JPS5932851B2 - Proximity switch - Google Patents

Proximity switch

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JPS5932851B2
JPS5932851B2 JP53111515A JP11151578A JPS5932851B2 JP S5932851 B2 JPS5932851 B2 JP S5932851B2 JP 53111515 A JP53111515 A JP 53111515A JP 11151578 A JP11151578 A JP 11151578A JP S5932851 B2 JPS5932851 B2 JP S5932851B2
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JP
Japan
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voltage
circuit
oscillator
output
reference voltage
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JP53111515A
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JPS5539110A (en
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文男 神谷
久敏 野寺
建治 上田
敞行 宮本
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高周波発振形の近接スイッチに関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a high frequency oscillation type proximity switch.

従来の高周波発振形近接スイッチは、ディスクリートな
回路部品で組み立てられているものが大部分であった。
Most conventional high-frequency oscillation type proximity switches are assembled from discrete circuit components.

そして発振回路は硬発振状態(発振器を構成する増巾器
の非直線性を利用して振巾の成長・停止が跳躍的に移動
する状態)にし、発振出力としてステップ性を高めてお
き後段回路を簡単な検波・増巾回路で構成している。
Then, the oscillation circuit is put into a hard oscillation state (a state where the amplitude grows and stops in a jumping manner using the nonlinearity of the amplifier that makes up the oscillator), and the stepability is increased as the oscillation output, and the subsequent circuit consists of a simple detection and amplification circuit.

しかしながら、バイポーラモノリシックICなどで近接
スイッチ回路をIC化しようとする場合に上述のような
回路構成をとることは無意味でありまたかえって難しい
ものである。
However, when attempting to integrate a proximity switch circuit with a bipolar monolithic IC or the like, it is meaningless and even difficult to adopt the circuit configuration as described above.

本発明は上述に鑑み、IC化するのに適した回路構成で
あり、スイッチング時のチャタリングを防止した近接ス
イッチを提供することを目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a proximity switch which has a circuit configuration suitable for IC implementation and which prevents chattering during switching.

以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、バイポーラモノリシックIC回路で構成した
場合の概略的な回路構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic circuit configuration when constructed from a bipolar monolithic IC circuit.

発振器4はIC回路に外付けされた検出コイル2及びコ
ンデンサ3の並列回路を含んで形成されている。
The oscillator 4 includes a parallel circuit of a detection coil 2 and a capacitor 3 which are externally attached to an IC circuit.

ブロックで示した発振器4は主に増巾器でなる。The oscillator 4 shown as a block mainly consists of an amplifier.

検出コイル2とコンデンサ3は並列共振回路を構成して
おり、共振点でのインピーダンスをr。
The detection coil 2 and capacitor 3 constitute a parallel resonant circuit, and the impedance at the resonance point is r.

とするとその損失コンダクタンスG。Then, its loss conductance G.

はo−− r□ となっている。is o--- r□ It becomes.

増巾器の周波数特性及び利得の振巾による直線性などが
良好であり、かつ前記損失Goを補うだけの増巾率が有
れば(増巾率をA1帰還率をβとするとA×β≧1であ
れば)発振しており、発振振巾は大きい。
If the amplifier has good frequency characteristics and linearity due to gain amplitude, and has an amplification rate sufficient to compensate for the loss Go (if the amplification rate is A1 and the feedback rate is β, then A×β ≧1), it is oscillating, and the oscillation width is large.

この検出コイル2に近接体(通常鉄などの磁性金属体)
1が接近すると損失が増えるので所定の増巾率では発振
不能となり、発振振巾は小さくなる。
An object (usually a magnetic metal object such as iron) that is close to this detection coil 2
As 1 approaches, the loss increases, making it impossible to oscillate at a predetermined amplification rate, and the oscillation width becomes smaller.

この発振器4の発振振巾の変化を次段以後の回路で検出
する。
This change in the oscillation width of the oscillator 4 is detected by the subsequent circuits.

