JPH0548647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は物体検知の応答速度を向上させた近接
スイツチに関するものである。

従来技術とその問題点 高周波発振型近接スイツチは検出ヘツドに検出
コイルを有し、検出コイルを発振コイルとして発
振回路が構成され、発振出力の低下に基づいて物
体を検知している。近接スイツチに用いられる電
流帰還型の発振回路としては、例えば第４図に示
すものがある。本図において近接スイツチの前面
に設けられた検出コイルＬと並列にコンデンサＣ
が接続され共振回路を構成している。そしてこの
LC共振回路に定電流源２より電源３を介して電
流が供給されており、その一端がトランジスタ４
に与えられて電流増幅される。トランジスタ４の
エミツタはコレクタ電流を定める可変抵抗５を介
して接地され、コレクタにはトランジスタ６，７
から成る電流ミラー回路CMが接続されている。
そしてLC共振回路より得られる電流値がトラン
ジスタ４によつて電流増幅され、電流ミラー回路
CMによつてそのコレクタ電流と同一の電流値が
トランジスタ７を通してLC共振回路に電流帰還
される。このようにして電流正帰還がかけられる
ためLC共振回路の共振周波数によつて発振が開
始される。この発振回路は検出コイルＬの形状、
巻数値やその他の回路定数を調整することにより
発振停止時の速度が変化する。しかし近接体が接
近し検出コイルのコンダクタンスが大きくなれば
いずれ発振は停止する。従つて近接スイツチの応
答速度は発振の開始速度と停止速度との合計時間
であると考えることができる。一般的に発振回路
は発振の立上り（開始）速度は非常に遅いが停止
速度は比較的速い。発振が開始し成長して物体を
検知することができる振幅レベルに達する時間τ
は次式によつて示される。

τ＝2C／△ｇ×lnVo／Vs ……(1) Vo……出力反転レベル Vs……発振開始時の振幅レベル Ｃ……共振コンデンサ容量 △ｇ……発振開始点からのコンダクタンス変化
量 一般的に発振が停止すればその時の振幅レベル
Vsはノイズレベルであつて、例えば数ｍＶ程度
である。そして検出コイルの形状が大きくなれば
応答速度が遅くなり、変化の速い物体の近接を適
確に検知することができないという問題点があつ
た。そこで発振回路に始動信号を与えるため始動
信号発生器を設けた装置が提案されているが（特
開昭58−1327号）、始動信号を発振周波数に合わ
せておかなければならず回路構成が複雑になると
いう欠点があつた。

又抵抗溶接機等の数万Ａの大電流が流れ強力な
交流磁界が加わる環境下においては、検出コイル
のフエライトコアが飽和し検出コイルの損失が増
加して発振が停止してしまう。従つてこのような
環境下では高周波発振型の近接スイツチを使用す
ることができなくなるという問題点があつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の近接スイツチの問題
点に鑑みてなされたものであつて、発振開始を速
くすることによつて応答速度を向上させ、もしく
は強力な交流磁界が加わる環境下において使用す
ることができるように、耐磁界型として構成する
ことができる近接スイツチを提供することを目的
とする。

発明の構成と効果 本発明は電流帰還型発振回路と、発振出力の低
下により物体を検知する検知回路を有する近接ス
イツチであつて、電流帰還型発振回路は、発振出
力がベースに与えられ、エミツタに抵抗分割回路
が接続されたエミツタフオロワ型トランジスタ
と、エミツタフオロワ型トランジスタのエミツタ
抵抗分割回路の分割比を変えるスイツチング素子
と、エミツタフオロワ型トランジスタの抵抗分割
されたエミツタ電位に対応した発振電流の一部を
帰還する電流帰還回路と、を有するものであり、
発振回路の発振出力を所定のレベルで弁別しスイ
ツチング素子を動作させ、発振出力低下時にトラ
ンジスタの抵抗分割されたエミツタ電位を上昇さ
せる比較手段、を具備することを特徴とするもの
である。

