JPH0779209B2 - 熱的安定性を有する同調回路発振器で特に近接スイッチに使用される同調回路発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、トランジスタ化された同調回路発振器（tran
sistorised tuned−circuit oscillator）に関し、特に
は、近接スイッチに使用される同調回路発振器に関する
ものである。

そして、本発明に係る同調回路発振器は、同調回路トラ
ンジスタの回路に配置され、且つ温度センサにより制御
される電流源を有するもので有って、又該温度センサ
は、同調回路電圧を安定化させる為に、温度の上昇に応
答して該電流源をハイ（high）となるように駆動させる
か、又はその逆に駆動させるものである事を特徴とする
同調回路発振器である。

技術の背景 該同調回路発振器の発振特性はその雰囲気温度に依存す
るものである事が知られている。

該同調回路発振器を持った誘導近接スイッチ（inductiv
e proximity switch）は高度の感応性を要求するもので
ある。

何故ならば、若しそうでないとすると、当該スイッチは
検出されるべき目標物の存在位置に関する僅かな変化に
対して充分に且つ正確に反応しえないからである。

該同調回路コイルの温度依存性に起因して、該同調回路
の共振インピーダンスに変化が生じ、該近接スイッチの
切換位置が温度に対して安定で無くなると言う結果を来
している。

該同調回路トランジスタのフィードバック分岐回路に温
度依存性の抵抗（NTC抵抗）を配置すると言う方法によ
りかかる温度依存性を補償する事が試みられて来てい
た。

係る温度補償方法は、複数の不利益を持っている。即ち ａ）係る温度依存性のある抵抗を用いる補償方法は最適
なものでは無い。

何故ならば、該同調回路コイルの温度依存性のあるイン
ピーダンス特性は線型であるが、一方該温度依存性抵抗
の抵抗特性は指数関数（ｅ−function）に従うからであ
る。

ｂ）該温度依存性抵抗の＋／−20％に於ける初期許容差
は極めて大きく、且つその長期間の安定性は極めて低
い。

ｃ）該温度依存性抵抗は、無線周波数RFを搬送する近接
スイッチに於ける高周波が発生するスイッチ部分に設け
られるものであり、従って該同調回路発振器の極近傍に
配置されなければならない。

良好な温度補償の為の前提であるコイルに対する当該抵
抗の熱的結合（thermal coupling）は従って該抵抗に接
続される配線部を無線周波数RFに対して極めて長いもの
としてしまうと言う危険がある。

ｄ）該スイッチング距離を設定する為に、温度依存性抵
抗と直列に挿入されている一般的な汎用のトリミング抵
抗（trimming resistor）は該温度依存性抵抗の補償効
果に影響を及ぼすものである。

ｅ）該トリミング抵抗、無線周波数RFを搬送するので、
同様に該同調回路発振器の近くに配置されなければなら
ない。

従って、該トリミング抵抗は単純なレーザートリミング
にとって好ましいと思われるハイブリッド回路として構
成される同調回路発振器の端部付近に長い接続配線を用
いて配置することが出来ない。

公知のトランジスタ化された同調回路発振器に於いて
は、電流源は環境温度に依存するセンサーにより駆動さ
れるトランジスタ化された電流バランス回路の一部を形
成しており、又それはサーミスタを構成している。（日
本特許抄録Vol.12,No.481（Ｅ−694）（3328）,15.12.1
988）． 係る近接スイッチの一部を形成する同調回路発振器の手
段により温度依存性同調回路の温度補償を100％達成す
る事は不可能である。

何故ならば、係る回路に於いては、つまり、コイル或い
はサーミスタ等の該同調回路における温度感応性要素の
温度応答性は、可変性であり、又該２つの要素の特性の
故にそれぞれは異なる勾配を有するばかりでなく、又互
いに異なるものであるからである。

