JPH06349392A - 電子スイッチ - Google Patents

電子スイッチ

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JPH06349392A
JPH06349392A JP15786393A JP15786393A JPH06349392A JP H06349392 A JPH06349392 A JP H06349392A JP 15786393 A JP15786393 A JP 15786393A JP 15786393 A JP15786393 A JP 15786393A JP H06349392 A JPH06349392 A JP H06349392A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection electrode
circuit
case
electronic switch
oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP15786393A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Matsuoka
靖 松岡
Takashi Otsuka
隆史 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子スイッチのケース内に水が浸入する場合
の誤動作を未然に防止できるようにすること。 【構成】 電子スイッチの金属ケースと所定間隔を隔て
て検出電極20を配置する。金属ケースと検出電極間に
水が浸入した場合にはその間で構成される静電容量が大
幅に増加するため、発振回路22の発振条件が変化す
る。従ってこの発振条件の変化に基づいてケース内への
水の浸入を検出している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子スイッチ内に水が浸
入した場合にこれを検出することができるようにした電
子スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来電子スイッチにおいては、電子スイ
ッチ内に水が浸入した場合には誤動作を生じる。そのた
めオーリング等のシール部材を用いて電子スイッチ内を
気密にしたり、電子スイッチ内の空隙にエポキシ樹脂等
の樹脂を充填することによって、検出コイル部や電子回
路部を水から隔離するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように電子スイッ
チ内には通常エポキシ樹脂が充填されているが、ケース
の材料、例えばポリアリレートとエポキシ樹脂が熱スト
レスを受ければ接着面が剥離してしまい、エポキシ樹脂
とケースとの間隙から水が浸入することがある。従来例
えば高周波発振型近接スイッチでは、図9の曲線Aに示
すように物体までの距離に応じて振幅が変化する。そし
てこの振幅の変化によって物体の近接を検出している。
従って図9の曲線Aに示すように距離L0以下となれば
振幅が検知される。しかし水が浸入した場合には、物体
までの距離に対する振幅変化は例えば曲線Bに示すよう
になる。このように振幅が大幅に低下するため、物体ま
での距離が規定値L0を越えた位置L1で物体の接近を
検出してしまい、誤動作を生じることがあるという欠点
があった。又光電スイッチにおいても、光学系に水が浸
入すれば投受光量が低下し誤動作するという欠点があっ
た。
【0004】本願の請求項1の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、ケース内に水が
浸入した場合にはその浸入を検知し、誤動作を未然に防
止できるようにすることを技術的課題とする。又本願の
請求項2の発明はこの課題に加えて、電子スイッチに被
検出体が過接近した場合をも同時に検出できるようにす
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】本願の請求項1の発明
は、少なくとも一部が金属ケースによって覆われ、近接
する物体を検出するセンサ回路を含む電子スイッチであ
って、電子スイッチの内壁に金属ケースと所定間隔を隔
てて対向するように配置された検出電極と、検出電極を
保持しケースの空隙部に充填された充填樹脂と、検出電
極と金属ケースにより構成されるコンデンサを含む発振
回路と、検出電極と金属ケース間に水が浸入した際のコ
ンデンサの静電容量の変化を発振回路の発振条件の変化
に基づいて検出する検出手段と、を具備することを特徴
とするものである。
