the present embodiment, since the protection circuit 3 is configured as described above, even if the static electricity of the game ball discharged to the shield member 4 is caused to flow to the stable potential side portion of the detection circuit 1, the static electricity is As indicated by the arrow in the middle, the current flows from the input protection Zener diode ZDin to the external power supply E side without going through the input protection resistor Rin. Therefore, the load applied to the input protection resistor Rin is reduced and the input protection resistor Rin Deterioration can be prevented. As a result, an inexpensive resistor such as a square chip resistor can be used as the input protection resistor Rin, and only the connection of each component of the protection circuit 3 is changed as compared with the conventional example. It can be prevented from becoming larger than the example.
[0029]
In addition, since static electricity does not flow to the input protection resistor Rin, it is possible to prevent the input protection resistor Rin from being deteriorated by actively collecting the static electricity charged in the play ball to the shield member 4 and is configured by an IC. It is possible to protect the processing circuit 2 that is weak against static electricity.
[0030]
By the way, in this embodiment, the coil L of the detection circuit 1 is arranged so that the winding is wound around the passage hole of the game ball that becomes the winning opening of the play stand, and the game ball is passed through the coil L. Since a substantially uniform high-frequency magnetic field is formed inside the coil L, the detection characteristics of the game ball can be stabilized regardless of the position through which the game ball passes. Further, by arranging the coil L as described above, a high voltage is generated in the coil L when the charged game ball passes through the inside of the coil L, but the static electricity collected by the shield member 4 is applied to the input protection resistor Rin. Since it does not flow, the static electricity charged in the play ball can be positively discharged to the shield member 4 to prevent the input protection resistor Rin from being deteriorated, and the high voltage is not applied to the coil L, and the processing circuit L Can be protected.
[0031]
Note that the external circuit including the series circuit of the external power source E and the load resistor RL to which the present embodiment is connected is configured, for example, on a control board of an amusement stand, and this control board is designed to be sufficiently strong against static electricity and surge. Has been. For example, the external power source E is configured by a switching regulator or a three-terminal regulator, and a capacitor having a large capacity is connected to the external power source E so that the impedance of the external power source E is sufficiently small. When applied, the power supply voltage hardly fluctuates. In addition, since the control board is connected to a proximity diode on the negative electrode side of the external power source E and a protective diode, a protective capacitor and a resistor (not shown), the control board is resistant to static electricity. It is strong enough. Moreover, since the control board is larger in size and circuit scale than the board on which the components of the processing circuit 2 and the protection circuit 3 are mounted, it is possible to easily take countermeasures such as static electricity and surge on the control board. Thus, the cost can be relatively reduced as compared with the above-described countermeasures for the substrate on the proximity sensor side.
(Embodiment 2)
Since the basic configuration in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only the portions that are characteristic of the present embodiment will be described in detail.
[0032]
As shown in FIG. 2, the detection circuit 1 of the present embodiment includes two coils L1 and L2. Unlike the high-frequency oscillation system that oscillates at a high frequency as in the first embodiment, the detection circuit 1 oscillates one transmission coil L1 with a predetermined frequency and amplitude and causes the other reception coil L2 to oscillate. A so-called electromagnetic induction system for inducing a voltage is employed. Then, the control processing unit 2a of the processing circuit 2 of the present embodiment oscillates the transmission coil L1 as described above, monitors the frequency component induced in the reception coil L2, and receives the reception coil L2. It is detected from the change in the induced voltage that the detection object has passed nearby.
[0033]
When this embodiment is used for detection of a game ball, the coils L1 and L2 for transmission and reception are arranged so that the respective windings are wound around the passage hole corresponding to the winning opening of the game stand. When the ball enters the winning opening, the control processing unit 2a of the processing circuit 2 determines the passage of the play ball from the receiving coil L2 to the winning opening and turns the switching element Qout from on to off or from off to on. By switching, the voltage value applied to the load resistance RL is changed.
[0034]
By the way, even in the detection circuit 1 of the above-described embodiment, a high induced voltage is generated in each of the coils L1 and L2 by passing the play balls charged with static electricity through the inside of the receiving and transmitting coils L1 and L2. Obviously, there is a possibility that the processing circuit 2 is destroyed by the high voltage induced in the coils L1 and L2.
[0035]
