JPS62117413A

JPS62117413A - 高周波発振形近接スイツチ

Info

Publication number: JPS62117413A
Application number: JP25743885A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Nodera; 野寺　久敏
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-28

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、高周波発振形近接スイッチ、特に検出コイ
ルの断線検出機能を備えた高周波発振形近接スイッチに
関する。

（ロ）従来の技術従来の近接スイッチの一つに高周波発振形近接スイッチ
がある。この種の近接スイッチは、発振用トランジスタ
と、このトランジスタの直流バイアス回路と、この直流
バイアス回路に直列接続される検出コイルとコンデンサ
からなる共振回路で高周波発振回路が構成され、さらに
発振回路の高周波出力を検波回路で検波し、電圧弁別回
路で電圧弁別することにより、検出コイルに近接・離反
する物体の有無を検出していた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の高周波発振形の近接スイッチにおいて、検出
コイルは線材としてＵＳＴＣやＺ　Ｕ　Ｅ　Ｎ等の極細
線を使用しているため、他の部品との接触部分での振動
や、充填樹脂の周囲温度変化による膨張・収縮によって
、断線を生じることがある。

断線が生じると、発振回路の機能が停止し、物体検出が
不可能となる。しかしながら、この断線による発振停止
の事実は、現象発生と同時に報知されるものでないため
に、近接スイッチを製品うインに用いていると、製品に
多額の損害を与えたり、また近接スイッチを機械の暴走
防止の安全スイッチとして用いている場合には、機械損
傷や人身事故を起こしかねないという危険性があった。

この発明は、これらの問題点を解決するために、検出コ
イルの断線検出機能を有する高周波発振形近接スイソヂ
を提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するだめの手段及び作用この発明の
高周波発振形近接スイッチＩｔ、発振用トランジスタ（
Ｑ、）と、この発振用トランジスタにバイアスを与える
直流バイアス回路（３）と、検出コイル（Ｌ、）を有し
、前記直流バイアス回路に直列に接続される共振回路（
４）とを含むものにおいて、前記直流バイアス回路のバ
イアス電圧を検出するための検波回路（９）と、この検
波回路の出力電圧を弁別する電圧ブ↑別回路（１０）と
を特徴的に備えている。

この近接スイッチでは、検出コイルが断線していない場
合には、検波回路に一定レベル以下の信号が導出され、
断線検出出力が電圧弁別回路より出力されない。しかし
、検出コイルが断線すると、検波回路に一定レベルを越
える信号が導出され、電圧弁別回路より断線検出出力が
出力される。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す近接スイッチの回
路接続図である。

第１図において、電源端子】に回路電源（図示せず）の
正側（＋Ｖｓ）が、また電源端子２に回路電源の基準電
圧側（Ｏｖ）が接続されるようになっている。

トランジスタＱ１とＱ２は、電流ミラー回路を構成して
おり、従って、トランジスタＱ、のコレクタと基準電位
（電源端子２）間に接続される抵抗Ｒ，に流れる電流と
ほぼ等しい電流がトランジスタＱ２に流れ、この電流が
増幅（発振）用トランジスタＱ、の直流バイアス用電流
として供給されるようになっている。

トランジスタＱ２のコレクタば、バイアス回路３とトラ
ンジスタＱ３のベースに接続され、バイアス回路３に検
出コイルＬ１と共振用コンデンサＣ２で形成される並列
共振回路４が直列に接続され、この並列共振回路４の他
端が、基準電位に接続されている。これにより、Ｉ・ラ
ンジスタＱ２を流れる電流、つまりバイアス電流は、バ
イアス回路３と並列共振回路４の直列回路及びトランジ
スタＱ、のベースに供給されるようになっている。

バイアス回路３は、電池シンボルで示しているが、具体
的にはトランジスタのＢ　−（、−８間のダイオードの
組合わせや、トランジスタのＢ−（、−８間のダイオー
ドと抵抗の組合わせ等により構成される。検出コイルＬ
、は、直流的には低インピーダンスなので、トランジス
タＱ３のベースは、バイアス回路３の電圧分ＶＢに等し
い値で直流的にバイアスされる。

トランジスタサ子イトトランジスタＱ５　とで電流ミラ
ー回路を構成するトランジスタＱ４のコレクタ及びベー
スに接続され、トランジスタＱ、のコレクタは共振回路
４の高電位側に接続されている。これにより、トランジ
スタＱ３のコレクタに流れる電流とほぼ等しい電流がト
ランジスタＱ。

に流れ、共振回路４に帰還されるようになっている。

トランジスタＱ、のエミッタは、抵抗Ｒ２、Ｒ３を介し
て基準電位に接続されている。抵抗Ｒ３の両端には、ト
ランジスタＱ６のコレクターエミッタが接続され、トラ
ンジスタＱ６がオンすると、短絡されるようになってい
る。

