JPH04357711A - 電子スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電スイッチ等の電子ス
イッチに関し、特にそのヒステリシス調整回路に特徴を
有する電子スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来光電スイッチ等の電子スイッチにお
いては、出力変化に基づいて物体検知のスイッチ信号を
出力している。そしてそのときには検出体の変位等によ
って出力のチャタリングが起こらないようにヒステリシ
スを持たせる必要がある。そしてヒステリシスの幅は使
用状態に応じて適宜設定することが必要となる。そこで
例えば特開昭６２−１７９２１７号に示されているよう
に、ヒステリシス回路に外付けの抵抗を設け、この抵抗
を可変抵抗として抵抗値を適宜設定することによってヒ
ステリシスを設定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるにこのような従
来の電子スイッチにおいては、ヒステリシスの幅は使用
者が環境に合わせて設定することが好ましい。しかしヒ
ステリシス幅を適切に調整することが極めて困難であり
、実際には電子スイッチの製造時に汎用的な値に設定し
ておくことが多い。従って従来の電子スイッチにおいて
は適切な値の外付けの固定抵抗を実装しておき、又は可
変抵抗を実装してその抵抗値を調整する必要があるとい
う欠点があった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、外付け抵抗を接続することなく
適度なヒステリシスを有し、調整抵抗を適宜設定したと
きにはヒステリシス幅を変化できるようにすることを技
術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は安定化電源と、
安定化電源より抵抗を介して接続された第１のカレント
ミラー回路と、電流の流入又は流出用の調整端子を有し
、カレントミラー回路の電流値に対応したヒステリシス
電流値を帰還するヒステリシス電流回路と、カレントミ
ラー回路の電流及びヒステリシス電流回路の合成電流が
与えられる抵抗分圧回路と、抵抗分圧回路の端子電圧が
与えられる比較器と、比較器の出力に基づいて物体検知
信号を出力する信号処理回路と、信号処理回路の出力に
よってヒステリシス電流回路の動作を停止するスイッチ
ング素子と、を具備し、ヒステリシス電流回路は調整端
子と電源又は接地端間に接続する抵抗の有無によってヒ
ステリシス電流値を変化させることを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、安定
化電源よりカレントミラー回路を介して一定の電流が流
れ、これに対応した電流がヒステリシス電流回路を介し
て帰還され、抵抗分割回路に流れる。そして抵抗分圧回
路によって比較器の基準電圧が決定されている。そして
検知信号が得られると信号処理回路のスイッチ出力によ
ってヒステリシス電流回路の電流の帰還を停止してヒス
テリシスを得るようにしている。従ってその帰還電流を
適宜設定することによって、外付け抵抗を用いることな
く所望のヒステリシス幅を得ることができる。又外付け
抵抗を用いてヒステリシス電流回路の電流値を増加又は
減少させて、ヒステリシス幅を変化できるようにしてい
る。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例による光電スイッチ
のヒステリシス回路の構成を示す回路図である。本図に
おいて図示しない投光部より光信号が受光素子、例えば
フォトダイオード１に照射され、その出力が増幅器２，
コンデンサＣ１を介して比較電圧Ｖａとして比較器３の
一方の比較入力端３ａに与えられる。さてヒステリシス
回路は図示のように電源を電圧Ｖｃｃに安定化する安定
化電圧４を有しており、その安定化電源４は抵抗Ｒ１を
介してトランジスタＱ１，Ｑ２から成るカレントミラー
回路５に接続される。トランジスタＱ２は安定化された
電源ＶｃｃよりトランジスタＱ３，Ｑ４の負荷回路及び
抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の直列接続体を介して接続される
。この抵抗Ｒ３，Ｒ４の共通接続端が比較器３の基準入
力端３ｂに接続されている。又トランジスタＱ１，Ｑ２
のベース共通接続端はトランジスタＱ５のベースにも接
続される。トランジスタＱ５のエミッタは接地され、そ
のコレクタはトランジスタＱ６，Ｑ７から成るカレント
ミラー回路６のトランジスタＱ７に接続される。他方の
トランジスタＱ６はトランジスタＱ８，Ｑ９から成るカ
レントミラー回路７に接続される。トランジスタＱ８，
Ｑ９のベースは外部の調整端子８に接続され、又スイッ
チング素子であるトランジスタＱ１０のコレクタに接続
される。ここでトランジスタＱ５〜Ｑ１０はカレントミ
ラー回路５の電流に対応する電流を抵抗分圧回路に帰還
するヒステリシス電流回路９を構成している。又抵抗Ｒ
２〜Ｒ４は抵抗分圧回路１０を構成している。

【０００８】一方比較器３は基準電圧Ｖｂと入力電圧Ｖ
ａとを比較するものであり、その出力は信号処理回路１
１に与えられる。信号処理回路１１はこの信号を積分す
ることによって、一定時間連続してオン又はオフ状態で
あるときに物体検知信号を外部に出力するものであり、
又その出力はトランジスタＱ１０のベースにも与えられ
ている。