However, in the present embodiment as well, the protection circuit 3 is configured in the same manner as in the first embodiment, so that the static electricity of the game sphere collected by the shield member 4 does not pass through the input protection resistor Rin and goes to the external power source E side. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the input protection resistor Rin. Accordingly, the static electricity of the game ball is positively discharged to the shield member 4 to prevent the input protection resistor Rin from being deteriorated and to prevent the high voltage from being applied to the coils L1 and L2, thereby protecting the processing circuit 2. Can do it.
[0036]
By the way, in the present embodiment, the detection circuit 1 is configured as a so-called electromagnetic induction method as described above. However, even if the detection circuit 1 is other than the electromagnetic induction method and the high-frequency oscillation method of the first embodiment, What is necessary is just to be comprised so that an electrical output may change according to the presence or absence of a detection target.
[0037]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1 is a proximity sensor that is connected to an external circuit and detects a detection target, wherein the electrical output changes depending on the presence or absence of the detection target within the detection range, and the output of the detection means A processing circuit that electrically processes and outputs a detection result to an external circuit, current collecting means for collecting the static electricity of the detection target, and flowing the collected static electricity to a site that becomes a stable potential of the detection means, The protection circuit protects the processing circuit from sudden fluctuations in the input from the external circuit.The protection circuit is connected in parallel to the input protection capacitor and the input protection capacitor connected in parallel to the external circuit side of the processing circuit. Since the external circuit is connected to both ends of the input protection zener diode, the components of the protection circuit are connected as described above. By flowing static electricity flowing through the input protection Zener diode from the stable potential of the detection means to the external circuit without passing through the input protection resistor, deterioration of the input protection resistance can be prevented. As a result, an inexpensive resistor such as a square chip resistor can be used as the input protection resistor, and only the connection of each component of the protection circuit is changed compared to the conventional example. Can be prevented from becoming large.
[0038]
According to the second aspect of the present invention, since the processing circuit is an integrated circuit, the static electricity collected by the current collecting means does not flow to the input protection resistor. Current collection is effective in preventing deterioration of the input protection resistor and protecting a processing circuit that is sensitive to static electricity.
[0039]
In the invention of claim 3, the detection means includes a coil through which the detection object passes, and changes the electric output in accordance with the presence or absence of the detection object by a high-frequency oscillation method. A magnetic field can be formed to stabilize the detection characteristics of the detection object regardless of the position of the detection object passing through the coil. Although a high voltage is generated, the static electricity collected by the current collecting means does not flow to the input protection resistor. There is an effect that it is possible to protect the processing circuit by preventing deterioration and applying a high voltage to the coil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic circuit diagram showing a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a conventional example.
FIG. 4 is a front view of a square chip resistor.
FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection circuit 2 Processing circuit 3 Protection circuit 4 Shield member C Capacitor Cin Input protection capacitor E External power supply L Coil Rin Input protection resistance RL Load resistance ZDin Input protection Zener diode

Claims

A proximity sensor that is connected to an external circuit and detects a detection object, wherein the electrical output changes depending on the presence or absence of the detection object within the detection range, and the output of the detection means is electrically processed, A processing circuit that outputs the detection result to an external circuit, a current collecting means for collecting static electricity of the detection target, and flowing the collected static electricity to a portion that becomes a stable potential of the detecting means, and an abrupt input from the external circuit A protection circuit that protects the processing circuit from various fluctuations. The protection circuit includes an input protection capacitor connected in parallel to the external circuit side of the processing circuit, and an input protection resistor and input connected in parallel to the input protection capacitor. A proximity sensor comprising a series circuit of protective Zener diodes, wherein an external circuit is connected to both ends of the input protective Zener diode.

The proximity sensor according to claim 1, wherein the processing circuit is an integrated circuit.

The proximity sensor according to claim 2, wherein the detection means includes a coil through which the detection object passes, and changes an electrical output in accordance with the presence or absence of the detection object by a high-frequency oscillation method.