JPH0331011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流２線式センサの回路に関す
る。直流２線式センサの一つである直流２線式近
接スイツチを例にとつて説明する。

従来の直流２線式近接スイツチは、例えば第１
図のように構成されている。この図において、１
は近接センサ回路であり、図示しないが発振回路
とこの発振状態に応じて出力を生じる回路とが含
まれている。そして発振回路は、検出コイル１１
及びこれと共振回路をなすコンデンサ１２を含ん
で構成されており、被検出物体（図示しない）が
検出コイル１１に近づくことにより発振状態が変
化するようになつている。従つて検出コイル１１
への被検出物体の接近に伴つて、“Ｈ”または
“Ｌ”の出力が生じる。この近接センサ回路１に
は、端子１４，１５から電流制限回路（定電流回
路や抵抗などからなる）１３をへて電力が送られ
る。端子１４，１５には負荷２と直流電源３とが
直列に接続される。この端子１４，１５間には開
閉用のトランジスタ２１と定電圧ダイオード２２
とが直列接続されており、トランジスタ２１のベ
ースには抵抗２３が接続されるとともに近接セン
サ回路１からの出力が加えられている。定電圧ダ
イオード１６は、過大な電圧が端子１４，１５間
に加えられたときや、直流電源３が逆極性に接続
されたときに、近接センサ回路１等を保護するた
めのものであり、コンデンサ１７は端子１４，１
５間の電圧の変動を吸収する平滑用である。

そしてこの直流２線式近接スイツチでは検出動
作に応じてトランジスタ２１がオンまたはオフと
なり、そのため負荷２が直接開閉されることにな
るので、普通のメカニカルなスイツチと同様の用
い方ができる点が利点となつている。ところで近
接センサ回路１等にはトランジスタ２１のオン・
オフに関わらず、電力を供給する必要がある。オ
フ時には電源電圧V_Sが略そのまま印加されるの
で問題はないが、オン時に端子１４，１５間がト
ランジスタ２１によつて完全に短絡されてしまう
と、端子１４，１５間の電圧がOVになり、近接
センサ回路１等に電力を供給することができなく
なつてしまう。そこでトランジスタ２１に直列に
定電圧ダイオード２２を接続しておき、しきい電
圧V_Dが残るようにしている。

しかしながらこのような構成によると、近接セ
ンサ回路１等に加わる電圧はトランジスタ２１の
オン時とオフ時で大きく異つてしまう。すなわ
ち、直流電源３の電圧V_Sは通常10〜30V程度であ
り、定電圧ダイオード２２のしきい電圧V_Dは数
Ｖ程度であるから、印加電圧は５〜25V程大きく
変動することになる。近接センサ回路１の電源電
圧がこのように大きく変動すると動作の安定性が
損われ、また検出距離（検出可能な被検出物体の
検出コイル１１からの最大距離）が変動してしま
つて不都合である。

そこで、第２図のように電流制限回路１３の両
端にトランジスタ２４のエミツタ及びコレクタを
接続し、そのベースを抵抗２７を介してトランジ
スタ２１のコレクタに接続することが考えられ
る。他の構成は第１図と略同様である。このトラ
ンジスタ２４はトランジスタ２１がオンのとき導
通し、オフのとき非導通となる。従つて近接セン
サ回路１への電力はトランジスタ２１がオフのと
きには電流制限回路１３を通して与えられ、オン
のときにはトランジスタ２４を通して与えられる
ことになる。そのためトランジスタ２１がオンし
ているときには、定電圧ダイオード２２のしきい
電圧V_Dが略そのまま電源電圧として近接センサ
回路１に加えられるが、トランジスタ２１がオフ
しているときには、電流制限回路１３により降下
した電圧が与えられる。トランジスタ２１のオフ
時には端子１４，１５間に略直流電源３の電圧
V_Sが加えられるので、電流制限回路１３におけ
る降下電圧を調整してV_Dに略近い電圧が近接セ
ンサ回路１に加わるようにしておく。

このように構成することによつて、トランジス
タ２１のオン・オフに関らず略一定の電圧を近接
センサ回路１に加えることができて、動作の安定
性を向上させることができる。

