JPS6245218A

JPS6245218A - 無接触動作電子スイツチ装置

Info

Publication number: JPS6245218A
Application number: JP61183560A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ルック、ラマルヒェ
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1986-08-06
Publication date: 1987-02-27
Also published as: EP0212384A3; DE3529827C2; DE3529827A1; DE3686856D1; EP0212384A2; EP0212384B1

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】本発明は、外部から作用を及ぼすことができる存在表示
器、例えば発振器、存在表示器がち場合によー）では制
御Ｉ〜ランジスタを含むスイッチ増幅器を介して制御可
能な出力トランジスタ、および過１￥荷および短絡保護
装置が設けられており、その際出力１一ランジスタのベ
ース・エミッタ間に並列にバイパス１〜ランジスタのコ
レクタ・エミッタ間またはバイパスツ〕ユナータイオー
ドか接続されており、出力１一ランジスタのエミッタ抵
抗にエミ・ｌタ抵抗があり、かつトリガトランジスタが
設（１られている、なるべ・り無接触動作する電子スイ
ノナ装置に閃する。

従来技術前記のような電子スイッチ装置ηは、嵐接点で構成され
ており、かつ接点をイ１し機械的に操作さｔしる電気ス
イ・・！子装置に代わって、電気測定、制御および調整
回路にますまず使わｔｌ−るよ−５になー）てきた、こ
のことは特にいわゆる近接スイッチ、すなわち無接触動
作する電子スイッチ装置に当てはまる。このような近接
スイッチによれば、当該の近接スイノチが感応する作用
素子が近接スイッチに十一分近（ｔいたかどうかが表示
される。すなわち当該の近接スイッチが感応する作用素
子が存在表示器に十分に近付くと、存在表示器は電子ス
イッチ３切り換え制御し、すなわちスイ・ノヂ装置がメ
ータ接点として構成されている場合、非導通電子スイッ
チがこの時導通し、一方スイ・ｌ子装置がブレーク接点
として構成されている場合、導通電子スイッチがこの時
遮断する。（前記のようなスイッチ装置によれば、スイ
ッチ装置が感応する作用媒体の物理量が適当な値に達し
たかどうかも表示できる。）従って前記のような電子スイッチ装置の主要部品は、と
りわけ外部から作用を及ぼすことができる存在表示器で
ある。存在表示器としては、例えば誘導または容量作用
を及ぼすことができる発振器を設けることができ、この
時誘導または容量近接スイッチが得られる（例えばドイ
ツ連邦共和国特許出願公開またはドイツ連邦共和国特許
出願公告またはドイツ連邦共和国特許第１９５１１３７
．１９６６１７８、１９６６２１３．２０３６８４０．
２＋　２７９５６．２２０３０３８、２２０３０３９．
２２０３０４０．２２０３９０６．２３３０２３３、２
３３１７３２．２３５６４９０．２６１３４２３．２６
１６３６５、　２６１６７７３．　２６２８４２７．２
７１＋　８７７および２７４４７８５号明細書参照）、
存在表示器としては、光導電素子、フォトダイオード、
またはフオ１〜トランジスタを設けてもよく、この場き
光電近接スイッチが得られる〈例えばドイツ連邦共和国
特許出願公開第２１１２４５８２号明細書ｐ　ｊｊ＋ｊ
　）。

誘導近接スイッチの場合、金属部材がまだ所定の距離に
達しない限り、発振器には、Ｋ　■−１、ただしに−発
振器の帰還率かつ■−増幅率が成り立ち、すなわち発振
器は振動している。適当な金属部材が前記の距離に達す
ると、発振器の減衰が増加して増幅率が減少するので、
Ｋ・Ｖ＜］になり、すなわち発振器は振動を停止する。

容量近接スイッチの場合、応答部材が応答電極と対向電
極の間の容量をまだ十分に大きくしない限り、すなわち
まだ所定の距離に達しない限り、発振器には、Ｋ・Ｖ＜
１が成り立ち、すなわち発振器は振動しない。応答部材
が所定の距離に達すると、応答電極と対向電極の間の容
量が増大して帰還率が増加するので、Ｋ・Ｖ＝１になり
、すなわち発振器は振動を始める。どちらの実施例にお
いても発振器の状態の相違に依存して、電子スイッチ、
例えばトランジスタ、サイリスタまたはトライアックが
制御される。

