JPH1013205A - 直流２線式検出スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力回路部がオン状態のときには検出回路部
を確実に動作させ、オフ状態のときには作動電流を高精
度に制限して検出回路部を確実に作動させるとともに負
荷回路を確実にオフさせる。 【解決手段】 両端子３ａ，３ｂ間には、電界効果トラ
ンジスタ２１と検出回路部５０とを直列接続する。電界
効果トランジスタ２１は直流電源１から検出回路部５０
に供給される作動電流を負荷回路２の最小作動電流より
も小さい電流値に制限する。電界効果トランジスタ２１
のドレイン−ソース間にはＰＮＰトランジスタＴ12のエ
ミッタ−コレクタ間を並列接続する。ＰＮＰトランジス
タＴ12のベースには、出力用ＮＰＮトランジスタＴ11の
コレクタを接続する。電界効果トランジスタ２１のゲー
ト−ソース間には電流調整用抵抗２２を設ける。この抵
抗２２によりドレイン電流を適宜調整することにより、
作動電流を検出回路部５０の最小作動電流よりも大きい
電流値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流２線式検出ス
イッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直流２線式位置検出スイッチは、信号線
と直流電源線が１つの線で共用されていて、該スイッチ
に直流電源を供給する電源線に位置検出結果の信号をの
せて外部装置に出力させる検出スイッチである。

【０００３】図３は、従来のシリンダのピストン位置を
検出する直流２線式位置検出スイッチ（以下、検出スイ
ッチという）と、その検出スイッチの検出結果に基づい
て外部装置に出力するための負荷回路との電気的構成を
示す。直流電源１はそのプラス端子１ａが負荷回路２の
入力端子２ａに接続され、その負荷回路２の出力端子２
ｂが検出スイッチ３のプラス端子３ａに接続されてい
る。検出スイッチ３のマイナス端子３ｂは、前記直流電
源１のマイナス端子１ｂに接続されている。つまり、負
荷回路２と検出スイッチ３は直列に接続され、その直列
回路に対して直流電源１が印加される。そして、検出ス
イッチ３に供給される直流電源は、負荷回路２を介して
供給される。

【０００４】前記負荷回路２は抵抗Ｒ１，Ｒ２とホトカ
プラ１０の発光ダイオードＤ１とで構成されていて、前
記検出スイッチ３からみると負荷になる。ホトカプラ１
０のホトトランジスタＴ１は発光ダイオードＤ１の発光
の有無によってオン／オフされる。このホトトランジス
タＴ１からのオン／オフ信号は、例えば外部装置として
プログラマブルコントローラＣＰＵに出力される。

【０００５】そして、検出スイッチ３は、ピストンを検
出するとその検出結果に基づいて負荷回路２から検出ス
イッチ３に流れる電流が増大するように構成されてい
る。従って、この電流の増大に基づいて発光ダイオード
Ｄ１が発光しホトトランジスタＴ１をオンさせ、そのオ
ン信号をプログラマブルコントローラＣＰＵに出力す
る。

【０００６】図４は、その検出スイッチ３の電気回路を
示す。検出スイッチ３は、検出回路部５０、出力回路部
５１及び定電流ダイオード５５とから構成されている。
定電流ダイオード５５は、前記プラス端子３ａから出力
回路部５１に供給される直流電流を分配して検出回路部
５１に供給するためのものである。検出回路部５０と定
電流ダイオード５５とは、プラス端子３ａとマイナス端
子３ｂとの間に直列接続されている。また、出力回路部
５１も、両端子３ａ，３ｂ間に設けられている。

【０００７】検出回路部５０は、分圧抵抗６０，６１、
磁気抵抗素子６２，６３及び判定回路６４とから構成さ
れている。分圧抵抗６０，６１は、判定回路６４に出力
する基準電圧ＶREF を生成する。磁気抵抗素子６２は温
度補償部であり、磁気抵抗素子６３は感磁部である。前
記ピストンに設けられた磁石の磁気を感知すると磁気抵
抗素子６３の抵抗値が減少するが、磁気抵抗素子６２の
抵抗値は変化しない。そして、磁気抵抗素子６２，６３
は、前記基準電圧ＶREF より高い電圧の磁気検出信号Ｖ
S を判定回路６４に出力する。判定回路６４はコンパレ
ータ６５を含み、前記基準電圧ＶREF と磁気検出信号Ｖ
S を入力し基準電圧ＶREF より高い電圧の磁気検出信号
ＶS を入力したとき、高電位（Ｈレベル）の判定信号Ｖ
SEを出力する。

【０００８】一方、出力回路部５１は、電流制限用抵抗
Ｒ３、電圧調整用抵抗Ｒ４、２個のスイッチング用のＮ
ＰＮトランジスタＴ２，Ｔ３、出力用のＰＮＰトランジ
スタＴ４、オン状態表示用の発光ダイオードＤ２及びサ
ージ吸収用のツェナダイオードＤ３とから構成されてい
る。トランジスタＴ２は、トランジスタＴ３とダーリン
トン接続され、そのベースには電流制限用抵抗Ｒ１を介
して前記判定信号ＶSEを入力する。トランジスタＴ２，
Ｔ３のコレクタは、発光ダイオードＤ２及び電圧調整用
抵抗Ｒ４を介してプラス端子３ａに接続されている。そ
して、トランジスタＴ２，Ｔ３がオンされると、発光ダ
イオードＤ２は発光する。