しかしながら、この場合もセンサがオンのと
き、つまりトランジスタ２１がオンのときの残留
電圧が、負荷２の抵抗値によつて変化し、それに
起因してセンサの特性が変化してしまうという問
題がある。すなわち、駆動電流；Ｉ、電源電圧；
Ｖ、定電圧ダイオード２２の電圧；Vr、負荷２
の抵抗値；Reとすると、 Ｉ＝（Ｖ−Vr）／Re となり、負荷２の抵抗値によつて定電圧ダイオー
ド２２に流れる電流値が大きく変わつてしまう。
そのため、定電圧ダイオードのV_Z−I_Z特性により
定電圧ダイオードの電圧が変化してしまい、残留
電圧が変化し、それに起因してセンサの特性が変
化してしまう。

この発明は、センサがオンのときの残留電圧が
負荷抵抗の変化によりばらつかないようにし、セ
ンサの特性が変化しないように改善した直流２線
式センサを提供することを目的とする。

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。第３図は第１の実施例を示
し、第４図は第２の実施例を示す。この第３図の
実施例では、抵抗３４，３５の接続点にトランジ
スタ３１のベースを接続し、このトランジスタ３
１と定電圧ダイオード３３と抵抗３６とによりト
ランジスタ３２のベース電流供給回路を構成す
る。そして一端がトランジスタ２４のベースに接
続されている抵抗２７の他端を、トランジスタ３
２のベースに接続する。他の構成は第２図と略同
様である。

このように構成すると、トランジスタ３２がオ
ンのときに負荷２に流れる電流は殆んどこのトラ
ンジスタ３２のみを流れ、定電圧ダイオード３３
にはトランジスタ３２のベース電流程度の電流が
流れるのみである。そしてこのとき、トランジス
タ３２のベースは定電圧ダイオード３３のしきい
電圧V_Dとなつているため、トランジスタ３２の
エミツタの電圧はV_D＋V_BE（トランジスタ３２の
ベース・エミツタ電圧）に保たれ、その結果トラ
ンジスタ２４を通じて近接センサ回路１に電力を
供給することができる。

また、この第３図において、トランジスタ３２
を介して定電圧ダイオード３３を接続しているの
で、負荷２の抵抗値の変化による定電圧ダイオー
ド３３にかかる電流値の変化はトランジスタ３２
の電流増幅率（hfe）より１／hfeとなる。そのた
め、残留電圧は負荷２の抵抗値の変化によりばら
つかないので、センサの特性が変化しないという
利点が得られる。

この第３図の実施例の場合、定電圧ダイオード
３３に流れる電流は小さなものであるため、定電
圧ダイオード３３は小容量のものでよく、大容量
の素子としてはトランジスタ３２だけでよい。定
電圧ダイオードの大容量のものは高価であるが、
大容量のパワートランジスタは種類も多く安価で
あるため、安価に製造できるという利点がある。

第３図でトランジスタ２４のベース電流はトラ
ンジスタ３２のベース電流とともに定電圧ダイオ
ード３３及びトランジスタ３１を通じて流れる
が、トランジスタ２４のベース電流が不足する場
合には、そのコレクタ・エミツタ間飽和電圧が大
きくなり、前記のV_D＋V_BEがそのまま近接センサ
回路１に加わらないおそれがある。そのような場
合には第４図に示すように、抵抗２７の一端をト
ランジスタ３１のコレクタに接続すればよい。こ
うするとトランジスタ２４は充分なベース電流を
供給されて、コレクタ・エミツタ間飽和電圧がよ
り小さくなり、上記の不都合が除去できる。

以上のように本願発明によれば、開閉用トラン
ジスタがオンしているときに、定電圧ダイオード
からセンサ回路に加えられる電圧が負荷の抵抗値
の変動によつて変化することが抑えられている。
そのため、負荷抵抗の変化に応じてセンサの特性
が変化することがなくなり、動作の安定性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図は他の従来例
の回路図、第３図は本発明の第１の実施例の回路
図、第４図は第２の実施例の回路図である。 １……近接センサ回路、１１……検出コイル、
１３……電流制限回路、２……負荷、３……直流
電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷と直流電源とを直列に接続する２つの端
   子と、前記直流電源の電圧を所定の電圧に降下さ
   せる電流制限回路と、前記２つの端子に前記電流
   制限回路を介して接続され、該電流制限回路によ
   り降下した電圧が供給されるセンサ回路と、この
   センサ回路の出力に応じて動作する駆動用トラン
   ジスタと定電圧ダイオードと抵抗とを前記２つの
   端子の間に直列に接続してなる直列回路と、該定
   電圧ダイオードと抵抗との接続点にそのベースが
   接続され、前記２つの端子間を開閉する開閉用ト
   ランジスタと、前記開閉用トランジスタがオンす
   ることに応じて前記電流制限回路を短絡する短絡
   用トランジスタとからなる直流２線式センサ。