JPH0626311B2 - 近接スイッチ - Google Patents

近接スイッチ

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JPH0626311B2
JPH0626311B2 JP2026551A JP2655190A JPH0626311B2 JP H0626311 B2 JPH0626311 B2 JP H0626311B2 JP 2026551 A JP2026551 A JP 2026551A JP 2655190 A JP2655190 A JP 2655190A JP H0626311 B2 JPH0626311 B2 JP H0626311B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は近接スイッチに関し、特にその汎用性の向上
に関するものである。
[従来の技術] 被検出物に接触することなくその有無を確認するため、
あるいは被検出物の個数を計数するために、近接スイッ
チが用いられている。近接スイッチは、一般にLCを含
む発振回路を備えている。被検出物の接近により、この
LまたはCが変化し、発振周波数、出力振幅が変化する
ことを利用して検出を行うものである。
発振回路の発振周波数の変化を検出する方法としては、
LCフィルタを介して発振出力を正帰還させるものがあ
る。LCフィルタの通過周波数を、被検出物がある場合
の発振周波数に合致させておくことにより、被検出物に
よって発振周波数が移動したことを検出することができ
る。
また、発振周波数を周波数カウンタによって計数し、被
検出物の接近による発振周波数の移動を検出するように
したものもある。
しかしながら、従来の近接スイッチにおいては、次のよ
うな問題点があった。
LCフィルタを用いて正帰還をかけるものにおいては、
LCフィルタの外形寸法が大きく、装置の大型化を招い
ていた。さらに、LCフィルタの温度特性に起因して、
温度変化により検出距離が変動していた。加えて、LC
フィルタが発振回路の一部を構成するため、検出感度等
の調整が困難であった。
一方、周波数カウンタを用いるものにあっては、周波数
カウンタに時間を要し、迅速な応答を得ることができな
かった。
これらの問題点を解決するものとして、第4図に示すよ
うな近接スイッチが考えられる。この近接スイッチは、
調整が容易で、温度変化による検出距離の変動がなく、
応答時間が早く、かつ小型である。
図において、端子A、Bには、ケーブル(図示せず)を
介して検出用のコイルLが接続される。検出用コイルL
と電圧可変コンデンサであるバリキャップCv、コンデン
サC1によって、共振回路が形成されている。発振回路2
は、この共振回路の共振周波数に従って発振する。バリ
キャップCvの静電容量は、可変抵抗器R1によりバリキャ
ップCv両端の電圧を変えることにより変化する。これに
より、発振周波数を調整して、感度調整を行う。すなわ
ち、可変抵抗器Rによって、種々の検出用コイルLに
対応して、距離感度を調整することができる。
発振回路2の発振出力は、増幅器4を介して機械振動型
フィルタであるセラミックフィルタ6に与えられる。こ
こでは、第5図に示すような特性を有するセラミックフ
ィルタ6を用いている。このセラミックフィルタ6は、
特性図からも明らかなように、中心周波数を455KHzとす
るバンドパスフィルタである。セラミックフィルタ6の
出力は、増幅器8を介して、コンパレータ10、積分回路
12に与えられる。
検出用コイルLに、被検出物が接近していない場合の発
振回路2の発振出力を、第5図のに調整したとす
る。この時、検出用コイルLに被検出物が接近すると、
発振回路2の発振周波数がに示すように上昇する。
このため、セラミックフィルタ6、増幅器8の出力が低
下する。したがって、コンパレータ10のしきい値THを第
5図のように設定しておけば、積分回路12の出力が被検
出物の有無により、オン・オフとなる。この実施例で
は、コンパレータ10と積分回路12により検出回路が構成
されている。
第4図の近接スイッチでは、セラミックフィルタ6を用
いている。セラミックフィルタやクリスタルフィルタに
代表される機械振動型フィルタは小型であるので、装置
全体の小型化を図ることができる。また、その温度特性
は、第6図に示すように良好であるため、温度変化によ
る測定誤差の生じにくい近接スイッチを実現することが
できる。さらに、機械振動型フィルタが発振ループの外
に設けられているので、発振回路の調整が容易である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような近接スイッチには次のよう
な問題点があった。
被検出物が磁性金属であるか非磁性金属であるかによっ
て、発振周波数が高い方にずれるか低い方にずれるかが
変る。上記のように、非磁性金属が検出用コイルLに接
近した場合には、発振周波数は第5図のから
示すように周波数の高い側にずれる。しかし、磁性金属
が検出用コイルLに接近すると、周波数の低い側にずれ