光電近接スイッチは、光送信機と光受信機を有し、かつ
光電装置とも称する。その際光送信機と光受信機を監視
区間の反対側に配置したタイプの充電装置と、光送信機
と光受信機を監視区間の同じ端部に配置し、監視区間の
他端に配置した反射器により光送信機から出た光ビーム
を光受信機に反射するタイプの光電装置との間には相違
がある。いずれの場合にも、通常光送信機から光受信機
に達している光ビームが監視区問内に入った作用素子に
より阻止されると、存在表示器が応答する、しかし光送
信機から到来した光ビームが適当な作用素子により光受
信機に反射されるだけの前記のような光電装置もある。

無接触動作電子スイッチ装置は、初期には機成的操作す
る電気スイッチ装置と比較して、一連の問題を含んでお
り、すなわち特に「発振器の給電電圧の形成」、「発振
器の形成Ｊ、［割り込みパルスの防止」の問題を含んで
いた。これら問題およびその解決策（および無接触動作
電子スイッチ装置におけるその他の重要な問題およびそ
の解決策）は、例えばドイツ連邦４（和国１１許出願公
開またはドイツ連邦共和国特許出願公告またはドイツ連
邦共和国特許第１９５１１３７．１９６６１６７、　Ｉ
Ｑ　６６２１３、２０３６８４０．２１２１　’１５６
．２２０３　Ｑ３１１．２２０１０３Ｑ、２２０３０４
０．２２０３　’１０６，２３３０２３３．２３３ｉ７
１２、２３５６４９０．２６１３４２３．２６１６２６
５．２６１６７７３、２６２８４２７．２７１＋　８７
７、２７４４７８５．２９４３９＋１．１００４８２９
．３０１８１０２．３０３８１４１および３０３８６９
２号明細書に取り汲われている。

その他に電子スイッチ装置では、電気、すなわち接点を
有するスイッチ装置ではかなりの程度まで解決されてい
る問題、過負荷および短絡保護の問題が生じる。接点を
有する電気スイッチ装置では過負荷および短絡保護の問
題は、過負荷または短絡の際に応答するヒユーズをこれ
らスイッチ装置に直列接続するが、またはこれらスイッ
チ装置自身が例えば電磁過負荷および短絡ブし一力を有
することにより簡単に解決されている。

過負荷および短絡保護の前記問題は、電子スイッチ装置
ではなく、同様な動作をする電Ｔ−測定値変換器のｊ１
％＆にも生じる。このような測定値変換器は、例ズ、ば
出力１１１にｉ・ランシ゛スタを有し、このトランジス
タは、２値状態「導通」と１遮断」を表すことができる
だけでなく、それどころか存在表示器が受は取った情報
に相当する出力値を形成する。

初めに述べたような、従って過ｆ！Ｌ荷および短絡防止
装置を備えたような電子スイ・ソチ装置は、同様に公知
技術に属する（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２１４
９０６３．２３１１７３２および２５１５６５４号明細
Ｘおよびドイツ連邦共和国特許第３１０２８６４号明細
ｇ参照）。

本発明が前提とする従来技術では、トリガトランジスタ
は、出力Ｉ−ランジスタに流れる電流に依存して、すな
わち出力トランジスタの電流が流れろエミンタ抵抗の電
圧降下に依存して制御され。

すなわちトリガトランジスタのベースは、ベース抵抗を
介して出力ｌ−ランジスタのエミ・ツタとエミ・γり抵
抗の間の接続点に接続されている７このことは、特に次
の点において不利である。すなわちバイペストランジス
タ　または別の公知の実施形ではバイパスツェナーダイ
オードは　従−）てトリガトう〉′ジスタは、使用した
出力トランジスタに水束必要なものより著しく早く応答
しなければならず、それにより一方において部品の値の
公差および温度偏差のため、他方において出力トランジ
スタの増幅度が小さずぎるため、過負荷および短絡保護
装置が応答する前に、出力トランジスタが破壊すること
がないようにする。

発明の目的従って本発明の課題は、本発明が前提とする過負荷およ
び短絡保護装置を存する公知の電子スイ・ソチ装置を、
どのような個々の場合に６出力トランジスタに限界まで
負荷ががけられるように構成しかつ改付することにある
。

発明の構成前記課題を解決する本発明による電子スイッチ装置は、
まずだいたいにおいて次のような１キ徴を有する。すな
わち出方トランジスタのコレクタ電圧に依存してトリガ
トランジスタを制御する。その際本発明は次のような知
識に基づいている８すなわちバイパストランジスタまた
はバイパスツェナーダイオードか応答すると、出力トラ
ンジスタはイく飽和になり、従って出力トランジスタの
コレクタ　エミ！９電圧は十Ｈする。出力１〜ランジス
タのエミッタ　コレクタ電圧自体をトリガトランジスタ
σ）制御に利用することにより、どのような個１の場合
にも、出力（・ランジスタには限界まで負荷がか（１ら
れ５部品の値の公差および温Ｉｆ　ｌＱ差には関係なく
、かつ実際に使用しｔ：出ｈ　Ｉ−ランジスタＪ）実際
の増幅度には関係なく、限Ｉ／１′まで負荷をかけるこ
とができろ。