すなわち、まず電圧比較器5で発振器4の出力を第1の
基準電圧と比較し、この比較結果として得た出力を電圧
平均値化回路6で平均値化する。
That is, first, the voltage comparator 5 compares the output of the oscillator 4 with a first reference voltage, and the voltage averaging circuit 6 averages the output obtained as a result of this comparison.

そしてさらに、この電圧平均値化回路の出力を第2の電
圧比較器7において第2の基準電圧と比較し、その結果
として得られる出力を検出出力として出力回路8より出
力する。
Furthermore, the output of this voltage averaging circuit is compared with the second reference voltage in the second voltage comparator 7, and the output obtained as a result is outputted from the output circuit 8 as a detection output.

そして、この検出出力は発振器4及び電圧比較器7に正
帰還され、発振振巾が減少して検出信号が生じたもので
あれば、さらに発振振巾が減少する方向に発振器4が制
御される。
This detection output is fed back positively to the oscillator 4 and the voltage comparator 7, and if the oscillation width is reduced and a detection signal is generated, the oscillator 4 is controlled in a direction to further reduce the oscillation width. .

又、電圧平均値化回路6の出力が大きくなって電圧比較
器7から出力が生じたものであれば、この電圧比較器7
の基準電圧を下げ正帰還動作させている。
Moreover, if the output of the voltage averaging circuit 6 becomes large and an output is generated from the voltage comparator 7, this voltage comparator 7
The reference voltage is lowered to operate with positive feedback.

発振器4に対する正帰還動作は発振器4の発振振巾にヒ
ステリシスをもたせて動作を安定させるためであり、又
電圧比較器7に対する正帰還動作は、チャタリングを防
止する(後に詳しく述べる)ためのものである。
The positive feedback operation for the oscillator 4 is to stabilize the operation by adding hysteresis to the oscillation width of the oscillator 4, and the positive feedback operation for the voltage comparator 7 is to prevent chattering (described in detail later). be.

なお電源回路9が各回路に一定の電圧■sTを供給して
いる。
Note that the power supply circuit 9 supplies a constant voltage sT to each circuit.

電圧平均値化回路6及び電圧比較器7の具体的な回路は
第2図に示されている。
A concrete circuit of the voltage averaging circuit 6 and the voltage comparator 7 is shown in FIG.

すなわち、電圧平均値化回路6は、抵抗61とトランジ
スタ62とでなる定電流回路と、コンデンサ63と抵抗
64の並列回路とを有している。
That is, the voltage averaging circuit 6 includes a constant current circuit including a resistor 61 and a transistor 62, and a parallel circuit including a capacitor 63 and a resistor 64.

そして、このトランジスタ62は発振振巾が第1の基準
電圧を越えた時にオンして一定の電流をコンデンサ63
に供給し充電する。
When the oscillation width exceeds the first reference voltage, this transistor 62 turns on and supplies a constant current to the capacitor 63.
supply and charge.

したがって、この電圧平均値化回路6の出力(電圧比較
器7の入力電圧Vir+)には、耐雑音性や耐サージ性
を考慮して充・放電時定数を大きくしたときであっても
発振器4の発振周波数に対応する周波数のリップルがい
くらか含まれることになる(発振振巾が第1の基準電圧
を越えている時、トランジスタ62が発振周波数に対応
するくり返し周波数でオン、オフをくり返し、コンデン
サ63が充・放電をくり返しているから)。
Therefore, even when the charging/discharging time constant is increased in consideration of noise resistance and surge resistance, the output of the voltage averaging circuit 6 (the input voltage Vir+ of the voltage comparator 7) is generated by the oscillator 4. (When the oscillation width exceeds the first reference voltage, the transistor 62 turns on and off at a repetition frequency corresponding to the oscillation frequency, and the capacitor 63 is repeatedly charging and discharging).

