JP2540923B2 - 近接スイッチおよびその発振回路 - Google Patents
近接スイッチおよびその発振回路Info
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- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は検出物体の接近により発振振幅が変化する
近接スイッチおよびその発振回路に関する。
近接スイッチおよびその発振回路に関する。
従来技術とその問題点 近年，近接スイッチに設定表示機能を付与することが
要請されている。これは安定に検出できる距離（検出可
能最大距離のたとえば80％程度の距離）を表示するもの
であり，このような機能を付与するためには，検出物体
の距離に応じて発振振幅が変化する発振回路を近接スイ
ッチに内蔵することが必要となる。
要請されている。これは安定に検出できる距離（検出可
能最大距離のたとえば80％程度の距離）を表示するもの
であり，このような機能を付与するためには，検出物体
の距離に応じて発振振幅が変化する発振回路を近接スイ
ッチに内蔵することが必要となる。
検出物体の距離に応じて発振振幅が変化する発振回路
の一例が第３図に示されている。
の一例が第３図に示されている。
この発振回路は，発振用トランジスタTr7,検出コイル
ＬとコンデンサＣとからなるLC並列共振回路，バイアス
電流源CS1,およびこれらの電流源CS1とLC共振回路との
間に接続されたバイアス回路としてのダイオード接続ト
ランジスタTr1を備えている。トランジスタTr1のコレク
タが発振用トランジスタTr7のベースに接続されてい
る。さらにトランジスタTr7に流れる電流を並列共振回
路に帰還するための電流ミラー回路が設けられ，この帰
還用電流ミラー回路は２つのトランジスタTr2,Tr3から
構成されている。発振用トランジスタTr7のエミッタと
グランドＧとの間には抵抗Ｒが接続されている。トラン
ジスタTr7に流れる電流I1はそのエミッタ電位（これはL
C共振回路の出力電圧VRPにほぼ等しい）と抵抗Ｒの値と
によって定まる。すなわち,I1＝VRP/R。LC並列共振回路
の上端（トランジスタTr1のエミッタ）が正電位のとき
に発振用トランジスタTr7はオンとなり，電流I1がトラ
ンジスタTr7を通って流れ，この電流I1はさらにトラン
ジスタTr2,Tr3からなる電流ミラー回路を通してLC並列
共振回路に帰還される。
ＬとコンデンサＣとからなるLC並列共振回路，バイアス
電流源CS1,およびこれらの電流源CS1とLC共振回路との
間に接続されたバイアス回路としてのダイオード接続ト
ランジスタTr1を備えている。トランジスタTr1のコレク
タが発振用トランジスタTr7のベースに接続されてい
る。さらにトランジスタTr7に流れる電流を並列共振回
路に帰還するための電流ミラー回路が設けられ，この帰
還用電流ミラー回路は２つのトランジスタTr2,Tr3から
構成されている。発振用トランジスタTr7のエミッタと
グランドＧとの間には抵抗Ｒが接続されている。トラン
ジスタTr7に流れる電流I1はそのエミッタ電位（これはL
C共振回路の出力電圧VRPにほぼ等しい）と抵抗Ｒの値と
によって定まる。すなわち,I1＝VRP/R。LC並列共振回路
の上端（トランジスタTr1のエミッタ）が正電位のとき
に発振用トランジスタTr7はオンとなり，電流I1がトラ
ンジスタTr7を通って流れ，この電流I1はさらにトラン
ジスタTr2,Tr3からなる電流ミラー回路を通してLC並列
共振回路に帰還される。
したがって，この発振回路の発振振幅，すなわちLC並
列共振回路に現われる電圧VRPは上記電流I1とLC並列共
振回路のコンダクタンスｇとによって定まる。
列共振回路に現われる電圧VRPは上記電流I1とLC並列共
振回路のコンダクタンスｇとによって定まる。
コンダクタンスｇは検出物体Ojの距離ｌによって変化
するので，発振振幅VRPも検出物体Ojの距離ｌに応じて
変化することになる。その様子が第４図に示されてい
る。発振電圧VRPはレベル弁別回路（比較回路）に与え
られ，所定の基準レベル（ヒステリシスを持っている）
でレベル弁別される。検出物体Ojが検出コイルＬに近づ
くにつれて発振振幅VRPが急激に減少し，基準レベル以