【０００９】出力用トランジスタＴ４はそのコレクタが
トランジスタＴ２，Ｔ３のコレクタに接続され、エミッ
タが前記プラス端子３ａに接続されている。また、トラ
ンジスタＴ４のベースは、前記発光ダイオードＤ２と抵
抗Ｒ４の接続点に接続されている。従って、トランジス
タＴ２，Ｔ３がオン（発光ダイオードＤ２が発光）する
と、出力用トランジスタＴ４がオンする。この出力用ト
ランジスタＴ４がオンすると、同トランジスタＴ４にプ
ラス端子３ａから大きな電流が負荷電流として流れ込
む。この負荷電流の増大が前記負荷回路２の発光ダイオ
ードＤ１を発光させる。この発光ダイオードＤ１の発光
に基づいてホトカプラ１０はプログラマブルコントロー
ラＣＰＵにオン信号を出力する。

【００１０】また、判定信号ＶSEが消失すると、トラン
ジスタＴ２，Ｔ３がオフし出力用トランジスタＴ４はオ
フする。このトランジスタＴ４がオフすると、同トラン
ジスタＴ４に負荷電流が流れ込まない。この負荷電流の
消失が前記負荷回路２の発光ダイオードＤ１の発光を停
止させる。この発光ダイオードＤ１の発光停止に基づい
てホトカプラ１０はプログラマブルコントローラＣＰＵ
にオフ信号を出力する。

【００１１】ところで、上記したことから明らかなよう
に、負荷回路２を介してプラス端子３ａに供給される直
流電流は、前記検出回路部５０が常に検出動作を行える
ように常に供給されている。しかも、ホトカプラ１０の
発光ダイオードＤ１は、判定信号ＶSEが消失している時
には発光せず、判定信号ＶSEが出力されている時は発光
するようにしなければならない。従って、前記プラス端
子３ａに供給される直流電流（負荷電流）は、判定信号
ＶSEが消失しているときには、発光ダイオードＤ１を発
光させない小さい電流値に設定されている。

【００１２】そして、このような小さい直流電流を補償
するために、出力回路部５１と検出回路部５０との間に
定電流ダイオード５５を設けている。つまり、前記出力
回路部５１がオフ状態のときに、直流電源１の電圧変
動、検出回路部５０を構成する各素子の抵抗値の変動に
より負荷回路２を介してプラス端子３ａに供給される直
流電流が増大し負荷回路２の発光ダイオードＤ１が発光
するのを防止するために定電流ダイオード５５を設けて
いる。

【００１３】ところで、前記検出スイッチ３のプラス端
子３ａとマイナス端子３ｂの端子間電圧Ｅは、判定信号
ＶSEが消失し出力回路部５１がオフ状態のとき、定電流
ダイオード５５の端子間電圧（電圧降下）Ｅ１OFと検出
回路部５０の端子間電圧Ｅ２OFの和ＥOF（＝Ｅ１OF＋Ｅ
２OF）となる。

【００１４】一方、判定信号ＶSEが発生し出力回路部５
１がオン状態のとき、前記端子間電圧Ｅは、出力トラン
ジスタＴ４のエミッタ−ベース間電圧Ｅａ、発光ダイオ
ードＤ２の順方向電圧Ｅｂ、及び、トランジスタＴ３の
コレクタ−エミッタ間電圧Ｅｃの和ＥON（＝Ｅａ＋Ｅｂ
＋Ｅｃ）となる。この時の端子間電圧ＥONは、出力回路
５０がオフ状態における端子間電圧ＥOFよりも小さくな
る。

【００１５】そして、出力回路部５１がオン状態のと
き、検出回路部５０に印加される電圧Ｅ２ONは、以下の
通りになる。 ＥON＝Ｅ１ON＋Ｅ２ON＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃから Ｅ２ON＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃ−Ｅ１ON となる。この時、定電流ダイオード５５の端子間電圧Ｅ
１ONは出力回路部５１のオン／オフに関係なく一定であ
る。

【００１６】そして、検出回路部５０は、この電圧Ｅ２
ON（＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃ−Ｅ１ON）にて常時磁気検出動
作が可能な状態に動作していなければならない。しか
し、前記したように端子間電圧ＥONが端子間電圧ＥOFよ
りも小さいため、この電圧Ｅ２ONは電圧Ｅ２OFより小さ
くなる。

【００１７】この出力回路部５１がオン状態のときに検
出回路部５０に印加される端子間電圧Ｅ２ONが低下する
ことは、検出回路部５０が電圧不足で動作しなくなるお
それがある。そこで、これを防ぐために端子間電圧Ｅ２
ONを上げるべく、端子３ａの電圧を上げることが考えら
れるが、前記した負荷回路２に流れる負荷電流が出力回
路部５１のオフ時に増大し発光ダイオードＤ１が発光す
るという問題が生じる。