実施例の説明本発明の実施例を以下図面により説明する。

第１　［４に示しｊニー接触動作電子スイッチ装置には
、外部から作用を及ぼすことができる存在表示器、ここ
て゛は発振器ｌ、発振器１がら制御３１＋・ランンスタ
３を禽むスイ・ノチ増幅器２を介１−て制御可能な出）
）　ｌ−ラ゛／ジスタ／Ｋ、および過負荷および短絡保
護装置が含まれている。その際出力１〜ランジスタ４の
ベース・エミッタ間に・１１列にバイペストランジスタ
５のコレクタ・エミッタ間が接続されており、出ｔＪ　
ｔ−ラ〉ジスク・１のエミ・ツタ回路にエミッタ抵抗６
が１Ｐｌす、かつトリガトランジスタフが設けられてい
る。

本発明による電子スイッチ装置の発振器１については特
に説明する必要はない。それ故に、を振器１は、第２１
］４に示す電子スイ・！子装置の回路［４の一部には示
されていない。

本発明によｉｌ、ばｌ・リガ１−うシジスタ７は、出方
トランジスタ４のコレクタ電圧に（ｔ−＜存して制御Ｅ
、・ｔする４本発明による一Ｅ子スイッチ装置の国軍ｉ−，ｉ＝天染
Ｍ（こおいて、出力トランジスタ４・′Ｄべ一２ス８け
、制御抵抗９を介して制御１−ランし′スジ３の出す］
端ｆ１０に接続さＪｌ、ており、しがもｆれ尤グイ−４
−１ば１１をはさんで接続されており、制御１・→シ５
、゛スタ３の出力ζ１子１ｏは、ここて′はこのトう′
：、、、　；、ニー４９０）ニア　１／　ツタである。

出ｔＪｌ−ラシシスタ・１のへ、・−ス・エミッタ間と
エミッタ抵抗６の直列回路に並列に分圧抵抗１２が接続
されており、制御抵抗９と分圧抵抗１２は分圧器を形成
している。制御ｌ・う〉・ジスタ３が導通制御されてい
る時、制御トランジスタ３、発光ダイオード１１、制御
抵抗９および分圧抵抗１２を介して、出力トランジスタ
４は導通制御される。

図示した実施例においてバイパストランジスタ５のコレ
クタ　エミッタ間に並列に平滑コンデンサ１３が接続さ
れている。平滑コンデンサ１３は、バイパストランジス
タ５の増幅度が比較的高い場合、このトランジスタによ
り生じることがある振動を抑圧する。

出力トランジスタ４のコレクタ電圧に依存してトリガト
ランジスタ７を制御するという本発明の重要な教示は、
図示した実施例では実際に次のようにして実現している
。すなわちトリガトランジスタ７のベース１４は、一方
において制御抵抗１５を介して制御トランジスタ３の出
力端子１ｏに、かつ他方において結合ダイオード１６を
介して出力トランジスタ４のコレクタ１７に接続されて
いる。その際トリガトランジスタ７のベース・エミッタ
間に並列に分圧抵抗１８が接続されており、制御抵抗１
５と分圧抵抗】８の間に別の分圧抵抗１９が設けられて
おり、結合ダイオード１Ｇの陽極２０は、ＩＩＩ御抵抗
抵抗１５の分圧抵抗１９の接続点２１に接続されており
、かつトリガトランジスタ７のベース・エミッタ間に並
列にトリガ遅延コンデンサ２２が接続されている０本発
明による電子スイッチ装置の図示した実施例において。

さらに補助トランジスタ２３が設けられており、この補
助トランジスタは、トリガトランジスタ７の出力端子２
４から制御されており、ここではトリガトランジスタ７
の出力端子２４はこのトランジスタのコレクタである。

詳細に述べれば補助トランジスタ２３のベース２５は、
ベース抵抗２６を介してトリガトランジスタ７の出力端
子２４に接続されており、かつ補助トランジスタ２３の
エミッタ・コレクタ間に並列に投入遅延コンデンサ２７
が接続されている。

