JPS61199327A - 近接スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は物体検知の応答速度を向上させた高周波発振型
の近接スイッチに関するものである。

〔発明のネ既要〕

本発明による近接スイッチは、発振出力がペースに与え
られコレクタが電流帰還用の電流ミラー回路に接続され
たエミッタフォロワ型のトランジスタを有し、発振出力
の低下により物体を検知し物体を検知した後に発振振幅
が更に低下すれば、エミッタフォロワ型トランジスタの
エミック抵抗を減じコレクタ電流を上昇させることによ
り、電流ミラー回路を介して共振回路に与える帰還電流
を増加させている。こうすれば低いレベルで発振を継続
させることができ、物体が離れた場合に発振の再開が迅
速となり応答速度の速い近接スイッチとすることが可能
である。

〔従来技術とその問題点〕

高周波発振型近接スイッチは検出ヘッドに検出コイルを
有し、ヰ★出コイルを発振コイルとして発振回路が構成
され、発振出力の低下に基づいて物体を検知している。

近接スイッチに用いられる電流帰還型の発振回路として
は、例えば第４図に示すものがある。本図において近接
スイッチの前面に設けられた検出コイルＬと並列にコン
デンサＣが接続され共振回路を構成している。そしてこ
のＬＣ共振回路に定電流源２より電源３を介して電流が
供給されており、その一端がトランジスタ４に与えられ
て電流増幅される。トランジスタ４のエミッタはコレク
タ電流を定める可変抵抗５を介して接地され、コレクタ
にはトランジスタ６．７から成る電流ミラー回路ＣＭが
接続されている。

そしてＬ　Ｃ共振回路より得られる電流値がトランジス
タ４によって電流増幅され、電流ミラー回路ＣＭによっ
てそのコレクタ電流と同一の電流値がトランジスタ７を
通してＬＣ共振回路に電流帰還される。このようにして
電流正帰還がかけられるためＬＣ共振回路の共振周波数
によって発振が開始される。この発振回路は検出コイル
Ｌの形状。

巻数値やその他の回路定数を調整することにより発振停
止時の速度が変化する。しかし近接体が接近し検出コイ
ルのコンダクタンスが大きくなればいずれ発振は停止す
る。従って近接スイッチの応答速度は発振の開始速度と
停止速度との合計時間であると考えることができる。一
般的に発振回路は発振の立上り（開始）速度は非常に遅
いが停止速度は比較的速い。発振が開始し成長して物体
を検知することができる振幅レベルに達する時間τは次
式によって示される。

Ｖｏ　−−−−−−一出力反転レベル Ｖｓ　−−−−−−一発復開始時の振幅レベルＣ−・−
・−共振コンデンサ容量 Δｇ　−−−−−−一発振開始点からのコンダクタンス
変化量 一般的に発振が停止すればその時の振幅レベルＶｓはノ
イズレベルであって、例えば数ｍＶ程度、である。そし
て検出コイルの形状が大きくなれば応答速度が遅くなり
、変化の速い物体の近接を適確に検知することができな
いという問題点があった。そこで発振回路に始動信号を
与えるため始動信号発生器を設けた装置が提案されてい
るが（特開昭５８−１３２７号）、始動信号を発振周波
数に合わせておかなければならず回路構成が複雑になる
という欠点があった。

又抵抗溶接機等の敵方Ａの大電流が流れ強力な交流磁界
が加わる環境下においては、検出コイルのフェライトコ
アが飽和し検出コイルの損失が増加して発振が停止して
しまう。従ってこのような環境下では高周波発振型の近
接スイッチを使用することができなくなるという問題点
があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来の近接スイッチの問題点に鑑み
てなされたものであって、発振開始を速くすることによ
って応答速度を向上させ、もしくは強力な交流磁界が加
わる環境下において使用することができるように、耐磁
界型として構成することができる近接スイッチを提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成と効果〕

本発明は電流帰還型発振回路と、発振出力の低下により
物体を検知する検知回路を有する高周波発振型近接スイ
ッチであって、電流帰還型発振回路は、発振出力がベー
スに与えられたエミッタフォロワ型トランジスタと、エ
ミッタフォロワ型トランジスタのエミッタ抵抗値を変化
させるスイッチング素子と、エミッタフォロワ型トラン
ジスタのコレクタが第２のトランジスタに接続され該第
２のトランジスタと第３のトランジスタによって構成さ
れ、そのミラー電流を発振電流として帰還する電流ミラ
ー回路を有する電流帰還回路と、を具備し、発振回路の
発振出力を所定のレベルで弁別しスイッチング素子を動
作させ、発振出力低下時にエミッタフォロワ型トランジ
スタのエミッタ電流を減少させる比較手段、を具備する
ことを特徴とするものである。