【００１８】そこで、このような問題を解消するため、
実開平７−２９２３号公報にて開示される２線式センサ
回路では、図５に示すように、定電流ダイオード５５の
アノード−カソード間を出力トランジスタＴ３にて駆動
されるＰＮＰトランジスタＴ４のエミッタ−コレクタ間
でバイパスしている。この構成によれば、判定信号ＶSE
が消失し出力トランジスタＴ３がオフとなるときにはＰ
ＮＰトランジスタＴ４もオフとなるため、検出回路部５
０には定電流ダイオード５５にて前記発光ダイオードＤ
１が発光しないように制限された作動電流が検出回路部
５０に供給される。尚、この２線式センサ回路では、検
出回路部５０をブリッジ接続された４個のＭＲ（磁気抵
抗）素子６６と、前記コンパレータ６５とで構成してい
る。

【００１９】一方、判定信号ＶSEが発生し出力トランジ
スタＴ３がオンとなるときにはＰＮＰトランジスタＴ４
もオンとなる。このとき、負荷電流はＰＮＰトランジス
タＴ４のエミッタ−ベース間を流れるため、ベース電流
がコレクタ電流よりも大きくなる。このため、ＰＮＰト
ランジスタＴ４のエミッタ−コレクタ間の電圧降下がほ
ぼ０となるため、端子間電圧ＥONがそのまま検出回路部
５０に加えられる。

【００２０】従って、出力回路部５１がオン状態のとき
には、端子間電圧ＥONを上げることなく検出回路部５０
により高い動作電圧を加えることができるため、検出回
路部４０を確実に動作させながら発光ダイオードＤ１の
発光を防止することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、判定信号Ｖ
SEが消失して出力回路部５１がオフ状態のときには、検
出回路部５０に供給される作動電流は、上記定電流ダイ
オード５５のピンチオフ電流に制限されるが、このピン
チオフ電流は個々の定電流ダイオード５５でばらつき範
囲がある。このピンチオフ電流のばらつき範囲は、例え
ば、０．６０〜０．９２ｍＡといったように比較的大き
な範囲である。

【００２２】その結果、出力回路部５１がオフ状態のと
きに検出回路部５０に供給される作動電流の大きさがば
らつくため、使用している定電流ダイオード５５のピン
チオフ電流が小さいときには作動電流が検出回路部５０
の最小作動電流を下回ることがある。このため、検出回
路部５０を確実に作動させることができなくなる問題が
ある。しかしながら、ピンチオフ電流の標準値が大きな
定電流ダイオード５５を使用すると、今度はこの作動電
流にて発光ダイオードＤ１が発光する恐れがある。

【００２３】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、出力回路部がオン状
態のときには検出回路部の動作電圧が低下せず確実に動
作することができ、しかも、オフ状態のときには作動電
流を高精度に制限して検出回路部を確実に作動させると
ともに負荷回路を確実にオフさせることができる直流２
線式検出スイッチを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、直流電源のプラス側が接
続されるプラス端子と同じくマイナス側が接続されるマ
イナス端子とを備え、該一対の端子間に、検出回路部
と、前記直流電源から該検出回路部に供給される作動電
流を制限する電流制限素子とを直列接続するとともに、
同じく前記一対の端子間には前記検出回路部にて駆動さ
れ、前記端子間をオン状態又はオフ状態に切り換える出
力回路部を設け、前記電流制限素子の両端には、前記検
出回路部にて前記出力回路部がオン状態に切り換わった
ときに、該電流制限素子における電圧降下を減少させる
バイパス手段を並列に接続した直流２線式検出スイッチ
において、前記電流制限素子が制限する作動電流の大き
さを調整する電流調整手段を設けた。

【００２５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電流制限素子は、電界効果トランジス
タであり、前記電流調整手段は、該電界効果トランジス
タのゲート−ソース間に設けられドレイン電流を調整す
る抵抗とした。

【００２６】請求項３に記載のに記載の発明は、請求項
２に記載の発明において、抵抗は、可変抵抗とした。請
求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか
に記載の発明において、バイパス手段はＰＮＰトランジ
スタであり、前記プラス端子とマイナス端子との間に、
前記電界効果トランジスタ及び検出回路部をこの順に接
続し、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタは該電界効果
トランジスタのドレインに接続し、そのコレクタは同じ
くソースに接続し、そのベースは前記出力回路部のプラ
ス側出力端に接続した。

【００２７】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、出力回路部は、前記検出回路部にて駆
動される駆動用ＮＰＮトランジスタと、該駆動用ＮＰＮ
トランジスタにて駆動される出力用ＮＰＮトランジスタ
とからなり、前記駆動用ＮＰＮトランジスタは、そのコ
レクタとプラス側端子との間には前記出力回路部がオン
状態であることを表示する発光ダイオードを接続し、前
記出力用ＮＰＮトランジスタは、そのコレクタを前記Ｐ
ＮＰトランジスタのベースに接続した。