制御トランジスタ３に入力トランジスタ２８が付属して
おり、かつ入力トランジスタ２８と制御トランジスタ３
がいっしょになってシュミットトリガを形成しており、
制御トランジスタ３のエミッタ回路に２つの分圧抵抗２
９．３０からなるエミッタ抵抗３１があり、入力トラン
ジスタ２８のエミッタ３２が両方の分圧抵抗２９．３０
の接続点３３に接続されており、補助トランジスタ２３
のエミッタ３４に直列に３つの分圧抵抗３５．３６．３
７からなる分圧器が接続されており、かつ入力トランジ
スタ２８のベース３８が２つの分圧抵抗３６．３７の接
続点３つに接続されており、かつ制御トランジスタ３の
エミッタ抵抗３１とエミッタ・コレクタ間からなる直列
回路に並列に調整トランジスタ４０のエミッタ・コレク
タ間が接続されており、かつ調整トランジスタ４０のベ
ース４１がベース抵抗４２を介して制御トランジスタ３
のエミッタ４３に接続されているという点でも、図は、
本発明による電子スイッチ装置の有利な実施例を示して
いる。

本発明による装置および図示した実施例の動作は次のよ
うになっている。

入力トランジスタ２８は、導通していないものとする。

この時制御トランジスタ３は導通しており、かつエミッ
タ抵抗３１、制御トランジスタ３のエミッタ・コレクタ
間、発光ダイオード１１、制御抵抗９および分圧抵抗１
２を介して電流が流れ、この電流の結果、出力トランジ
スタ４は導通しており、図示していない負荷装置は、出
力トランジスタ４を介して導通している。

前記の電子スイッチ装置に関して過負荷も短絡ら存在し
ない場合、エミッタ抵抗６における一Ｕ圧降下はわずか
であり、バイパストランジスタ５は導通しておらず、か
つ出力トランジスタ４のコレクタ電圧は低く、トリガト
ランジスタ７は導通していない６トリガトランジスタ７
が導通していないと、補助トランジスタ２３のエミッタ
・ベース間を通って電流は流れることができないので、
補助トランジスタ２３も導通していない。

この時図示した電子スイッチ装置の過負荷またはこカス
インチ装置に短絡が生じると、２つのことが同時に起こ
る。

一方ではこの時バイパストランジスタ５が導通するので
、出力トランジスタ４が不飽和になる。

他方では出力トランジスタ４のコレクタ電圧が上昇する
。

出力トランジスタ４のコレクタ電圧の上昇により、制御
抵抗１５と分圧抵抗１９の接続点２１の電位が上昇し、
制御抵抗１５と分圧抵抗１９の接続点２１の電位は、出
力トランジスタ４のコレクタ１７の電位よりも常に結合
ダイオード１６の電圧降下だけ高い。制御抵抗１５と分
圧抵抗１９の接続点２１の電位が上昇することにより、
トリガトランジスタフ延コンデンサ２２によって遅延されてト昇する。

トリガ遅延時間の後にトリがトランジスタ７は導通し、
その結宋補助トランジスタ２３も導通する補助トランジ
スタ２３の導通により、入力トランジスタ２８が導通す
るので，制御トランジスタ３が遮断する。制御トランジ
スタ３が遮断した語用、出力トランジスタ４、バイパス
トランジスタ５およびトリ力トランジスタ７も、導通状
態から遮断状態Ｉ＼移行する。この時投入遅延コンデン
サ２７によってあらかじめ決められた投入遅延時間の後
に補助トランジスタ２３は遮断するので、その後再び投
入トランジスタ２８は遮断し、制御トランジスタ２３は
導通になり、以下同様の動作が行われる。

従って図示した実施例において出力トランジスタ４は、
繰り返し副脚され、しかもらはや過負荷または短絡がな
くなり、かつ導通した出力トランジスタ４が導通のまま
になるまで繰り返し制御される。

図示した実施例に存在する調整トランジスタ４０は、制
御トランジスタ３のエミッタ・コレクタ間を介して一定
電流が流れるようにし、従って発光ダイオード１１を介
して一定電流が流れるようにする。調整トランジスタ４
０の動作については、ドイツ連邦共和国特許出願公開第
３３　２ｆ，　４４０号明８書を参照されたい。ここで
は公報番号の引用により公開明細書の内容の開示に代え
る。

・１１４而めＩ！ｉ＋星な説明第１　ｒＪは、本発明による無接触動乍電子スイッチ３
４置め回路図、第２図は、第１図による電子スイｌチ装
；δの回路図の一部を拡大して示す図である。

１−発振器、２−スイッチ増幅器、３−制御トランジス
タ、・１−出力トランジスタ、５−バイパストランジス
タ、７−１−リガトランジスタ、２３−補助１〜ランジ
スタ、２８−人力トランジスタ、、１０−調整トランジ
スタ代理ノ（　弁理士　田代魚泊