交流的に並列共振回路４の両端の電圧が上昇すると、応
じてトランジスタＱ３のベース電圧が−Ｌ昇し、同エミ
ッタ電圧も上昇する。トランジスタＱ３のエミッタ電圧
が上昇すると、抵抗Ｒ２、Ｒ３に応じた電流がコレクタ
に流れ、このコレクタ電流にほぼ等しい電流がトランジ
スタＱ、に流れ、並列共振回路４に電流を供給する。こ
の場合、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値が並列共振回路４へ、
トランジスタＱ、から発振を持続するに十分な電流を供
給する値であれば、発振が持続されることになる。

トランジスタＱ３のエミッタは、検波回路５に接続され
、検波回路５は、発振出力を検波し、電圧弁別回路６に
人力するようになっている。電圧弁別回路６は、検波回
路５よりの電圧が所定レベル塩」二か否か弁別し、その
弁別出力を出力回路７に入力するとともに、ｌ・ランジ
スタＱ６のベースに加えるようになっている。出力回路
７は、出力端子８より外部に検出信号を出力する。

トランジスタＱ、のエミッタ側に接続される抵抗の抵抗
値が小さい程、帰還電流が多く、発振が強くなり、逆に
抵抗値が大きい程、帰還電流が少なく、発振が弱くなる
。それゆえ、検出物体が存在せず、検波回路５の出力が
所定レベル塩」二の場合は、電圧弁別回路６よりの信号
でトランジスタＱ６をオンにしており、検出物体が近接
し、共振回路４のコンダクタンスが大きくなり、発振振
幅が下がり、検波出力が一定レベル以下になると、電圧
弁別回路６より出力回路７に出力を供給すると同時に、
トランジスタＱ６をオフし、トランジスタＱ３のエミッ
タ側抵抗値を大きくして、さらに発振振幅を小さくする
。

逆に、検出物体が離反し、一定振幅レベルで電圧弁別回
路６で出力回路７への出力の供給を停止すると同時に、
トランジスタＱ６をオンにし、さらに発振振幅を増大す
るようにし、これにより発振振幅にヒステリシスを持た
せ、近接スイッチとしての応差を付けている。

トランジスタＱ、のベースに検波回路９が接続され、こ
の検波回路９の出力側に電圧弁別回路１０が接続され、
さらに電圧弁別回路１０の出力側に、外部に警報を発す
るための故障出力回路１１が接続され、警報信号が故障
出力端子１２より出力されるようになっている。

次に、この実施例近接スイッチにおける故障検出（断線
検出）動作について説明する。

検出コイルＬ１が正常である場合、つまり検出コイルＬ
１が断線していない場合は、トランジスタＱ３の直流バ
イアス電圧は、バイアス回路３の電圧分ＶＢであるので
、ベースは電圧ＶＢを中心に発振交流分が重畳している
〔第２１ｇ（ｉ）のＡ側参照〕。このベースの電圧は検
波回路９に入力され、レベルＬ　ａでレベル弁別され、
第２図（ｉｉ　）のＡ側波形のように、矩形波に変換さ
れる。そして、この矩形波が積分されて、第２図（ｉｉ
ｉ　＞の波形が検波回路９より出力され、この第２図（
ｉｉｉ　＞の波形が電圧弁別回路１０に入力される。そ
して、電圧弁別回路１０は、その人力波形がレベルＬｂ
でレベル弁別される。第２図（ｉｉｉ　）のＡ側では、
検波回路９の出力がレベルＬ　ｂを越えていないので、
電圧弁別回路１０の出力は、第２図（ｉｖ　）のＡ側に
示すようにＬ　”レベルであり、従って故障出力回路１
】からは、正常であることを示す、例えば“Ｌ”レベル
信号が出力される。

一方、検出コイ月利、１が断線すると、バイアス回路３
に電流が流れず、ｌ・ランジスタＱ、のベース電圧は、
正の回路電源Ｖｓから電流供給源トランジスタＱ２のＣ
−Ｅ間の最低動作電圧■。２（ｓａｔ）を減じた値とな
り、発振が停止する。そのため、ベース電圧は第２図（
ｉ）のＢ側に示すように、発振交流分は重畳しない。こ
の第２図（ｉ）のＢ側に示す電圧が検波回路９に入力さ
れると、レベル弁別値Ｌａを越えることになり、弁別出
力は第２図（１１）のＢ側に示すようになる。そのため
、積分出力、つまり検波回路９の出力は第２図（ｉｉｉ
　）のＢ側に示すように、所定値まで上昇して飽和する
。この所定値のレベルは、電圧弁別回路１０のレベルＬ
　ｂを越えているので、電圧弁別回路１０の出力は、第
２図（ｉｖ）のＢ側に示すように”Ｈ″レベルなり、故
障出力回路１１からは、故障であることを示す、例えば
“Ｈ″　レベル信号が出力される。