【００２８】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、出力回路部は、前記検出回路部にて駆
動される出力用ＮＰＮトランジスタからなり、該出力用
ＮＰＮトランジスタは、そのコレクタを前記出力回路部
がオン状態であることを表示する発光ダイオードを介し
て前記ＰＮＰトランジスタのベースに接続した。

【００２９】従って、請求項１に記載の発明によれば、
検出回路部にて出力回路部がオン状態になると電流制限
素子に並列接続されるバイパス手段が電流制限素子にお
ける電圧降下をなくすため、両端子間の電圧が電圧降下
なく検出回路部に印加される。一方、検出回路部がオフ
状態になると、電流制限素子にて一定値に制限された作
動電流により検出回路部が作動する。このとき、電流制
限素子にて制限される作動電流の大きさを電流調整手段
にて調整することができるため、個々の電流制限素子が
制限する電流値のばらつきを所定の電流値に調整するこ
とができる。従って、出力回路部がオフ状態のときに
は、個々の電流制限素子の特性ばらつきによらず電流を
高精度に制限することができる。

【００３０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、電流制限素子が電界効果
トランジスタにて構成され、電流調整手段がゲート−ソ
ース間に設けられドレイン電流を調整する抵抗にて構成
される。

【００３１】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の作用に加えて、抵抗が可変抵抗であるた
め、完成した検出スイッチにおいてオフ状態における作
動電流を調整することができる。その結果、検出スイッ
チに接続する負荷がオンとなる最低作動電流値に合わせ
て、作動電流の大きさを適宜に調整することができる。

【００３２】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜請求項３のいずれかに記載の発明の作用に加えて、出
力回路部がオン状態になると、ＰＮＰトランジスタのエ
ミッタ−ベース間に加わる電圧により、そのエミッタ−
ベース間を通って出力回路部のプラス端子からマイナス
端子に負荷電流が流れる。このとき、ＰＮＰトランジス
タではベース電流がコレクタ電流よりも大きくなり、エ
ミッタ−コレクタ間の電圧がほぼ０となる。従って、検
出回路部には、電流制限素子を通らずＰＮＰトランジス
タのエミッタ−コレクタ間から作動電流が供給される。
その結果、出力回路部がオン状態のときには、両端子間
に加わる電圧がほぼそのまま検出回路部に加わる。

【００３３】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の作用に加えて、検出回路部にて駆動用Ｎ
ＰＮトランジスタがオンされると、ＮＰＮトランジスタ
がオンする。このとき、駆動用ＮＰＮトランジスタのコ
レクタ電流にて出力回路部がオン状態であることを表示
する発光ダイオードが点灯する。そして、ＮＰＮトラン
ジスタのエミッタ電流が負荷電流となる。従って、負荷
電流が発光ダイオードの最大定格電流にて制約されな
い。

【００３４】請求項６に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の作用に加えて、検出回路部にて出力用Ｎ
ＰＮトランジスタがオンされると、該出力用ＮＰＮトラ
ンジスタのコレクタ電流にて出力回路部がオン状態であ
ることを表示する発光ダイオードが点灯する。そして、
出力用ＮＰＮトランジスタのコレクタ電流が負荷電流と
なる。従って、１個の出力用ＮＰＮトランジスタにより
発光ダイオードの点灯及び負荷電流の供給が行われる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕以下、本発明を流体圧シリンダの
ピストン位置を検出する直流２線式流体圧シリンダ用位
置検出スイッチに具体化した第１の実施の形態を図１に
従って説明する。尚、本実施の形態は、前記従来例にお
ける定電流ダイオード５５を電界効果トランジスタ２１
としたこと、及び、出力回路部５１を出力回路部２０と
したことのみが従来例と異なる。従って、電界効果トラ
ンジスタ２１及び出力回路部２０のみを詳述し、その他
の同一の構成については符号を同じにしてその説明を省
略する。

【００３６】図１に示すように、電界効果トランジスタ
２１は、そのドレインがプラス端子３ａ側に、ソースが
検出回路部５０側に接続されている。電界効果トランジ
スタ２１のゲートとソースとの間には、ゲート−ソース
間電圧を調整することによりドレイン電流を調整する電
流調整用抵抗２２が接続されている。この抵抗２２は、
所望のドレイン電流を得るように、予めその抵抗値が設
定されている。