このような特徴を有する本発明によれば、発振
出力の低下によつて比較回路を動作させ、その出
力によつてエミツタフオロワ回路の抵抗分割され
たエミツタ電位を上昇させるように制御してい
る。そのため近接スイツチが物体を検知した後発
振レベルが更に低下すれば帰還電流量が増加し、
低いレベルで発振を継続させることができる。従
つて物体が離れた場合に発振の再開が迅速となり
応答速度の速い近接スイツチを構成することがで
きる。又強力な交流磁界が加わる環境下において
も発振開始速度が速いため交流のゼロクロス点で
断続的に発振させることができる。従つて物体検
知出力を与える平滑回路の放電時定数を大きくす
れば、高磁界下で物体が検出できる耐磁界型の近
接スイツチを構成することができる。

実施例の説明 第１図は本発明の近接スイツチ発振回路の一実
施例を示す回路図である。本実施例では第４図に
示した従来例と同一部分は同一符号を用いて示し
ている。さて本実施例は電流増幅用トランジスタ
の前段にエミツタフオローを設け帰還電流量を変
化させるようにしたものである。即ち電源３の一
端はトランジスタ１０のベースに与えられる。ト
ランジスタ１０はエミツタフオロワ型に接続され
ておりそのコレクタは電源に接続され、エミツタ
端は二本の抵抗１１，１２の直列接続体を介して
接地されている。そして抵抗１２の両端にはスイ
ツチング用トランジスタ１３と抵抗１４の直列接
続体が並列に接続されている。そして抵抗１１，
１２，１４の共通接続端は電流増幅用トランジス
タ４のベースに接続される。トランジスタ４は前
述した従来例と同様にコレクタが電流ミラー回路
CMに接続され、エミツタがコレクタ電流値調整
用の可変抵抗５を介して接地される。そしてトラ
ンジスタ６と共に電流ミラー回路を構成するトラ
ンジスタ７のコレクタがLC共振回路に接続され
ることは従来例と同様である。スイツチング用ト
ランジスタ１３は発振出力が上昇した時に与えら
れる信号によつて断続するものであつて、トラン
ジスタ１０のエミツタ抵抗を可変するものであ
る。

第２図は本発明による近接スイツチの全体構成
を示すブロツク図である。本図において第１図で
示した発振回路１の発振出力は二つの整流回路２
０，２１に与えられている。整流回路２０，２１
は夫々所定の時定数によつて発振出力を直流に変
換するものであつて、その出力端には夫々容量の
異なる平滑用のコンデンサ２２，２３が接続さ
れ、更に比較回路２４，２５が設けられている。
比較回路２４，２５には夫々異なるスレツシユホ
ールドレベルを定める基準電圧Vref１，Vref２
（Vref１＞Vref２）が与えられており、入力信号
を方形波に変換するものである。比較回路２４は
基準電圧Vref１以下の信号が与えられたときに
出力を出し、出力回路２６を介して物体検出信号
として外部に出力する。一方比較回路２５は比較
回路２４より低い基準電圧レベルが与えられてお
り、整流回路２１の出力を方形波に変換するもの
でレベルが高くなれば第１図に示す発振回路１の
トランジスタ１３に伝えるものである。

次に本実施例の動作について説明する。第３図
は本実施例による検出コイルＬと近接体の距離に
対する各部の波形を示す波形図である。本図にお
いて近接体が充分離れている場合にはコイルＬは
ほとんど損失のない状態となつている。発振回路
１ではLC共振回路の電圧がトランジスタ１０に
与えられ電流増幅される。そして抵抗１１，１２
の共通接続点の電位が上昇するためトランジスタ
６を通つてトランジスタ４にコレクタ電流が流れ
る。このコレクタ電流によつてトランジスタ６，
７の電流ミラー回路により電流帰還が成され、発
振回路１が発振している。第３図ａ、ｃに示すよ
うに近接体が遠く離れていれば発振レベルが高
く、比較回路２５より信号が与えられるためトラ
ンジスタ１３はオン状態となつている。従つてト
ランジスタ１０のエミツタ抵抗は、抵抗１１と抵
抗１２，１４の並列抵抗の直列接続体となつてト
ランジスタ４のベースに電流が供給されている。