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外部から作用を及ぼすことができる存在表示器、
例えば発振器、存在表示器から場合によつては制御トラ
ンジスタを含むスイッチ増幅器を介して制御可能な出力
トランジスタ、および過負荷および短絡保護装置が設け
られており、その際出力トランジスタのベース・エミッ
タ間に並列にバイパストランジスタのコレクタ・エミッ
タ間またはバイパスツェナーダイオードが接続されてお
り、出力トランジスタのエミッタ回路にエミッタ抵抗が
あり、かつトリガトランジスタが設けられている、無接
触動作電子スイッチ装置において、トリガトランジスタ
（７）が、出力トランジスタ（４）のコレクタ電圧に依
存して制御されることを特徴とする、無接触動作電子ス
イッチ装置。
（２）出力トランジスタ（４）のベース（８）が、制御
抵抗（９）を介して制御トランジスタ（３）の出力端子
（１０）に接続されている、特許請求の範囲第１項記載
の装置。
（３）出力トランジスタ（４）のベース・エミッタ間と
エミッタ抵抗（６）の直列回路に並列に分圧抵抗（１２
）が接続されている、特許請求の範囲第２項記載の装置
。
（４）バイパストランジスタ（５）のコレクタ・エミッ
タ間に並列に平滑コンデンサ（１３）が接続されている
、特許請求の範囲第１−３項の１つに記載の装置。
（５）トリガトランジスタ（７）のベース（１４）が、
一方において制御抵抗（１５）を介して制御トランジス
タ（３）の出力端子（１０）に接続されており、かつ他
方において結合ダイオード（１６）を介して出力トラン
ジスタ（４）のコレクタ（１７）に接続されている、特
許請求の範囲第１−４項の１つに記載の装置。
（６）トリガトランジスタ（７）のベース・エミッタ間
に並列に分圧抵抗（１８）が接続されている、特許請求
の範囲第５項記載の装置。
（７）制御抵抗（１５）と分圧抵抗（１８）の間に別の
分圧抵抗（１９）が設けられており、かつ結合ダイオー
ド（１６）の陽極（２０）が、制御抵抗（１５）と別の
分圧抵抗（１９）の接続点（２１）に接続されている、
特許請求の範囲第６項記載の装置。
（８）トリガトランジスタ（７）のベース・エミッタ間
に並列にトリガ遅延コンデンサ（２２）が接続されてい
る、特許請求の範囲第１−７項の１つに記載の装置。
（９）補助トランジスタ（２３）が設けられており、か
つこの補助トランジスタ（２３）がトリガトランジスタ
（７）の出力端子（２４）から制御される、特許請求の
範囲第１−８項の１つに記載の装置。
（１０）補助トランジスタ（２３）のベース（２５）が
、ベース抵抗（２６）を介してトリガトランジスタ（７
）の出力端子（２４）に接続されている、特許請求の範
囲第９項記載の装置。
（１１）補助トランジスタ（２３）のエミッタ・コレク
タ間に並列に投入遅延コンデンサ（２７）が接続されて
いる、特許請求の範囲第９または１０項記載の装置。
（１２）制御トランジスタ（３）に入力トランジスタ（
２８）が付属しており、かつ入力トランジスタ（２８）
と制御トランジスタ（３）が、いっしよになってシュミ
ットトリガを形成している、特許請求の範囲第１−１１
項の１つに記載の装置。
（１３）制御トランジスタ（３）のエミッタ回路に、な
るべく２つの分圧抵抗（２９、３０）からなるエミッタ
抵抗（３１）がある、特許請求の範囲第１２項記載の装
置。
（１４）入力トランジスタ（２８）のエミッタ（３２）
が、両方の分圧抵抗（２９、３０）の接続点（３３）に
接続されている、特許請求の範囲第１３項記載の装置。
（１５）補助トランジスタ（２３）のエミッタ（３４）
に、少なくとも２つの分圧抵抗（３５、３６、３７）か
らなる分圧器が直列接続されており、かつ入力トランジ
スタ（２８）のベース（３８）が、２つの分圧抵抗（３
６、３７）の接続点（３９）に接続されている、特許請
求の範囲第９−１２項の１つに記載の装置。
（１６）制御トランジスタ（３）のエミッタ抵抗（３１
）とエミッタ・コレクタ間の直列回路に並列に、調整ト
ランジスタ（４０）のエミッタ・コレクタ間が接続され
ており、かつ調整トランジスタ（４０）のベースが、ベ
ース抵抗（４２）を介して制御トランジスタ（３）のエ
ミッタ（４３）に接続されている、特許請求の範囲第１
４または１５項記載の装置。