今日に於いては、10mm或いはそれ以上の長い距離に設定
されるスイッチング距離を有する近接スイッチを、高度
の正確性を以て駆動させる事は出来なかった。

他の公知の発振器回路に於いては、同調回路コイルの巻
線部の一部がセンサとして使用される。

同調回路の発振動作に関する温度依存性に応答しえる要
素に於いて直接的に温度が検出されると言うことが示さ
れているけれども、実際の実施に於いては係る手段を用
いた実用的な回路を実現することが不可能である事を示
している。（EP−Ａ−１−0,070,796） 発明の目的 本発明の目的は、該同調回路コイルの発振周波数に関す
る温度補償に関連して従来の同調回路発振器に比較して
改良された同調回路発振器を提供しようとするものであ
る。

発明の構成 上記した本発明の目的は、上記に示して形式の同調回路
発振器に於いて達成されるものである。

即ち、該温度センサーが該同調回路コイルと熱的に結合
された（thermally coupled）一つのトランジスタから
構成されている場合に、該電流源の駆動が、該熱的に結
合されたトランジスタの及び同調回路コイルの直線性の
勾配を互いに整合させる制御装置を介して該トランジス
タによって実行される。

係る配列に於いては、該トランジスタは好ましくは同調
回路コイルに直接的に搭載されているものである。

該同調回路コイルは一般的にはコアを有しているので、
該トランジスタは好ましくは該コア上に搭載されるもの
であり、特に好ましくは該コア上に接着されるものであ
る。

本発明によれば、無線周波数RF即ち近接スイッチの高周
波部分が発生するスイッチ部分には、温度補償の為の要
素は設けられていない。

従って、センサーとして作動するトランジスタで且つ直
流用分岐ラインに配置されているトランジスタは、補償
に関する不利益を発生する事なく、該コイルと共に長い
接続配線手段等により可能な限り遠くまで、当該発振器
の残りの部分から離しておく事が出来る。

係る方法により、該トランジスタと該同調回路コイルは
同一の温度を有する事が確実となる。

該トランジスタは狭い許容差（narrow tolerances）に
於いては直線性の特性を有し、且つ当該データに関して
は良好な長期間に亘安定性を有しているので、同様に直
線的特性を有する同調回路コイルの最適温度補償が得ら
れるのである。

該同調回路コイル及び該同調回路コイルに設けた該トラ
ンジスタに於ける直線的特性に関する他の異なる勾配
は、例えば、該電流源の上流にあるマルチプライヤ等の
手段により調整されうるものである。

本発明に係る有利な具体例によれば、該同期回路発振器
のスイッチング間隔補償の為に用いられる抵抗は該電流
源の制御回路として使用される。

該トランジスタと全く同様に、該トリミング抵抗も最早
無線周波数RFを搬送せず直流を搬送するので、該トラミ
ング抵抗も、比較的長い接続配線を用いる事により、補
償に対して特に良好な位置に配置される。

係る制御回路は該直線性特性を調整する為のマルチプラ
イヤを含んでいる。

係る調整は該スイッチング間隔補償の為の抵抗の位置に
於いて実行されうるものである。

全体的に見て、本発明は改良された温度補償をもたらす
ものであるが、更に本発明に係る同調回路発振器を有す
る誘導近接スイッチが改良されたスイッチング間隔の安
定性を持つと言う結果を示すものである。

以下に、誘導近接スイッチの為の同調回路発振器を示す
回路ダイアグラムを参照しながら本発明をより詳細に説
明する。

図１に於いて、同調回路コイルＬと同調回路キャパシテ
ィC1、C2、同調回路トランジスタT1、及び制御可能な電
流源Ｑとを有する同調回路から構成された直列回路が直
流電流電圧源UBに接続されている。