【００３７】出力回路部２０は、電流制限用抵抗Ｒ３、
電圧調整用抵抗Ｒ４、駆動用ＮＰＮトランジスタ（以
下、駆動用トランジスタと略称する）Ｔ１０、出力用Ｎ
ＰＮトランジスタ（以下、出力用トランジスタ）Ｔ１
１、出力用ＰＮＰトランジスタ（以下、出力用トランジ
スタ）Ｔ１２、オン状態表示用発光ダイオードＤ２（以
下、発光ダイオード）、及び、サージ吸収用ツェナダイ
オードＤ３とから構成されている。駆動用トランジスタ
Ｔ１０は、そのベースには電流制限用抵抗Ｒ３を介して
前記検出回路部５０が出力する判定信号ＶSEを入力す
る。駆動用トランジスタＴ１０のエミッタは、出力用ト
ランジスタＴ１１のベースに接続されている。駆動用ト
ランジスタＴ１１のコレクタは、発光ダイオードＤ２及
び抵抗Ｒ２を介してプラス端子３ａに接続されている。
出力用トランジスタＴ１１のエミッタはマイナス端子３
ｂに接続されている。そして、トランジスタＴ１０，Ｔ
１１がオンすると発光ダイオードＤ２は発光する。

【００３８】バイパス手段としてのトランジスタＴ１２
は、そのエミッタが電界効果素子２１のドレインに接続
され、コレクタが同じくソースに接続されている。出力
用トランジスタＴ１２のベースは、前記出力用トランジ
スタＴ１１のコレクタに接続されている。そして、トラ
ンジスタＴ１０，Ｔ１１がオンすると、出力用トランジ
スタＴ１２がオンする。

【００３９】従って、駆動用トランジスタＴ１０のベー
スに、検出回路部としての位置検出回路部５０からＬレ
ベルの判定信号ＶSEが入力されるときには、トランジス
タＴ１０，Ｔ１１及びトランジスタＴ１２がオフとな
り、出力回路部２０はオフ状態となる。反対に、駆動用
トランジスタＴ１０のベースにＨレベルの判定信号ＶSE
が入力されるときには、トランジスタＴ１０，Ｔ１１及
びトランジスタＴ１２がオンとなり出力回路部２０はオ
ン状態となる。

【００４０】尚、前記電圧調整用抵抗Ｒ４は、出力回路
部２０がオン状態であるときの端子間電圧を調整する。
次に、以上のように構成された位置検出スイッチ３の作
用について説明する。

【００４１】位置検出回路部５０の磁気抵抗素子６２，
６３がピストンを検出せず判定回路６４からＬレベルの
判定信号ＶSEが出力されるときには、駆動用トランジス
タＴ１０及び出力用トランジスタＴ１１がオフとなり発
光ダイオードＤ２は点灯しない。そして、出力用トラン
ジスタＴ１２もオフとなるため、出力回路部２０はオフ
状態となる。

【００４２】このとき、端子間３ａ，３ｂにはほぼ直流
電源１の最大定格電圧が印加されるが、位置検出回路部
５０には電界効果トランジスタ２１にて負荷回路２の最
小作動電流よりも小さく、かつ、検出回路部５０の最小
作動電流よりも大きな電流値に制限された作動電流（す
なわち、電界効果トランジスタ２１のドレイン電流）が
供給される。このとき、電界効果トランジスタ２１のゲ
ート−ソース間に接続される電流調整用抵抗２２によ
り、その作動電流は個々の電界効果トランジスタ２１の
ゲート電圧−ドレイン電流の特性ばらつきによらず検出
回路部５０の最小作動電流よりも大きく、かつ、位置検
出スイッチ３に接続される負荷の最小作動電流よりも小
さな値に高精度に設定されている。従って、負荷回路２
が確実にオフされるとともに、検出回路部５０が確実に
作動する。

【００４３】磁気抵抗素子６２，６３がピストンを検出
して判定回路６４からＨレベルの判定信号ＶSEが出力さ
れるときには、駆動用トランジスタＴ１０及び出力用ト
ランジスタＴ１１がオンとなり発光ダイオードＤ２が点
灯する。そして、出力用トランジスタＴ１２もオンとな
るため、出力回路部２０はオン状態となる。このとき、
出力用トランジスタＴ１２のエミッタ−ベース間に加わ
る電圧により、そのエミッタ−ベース間を通って負荷電
流が流れる。従って、出力回路部２０には、出力用トラ
ンジスタＴ１２のエミッタ−ベース間、出力用トランジ
スタＴ１１のコレクタ−エミッタ間を通って負荷電流が
流れる。ここで、位置検出回路部５０のインピーダンス
は出力回路部２０のインピーダンスよりも高いため、負
荷電流のほとんどが出力回路部２０を流れる。この負荷
電流にて、負荷回路２がオン状態となる。

【００４４】このとき、オン状態における端子間電圧Ｅ
ONは、ほぼ出力用トランジスタＴ１２のエミッタ−ベー
ス間の降下電圧、及び、出力用トランジスタＴ１１のコ
レクタ−エミッタ間の降下電圧の和となる。ここで、出
力用トランジスタＴ１２では、ベース電流の大きさがコ
レクタ電流よりも大きくなり、エミッタ−コレクタ間に
おける電圧降下がほぼ０になる。その結果、オン状態で
は、位置検出回路部５０に端子間電圧ＥONがほぼそのま
ま印加され、位置検出回路部５０には出力用トランジス
タＴ１２のエミッタ−コレクタ間を通って作動電流が供
給される。