【０００９】本実施例では調整端子８に外付けの抵抗を
接続しない場合には標準的なヒステリシス幅を有してい
る。そして後述するように調整端子８と安定化電源の出
力端子Ｖｃｃ又は接地端間に抵抗を接続したときにヒス
テリシス幅を変化できるようにしている。

【００１０】次に本実施例の動作について説明する。ま
ず調整端子８に外付け抵抗が接続されていないものとす
る。この場合には安定化電源４より抵抗Ｒ１を介してカ
レントミラー回路５のトランジスタＱ１に一定の電流が
流れる。この電流値をＩ１　とすると、カレントミラー
回路５によってトランジスタＱ２にも同一の電流Ｉ１　
が流れる。又トランジスタＱ５にも電流Ｉ１が流れ、カ
レントミラー回路６によってトランジスタＱ８にもこれ
と同一の電流が流れている。このときトランジスタＱ８
，Ｑ９のコレクタ面積比によって、トランジスタＱ９に
所定のヒステリシス電流Ｉ２　が流れる。例えばこの面
積が同一の場合には、トランジスタＱ９に流れる電流Ｉ
２　はＩ１　と等しくなり、面積が等しくない場合には
その面積比に対応した電流値Ｉ２　の電流が流れる。従
ってカレントミラー回路５，７によって抵抗Ｒ２〜Ｒ４
を流れる電流の電流値はＩ１　＋Ｉ２　となる。このと
き抵抗Ｒ２の上端部（比較器３の比較入力端３ａ）から
みた抵抗Ｒ３，Ｒ４の中点の電圧Ｖｂまでの電位差Ｖｏ
ｎは次式で与えられる。 Ｖｏｎ＝（Ｒ２＋Ｒ３）×（Ｉ１　＋Ｉ２　）これは図
２（ａ）に示すように出力が反転するためのオンレベル
となっている。

【００１１】さてフォトダイオード１に光が照射され、
増幅器２を介して交流成分の信号が比較器３の入力端に
与えられると、入力電圧Ｖａのレベルが図２に実線で示
すように低下する。そして比較器３の比較入力端３ａか
らみた基準入力端３ｂの電位がＶｏｎレベル以下となれ
ば、比較器３が反転する。そしてその出力が一定時間Δ
ｔだけ連続すれば、図２（ｂ）に示すように信号処理回
路１１より検知信号が出力される。このとき同時にトラ
ンジスタＱ１０がオンとなる。こうすれば電流Ｉ２　が
停止されるため、基準入力端３ｂの電位が比較入力端３
ａに対して上昇する。このとき抵抗Ｒ２の上端から抵抗
Ｒ３，Ｒ４の中点までの電位差Ｖｏｆｆ　は次式で示さ
れる。 Ｖｏｆｆ　＝（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉ１　 従ってヒステリシス幅ＶＨ１は次式で示される。 ＶＨ１＝Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ ＝（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉ２　 ここで電流Ｉ２　がＩ１　と等しいとすればヒステリシ
ス幅ＴＨ１は次式で示される。 ＴＨ１＝（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉ１　 従って電流値Ｉ２　を変化することによりヒステリシス
を調整することができる。実際にはトランジスタＱ８，
Ｑ９のコレクタの面積比を変化させることによって適宜
ヒステリシス幅を設定することができる。

【００１２】さて図３に示すように調整端子８と接地端
間に外付けの抵抗Ｒ５を接続すると、トランジスタＱ８
のコレクタ及びこれに共通接続されたベース端と接地端
間の電圧ＶＢＥと抵抗Ｒ５との比に相当する電流（ＶＢ
Ｅ／Ｒ５）が図示の電流Ｉ３　として流れる。従ってト
ランジスタＱ６から流出する電流Ｉ１　は、調整端子８
から抵抗Ｒ５に流出する電流Ｉ３　と、トランジスタＱ
８のコレクタ電流Ｉ４　とに分流されることとなって、
トランジスタＱ９の電流値Ｉ２　が前述した場合より低
下してＩ２　′となる。従ってヒステリシス幅も次式で
示される。ＶＨ２＝（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉ２　′ここでト
ランジスタＱ８，Ｑ９のコレクタ面積が等しくＩ１　＝
Ｉ２　とすると、ヒステリシス幅ＶＨ２は次式で示され
る。 ＶＨ２＝（Ｒ２＋Ｒ３）（Ｉ１　−ＶＢＥ／Ｒ５）＜Ｖ
Ｈ１