共通ベースによって作動される該同調回路トランジスタ
T1は、フィードバックされる。

該同調回路トランジスタT1のベースは、抵抗Ｒを介して
該直流電流電圧源UBに接続されている。

又、該同調回路コイルＬ、同調回路キャパシティC1、C
2、及びフィードバック同調回路トランジスタT1は発振
器を形成している。

該制御可能な電流源Ｑは、該同調回路トランジスタT1の
コレクタ、エミッタ領域と直列に接続されている。

制御の目的の為に電流源Ｑが設けられ、該電流源Ｑは制
御装置Ｓによりトリミング抵抗RTKの設定値を関数とし
て制御される。

該電流源Ｑの制御信号は、更にトランジスタT2として構
成されている温度センサーの信号に依存している。

該トランジスタT2は、該同調回路コイルＬの温度変化を
経験しえる様な方法で該同調回路コイルＬのコアに接着
されている。

該制御装置Ｓは、温度特性に依存している該同調回路コ
イルＬとトランジスタT2のそれぞれに於いて、一般的に
互いに異なっている電流特性勾配を調整するために作動
する。

該トリミング抵抗RTKを設定する事によって、該トラン
ジスタT2の制御効果は、絶対温度に対する補償が行われ
る様に設定することが出来る。

温度安定性同調回路発振器の機能は次の通りである。

該発振器は、通常の温度に於いては、メタリックターゲ
ットに起因してダンピングが生ずる事なしに発振する様
に設定されている。

該発振器が発振する場合には、該発振器電圧は当該出力
に於いてタップされ、そして評価回路を用いてスイッチ
ング機能の評価を行うものである。

同調回路コイルＬ、同調回路キャパシティC1とC2とから
なる同調回路の周波数は該同調回路コイルＬの近傍に接
近するメタリックターゲットとの距離の関数として変化
し、それによって、該発振器は、該メタリックターゲッ
トが特定の距離離れた位置に来た時点でその発振を停止
する。

係る動作は、温度依存であり、該同調回路コイルＬの為
に提供された特別な温度補償ではないと考えられる。

もし、例えば、温度が増加した結果として該同調回路の
電流の交流成分が減少したとすると、同調回路の電流の
係る減少は、以下の事実により反対される。

即ち、信号は該トランジスタT2を介して制御回路Ｓに伝
達され、更に電流源Ｑをオープンとし、それによって、
該電流源Ｑによって生起され該コイルＬを通して流れる
電流に於ける変化に起因する温度増加の場合に於ける結
果としてスイッチング間隔は一定に維持される。

同調回路の出力に於いてタップされた同調回路電圧はそ
れによってまた一定に維持される。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランジスタ化された同調回路発振器に関
   し、特には、近接スイッチに使用される同調回路発振器
   で有って、該同調回路発振器は、同調回路に含まれるト
   ランジスタ（T1）と接続配置されると共に、温度センサ
   により制御される電流源（Ｑ）を有するもので有って、
   該温度センサは、該同調回路電圧を安定化させる為に、
   温度の上昇に応答して該電流源（Ｑ）をハイ（high）と
   なるように駆動させるか、又はその逆となる様に駆動さ
   せるものであり、該同調回路発振器に於ける該温度セン
   サは該同調回路発振器に設けられている同調回路コイル
   （Ｌ）と熱的に結合されたトランジスタ（T2）で構成さ
   れ、該電流源（Ｑ）の駆動は、当該電流源（Ｑ）を接続
   されると共に該トランジスタ（T2）とも接続された、制
   御装置（Ｓ）で有って、該熱的に結合されたトランジス
   タ（T2）及び同調回路コイル（Ｌ）のそれぞれの温度特
   性に関する直線性の勾配を互いに整合させる機能を有す
   る制御装置（Ｓ）を介して該トランジスタ（T2）により
   実行されるものである事を特徴とするトランジスタ化さ
   れた同調回路発振器。
2. 【請求項２】該トランジスタT2が同調回路コイル（Ｌ）
   に直接に搭載されている事を特徴とする請求範囲第１項
   記載の同調回路発振器。
3. 【請求項３】該同調回路コイル（Ｌ）がコアを有してい
   る場合には、該トランジスタT2は該コアに搭載されてい
   る事を特徴とする請求範囲第２項記載の同調回路発振
   器。
4. 【請求項４】該発振器のスイッチング距離補償のための
   抵抗RTKは該電流源（Ｑ）の制御回路（Ｓ）に用いられ
   るものである事を特徴とする請求範囲第１乃至第３項記
   載の同調回路発振器を有する近接スイッチ。