下になれば近接スイッチの検知信号がオンとなる（検出
点，オン点）。検出物体Ojが検出コイルＬから遠ざかっ
ていくと発振振幅VRPは増大し，基準レベルのヒステリ
シスのために検出点よりも若干遠い位置で検知信号がオ
フとなる（オフ点）。
するので，発振振幅VRPも検出物体Ojの距離ｌに応じて
変化することになる。その様子が第４図に示されてい
る。発振電圧VRPはレベル弁別回路（比較回路）に与え
られ，所定の基準レベル（ヒステリシスを持っている）
でレベル弁別される。検出物体Ojが検出コイルＬに近づ
くにつれて発振振幅VRPが急激に減少し，基準レベル以
下になれば近接スイッチの検知信号がオンとなる（検出
点，オン点）。検出物体Ojが検出コイルＬから遠ざかっ
ていくと発振振幅VRPは増大し，基準レベルのヒステリ
シスのために検出点よりも若干遠い位置で検知信号がオ
フとなる（オフ点）。
第３図に示す従来の発振回路では，第４図に示されて
いるように，発振振幅特性がノンリニアであり，検出物
体Ojが検出点の近傍の位置にあるときに発振振幅VRPが
急激に変化している。この発振特性からは検出点以外の
距離情報が得にくいため，このような従来の発振回路を
用いた近接スイッチにおいては，設定表示機能を付与す
ることが困難であった。
いるように，発振振幅特性がノンリニアであり，検出物
体Ojが検出点の近傍の位置にあるときに発振振幅VRPが
急激に変化している。この発振特性からは検出点以外の
距離情報が得にくいため，このような従来の発振回路を
用いた近接スイッチにおいては，設定表示機能を付与す
ることが困難であった。
発明の概要 発明の目的 この発明は，コンダクタンス変化の小さいLC回路を用
いてリニアに変化するとともに，充分に大きな振幅変化
を得ることのでき，設定表示機能の付与が可能となる近
接スイッチおよびその発振回路を提供することを目的と
する。
いてリニアに変化するとともに，充分に大きな振幅変化
を得ることのでき，設定表示機能の付与が可能となる近
接スイッチおよびその発振回路を提供することを目的と
する。
発明の構成，作用および効果 この発明は，検出コイルとコンデンサとからなる並列
共振回路にバイアス電流を供給するバイアス回路に現わ
れる電圧によって第１の発振用トランジスタが制御さ
れ，この第１の発振用トランジスタに接続された抵抗に
流れる電流が電流ミラー回路を通して上記並列共振回路
に帰還される近接スイッチの発振回路において，上記バ
イアス回路に現われる電圧によって制御される第２の発
振用トランジスタと，この第２の発振用トランジスタに
電流を供給する定電流回路とが設けられ，上記第１の発
振用トランジスタに流れる電流と第２の発振用トランジ
スタに流れる電流との和電流が上記電流ミラー回路を通
して上記並列共振回路に帰還されることを特徴とする。
共振回路にバイアス電流を供給するバイアス回路に現わ
れる電圧によって第１の発振用トランジスタが制御さ
れ，この第１の発振用トランジスタに接続された抵抗に
流れる電流が電流ミラー回路を通して上記並列共振回路
に帰還される近接スイッチの発振回路において，上記バ
イアス回路に現われる電圧によって制御される第２の発
振用トランジスタと，この第２の発振用トランジスタに
電流を供給する定電流回路とが設けられ，上記第１の発
振用トランジスタに流れる電流と第２の発振用トランジ
スタに流れる電流との和電流が上記電流ミラー回路を通
して上記並列共振回路に帰還されることを特徴とする。
この発明によると，従来の第１の発振用トランジスタ
を流れる電流に加えて，第２の発振用トランジスタを流
れる，上記定電流回路の出力電流が加算されて並列共振
回路に帰還され，しかも第１および第２の発振用トラン
ジスタは上記並列共振回路のコンダクタンスの変化によ
って制御されるので，たとえ並列共振回路のコンダクタ
ンス変化量が小さくても発振振幅の変化を大きくするこ
とができる。また，第２の発振用トランジスタを流れる
電流の帰還が加えられているので発振振幅特性はリニア
に近づく。これにより近接スイッチの安定な動作特性を
得ることができる。また，発振振幅特性がほぼリニアに
なるので，これに基づいて近接スイッチが検出物体を安
定に検出できる距離を表示する設定表示機能を付与する
ことができる。
を流れる電流に加えて，第２の発振用トランジスタを流
れる，上記定電流回路の出力電流が加算されて並列共振
