JPS5840501Y2

JPS5840501Y2 - 近接スイッチ

Info

Publication number: JPS5840501Y2
Application number: JP11881378U
Authority: JP
Inventors: 敞行宮本; 博行山崎; 建治上田; 文男神谷; 久敏野寺
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1983-09-12
Also published as: JPS5535744U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は近接スイッチに関し、特に高周波発振形の近
接スイッチの回路の改良に関する。

従来の近接スイッチは第１図に示すように構成されてい
る。

この第１図で近接スイッチ１はＩＣ回路１０と、このＩ
Ｃ回路１０に外付けされた感度調整用抵抗１１．検出コ
イル１２、この検出コイル１２と並列共振回路をなすコ
ンデンサ１３、抵抗１４，１６、トランジスタ１５．１
７、タイマ回路用コンデンサ１８、側路コンデ゛ンサ１
９とから構成されている。

ＩＣ回路１０は検出コイル１２を含んで構成される発振
回路や、この発振回路の発振振幅の大小に応じて出力信
号を生ずる信号処理回路、定電圧回路およびタイマ回路
などから構成されている。

ＩＣ回路１０内部のタイマ回路は外付けされたコンデン
サ１８を含んで構成されており、電源投入時にこのコン
テ゛ンサ１８に充電開始するようにして、このコンデン
サ１８の充電電圧が所定値になった時にタイマアップす
るように構成されている。

そして電源投入時より、このタイマ回路がタイムアツプ
するまで゛の間、出力信号を強制的に禁止するようにし
て電源投入時の不安定な状態における誤った出力が出力
されるのを防いでいる。

側路コンデンサ１９はＩＣ回路１０内部の定電圧回路の
出力端子に接続されており、発振出力が定電圧の電源ラ
インへ重畳することを防止するものである。

第１図で検出コイル１２に物体が接近していないときは
トランジスタ１５がオフで゛、検出コイル１２に物体が
接近したときはトランジスタ１５がオンとなるようにな
っている。

そして正電源端子と出力端子間に点線で示すようにリレ
ーを接続すると、物体が接近したときにリレーがオンと
なる。

このリレーを流れる出力信号の電流をＩ、抵抗１６の値
をＲとすると、抵抗１６の両端ではＩＸＲの電圧が生ず
ることになる。

ここでトランジスタ１７のべ−ス・エミッタ間電圧をＶ
ＢＥとすると電流■がＶＢＥ−Ｉ・Ｒを満足するまでに
増大してくるとトランジスタ１７がオンとなる。

するとトランジスタ１５のベース電流の一部がこのトラ
ンジスタ１７を流れるので、電流■が制限されることに
なる。

このように抵抗１６と１〜ランジスタ１７でなる回路は
、ル−等の負荷の短絡時など出力信号の過大な電流が流
れてトランジスタ１５などを破壊しようとする場合に働
いて回路を保護するものである。

ところで通常のトランジスタ１５の開閉電流、すなわち
近接スイッチ１としての開閉電流を２００ｍＡとすると
、トランジスタ１７のＶＢＥは温度に応じて０．５〜０
．７■の間で変化し、しかも最低２００ｍＡは流すよう
にしたいので抵抗１６の値Ｒは０、５Ｒ＜＝２．５ＣΩ〕の関係を満たさなければな
′０．２らない。

したがってこの抵抗値Ｒを２．２〔Ω〕とするとＶＢＥ＝０．５Ｖのとき制限電流Ｉ＝２２７ｍＡＶＢ
Ｅ＝０．７ＶのときＩ＝３１８ｍＡとなる。

したがって近接スイッチ１の正、負の電源端子間に２４
Ｖを印加するものとトランジスタ１５の損失は最大（負
荷の短絡時）７．６３Ｗ≠２４Ｖｘｏ、３１８Ａと
なりトランジスタ１５は上記の損失に耐えうるワツテー
ジの大きな素子が必要となり、そのため形状も大きくな
ってしかも近接スイッチ１としての発熱も大きくなる。

本考案は上記に鑑み、出力トランジスタとして大きなワ
ツテージのものを用いる必要がなく、短絡時の発熱を小
さくしながら、上記と同様の短絡保護機能をもたせた近
接スイッチを提供することを目的とする。

以下、本考案の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第２図において、近接スイッチ２はＩＣ回路２０と外付
けされる感度調整用抵抗２１．検出コイル２２、コンテ
゛ンサ２３、出力トランジスタ２５、電流検出用抵抗２
６、短絡保護用トランジスタ２７、タイマ回路用コンテ
゛ンサ２８、側路コンデンサ２９とから構成されている
。