ることがある。たとえば、第5図のまでずれたとす
れば、しきい値THを下回るので、検出出力が出されてし
まう。このため、磁性金属のみを検出しようとする場合
であっても、非磁性金属をも検出してしまうおそれがあ
る。
また、非磁性金属のみを検出したい場合にも同様の問題
が生じるおそれがあった。
この発明は上記のような問題点を解決して、被検出物の
種類に応じて、正確な検出を行うことのできる近接スイ
ッチを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 請求項1の近接スイッチは、 電圧可変コンデンサおよび検出用インダクタンスを備え
た発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、発振回
路の出力周波数の方が高い場合には、検出回路の検出出
力を出力しないようにする周波数判別回路、 を備えている。
請求項2の近接スイッチは、 電圧可変コンデンサおよび検出用インダクタンスを備え
た発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、発振回
路の出力周波数の方が低い場合には、検出回路の検出出
力を出力しないようにする周波数判別回路、 を備えている。
請求項3の近接スイッチは、 電圧可変コンデンサおよび検出用インダクタンスを備え
た発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 周波数判別回路の動作モードを指定する選択スイッチ、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、選択ス
イッチの指定モードにより、発振回路の出力周波数の方
が高い場合あるいは低い場合に、検出回路の検出出力を
出力しないようにする周波数判別回路、 を備えている。
[作用] 周波数判別回路を設けることにより、磁性金属のように
周波数が下がる方向に発振出力を変える物と、非磁性金
属のように周波数が上がる方向に発振出力を変える物と
を区別して、検出することができる。さらに、選択スイ
ッチを設ければ、上記の何れの検出を行うのかを選択す
ることができる。
[実施例] この発明の一実施例による近接スイッチを、第1図に示
す。この実施例においては、発振回路2の発振出力をワ
ンショットパルス発生回路22、積分回路24によって周波
数−電圧変換をしている。また、機械振動型フィルタで
あるセラミックフィルタ6の中心周波数と同じ周波数
(基準周波数)で発振するセラミック発振子20を設け、
この発振出力も上記と同様にして、周波数−電圧変換を
している。これらの両電圧(すなわち両周波数)をコン
パレータ26において比較し、比較出力によってアナログ
スイッチSW3を開閉するようにしている。
非磁性金属を被検出物とする場合には、選択スイッチSW
Cをaの側に切り換える。これにより、アナログスイッ
チSW4が導通し、アナログスイッチSW5がしゃ断して、コ
ンパレータ26の出力はそのままアナログスイッチSW3
与えられる。コンパレータ26は、発振回路2の発振出力
がセラミック発振子20の発振周波数(455KHz)より大き
い場合にのみ出力をHレベルにする。したがって、周波
数が高い方向に変動した場合にのみアナログスイッチSW
3が導通して、コンパレータ10、積分回路12からの検出
信号が出力される。
上記の特性を、等価的に表わすと、第2図のような特性
を有するセラミックフィルタ6を用いた場合に等しい。
領域αの部分はアナログスイッチSW3が開いている領域
であり、領域βの部分はアナログスイッチSW3が閉じて
いる領域である。この図からも明らかなように、磁性金
属が接近した場合(周波数が低い方にずれた場合)に
は、検出出力は出力されない。すなわち、非磁性金属の
みを検出対象とすることができる。
また、磁性金属のみを検出する場合には、選択スイッチ
SWCをbの側に切り換えればよい。これにより、スイッ
チSW5が閉じ、スイッチSW4が開いてコンパレータ26の出
力が反転器N2によって反転されてスイッチSW3に与えら
れる。したがって、等価特性は第3図に示すように、上
記の場合と対象的なものとする。すなわち、磁性金属の
み(周波数が低い方にずれた場合のみ)を検出すること
ができる。
この実施例では、ワンショットパルス発生回路22と積分
回路24の何れにおいても、発振回路2の出力とセラミッ
ク発振子20の出力を1つのチップによって処理してい
る。このため、温度変化等による誤差が互いにキャンセ
ルされ、誤差の少ない回路を実現している。したがっ
て、温度による距離感度の変動が少ない装置を提供する
ことができる。
なお、この実施例においては、感度調整抵抗R1の両端に
アナログスイッチSW1,SW2を設けて、選択スイッチSWC
により極性を切り換えるようにしている。第2図、第3
図を比較すれば明らかなように、磁性金属を検出する場
合と非磁性金属を検出する場合を比べると、距離感度調
整抵抗R1の変動と感度の変動が逆となる。このため、検
出距離を上げよう(下げよう)とする時、磁性金属検出