【００４５】以上詳述したように、本実施の形態の直流
２線式流体圧シリンダ用位置検出スイッチによれば、以
下の効果を得ることができる。 （ａ） 出力回路部２０がオフ状態のときに負荷回路２
に流れる作動電流を制限するための電界効果トランジス
タ２１のドレイン−ソース間に、出力回路部２がオン状
態のときに作動電流をバイパスする出力用ＰＮＰトラン
ジスタＴ１２を接続する。電界効果トランジスタ２１の
ゲート−ソース間には、ドレイン電流を調整するための
電流調整用抵抗２２を接続した。従って、出力回路部２
０がオフ状態となるときには出力用トランジスタＴ１２
がオフするため、電界効果トランジスタ２１にて制限さ
れた作動電流が位置検出回路部５０に供給される。この
とき、電界効果トランジスタ２１のゲート−ソース間電
圧に対するドレイン電流の特性にばらつきがあっても、
抵抗２２の抵抗値を個々の電界効果トランジスタ２１に
応じて予め好適に設定することにより、制限する電流値
を負荷回路２の最小作動電流よりも小さく検出回路部５
０の最小作動電流よりも大きな電流値に高精度に設定す
ることができる。その結果、出力回路部２０がオン状態
には端子間電圧ＥONを小さくしながら位置検出回路部５
０に印加する電圧を高くすることができるため、負荷回
路２に印加する電圧を高くしながら位置検出回路部５０
の作動電圧（すなわち、コンパレータ６５の最小作動電
圧）を確保することができる。しかも、出力回路部２０
がオフ状態のときには、電界効果トランジスタ２１の特
性ばらつきに拘らず、負荷回路２を確実にオフさせると
ともに検出回路部５０を確実に動作させることができ
る。

【００４６】（ｂ） 位置検出回路部５０にて駆動用ト
ランジスタＴ１０がオンされると、出力用トランジスタ
Ｔ１１がオンする。このとき、駆動用トランジスタＴ１
０のコレクタ電流にて発光ダイオードＤ２が点灯する。
そして、出力用トランジスタＴ１１のエミッタ電流が負
荷電流となる。従って、負荷電流が発光ダイオードＤ２
の最大定格電流にて制約されないため、消費電力の大き
な負荷回路を制御することができる。

【００４７】〔第２の実施の形態〕次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態を図２に従って説明する。尚、
本実施の形態は、前記第１の実施の形態において、出力
回路部２０に代えて出力回路部３０としたこと、及び、
電流調整用抵抗２２を可変抵抗２３としたことのみが、
第１の実施の形態と異なる。従って、出力回路部３０の
構成のみを詳述し、その他の同一の構成については符号
を同じにしてその説明を省略する。

【００４８】図２に示すように、電界効果トランジスタ
２１のゲート−ソース間には、可変抵抗２３が接続され
ている。この可変抵抗２３は、電界効果トランジスタ２
１のゲート−ソース間電圧を調整することによりドレイ
ン電流を調整する。

【００４９】出力回路部３０は、電流制限用抵抗Ｒ３、
出力用ＮＰＮトランジスタＴ１５、出力用ＰＮＰトラン
ジスタＴ１２及びオン状態表示用発光ダイオードＤ２と
から構成されている。

【００５０】トランジスタＴ１５は、そのベースに電流
制限用抵抗Ｒ３を介して判定信号ＶSEを入力する。トラ
ンジスタＴ１５のコレクタは、発光ダイオードＤ２を介
して出力用トランジスタＴ１２のベースに接続され、エ
ミッタはマイナス端子３ｂに接続されている。出力用ト
ランジスタＴ１２は、そのエミッタが電界効果トランジ
スタ２１のドレインに接続され、コレクタは電界効果ト
ランジスタ２１のソースに接続されている。

【００５１】そして、トランジスタＴ１５のベースにＬ
レベルの判定信号ＶSEが入力されるときには、トランジ
スタＴ１５がオフとなりトランジスタＴ１２もオフとな
る。従って、発光ダイオードＤ２は点灯しない。トラン
ジスタＴ１５のベースにＨレベルの判定信号ＶSEが入力
されるときには、トランジスタＴ１５がオンとなりトラ
ンジスタＴ１２もオンとなる。従って、発光ダイオード
Ｄ２が点灯する。

【００５２】以上のように構成された位置検出スイッチ
１の作用について説明する。判定回路６４からＬレベル
の判定信号ＶSEが出力されるときには、トランジスタＴ
１５及びトランジスタＴ１２がオフとなり発光ダイオー
ドＤ２は点灯しない。従って、出力回路３０はオフ状態
となる。このとき、位置検出回路部５０には電界効果ト
ランジスタ２１にて負荷回路２の最小作動電流よりも小
さい電流値に制限された作動電流が供給される。このと
き、電界効果トランジスタ２１のゲート電圧−ドレイン
電流の特性ばらつきによりその作動電流の大きさがばら
つくが、前記可変抵抗２３にてゲート−ソース間電圧を
調整することにより、負荷回路２がオンしない範囲で検
出回路部５０が確実に動作する電流値に設定することが
できる。