【0006】本願の請求項2の発明は、近接する物体を
検出するセンサ回路を含む電子スイッチであって、電子
スイッチの検出面の裏面に配置された検出電極と、検出
電極と対地間より構成される静電容量を含む発振回路
と、静電容量の変化による検出電極とケース間への水の
浸入及び物体の過接近を発振回路の発振条件の変化に基
づいて検出する検出手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
【0007】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、検出電極と金属ケースの内部に金属ケースと
所定間隔を隔てて検出電極が配置され、検出電極と金属
ケースにより構成される静電容量を含んで発振回路が構
成されている。そして発振回路は金属ケースと検出電極
との間に水が浸入した場合の静電容量が大幅に増加す
る。従って発振条件が変化するためこの発振条件の変化
に基づいて電子スイッチのケース内への水の浸入を検出
している。
【0008】又本願の請求項2の発明では、検出スイッ
チの検出面の裏面に検出電極を配置し、検出電極と対地
間により構成された静電容量によって発振回路を構成し
ている。従って1種の静電容量型の近接スイッチとな
り、発振条件の変化に基づいて検出手段によって物体の
過接近を検出している。又検出部への水が浸入すれば検
出電極と被検出物体間との静電容量が変化するため、発
振条件も変化する。従ってこの発振条件の変化も同時に
検出手段によって検出し、異常状態を識別している。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例による高周波発振型
近接スイッチの構成を示すブロック図であり、図2はそ
の形状を示す断面図である。図2に示すように近接スイ
ッチはコイルケース1の前面にコイルスプール2に巻回
されたコイル3がフェライトコア4の溝に沿って固定さ
れている。このフェライトコア4の背後には図示のよう
に電子回路部を実装したプリント基板5が固定される。
コイルケース1の外周は金属ケース6に覆われて近接ス
イッチの筐体を構成しており、その背後にはコードクラ
ンプ7を介してコード8が固定される。そして光電スイ
ッチのケースの空隙部には充填樹脂として例えばエポキ
シ樹脂9が充填されている。
【0010】さてプリント基板5上には図1に示すよう
に、コイル3と共に共振回路を構成するコンデンサC1
及びその共振回路を含む発振回路11が設けられる。発
振回路11は一定の周波数で発振しており、物体の接近
によってその振幅が低下する。発振回路11の振幅は積
分回路12によって検出され、比較回路13により所定
の閾値レベルと比較される。比較回路13の出力は信号
処理回路14に与えられ、所定時間連続して比較出力が
得られた場合には物体検知信号が出力回路15を介して
出力される。
【0011】さて本実施例の近接スイッチはコイルケー
ス1の内壁に近接する位置に検出電極20を設ける。検
出電極20は例えば図2に示すように筒状の形状を有
し、金属ケース6の内壁に対向させてエポキシ樹脂9で
保持しておく。そしてこの検出電極20とプリント基板
5とをリード線21を介して接続する。こうすれば図3
に示すように、検出スイッチの検出電極20と金属ケー
ス6との間はコンデンサが形成されていることとなり、
このコンデンサの静電容量をCsとする。そしてこの静
電容量Csを含む発振回路22を構成する。発振回路2
2は例えば図3(b)にその一例を示すように、この静
電容量CsとコンデンサC2、及び抵抗R1,R2を夫
々直列に接続して演算増幅器22aの一対の入力端子に
接続し、その出力を抵抗R1,コンデンサC2の共通接
続端に帰還したCR型の発振回路とする。この発振回路
22の振幅は積分回路23によって検出され、比較回路
24に与えられる。比較回路24は所定の閾値を越える
入力信号が得られたときに信号処理回路14に禁止信号
を出力するものである。信号処理回路14は比較回路2
4の出力が連続する際に物体検知信号を禁止すると共
に、診断出力を診断出力回路25に出力するものであ
る。
【0012】次に本実施例の動作について説明する。検
出電極20と金属ケース6の間の静電容量Csは、図3
(a)に示すようにコイルケース1と空隙内に充填され
るエポキシ樹脂9、及びこの間が剥離した場合には空気
層から構成される。従って静電容量は対向する電極の面
積をSとすると次式で示される。