と非磁性金属検出の場合で、感度調整抵抗R1の回転(摺
動)方向が逆となってしまう。
そこで、この実施例では、感度調整抵抗R1の接続方向
(極性)を切り換えて、磁性金属検出の場合にも非磁性
金属検出の場合にも感度調整抵抗R1の回転(摺動)方向
を一致させるようにしている。
なお、上記実施例においては、選択スイッチSWCによっ
て、磁性金属検出モードと非磁性金属検出モードを切り
換えるようにしている。しかし、何れかのモードのみで
しか使用しないことが明らであれば、選択スイッチSWC
を設ける必要はない。
また、上記実施例では、機械振動型フィルタとしてセラ
ミックフィルタを用いたが、クリスタルフィルタ等の他
の機械振動型フィルタを用いてもよい。
また、上記実施例においては、ワンショットパルス発生
回路22と積分回路24によって周波数−電圧変換を行い、
周波数判別回路を構成している。しかし、これ以外の周
波数−電圧変換回路を用いてもよい。さらに、周波数を
カウンタ等によって、直接比較するようにしてもよい。
さらに、上記実施例では検出用コイルLを本体と別個に
設けているが、本体に検出用コイルLを収納するように
してもよい。この場合においても、セラミックフィルタ
6が小型であるため、本体全体の大型化は免れる。
[発明の効果] 請求項1、2の近接スイッチは、周波数判別回路を備え
ているので、周波数が下がる方向に発振出力を変える物
と、周波数が上がる方向に発振出力を変える物とを区別
して、検出することができる。
すなわち、被検出物の種類を問わず検出できる近接スイ
ッチを提供することができる。
請求項3の近接スイッチにおいては、モード選択のため
の選択スイッチを設けている。したがって、上記の何れ
の検出を行うのかを選択することができる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による近接スイッチを示す
ブロツク図、 第2図は磁性金属検出の場合のセラミックフィルタの等
価特性を示す図、 第3図は非磁性金属検出の場合のセラミックフィルタの
等価特性を示す図、 第4図は従来の近接スイッチを示すブロック図、 第5図は第4図の近接スイッチにおいて用いたセラミッ
クフィルタ6の周波数特性を示す図、 第6図はセラミックフィルタ6の温度特性を示す図であ
る。 2……発振回路 6……セラミックフィルタ 10……コンパレータ 12……積分回路 20……セラミック発振子 22……ワンショットパルス発生回路 24……積分回路 26……コンパレータ SWC……選択スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧可変コンデンサおよび検出用インダク
    タンスを備えた発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
    られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
    ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
    数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、発振回
    路の出力周波数の方が高い場合には、検出回路の検出出
    力を出力しないようにする周波数判別回路、 を備えた近接スイッチ。
  2. 【請求項2】電圧可変コンデンサおよび検出用インダク
    タンスを備えた発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
    られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
    ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
    数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、発振回
    路の出力周波数の方が低い場合には、検出回路の検出出
    力を出力しないようにする周波数判別回路、 を備えた近接スイッチ。
  3. 【請求項3】電圧可変コンデンサおよび検出用インダク
    タンスを備えた発振回路、 バンドパス特性を有し、発振回路からの発振出力が与え
    られる機械振動型フィルタ、 所定のしきい値に基づき、機械振動型フィルタの出力レ
    ベルにより検出出力を出す検出回路、 機械振動型フィルタのバンドパス特性のほぼ中心の周波
    数を有する基準周波出力を出す基準周波発振回路、 周波数判別回路の動作モードを指定する選択スイッチ、 基準周波と発振回路の出力周波数とを比較して、選択ス
    イッチの指定モードにより、発振回路の出力周波数の方
    が高い場合あるいは低い場合に、検出回路の検出出力を
    出力しないようにする周波数判別回路、 を備えた近接スイッチ。
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