電圧比較器7は、トランジスタ71.72と定電流回路
73とでなる差動動作形の比較回路と、基準電圧を与え
る抵抗81〜83の分圧回路と、トランジスタ74〜7
6の電流ミラー回路と、抵抗83を短絡するためのトラ
ンジスタ17とからなっている。
The voltage comparator 7 includes a differential operation type comparison circuit including transistors 71 and 72 and a constant current circuit 73, a voltage dividing circuit including resistors 81 to 83 that provide a reference voltage, and transistors 74 to 7.
6 and a transistor 17 for shorting the resistor 83.

入力電圧Vinが抵抗81〜83の分圧回路であたえら
れる基準電圧■sを越えたときトランジスタ71がオン
する。
When the input voltage Vin exceeds the reference voltage s given by the voltage dividing circuit of resistors 81 to 83, the transistor 71 is turned on.

そのためのトランジスタ74,75.76がオンして所
定の電流がトランジスタ76のコレクタに流れ、トラン
ジスタ77がオンして抵抗83が短絡される。
The transistors 74, 75, and 76 for this purpose are turned on and a predetermined current flows to the collector of the transistor 76, and the transistor 77 is turned on and the resistor 83 is short-circuited.

その結果、抵抗81と抵抗82.83の分圧比で定めら
れていた基準電圧vsが、抵抗81と抵抗82の分圧比
で決められるようになり基準電圧■8は第3図に示すよ
うに低下させられる。
As a result, the reference voltage VS, which was determined by the voltage division ratio of resistor 81 and resistor 82.83, is now determined by the voltage division ratio of resistor 81 and resistor 82, and the reference voltage VS decreases as shown in Figure 3. I am made to do so.

そのため入力電圧V i nに上述した第3図に示すよ
うなリップルがあっても、入力電圧Vinが一旦、。
Therefore, even if the input voltage Vin has a ripple as shown in FIG. 3 described above, once the input voltage Vin.

基準電圧■sを越えると基準電圧が低下させられるので
、このリップルによってチャクリングを起すことが防止
される。
Since the reference voltage is lowered when it exceeds the reference voltage ■s, it is possible to prevent chuckling from occurring due to this ripple.

このリップルは、発振周波数に対応する基本的な周波数
成分を持っており、そのため発振器4に対する正帰還動
作の応答速度よりも必ず早くなる。
This ripple has a fundamental frequency component corresponding to the oscillation frequency, and therefore is always faster than the response speed of the positive feedback operation to the oscillator 4.

したがって、このリップルから見れば、正帰還動作によ
る発振器4の発振振巾の上昇は第3図に示すようにゆっ
くりなものとなるので、基準電圧vsを低下させない場
合には(点線で示す)リップルによってはチャタリング
が生じてしまうと言う不都合がある。
Therefore, from the perspective of this ripple, the rise in the oscillation width of the oscillator 4 due to the positive feedback operation is slow as shown in FIG. In some cases, chattering may occur.

この不都合が第2の比較器7の基準電圧を変えるように
することで防止されている。
This inconvenience is prevented by changing the reference voltage of the second comparator 7.

換言すれば電圧比較器7での正帰還ループの応答速度が
極めて早いものとなっているのでリップル等によるチャ
タリングを防止できるのである。
In other words, since the response speed of the positive feedback loop in the voltage comparator 7 is extremely fast, chattering due to ripples and the like can be prevented.

つまり、このことは雑音やサージに対しても効果的に働
くことを意味している。
In other words, this means that it works effectively against noise and surges.

このように電圧比較器7の基準電圧を変えることは、近
接スイッチとしての動作距離に変化を与える心配はない
が、基準電圧の変更値は電源回路9からの一定の電圧■
sT及び雑音やリップル電圧により適切に決めるのが好
ましい。
Changing the reference voltage of the voltage comparator 7 in this way does not cause any change in the operating distance as a proximity switch, but the changed value of the reference voltage is a constant voltage from the power supply circuit 9
It is preferable to appropriately determine it based on sT, noise, and ripple voltage.