このような特徴を有する本発明によれば、極めて簡単な
構成で発振出力の低下によって比較回路を動作させ、そ
の出力によってエミッタフォロワ回路の抵抗値をスイッ
チング素子によって大きくなるように制御している。そ
のため近接スイッチが物体を検知した後発振レベルが更
に低下すれば電流ミラー回路を介して帰還電流量が増加
し、低いレベルで発振を継続させることができる。従っ
て物体が離れた場合に発振の再開が迅速となり応答速度
の速い近接スイッチを構成することが可能となる。又強
力な交流磁界が加わる環境下においても発振開始速度が
速いため交流のゼロクロス点で断続的に発振させること
ができる。従って物体検知出力を与える平滑回路の放電
時定数を大きくすれば、高磁界下で物体が検出できる耐
磁界型の近接スイッチを構成することが可能となる。

〔実施例の説明〕

（実施例の構成） 第１図は本発明の近接スイッチ発振回路の一実施例を示
す回路図である。本実施例では第４図に示した従来例と
同一部分は同一符号を用いて示している。さて本実施例
はトランジスタ４のエミッタ端に可変抵抗５と抵抗１１
の直列接続体を介して接地している。そして抵抗１１の
両端にはスイッチング用トランジスタ１２を並列に接続
している。トランジスタ４は前述した従来例と同様にコ
レクタが電流ミラー回路ＣＭに接続され、エミッタがコ
レクタ電流値調整用の可変抵抗５と抵抗１１を介して接
地される。そしてトランジスタ６と共に電流ミラー回路
を構成するトランジスタ７のコレクタがＬＣ共振回路に
接続されることは従来例と同様である。スイッチング用
トランジスタ１２は発振出力が変化した時に与えられる
信号によって断続するものであって、トランジスタ４の
エミッタ抵抗を可変するものである。

第２図は本発明による近接スイッチの全体構成を示すブ
ロック図である。本図において第１図で示した発振回路
１の発振出力は二つの整流回路２０．２１に与えられて
いる。整流回路２０．２１は夫々所定の時定数によって
発振出力を直流に変換するものであって、その出力端に
は夫々容量の異なる平滑用のコンデンサ２２．２３が接
続され、更に比較回路２４．２５が設けられている。比
較回路２４．２５には夫々異なるスレッシュホールドレ
ベルを定める基準電圧ＶｒｅｆＬ　　Ｖｒｅｆ２　（Ｖ
ｒｅｆｌ　＞　Ｖｒｅｆ２）が与えられており、入力信
号を矩形波に変換するものである。比較回路２４は基準
電圧Ｖｒｅｆｌ以下の信号が与えられたときに出力を出
し、出力回路２６を介して物体検出信号として外部に出
力する。一方比較回路２５は比較回路２４より低い基準
電圧レベルが与えられており、整流回路２１の出力を矩
形波に変換するものでレベルが低くなれば第１図に示す
発振回路１のスイッチングトランジスタ１２に伝えるも
のである。

（実施例の動作） 次に本実施例の動作について説明する。第３図は本実施
例による検出コイルＬと近接体の距離に対する各部の波
形を示す波形図である９本図において近接体が光分離れ
ている場合にはコイルしはほとんど損失のない状態とな
っている。発振回路１ではＬＣ共振回路の電圧がトラン
ジスタ４に与えられ電流増幅される。そして可変抵抗５
及び抵抗１１の抵抗値により定まる電流がトランジスタ
４のコレクタ電流として流れる。このコレクタ電流によ
ってトランジスタ６．７の電流ミラー回路ＣＭにより電
流帰還が成され、発振回路１が発振している。第３図（
ａ）、　ＦＣ＋に示すように近接体が遠く離れていれば
発振レベルが高く、比較回路２５の信号が停止している
ためトランジスタ１２はオフ状態となっている。従って
トランジスタ４のエミッタ抵抗は抵抗５及び抵抗１１の
直列接続体となり、このエミッタ抵抗の値によって定ま
る電流がトランジスタ４のコレクタに流れる。

