JPS5842568B2 - 近接スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明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１９
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
デンサ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ムアツプする
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
する筐での間、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ふ・ける誤った出力が出力
されるのを防いでいる。

測路コンデンサ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に
はトランジスタ１５がオフで、検出コイル１２に物体が
接近したときにはトランジスタ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１１抵抗１６の値
をＲとすると、抵抗１６０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のベース・エミッタ間電圧をＶ
□ とすると電流ＩがＶＢＦ、＝■Ｒを満足する１でに
増大してくるとトランジスター７がオンとなる。

するとトランジスター５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とトランジスタ１７でなる回路は、
リレー等の負荷の短絡時なと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ー５の開閉電流、すなわち
近接スイッチ１として開閉電流を２００ｍＡとすると、
トランジスター７のＶＢＥは温度に応じて０．５〜０．
７Ｖ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０．５ ＲはＲ＜−＝２．５Ｑ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２．２Ωとすると ＶＢ、 ＝ ０．５ Ｖのとき制限電流Ｉ＝２２７ｍＡ
ＶＢＦ、＝０．７ＶのときＩ＝３１８ｍＡとなる。

したがって近接スイッチ■の正、負の電源端子間ＶＣ２
４Ｖを印加するものとするとトランジスタ１５の損失は
最大（負荷の短絡時）７．６３Ｗ＃２４ＶＸ Ｏ，３１
８Ａとなりトランジスター５は上記の損失に耐えつるワ
ツテージの大きな素子が必要とｉす、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。

本発明は上記に鑑み、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持たせた近
接スイッチを提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第２図にかいて近接スイッチ２は、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、出力回路を構成するトランジスタ３４．
３５と、短絡保護用のトランジスタ２７とをＩＣ回路と
して形成した回路を備えている。

そして、このＩＣ回路に前記と同様に検出コイル１２、
コンデンサー３、タイマ回路用コンデンサ１８、側路コ
ンデンサ１９、出力トランジスタ３６．２５及び電流検
出用抵抗２６がそれぞれ外付けされる。

タイマ回路３３はトランジスタ３３３，３３４，３３５
で成る比較器を有し、コンデンサ１８の充電電圧と、抵
抗３５１〜３５３でなる抵抗分圧回路により与えられる
基準電圧とを比較している。

そして、コンデンサ１８の充電電圧が基準電圧よりも大
きい時トランジスタ３３３がオンし、小さい時トランジ
スタ３３３がオフする。

トランジスタ３３８〜３４０は、電流ミラー回路を構成
し、トランジスタ３３３のコレクタに流れる電流とほぼ
等しい電流をトランジスタ３３９，３４０のそれぞれの
コレクタに流す。

又、トランジスタ３３５〜３３７は電流ミラー回路を構
成し、抵抗３５４を流れるトランジスタ３３６のコレク
タ電流に比例した電流をトランジスタ３３５，３３７の
それぞれのコレクタに流す。

又、トランジスタ３３７のコレクタ電流はトランジスタ
３３２のコレクタ電流としても流れる。

トランジスタ３３２は、トランジスタ３３１，３４３と
ともに電流ミラー回路を構成してあ・す、トランジスタ
３３２のコレクタ電流に比例した電流をトランジスタ３
３１，３４３のコレクタに流す。

したがって、トランジスタ３３１，３３２，３４３でな
る電流ミラー回路は定電流回路として働き、トランジス
タ３″３１のコレクタから一定の電流をダイオード３４
２を経てコンデンサ１８に供給し又トランジスタ３４３
からの一定の電流をトランジスタ３４４のコレクタ及び
トランジスタ３４５０ベースに供給している。

このタイマ回路３３の動作について説明するとコンデン
サ１８は、電源投入した時点では放電している状態であ
るが、ダイオード３４２を経て流れる一定の電流により
充電されて徐々に、その充電電圧が上昇してくる。

そのため、抵抗３５１゜３５２．３５３で定められる基
準電圧よりも、その充電電圧が低い場合には（トランジ
スタ３４１はオフ、トランジスタ３４４はオンしている
）、トランジスタ３３３はオフであるから、トランジス
タ３３９のコレクタに電流は流れず、そのためトランジ
スタ３４．３５でなる出力回路に電流供給されない状態
、すなわち電源が投入されない前の状態と同じ状態が強
制的に実現される。

そしてコンデンサ１８の充電電圧が抵抗３５１〜３５３
で定められる基準電圧よりも高くなると、トランジスタ
３３３がオンする。

こうして、トランジスタ３３９のコレクタに電流が流れ
るようになり、トランジスタ３４．３５でなる出力回路
は電流供給されて動作状態となる。

したがって、コンデンサ１８の充電電圧が基準電圧にな
る１での時間、このタイマ回路３３はトランジスタ３４
．３５への電流供給をストップして出力信号を強制的に
禁止するようにしているのである。