【００５３】判定回路６４からＨレベルの判定信号ＶSE
が出力されると、トランジスタＴ１５及びトランジスタ
Ｔ１２がオンとなり発光ダイオードＤ２が点灯する。従
って、出力回路３０はオン状態となる。このとき、トラ
ンジスタＴ１２のエミッタ−ベース間に加わる電圧によ
り、ベース電流が負荷電流として流れる。従って、トラ
ンジスタＴ１２のエミッタ−ベース間、発光ダイオード
Ｄ２及びトランジスタＴ１５のコレクタ−エミッタ間を
通って負荷電流が流れる。この負荷電流にて、負荷回路
２がオン状態となる。

【００５４】出力回路部３０がオン状態になったときの
端子間電圧ＥONは、ほぼ出力用トランジスタＴ１２のエ
ミッタ−ベース間電圧、発光ダイオードＤ２の降下電
圧、及び、出力トランジスタＴ１５のコレクタ−エミッ
タ間の降下電圧の和となる。ここで、出力用トランジス
タＴ１２では、第１の実施の形態と同様に、エミッタ−
コレクタ間の降下電圧がほぼ０となるため、位置検出回
路部５０には端子間電圧ＥONがそのまま印加され、位置
検出回路部５０には出力用トランジスタＴ１２のエミッ
タ−コレクタ間を通って作動電流が供給される。

【００５５】以上詳述したように、本実施の形態の直流
２線式流体圧シリンダ用位置検出スイッチによれば、前
記第１の実施の形態の（ａ）に記載の効果に加えて以下
の効果を得ることができる。

【００５６】（ａ） 電界効果トランジスタ２１のゲー
ト−ソース間には、ドレイン電流を調整するための可変
抵抗２３を設けた。従って、検出スイッチ１が製品とな
った状態で作動電流を調整することができる。その結
果、検出スイッチ１に接続する負荷回路２の最小作動電
流に応じて、検出回路部５０の最小作動電流よりも大き
な範囲で適宜に調整することができる。

【００５７】（ｂ） 電界効果トランジスタ２１のドレ
イン−ソース間に出力用トランジスタＴ１２のエミッタ
−コレクタ間を並列に接続し、そのベースを発光ダイオ
ードＤ２を介してトランジスタＴ１５のコレクタに接続
した。従って、トランジスタＴ１５のコレクタ電流にて
発光ダイオードＤ２が点灯され、同コレクタ電流が負荷
電流となる。その結果、前記第１の実施の形態における
出力回路部２０から出力トランジスタ及び抵抗を１個ず
つ省略して、部品点数を削減することができる。

【００５８】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 磁気抵抗素子６２，６３にて構成される位置検
出回路部５０からなる流体圧シリンダ用位置検出スイッ
チに実施したが、その他、例えば、ＭＲ素子、ホール素
子、ピックアップコイル等の磁気検出素子からなる位置
検出回路部からなる流体圧シリンダ用位置検出スイッチ
に実施してもよい。

【００５９】（２） 流体圧シリンダ用位置検出スイッ
チに実施したが、流体圧シリンダ用以外の位置検出スイ
ッチに実施してもよい。 （３） 位置検出スイッチに実施したが、その他、例え
ば、圧力検出スイッチ（ピエゾ抵抗効果を利用する半導
体式圧力スイッチ）等に実施してもよい。

【００６０】前記実施の形態から把握できる請求項以外
の技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の直流２
線式検出スイッチにおいて、前記検出回路部は、流体圧
シリンダ用のピストン位置検出回路部とする。このよう
な構成によれば、流体圧シリンダ用の直流２線式検出ス
イッチにおいて、その出力回路部がオン状態のときでも
ピストン位置検出回路部の動作電源が低下せず確実に動
作することができる。

【００６１】（２） 上記（１）において、ピストン位
置検出回路部は、ピストンを検出して磁気検出信号ＶS
を出力する磁気抵抗素子６２，６３と、前記磁気検出信
号ＶS に基づいてピストン位置を判定するための基準信
号ＶREF を生成する基準電圧生成抵抗６０，６１と、前
記磁気検出信号ＶS と前記基準信号ＶREF との比較結果
に基づく検出信号ＶSEを前記出力回路部２０，３０に出
力する判定回路６４とにて構成されるものとする。この
ような構成によれば、ピストン位置を磁気抵抗素子にて
検出することができる。

【００６２】（３） 上記（１），（２）に記載の直流
２線式位置検出スイッチは、エアシリンダ用とする。こ
のような構成によれば、エアシリンダのピストン位置を
検出する直流２線式位置検出スイッチにおいて、オン時
における接続端子間電圧を小さくしても位置検出センサ
部の作動電圧を確保することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び請求
項２に記載の発明によれば、出力回路部がオン状態のと
きには検出回路部の動作電源が低下せず確実に動作する
ことができ、しかも、オフ状態のときには作動電流を高
精度に制限して検出回路部を確実に作動させるとともに
負荷回路を確実にオフさせることができる。