さて物体が近接すれば第３図（ａ）に示すように発振回
路１の発振出力は急激に低下する。発振出力の低下によ
って整流回路２０の出力が比較回路２４の基準電圧Ｖｒ
ｅｆｌとなる距ｔｉｉｌｔ　Ｌ　１に達すれば、第３図
（ト））に示すように比較回路２４より物体検知出力が
出される。更に物体が近接して発振振幅が低下し比較回
路２５の基準電圧Ｖｒｅｆ２以下となれば、第３図（Ｃ
）に示すように比較回路２５より比較出力が与えられて
発振回路１のスイソチングトランジスタ１２をオンとす
る。そうすればトランジスタ４のエミッタ抵抗は可変抵
抗５のみとなり、トランジスタ４のコレクタ電流が増加
し、電流ミラー回路６．７を介してＬＣ共振回路に与え
られる帰還電流も大幅に増加することとなる。そのため
発振回路１の利得が向上し、第３図（ａ）に示すように
近接体がそれ以上近接スイッチに近づいても発振を継続
することとなる。

ここで可変抵抗５と抵抗１１の直列抵抗値によって物体
検知出力が出る距％１ＩＬ１が定まり、可変抵抗５及び
抵抗１１の抵抗値の比によって物体が近接したときに継
続する発振振幅レベルが定まる。

前述の式（１）に示したように発振開始応答時間τは初
期状態の振幅に依存し、初期振幅レベルＶｓが高ければ
発振立上がり時間が大幅に短縮される。

従って第３図（ａｌに示すように近接体が近づき物体検
知出力を出した以後も発振を低いレベルで１１続させる
ようにすることによって、発振の立上り速度が向上する
こととなる。

それ故応答速度の速い近接スイッチを得るためには、整
流回路２０の出力端に設けられているコンデンサ２２の
容量を小さく平滑の時定数を小さくすることによって、
応答速度を向上することが可能である。又抵抗溶接機等
の大電流が流れ強力な交流磁界が加わる環境下において
近接スイッチを使用することも可能である。この場合に
は交流磁界のゼロクロス点に近づけば発振し易い状態と
なっているため発振が急激に開始する。例えば６０Ｈｚ
の交流磁界が加わっている場合には、発振回路１からそ
の倍の１２０Ｈｚで発振を断続するバースト波形が得ら
れる。従って整流回路２０の出力コンデンサの容量を大
きくし平滑時定数を大きくし、このバースト発振の有無
を長い時定数を有する整流回路によって検知し、比較回
路２４で所定のスレンシュホールドレベルと比較すれば
耐磁界型の近接スイッチを構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による近接スイッチの発振回路の一実施
例を示す回路図、第２図は本実施例による近接スイッチ
の全体構成を示すブロック図、第３図は本実施例による
発振回路の近接体の距離に対する各部の波形を示す波形
図、第４図は従来の発振回路の一例を示す回路図である
。 １−−−一発振回路　　４．　６．　７．　１２−−−
−一・−トランジスタ　　５−−−−−−可変抵抗　　
１１・−−一−−−抵抗２０　、　２１−−−−−−一
整流回路　　２２　、　２３−−−−−−−コンデンサ
　　２４　、　２５−−−−−一比較回路　　２６−・
−出力回路　　ＣＭ−−−−一〜電流ミラー回路特許出
願人　　　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 第１図 １−−−−−−−−−−−−一整↑辰口洛４．６，７．
１２−−−−−　）う′７″；′スフ５．１１−−−−
−−−−一衣坑 Ｌ−−−−−−−−・−−一検エコイルＣ−−−−−−
−−−−一宍キ東コシデシす第２図 第３図 第４図 ＣＭ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流帰還型発振回路と、発振出力の低下により物
   体を検知する検知回路を有する高周波発振型近接スイッ
   チにおいて、 前記電流帰還型発振回路は、発振出力がベースに与えら
   れたエミッタフォロワ型トランジスタと、前記エミッタ
   フォロワ型トランジスタのエミッタ抵抗値を変化させる
   スイッチング素子と、前記エミッタフォロワ型トランジ
   スタのコレクタが第２のトランジスタに接続され該第２
   のトランジスタと第３のトランジスタによって構成され
   、そのミラー電流を発振電流として帰還する電流ミラー
   回路を有する電流帰還回路と、を具備し、 前記発振回路の発振出力を所定のレベルで弁別し前記ス
   イッチング素子を動作させ、発振出力低下時に前記エミ
   ッタフォロワ型トランジスタのエミッタ電流を減少させ
   る比較手段、を具備することを特徴とする近接スイッチ
   。