【数1】 ここで用いられた文字は以下の通りである。 t1 :エポキシ樹脂9の厚み(数mm) t2 :コイルケース1の厚み(一般に1mm以下) t3 :隙間(10μm程度) ε0 :真空の誘電率 ε1 :エポキシ樹脂の比誘電率(約4) ε2 :コイルケースの比誘電率(約4) ε3 :空気層の比誘電率(約1) ε3 ′:水の比誘電率(約80)
【0013】正常時にはエポキシ樹脂12とコイルケー
ス1との間の隙間は空気層があるものとすれば、上記の
一般的な式を用いると水の浸入前の静電容量Csに対し
て、水が浸入した場合の静電容量Cs′は100 倍近くと
なる。従って水の浸入を静電容量の変化として識別する
ことができる。このようにコイルケースとエポキシ樹脂
との間に水が浸入するかどうかによって静電容量が大幅
に変化するため、これによって発振回路22の発振状態
が変化する。従ってこれに基づいて近接スイッチ内に水
が浸入しているかどうかが検出できることとなる。
【0014】例えば図3(b)における発振条件をCs
≧Cs1 としておく。 (Cs0 <Cs1 <Cs2 ) Cs0 :水の浸入前の静電容量 Cs2 :水の浸入した場合の静電容量 そうすると水が浸入していない状態では発振回路22は
発振が停止しているが、水が浸入してCs=Cs2 にな
ると発振が開始することになり、この発振の有無を検知
することにより水の浸入を検出することができる。
【0015】次に本発明の第2実施例について説明す
る。図4は本発明の第2実施例による高周波発振型近接
スイッチの断面図、図5はその検知部分を示す縦断面図
である。本実施例ではコイルケース1Aの検出面には第
1実施例と同様にコイルスプール2に巻回されたコイル
3がフェライトコア4の溝に沿って固定される。そして
コイルケースの検出面のすぐ裏面には図示のように検出
電極30を配置する。検出電極30は図5に示すように
中央に開口が設けられた円板状の金属板とする。この検
出電極30はリード線31を介してプリント基板5上の
電子回路部に接続されている。その他の構成は第1実施
例と同様であり、コイルケース1Aに金属ケース32を
被せ、ケース内には電子回路部を実装したプリント基板
5を配置する。本実施例においても空隙部にはエポキシ
樹脂9を充填しておくものとする。
【0016】図6は第2実施例による近接スイッチの電
気的構成を示すブロック図であり、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
においてもコイル3とコンデンサによって発振回路11
が構成され、その振幅変化が積分回路12及び比較回路
13によって検出される。そしてその出力は信号処理回
路14によって判別され、物体検知信号が出力回路15
より出力される。さて本実施例において、検出電極30
と被検出物体33との間の静電容量Csを含んで図3
(b)と同様に発振回路22が構成されており、その出
力は積分回路23に与えられる。積分回路23の出力は
比較回路34に与えられる。比較回路34は一定の閾値
を有する比較回路であって、物体の過接近及びケースへ
の水の浸入を検出するものである。比較回路34の出力
は診断出力回路35を介して物体の過接近及び水浸入の
警報信号として出力される。又比較回路34の出力によ
って信号処理回路14に出力が出され、出力回路15か
らの物体検知信号を禁止するようにしている。ここで積
分回路23,比較回路34は、検出電極30と被検出物
体33との間の静電容量の変化により、検出電極30と
ケース1Aとの間への水の浸入及び物体の過接近を検出
する検出手段を構成している。
【0017】さて検出電極30に被検出物体33が接近
した場合には、図7に示すように検出電極30と被検出
物体33との間は微小な隙間又はこの間に浸入する可能
性がある水の層とコイルケース1A及び被検出物体33
との間の空間によりコンデンサが形成される。従って水
が浸入していなければ検出電極30と被検出物体33と
で構成される静電容量Csは次式(2)で示され、水が
浸入している場合は式(3)で示される。
【数2】 ここで用いられた文字は以下の通りである。 t4 :近接スイッチと被検出物体35との距離 t5 :コイルケース1Aの厚み t6 :隙間 ε0 :真空の誘電率 ε4 :空気層の比誘電率(約1) ε5 :コイルケースの比誘電率(約4) ε6 ′:水の比誘電率(約80) ここでCsと物体との距離Lとの関係は例えば水の浸入
時には曲線Dで示すものとなり、水が浸入していなけれ
ば曲線Eで示されるものとなる。このように物体が過接
近したときには静電容量Csは大きくなり、前述したよ
うに水が浸入した場合にも静電容量Csは大幅に大きく
なる。ここで発振回路22の発振条件をCs≧Cs1
しておけば、図8に示すように水が浸入したとき又は距