一旦、トランジスタ３３３がオンするとトランジスタ３
４０のコレクタに電流が流れるようになるため、トラン
ジスタ３４１がオンになり、抵抗３５３を短絡するので
基準電圧は低下させられる。

そのため、コンデンサ１８の充電電圧が最初の基準電圧
付近で変動したとしても、言わば、この電圧検出にヒス
テリシスが設けられるため、安定な動作が行なわれる。

物体が検出コイル１２に近づくと検出回路３１からの検
出電流が無くなるため、トランジスタ３４がオフし、そ
のためトランジスタ３５がオンとなって、その結果トラ
ンジスタ３６．２５がともにオンとなる。

そして、正電源端子と出力端子間に接続されたリレーな
どの負荷がオンする。

この時、この負荷が短絡事故などを起して過大な電流が
流れると、抵抗２６０両端電圧が上昇するのでトランジ
スタ２７がオンとなる。

すると、トランジスタ３４４はベース電流が供給されな
くなるためオフとなる。

したがって、トランジスタ３４３から供給されていた一
定の電流はトランジスタ３４５０ベースに流れるように
なり、トランジスタ３４５がオンする。

そのため、コンデンサ１８ノ両端が短絡されたことにな
り、急速に放電する。

この時、トランジスタ２７がオンであるからトランジス
タ３３４０ベースに与えられていた基準電圧はＯＶとな
っている。

したがって、コンデンサ１８の充電電圧がＯＶとなる１
でトランジスタ３３３はオンを続け、そのためトランジ
スタ２５もオン状態を維持し、その結果トランジスタ２
７もオン状態を維持している。

コンデンサ１８の充電圧がＯＶになるとトランジスタ３
３３はオフとなり、したがってトランジスタ３３９のコ
レクタ電流が０となるのでトランジスタ３５，３６．２
５はオフとなる。

すると、トランジスタ２７がオフ、トランジスタ３４１
も又オフとなるので、電源投入直後の最初に説明した状
態と同じになり、コンデンサ１８に充電が行なわれて、
その充電電圧が上昇していく。

こうして、タイマ回路３３で定められる一定の時間の間
、トランジスタ３３９がオフとなるのでトランジスタ３
５〜２５は強制的にオフされることになる。

この一定の時間が経過するとトランジスタ３３９によっ
て再び電流供給されるから、この時に検出回路３１の状
態及び負荷の状態が変わらないとすると、再びトランジ
スタ２７がオンとなって、上記の動作が繰り返される。

以上、説明したように本発明によれば、出力電流が過大
となった時、タイマ回路用コンデンサの充電電圧がＯｖ
になる１で放電し尽し、その後、タイマ回路によって定
められる時間の間、出力トランジスタ２５を強制的にオ
フするようにしている。

したがって、出力トランジスタ２５は過電流状態が解消
されない限り、オン、オフを繰り返すが、オフしている
時間は、タイマ回路３３によって定められる比較的長い
時間であるから、出力トランジスタ２５に流れる平均電
流は極めて小さいものとなる。

したがって、過電流時にも出力トランジスタ２５の発熱
（損失）が大きくならず、そのため出力トランジスタと
してワツテージの小さなものを用いることも可能となる
。

なか、第３図は第２の実施例を示しているが、この第３
図に示す近接スイッチは出力トランジスタとしてＰＮＰ
形トランジスタ２５ａを用いたものであり、電流検出用
抵抗２６ａの接続位置の点及びトランジスタ２７ａを介
してトランジスタ２７を駆動するようにした点を除き、
大部分の回路構成は第２図と１つたく同じであり、又動
作も同様であるから説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図及び第３図は本発
明の第１、第２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・・・・・・Ｉ
Ｃ回路、１２・・・・・・検出コイル、１５，２５，２
５ａ・・・・・・出力トランジスタ、１６，２６，２６
ａ・・・・・・電流検出用抵抗、１７，２７・・・・・
・短絡保護用トランジスタ、１８・・・・・・タイマ回
路用コンデンサ、１９・・・・・・測路コンデンサ、３
１・・・・・・検出回路、３２・・・・・・定電圧回路
−３３・・・・・・タイマ回沈

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検出コイルを含んで形成された発振回路と、この発
   振回路の発振振巾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の充電
   電圧を基準電圧と比較して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１では前記出力信号を禁止して電源リ
   セットを行なうようにした近接スイッチにかいて、出力
   信号の電流が所定値以上になった時オンして前記基準電
   圧をほぼＯｖとする第１のスイッチング素子と、この第
   １のスイッチング素子がオンしたことを応じてオンし、
   前記タイマ回路のコンデンサを短絡する第２のスイッチ
   ング素子とを有し、出力信号の電流が所定値以上の時、
   前記コンデンサの急速放電を行なって前記電源リセット
   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。