さて物体が近接すれば第３図ａに示すように発
振回路１の発振出力は急激に低下する。発振出力
の低下によつて整流回路２０の出力が比較回路２
４の基準電圧Vref１となる距離Ｌ１に達すれば、
第３図ｂに示すように比較回路２４より物体検知
出力が出される。更に物体が近接して発振振幅が
低下し比較回路２５の基準電圧Vref２以下とな
れば、第３図ｃに示すように比較回路２５より比
較出力が停止し発振回路１のスイツチングトラン
ジスタ１３をオフとする。そうすればエミツタ抵
抗は抵抗１１，１２の直列接続となつてその共通
接続端の電位が上昇する。従つてトランジスタ４
のベースに流入する電流値が増加し電流ミラー回
路６，７を介してLC共振回路に与えられる帰還
電流も大幅に増加することとなる。そのため発振
回路１の利得が向上し、第３図ａに示すように近
接体がそれ以上近接スイツチに近づいても発振を
継続することとなる。

前述の式(1)に示したように発振開始応答時間τ
は初期状態の振幅に依存し、初期振幅レベルVs
が高ければ発振立上がり時間が大幅に短縮され
る。従つて第３図ａに示すように近接体が近づき
物体検知出力を出した以後も発振を低いレベルで
継続させるようにすることによつて、発振の立上
り速度が向上することとなる。

それ故応答速度の速い近接スイツチを得るため
には、整流回路２０の出力端に設けられているコ
ンデンサ２２の容量を小さく平滑の時定数を小さ
くすることによつて、応答速度を向上することが
できる。又抵抗溶接機等の大電流が流れ強力な交
流磁界が加わる環境下において近接スイツチを使
用することもできる。この場合には交流磁界のゼ
ロクロス点に近づけば発振し易い状態となつてい
るため発振が急激に開始する。例えば60Hzの交流
磁界が加わつている場合には、発振回路１からそ
の倍の120Hzで発振を断続するバースト波形が得
られる。従つて整流回路２０の出力コンデンサの
容量を大きくし平滑時定数を大きくし、このバー
スト発振の有無を長い時定数を有する整流回路に
よつて検知し、比較回路２４で所定のスレツシユ
ホールドレベルと比較すれば耐磁界型の近接スイ
ツチを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による近接スイツチの発振回路
の一実施例を示す回路図、第２図は本実施例によ
る近接スイツチの全体構成を示すブロツク図、第
３図は本実施例による発振回路の近接体の距離に
対する各部の波形を示す波形図、第４図は従来の
発振回路の一例を示す回路図である。 １……発振回路、４，６，７，１３……トラン
ジスタ、５，１１，１２，１４……抵抗、２０，
２１……整流回路、２２，２３……コンデンサ、
２４，２５……比較回路、２６……出力回路、
CM……電流ミラー回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電流帰還型発振回路と、発振出力の低下によ
   り物体を検知する検知回路を有する近接スイツチ
   において、 前記電流帰還型発振回路は、発振出力がベース
   に与えられ、エミツタに抵抗分割回路が接続され
   たエミツタフオロワ型トランジスタと、前記エミ
   ツタフオロワ型トランジスタのエミツタ抵抗分割
   回路の分割比を変えるスイツチング素子と、前記
   エミツタフオロワ型トランジスタの抵抗分割され
   たエミツタ電位に対応した発振電流の一部を帰還
   する電流帰還回路と、を有するものであり、 前記発振回路の発振出力を所定のレベルで弁別
   し前記スイツチング素子を動作させ、発振出力低
   下時に前記トランジスタの抵抗分割されたエミツ
   タ電位を上昇させる比較手段、を具備することを
   特徴とする近接スイツチ。