なおトランジスタ２７は後述の第２、第３の実施例に示
すように、ＩＣ回路２０内部に形成するようにしてもよ
い。

この第２図の回路で、出力信号の電流が増大すると抵抗
２６の両端電圧が上昇し、そのためトランジスタ２７が
オンしてタイマ回路用コンデンサ２８を短絡する。

したがってＩＣ回路２０内部のタイマ回路は電源投入直
後と同様のタイムアツプする前の状態となる。

そのため出力信号に禁止がかかりトランジスタ２５がオ
フすることになる。

一定時間後にはタイマ回路がタイムアツプするので、ト
ランジスタ２５は再びオンになるが、するとただちにト
ランジスタ２７がオンするので再び出力信号に禁止がか
かつて、トランジスタ２５がオフすることになる。

このようにトランジスタ２５はオン、オフを繰り返すが
、オフしている時間はほぼタイマ時間によって決まり、
またオンしている時間はほぼ短絡検出回路を含む閉ルー
プの応答時間により決まるので、オンしている時間は極
めて短くオフしている時間が比較的長くなる。

そのためトランジスタ２５の平均電力損失は大幅に減少
することになる。

このようにして出力信号の電流が過大になった時に回路
の保護が図られる。

第３図は第２の実施例を示すもので、さらに詳しく回路
が示されている。

発振回路と信号処理回路とを含む検出回路３１と、定電
圧回路３２と、タイマ回路３３と、トランジスタ３４．
３５で゛なる出力回路とがＩＣ回路として構成されてい
る。

感度調整用抵抗２１．検出コイル２２、コンテ゛ンサ２
３、出力トランジスタ２５、抵抗２６、タイマ回路用コ
ンテ゛ンサ２８および側路コンテ゛ンサ２９は第２図と
同様にこのＩＣ回路に外付けされる。

なおトランジスタ２７はこの実施例ではＩＣ回路内部に
形成されている。

またトランジスタ２５のベースにはトランジスタ３６を
介して、ＩＣ回路の出力信号が加えられるようになって
いる。

タイマ回路３３はトランジスタ３３３〜３３５でなる電
圧比較回路とトランジスタ３３５，３３６゜３３７、ト
ランジスタ３３１，３３２、トランジスタ３３８゜３３
９．３４０によりそれぞれ構成される電流ミラ二回路と
、抵抗３５１〜３５３でなる基準電圧発生回路と、トラ
ンジスタ３４１でなる基準電圧可変回路とを含んで構成
されている。

つぎに動作について説明する。

まず電源■。

０が投入されるとタイマ回路用コンデンサ２８には充電
されていないため、抵抗３５１〜３５３で決まる基準電
圧より低いので、トランジスタ３３３はオフとなってお
り、トランジスタ３３８のコレクタには電流が流れない
。

その結果、トランジスタ３３８〜３４０の電流ミラー回
路の働きによりトランジスタ３３９のコレクタ電流も零
となる。

そのためトランジスタ３５のベース電流が供給されない
ので、トランジスタ３４の如何にかかわらずすなわち検
出回路３１の出力状態の如何にかかわらずトランジスタ
３５はオフとなり、トランジスタ３６．２５はともにオ
フとなっている。

このときトランジスタ３４０のコレクタ電流もまた零で
あるから、トランジスタ３４１はオフであり、したがっ
て基準電圧は抵抗３５１と抵抗３５２、３５３の値で
決まる分圧比によって定まることになる。

そして抵抗３５４の値によって決まる電流がトランジス
タ３３６のコレクタに流れ込むことにより、トランジス
タ３３６．３３７でなる電流ミラー回路の働きにより、
トランジスタ３３７のコレクタにはトランジスタ３３６
のコレクタに流れる電流の−（ｍは抵抗３５５の値によ
って決まる定数）の電流が流れる。

このトランジスタ３３７のコレクタ電流はトランジスタ
３３２のコレクタに流れ、そのため電流ミラー回路の働
きによりトランジスタ３３１のコレクタにはトランジス
タ３３２のコレクタ電流の一！−（ｎは抵抗３５６の値
によって決まる定数）の電流が流れる。

このトランジスタ３３１のコレクタに流れる一定の電流
はダイオード３４２を経てコンデンサ２８に流れ込み、
このコンテ゛ンサ２８を充電する。

したがってトランジスタ３３１を流れる一定の電流を■
とし、コンテ゛ンサ２８の容量をＣとすると、このコン
デンサ２８の充電電圧■はとなって、コンデンサ２８の容量による時定数で上昇す
る。