【００６４】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加えて、可変抵抗により製品の状
態で作動電流を調整することができるため、制御する負
荷回路の最小作動電流に応じて作動電流の大きさを適宜
に調整することができる。

【００６５】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、バ
イパス手段をＰＮＰトランジスタで構成することができ
る。請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の
発明の作用に加えて、オン状態を表示する発光ダイオー
ドを設けながら、大きな負荷電流を負荷回路に供給する
ことができる。従って、消費電力の大きな負荷を制御す
ることができる。

【００６６】請求項６に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の作用に加えて、オン状態を表示する発光
ダイオードを設けながら、少ない部品点数で構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の直流２線式位置検出スイ
ッチの回路図。

【図２】 第２の実施の形態の直流２線式位置検出スイ
ッチの回路図。

【図３】 位置検出スイッチ、負荷回路及び直流電源の
接続様態図。

【図４】 従来例の直流２線式位置検出スイッチの回路
図。

【図５】 同じく直流２線式位置検出スイッチの回路
図。

【符号の説明】

１…直流電源、３ａ…プラス端子、３ｂ…マイナス端
子、２０…出力回路部、２１…電流制限素子としての電
界効果トランジスタ、２２…電流調整手段としての抵
抗、２３…同じく可変抵抗、３０…出力回路部、５０…
検出回路部としての位置検出回路部、Ｄ２…発光ダイオ
ード、Ｔ１０…駆動用ＮＰＮトランジスタ、Ｔ１１…出
力用ＮＰＮトランジスタ、Ｔ１２…バイパス手段として
のＰＮＰトランジスタ、Ｔ１５…出力用ＮＰＮトランジ
スタ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源（１）のプラス側が接続される
   プラス端子（３ａ）と同じくマイナス側が接続されるマ
   イナス端子（３ｂ）とを備え、該一対の端子間に、検出
   回路部（５０）と、前記直流電源（１）から該検出回路
   部（５０）に供給される作動電流を制限する電流制限素
   子（２１）とを直列接続するとともに、同じく前記一対
   の端子間には前記検出回路部（５０）にて駆動され、前
   記端子間をオン状態又はオフ状態に切り換える出力回路
   部（２０，３０）を設け、前記電流制限素子（２１）の
   両端には、前記検出回路部（５０）にて前記出力回路部
   （２０，３０）がオン状態に切り換わったときに、該電
   流制限素子（２１）における電圧降下を減少させるバイ
   パス手段（Ｔ１２）を並列に接続した直流２線式検出ス
   イッチにおいて、 前記電流制限素子（２１）が制限する作動電流の大きさ
   を調整する電流調整手段（２２，２３）を設けた直流２
   線式検出スイッチ。
2. 【請求項２】 電流制限素子は、電界効果トランジスタ
   （２１）であり、前記電流調整手段は、該電界効果トラ
   ンジスタ（２１）のゲート−ソース間に設けられドレイ
   ン電流を調整する抵抗（２２，２３）である請求項１に
   記載の直流２線式検出スイッチ。
3. 【請求項３】 抵抗は、可変抵抗（２３）である請求項
   ２に記載の直流２線式検出スイッチ。
4. 【請求項４】 バイパス手段はＰＮＰトランジスタ（Ｔ
   １２）であり、前記プラス端子（３ａ）とマイナス端子
   （３ｂ）との間に、前記電界効果トランジスタ（２１）
   及び検出回路部（５０）をこの順に接続し、前記ＰＮＰ
   トランジスタ（Ｔ１２）のエミッタは該電界効果トラン
   ジスタ（２１）のドレインに接続し、そのコレクタは同
   じくソースに接続し、そのベースは前記出力回路部（２
   ０，３０）のプラス側出力端に接続した請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載の直流２線式検出スイッチ。
5. 【請求項５】 出力回路部（２０）は、前記検出回路部
   （５０）にて駆動される駆動用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ
   １０）と、該駆動用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ１０）にて
   駆動される出力用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ１１）とから
   なり、前記駆動用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ１０）は、そ
   のコレクタとプラス側端子（３ａ）との間には前記出力
   回路部（２０）がオン状態であることを表示する発光ダ
   イオード（Ｄ２）を接続し、前記出力用ＮＰＮトランジ
   スタ（Ｔ１１）は、そのコレクタを前記ＰＮＰトランジ
   スタ（Ｔ１２）のベースに接続した請求項４に記載の直
   流２線式検出スイッチ。
6. 【請求項６】 出力回路部（３０）は、前記検出回路部
   （５０）にて駆動される出力用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ
   １５）からなり、該出力用ＮＰＮトランジスタ（Ｔ１
   ５）は、そのコレクタを前記出力回路部（３０）がオン
   状態であることを表示する発光ダイオード（Ｄ２）を介
   して前記ＰＮＰトランジスタ（Ｔ１２）のベースに接続
   した請求項４に記載の直流２線式検出スイッチ。