離LがtN以内に接近したときに発振が開始することと
なり、水の浸入又は過接近が検出できる。即ち静電容量
の変化を発振回路の振幅の変化に対応するようにしてお
けば、過接近及び水の浸入の検出が可能となる。
【0018】尚本実施例は高周波発振型近接スイッチに
ついて説明しているが、本発明は光電スイッチ等の他の
種々の電子スイッチに適用することが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1の発明では、金属ケースと検出電極との間に水が浸入
した場合にその旨を識別して検出することができるた
め、誤動作を未然に防止することができるという効果が
得られる。又請求項2の発明では、検出面の裏面に検出
電極を配置し、この検出電極と対地間での静電容量を含
んで発振回路を構成している。従って検出部に水が浸入
すれば静電容量の変化が大きくなり、発振条件の変化に
基づいて水の浸入が検出できる。又物体が過接近した場
合にも静電容量型の近接センサと同様に過接近状態を検
出することができ、異常状態として外部に出力すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による高周波発振型近接ス
イッチの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施例による近接スイッチの断面
図である。
【図3】(a)は本発明の第1実施例による検出電極と
金属ケースにより構成される静電容量を示す概略図、
(b)はこの静電容量を用いた発振回路の一例を示す回
路図である。
【図4】本発明の第2実施例による高周波発振型近接ス
イッチの構成を示す断面図である。
【図5】本発明の第2実施例による高周波発振型近接ス
イッチの検出部分を示す縦断面図である。
【図6】本発明の第2実施例による高周波発振型近接ス
イッチの構成を示すブロック図である。
【図7】第2実施例による検出電極と被検出物体とで成
される平行電極を示す概略図である。
【図8】第2実施例による静電容量Csと被検出物体ま
での距離t4 の関係を示すグラフである。
【図9】従来の近接スイッチの物体までの距離と振幅の
変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1,1A コイルケース 2 コイルスプール 3 コイル 4 コア 5 プリント基板 6,32 金属ケース 11,21 発振回路 12,23 積分回路 13,24,34 比較回路 14 信号処理回路 20,30 検出電極 25,35 診断出力回路 33 被検出物体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一部が金属ケースによって覆
    われ、近接する物体を検出するセンサ回路を含む電子ス
    イッチにおいて、 前記電子スイッチの内壁に前記金属ケースと所定間隔を
    隔てて対向するように配置された検出電極と、 前記検出電極を保持しケースの空隙部に充填された充填
    樹脂と、 前記検出電極と前記金属ケースにより構成されるコンデ
    ンサを含む発振回路と、 前記検出電極と金属ケース間に水が浸入した際のコンデ
    ンサの静電容量の変化を前記発振回路の発振条件の変化
    に基づいて検出する検出手段と、を具備することを特徴
    とする電子スイッチ。
  2. 【請求項2】 近接する物体を検出するセンサ回路を含
    む電子スイッチにおいて、 前記電子スイッチの検出面の裏面に配置された検出電極
    と、 前記検出電極と対地間より構成される静電容量を含む発
    振回路と、 前記静電容量の変化による検出電極とケース間への水の
    浸入及び物体の過接近を前記発振回路の発振条件の変化
    に基づいて検出する検出手段と、を具備することを特徴
    とする電子スイッチ。
JP15786393A 1993-06-02 1993-06-02 電子スイッチ Pending JPH06349392A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002063343A1 (de) * 2001-02-03 2002-08-15 Robert Bosch Gmbh Ortungsgerät
JP2015177042A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 オムロン株式会社 電子機器

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