このコンデンサ２８の充電電圧が抵抗３５１〜３５３お
よび定電圧■５で定まる基準電圧を越えるとトランジス
タ３３３がオンする。

その結果、トランジスタ３３５、３３６でなる電流ミ
ラー回路の働きにより、トランジスタ３３６に流れる電
流の−Ｈ（ｋは抵抗３５７の値によって決まる定数）の
電流がトランジスタ３３８を流れ、この電流にほぼ等し
い電流がトランジスタ３３９およびトランジスタ３４０
にそれぞれ流れる。

こうしてトランジスタ３５にベースバイアス電流が供給
されるとともにトランジスタ３４１がオンし、抵抗３５
３を短絡して基準電圧を引き下げる。

こうしてタイマ回路３３がタイムアツプし、この侍以降
トランジスタ３４．３５でなる出力回路の禁止が解かれ
たことになる。

検出コイル２２に物体が接ｉ丘していない場合には、ト
ランジスタ３４がオンとなり、トランジスタ３５がオフ
、したがってトランジスタ３６．２５はオフを維持する
。

物体が検出コイル２２に接近するとトランジスタ３４が
オフとなり、トランジスタ３５がオン、したがってトラ
ンジスタ３６．２５がオンとなって負荷として接続され
たリレーなどをオンさせる。

この場合、すなわちトランジスタ３５がオン、トランジ
スタ３６．２５がオンのときに負荷が短絡すると過大な
電流が流れ、抵抗２６の両端の電圧が上昇してトランジ
スタ２７がオンとなる。

したがってコンデンサ２８は短絡されて、その電荷が急
速に放電し、その両端電圧が抵抗３５１，３５２で決ま
る基準電圧以下となるとトランジスタ３３３がオフ、し
たがってトランジスタ３３８もオフし、トランジスタ３
３９には電流が流れず、トランジスタ３５を強制的にオ
フしトランジスタ３６．２５をともにオフにする。

すると抵抗２６の両端電圧はなくなるので、トランジス
タ２３がオフとなり、コンデンサ２８にはトランジスタ
３３１のコレクタから得られる一定の電流が再び流れ込
んで充電が開始されることになる。

こうして、この電流とコンデ゛ンサ２８の容量によって
決まる時定数で再びコンテ゛ンサ２８の両端電位が上昇
して、この電位が抵抗３５１〜３５３で決まる基準電圧
（このときトランジスタ３３３が前記したようにオフと
なるのでトランジスタ３４０の電流が零となってトラン
ジスタ３４１がオフになるから基準電圧は再び抵抗３５
１〜３５３で決められることになる）を超えると、再度
トランジスタ３３３がオンしてこの動作が前述と同様に
繰り返されることになる。

第４図は第３の実施例を示す回路図である。

この図で゛は出力トランジスタとしてＰＮＰ形のトラン
ジスタ２５ａが用いられ、そのため電流検出用抵抗２
６ａの接続位置が異り、またコンデンサ２８の短絡用
トランジスタ２７をトランジスタ３４３を介して制御し
ている点のみが異るだけで、他の回路構成は全く同じで
しかも動作も同一であるから同一の部分に同一の符号を
付して説明は省略する。

以上、各実施例について説明したように、本考案によれ
ば簡単な回路構成で短絡保護機能が実現でき、しかも短
絡時の出力トランジスタの発熱も小さく、出力トランジ
スタとしてワッテージの大きなものを用いる必要がなく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図、第３図および第
４図は本考案の第１．第２および第３の実施例をそれぞ
れ示す回路図である。１．２・・・・・・近接スイッチ、１０．２１・曲・Ｉ
Ｃ回路、１２゜２２・・・・・・検出コイル、１５，２
５，２５ａ・・回出力トランジスタｊ６，２６，２６
ａ・・・・・・電流検出用抵抗、１８．２８・・聞タ
イマ回路用コンデンサ、２７・・・・・・コンテ゛ンサ
２８の短絡用トランジスタ、１９．２９・・・・・・側
路コンデンサ、３１・・・・・・検出回路、３２・・・
・・・定電圧回路、３３・曲・タイマ回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

検出コイルを含んで形成された発振回路と、この発振回
路の発振振幅に応じて出力信号を生じる信号処理回路と
、電源投入とともに充電開始するコンデンサを含み電源
投入時より一定時間のタイマ動作をするタイマ回路とを
有し、このタイマ回路がタイムアツプするまでは前記の
出力信号を禁止して電源リセットを行うようにした近接
スイッチにおいて、出力信号の電流が所定値以上になっ
た時にオンするスイッチング素子を有し、このスイッチ
ング素子により前記タイマ回路のコンテ゛ンサの両端を
短絡して電源リセット時と同様に出力信号を禁止するよ
うにしたことを特徴とする近接スイッチ。