なお本発明は第2図の回路に限定されるものでなく基準
電圧を変える回路として種々のものを採用でき、たとえ
ば抵抗81を分割しておき、その一方を反転した検出出
力信号により短絡させるように構成するなどしても良い
Note that the present invention is not limited to the circuit shown in FIG. 2, and various circuits can be adopted as a circuit for changing the reference voltage. It may be configured as follows.

以上実施例について説明したように本発明は、検出コイ
ルとともに形成される発振器と、この発振器の出力と第
1の基準電圧とを比較する第1の電圧比較器と、この第
1の電圧比較器の出力を平均値化する電圧平均値化回路
と、この電圧平均値化回路の出力を第2の基準電圧と比
較する第2の電圧比較器とを有し、この第2の電圧比較
器の出力を検出信号とする近接スイッチにおいて、前記
検出信号を前記発振器に帰還して前記発振器の出力にヒ
ステリシスを与えるとともに、前記第2の電圧比較器を
、第1、第2のトランジスタのエミッタを接続してこの
接続点を定電流回路を介して接地してなる差動動作形の
比較回路と、複数の抵抗を直列接続した分圧回路を含み
この分圧回路から得た第2の基準電圧を前記第2のトラ
ンジスタのベースに与える第2の基準電圧発生回路と、
この分圧回路の複数の抵抗の少なくとも1個の抵抗に並
列に接続され、前記第1のトランジスタのベースに入力
された電圧が前記第2の基準電圧に到達したときにオン
となって前記の抵抗を短絡して前記第2の基準電圧を低
くする第3のトランジスタとから構成したことを特徴と
するもので、このように検出信号を発振器に帰還してヒ
ステリシスを持たせるようにする全体的なループに加え
て、第2の電圧比較器内での部分的なループを設けてお
り、全体的なループで応答速度の遅い正帰還を与えて検
出物体が動作点近くまで近づいてきたときに検出信号が
オン・オフを繰り返す低速のチャタリングを防止し、部
分的なループできわめて応答速度の速い正帰還を与えて
リップル等による高速のチャタリングを確実に防止する
ことができるようにしている。
As described in the embodiments above, the present invention includes an oscillator formed together with a detection coil, a first voltage comparator that compares the output of the oscillator with a first reference voltage, and a first voltage comparator that compares the output of the oscillator with a first reference voltage. a voltage averaging circuit that averages the output of the voltage averaging circuit; and a second voltage comparator that compares the output of the voltage averaging circuit with a second reference voltage; In a proximity switch that uses an output as a detection signal, the detection signal is fed back to the oscillator to give hysteresis to the output of the oscillator, and the second voltage comparator is connected to the emitters of the first and second transistors. The second reference voltage obtained from the voltage dividing circuit includes a differential operation type comparator circuit in which this connection point is grounded via a constant current circuit, and a voltage dividing circuit in which a plurality of resistors are connected in series. a second reference voltage generation circuit applied to the base of the second transistor;
The first transistor is connected in parallel to at least one of the plurality of resistors of the voltage divider circuit, and is turned on when the voltage input to the base of the first transistor reaches the second reference voltage. and a third transistor that lowers the second reference voltage by short-circuiting a resistor, and the detection signal is fed back to the oscillator to provide hysteresis. In addition to the loop, a partial loop is provided in the second voltage comparator, and the overall loop provides positive feedback with a slow response speed to detect when the sensing object approaches the operating point. It prevents low-speed chattering in which the detection signal repeats on and off, and provides positive feedback with an extremely fast response speed in a partial loop, thereby reliably preventing high-speed chattering due to ripples and the like.