【００１３】又図４に示すように調整端子８と電源
Ｖｃｃとの間に抵抗Ｒ６を接続した場合には、図示の電
流Ｉ５　がトランジスタＱ８のコレクタに流れ込むこと
となる。 この電流Ｉ５　は次式で示される。 Ｉ５　＝（Ｖｃｃ−ＶＢＥ）／Ｒ６ 従ってトランジスタＱ６から流れる電流Ｉ１　と調整端
子８から流入する電流Ｉ５　とを加算した電流がトラン
ジスタＱ８のコレクタに流入することとなって、電流値
Ｉ２　が前述した場合より増加してＩ２　″となる。従
ってヒステリシス幅ＶＨ３も次式で示される。 ＶＨ３＝（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｉ２　″ ここでトランジスタＱ８，Ｑ９のコレクタ面積が等しく
Ｉ１　＝Ｉ２　とすると、ヒステリシス幅ＶＨ３は次式
で示される。 　　ＶＨ３＝（Ｒ２＋Ｒ３）｛Ｉ１　＋（Ｖｃｃ−ＶＢ
Ｅ）／Ｒ６｝＞ＶＨ１

【００１４】従って調整端子８に
抵抗を接続しなければ標準のヒステリシス幅が得られる
。そのため外付け抵抗なく電子スイッチの主要回路を１
チップＩＣ化することができる。又外付け抵抗Ｒ５又は
Ｒ６の接続方向を変化させることによってヒステリシス
幅を拡大又は縮小することができる。又そのヒステリシ
ス幅の変化量も外付け抵抗の抵抗値を選択することによ
って適宜設定することができる。

【００１５】図５は本発明の第２実施例による光電スイ
ッチのヒステリシス回路の構成を示す回路図であり、前
述した第１実施例と同一部分は同一符号を付して詳細な
説明を省略する。本実施例では図示のように第１実施例
の各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９のエミ
ッタと接地端間に夫々抵抗Ｒ７〜Ｒ１１を接続し、その
電流値を適宜変更するようにしたものである。こうすれ
ばトランジスタＱ８，Ｑ９のエミッタ抵抗Ｒ１０，Ｒ１
１の値を適宜変更することによってトランジスタＱ８，
Ｑ９の面積比を一定にしたままで電流値Ｉ２　（又はＩ
２　′，Ｉ２　″），Ｉ３　とＩ５　とを適宜変化させ
ることが可能となる。

【００１６】従って基準のヒステリシス幅をその抵抗値
を製造する際にあらかじめ設定しておくことによって基
準のヒステリシス幅を得ることができる。又本実施例に
おいても図６に破線で示すように外付け抵抗Ｒ５又はＲ
６を接続すれば、それと異なったヒステリシス幅を得る
ことができる。

【００１７】上述した各実施例は光電スイッチについて
説明しているが、本発明は近接スイッチ等ヒステリシス
回路を含む種々の電子スイッチに適用することができる
。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、外付け抵抗を用いることなく標準のヒステリシス幅
を有するヒステリシス回路を構成することができる。従
って標準のヒステリシス幅を設定するために可変抵抗器
等を外部に接続する必要がなく、電子スイッチの主要部
を１チップのＩＣ化することができ、電子スイッチを極
めて小型化することができるという効果が得られる。こ
れに加えて外付け抵抗を接地端及び電源端のいずれかに
接続することによってそのヒステリシス幅を拡大又は縮
小することができる。従って信号処理回路をＩＣ化する
際にその構成を極めて容易にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光電スイッチのヒス
テリシス回路の構成を示す回路図である。

【図２】第１実施例による光電スイッチの動作を示すタ
イムチャートである。

【図３】本実施例においてヒステリシス幅を縮小する際
の接続を示す回路図である。

【図４】本実施例においてヒステリシス幅を拡大する際
の接続を示す回路図である。

【図５】本発明の第２実施例によるヒステリシス回路の
構成を示す回路図である。

【図６】第２実施例によるヒステリシス回路のヒステリ
シス幅を縮小又は拡大する際の接続を示す回路図である
。

【符号の説明】

３　　比較器 ４　　安定化電源 ５，６，７　　カレントミラー回路 ８　　調整端子 ９　　ヒステリシス電流回路 １０　　抵抗分圧回路 １１　　信号処理回路 Ｑ１〜Ｑ１０　　トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　安定化電源と、前記安定化電源より抵
   抗を介して接続された第１のカレントミラー回路と、電
   流の流入又は流出用の調整端子を有し、前記カレントミ
   ラー回路の電流値に対応したヒステリシス電流値を帰還
   するヒステリシス電流回路と、前記カレントミラー回路
   の電流及び前記ヒステリシス電流回路の合成電流が与え
   られる抵抗分圧回路と、前記抵抗分圧回路の端子電圧が
   与えられる比較器と、前記比較器の出力に基づいて物体
   検知信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路
   の出力によって前記ヒステリシス電流回路の動作を停止
   するスイッチング素子と、を具備し、前記ヒステリシス
   電流回路は調整端子と電源又は接地端間に接続する抵抗
   の有無によってヒステリシス電流値を変化させることを
   特徴とする電子スイッチ。