上記検波回路９の具体例を、第３図に示している。

同図において、トランジスタＱ、３、Ｑ９５、Ｑ９６は
、電流ミラー回路を構成しており、トランジスタＱ、６
のコレクタと正電源電圧＋Ｖｓ間に接続される抵抗Ｒ９
２によって決まるトランジスタＱ９６の電流とほぼ等し
い電流が、トランジスタＱ、３、Ｑ、。

にも流れるようになっている。

また、トランジスタＱ７．とＱ、２は差動回路を構成し
ており、これらトランジスタＱ、１、Ｑ、２の工ミッタ
は、トランジスタＱ、：Ｉのコレクタに接続され、トラ
ンジスタＱ、いＱ、２に流れる電流は、トランジスタＱ
、３に流れる電流によって制限される。

トランジスタＱ、２のベースとトランジスタｑｑｓのコ
レクタが接続され、このトランジスタＱ、２のベースと
正電源電圧Ｖｓ間に、１１℃抗Ｒ９１、ダイオードＤ９
＋が接続されており、トランジスタＱ、２のベースの電
圧は、トランジスタＱ９５を流れる電流により、抵抗Ｒ
７いダイオードＤ９．の電圧降下の和分だけＶｓより低
くなっている。

トランジスタＱ、ｌのコレクタば、トランジスタＱ、４
のベース及びコレクタに接続されている。トランジスタ
ＱｑａとＱｑｔで電流ミラー回路を構成しているので、
トランジスタＱ７．のコレクタを流れる電流にほぼ等し
い電流がトランジスタＱ、７に流れる。トランジスタＱ
、７のコレクタには、積分用の充電コンデンサＣ７Ｉと
放電用１１（抗Ｒｑｚの並列回路が接続されている。

今、トランジスタＱ９．のベースに人力される電圧が、
トランジスタＱ９．のベース電圧（第２図の■−１ａに
相当）を越えると、１−ランジスタＱ９．がオンし、ト
ランジスタＱ９１には１ランジスタＱ１．で制限された
電流（定電流）が流れ、従って、１ヘランジスタＱ、７
にもほぼ同イ偵の電流が流れ、コンデンサＣ９，が充電
される。

逆に、トランジスタＱ９１のベース電圧がトランジスタ
Ｑ、２のベース電圧より下がると、トランジスタＱ９Ｉ
がオフとなり、トランジスタＱ９７もオフとなり、コン
デンサＣの充電電荷は抵抗Ｒ’＋３を通して放電する。

第４図は、この発明の他の実施例を示す近接スイッチの
回路接続図である。検波回路９の入力として、トランジ
スタＱ３のヘ−スではなく、エミッタ側から取出してい
る点で、第１図のものと相違するが、その他の回路部分
は全く同様であり、またトランジスタＱ３のエミッタ側
の直流分は、トランジスタＱ３のベース電圧からトラン
ジスタＱ、のＢ−Ｅ間型圧を減じた値となり、基本的な
動作は第１図のものと変わりないので、詳細な説明は省
略する。

（へ）発明の効果この発明によれば、直流バイアス回路と検出コイルが直
列に接続されてなる高周波発振形の近接スイッチにおい
て、直流バイアス電圧を検出することにより、検出コイ
ルの断線の有無を検出するものであるから、断線を検出
すると、この検出出力で警報器を動作させれば、製品ラ
インにおける製品の多額の損害発生を回避できるし、ま
た機械の暴走防止の安全スイッチとして用いている場合
は、近接スイッチの故障を事前に知ることにより、良品
と交換でき、機械損傷や大月事故を起こす危険から免れ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す近接スイッチの回
路接続図、第２図は、同近接スイッチの動作を説明する
ための波形図、第３図は、同近接スイッチの故障検出用
の検波回路の具体例を示す回路接続図、第４図は、この
発明の他の実施例を示す近接スイッチの回路接続図であ
る。Ｑ３：発振用トランジスタ、３：バイアス回路、４：共振回路、９：検波回路、　　１０：電圧弁別回路、Ｌ、：検出コ
イル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振用トランジスタと、この発振用トランジスタ
にバイアスを与える直流バイアス回路と、検出コイルを
有し、前記直流バイアス回路に直列に接続される共振回
路とを含む高周波発振形近接スイッチにおいて、前記直流バイアス回路のバイアス電圧を検出するための
検波回路と、この検波回路の出力電圧を弁別する電圧弁
別回路とを備え、電圧弁別回路の弁別出力により、前記
検出コイルの故障を検出するようにしたことを特徴とす
る高周波発振形近接スイッチ。