つまり、まず、発振器への帰還ループという全体的なル
ープで応答速度の遅い正帰還を与え、検出物体が動作点
近くまで近づいてきたときに発振振幅が減少し、その結
果検出信号が生じた場合にはその発振振幅をさらに減少
させる方向に発振器を制御し、逆に発振振幅が増大して
検出信号が生じた場合はその発振振幅をさらに増大させ
る方向に発振器を制御するという正帰還動作を行な゛つ
て、検出時のチャタリングを防止し、つぎに、発振器出
力を電圧比較しさらに平均値化した出力に発振器出力の
リップルが残っていても、このリップルによっては影響
されないように第2の電圧比較器を構成するという、言
わば2段構えのチャクリング乃至リップル除去構成をと
ることによって、誤出力を生じるおそれをできる限り除
いた近接スイッチを実現できるのである。
In other words, first, the overall feedback loop to the oscillator provides positive feedback with a slow response speed, and when the sensing object approaches the operating point, the oscillation amplitude decreases, and as a result, a sensing signal is generated. A positive feedback operation is performed in which the oscillator is controlled to further decrease the oscillation amplitude, and conversely, when the oscillation amplitude increases and a detection signal is generated, the oscillator is controlled to further increase the oscillation amplitude. This prevents chattering during detection, and then compares the voltages of the oscillator outputs and further averages the output. Even if the ripple of the oscillator output remains, the second voltage is set so as not to be affected by this ripple. By configuring the comparator, which is a two-stage chuckling or ripple removal configuration, it is possible to realize a proximity switch that eliminates the possibility of erroneous output as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の1実施例を概略的に示すブロック図、
第2図は電圧平均値化回路6及び電圧比較器7を具体的
に示す回路図、第3図は動作を説明するための波形図で
ある。 2・・・・・検出コイル、4・・・・・・発振器、5,
7・・・・・・電圧比較器、6・・・・・・電圧平均値
化回路、8・・・・・・出力回路、9・・・・・・電源
回路。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a circuit diagram specifically showing the voltage averaging circuit 6 and the voltage comparator 7, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation. 2...detection coil, 4...oscillator, 5,
7... Voltage comparator, 6... Voltage averaging circuit, 8... Output circuit, 9... Power supply circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 検出コイルとともに形成される発振器と、この発振
器の出力と第1の基準電圧とを比較する第1の電圧比較
器と、この第1の電圧比較器の出力を平均値化する電圧
平均値化回路と、この電圧平均値化回路の出力を第2の
基準電圧と比較する第2の電圧比較器とを有し、この第
2の電圧比較器の出力を検出信号とする近接スイッチに
おいて、前記検出信号を前記発振器に帰還して前記発振
器の出力にヒステリシスを与えるとともに、前記第2の
電圧比較器を、第1.第2のトランジスタのエミッタを
接続してこの接続点を定電流回路を介して接地してなる
差動動作形の比較回路と、複数の抵抗を直列接続した分
圧回路を含みこの分圧回路から得た第2の基準電圧を前
記第2のトランジスタのベースに与える第2の基準電圧
発生回路と、この分圧回路の複数の抵抗の少なくとも1
個の抵抗に並列に接続され、前記第1のトランジスタの
ベースに入力された電圧が前記第2の基準電圧に到達し
たときにオンとなって前記の抵抗を短絡して前記第2の
基準電圧を低くする第3のトランジスタとから構成した
ことを特徴とする近接スイッチ。
1. An oscillator formed together with a detection coil, a first voltage comparator that compares the output of this oscillator with a first reference voltage, and voltage averaging that averages the output of this first voltage comparator. and a second voltage comparator that compares the output of the voltage averaging circuit with a second reference voltage, the proximity switch having the output of the second voltage comparator as a detection signal. A detection signal is fed back to the oscillator to provide hysteresis to the output of the oscillator, and the second voltage comparator is connected to the first . A differential operation type comparator circuit is formed by connecting the emitter of the second transistor and grounding this connection point via a constant current circuit, and a voltage dividing circuit having a plurality of resistors connected in series. a second reference voltage generating circuit that applies the obtained second reference voltage to the base of the second transistor; and at least one of the plurality of resistors of the voltage dividing circuit.
is connected in parallel to the first transistor, and turns on when the voltage input to the base of the first transistor reaches the second reference voltage, shorting the resistor and increasing the second reference voltage. A proximity switch comprising: a third transistor that lowers the current.
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