回路に帰還され，しかも第１および第２の発振用トラン
ジスタは上記並列共振回路のコンダクタンスの変化によ
って制御されるので，たとえ並列共振回路のコンダクタ
ンス変化量が小さくても発振振幅の変化を大きくするこ
とができる。また，第２の発振用トランジスタを流れる
電流の帰還が加えられているので発振振幅特性はリニア
に近づく。これにより近接スイッチの安定な動作特性を
得ることができる。また，発振振幅特性がほぼリニアに
なるので，これに基づいて近接スイッチが検出物体を安
定に検出できる距離を表示する設定表示機能を付与する
ことができる。
また，上記定電流源回路から供給される電流値を変え
ることにより並列共振回路に帰還される電流値を変える
ことができるので，たとえコンダクタンスの異なる並列
共振回路を用いても同じ発振特性を得ることができる。
このことは発振回路の後段に接続する比較回路として共
通のものを使用できることを意味し，とくにIC化した場
合に有利である。
ることにより並列共振回路に帰還される電流値を変える
ことができるので，たとえコンダクタンスの異なる並列
共振回路を用いても同じ発振特性を得ることができる。
このことは発振回路の後段に接続する比較回路として共
通のものを使用できることを意味し，とくにIC化した場
合に有利である。
実施例の説明 第１図はこの発明の実施例を示している。この図にお
いて第３図に示すものと同一物には同一符号が付されて
いる。
いて第３図に示すものと同一物には同一符号が付されて
いる。
第１図において，発振用トランジスタTr7と並列に発
振用トランジスタTr6が接続され，この発振用トランジ
スタTr6のベースもまたバイアス回路を構成するトラン
ジスタTr1のコレクタ電位によって制御される。この発
振用トランジスタTr6には，定電流I0を発生する定電流
源CS0と，トランジスタTr4,Tr5からなる電流ミラー回路
とから構成される定電流ミラー回路の出力側が接続され
ている。発振用トランジスタTr6は定電流ミラー回路の
出力電流I0を制御する。
振用トランジスタTr6が接続され，この発振用トランジ
スタTr6のベースもまたバイアス回路を構成するトラン
ジスタTr1のコレクタ電位によって制御される。この発
振用トランジスタTr6には，定電流I0を発生する定電流
源CS0と，トランジスタTr4,Tr5からなる電流ミラー回路
とから構成される定電流ミラー回路の出力側が接続され
ている。発振用トランジスタTr6は定電流ミラー回路の
出力電流I0を制御する。
トランジスタTr6に流れる定電流I0とトランジスタTr7
に流れる電流I1とによって，トランジスタTr2,Tr3から
なる帰還用電流ミラー回路が駆動されるから,LC並列共
振回路にはこれらの電流I0とI1の合成（和）電流Ｉが帰
還されることになる。
に流れる電流I1とによって，トランジスタTr2,Tr3から
なる帰還用電流ミラー回路が駆動されるから,LC並列共
振回路にはこれらの電流I0とI1の合成（和）電流Ｉが帰
還されることになる。
したがって,LC並列共振回路の発振振幅VRPは次式で与
えられる。
えられる。
VRP＝I/g＝（I0＋I1）/g＝（I0＋VRP/R）/g …（１） これより， VRP＝I0/［ｇ−（1/R）］ …（２） を得る。
このような発振回路における発振振幅の変化の様子が
第２図に示されている。LC並列共振回路には，抵抗Ｒに
よって定まりかつトランジスタTr7を流れる電流I1に，
トランジスタTr6を流れる定電流源CS0の出力電流I0が加
算されて帰還されるから，たとえコンダクタンスｇの変
化が小さくても発振振幅VRPの変化（勾配）が大きくな
り，安定な近接スイッチ特性が得られる。またトランジ
スタTr6を流れる定電流源CS0の出力電流I0がLC並列共振
回路に加算的に帰還されるので，発振振幅特性はリニア
に近づく。これにより，近接スイッチが検出物体を安定
に検出できる距離を表示する設定表示機能を付与するこ
とができるようになる。
第２図に示されている。LC並列共振回路には，抵抗Ｒに
よって定まりかつトランジスタTr7を流れる電流I1に，
トランジスタTr6を流れる定電流源CS0の出力電流I0が加
算されて帰還されるから，たとえコンダクタンスｇの変
化が小さくても発振振幅VRPの変化（勾配）が大きくな
り，安定な近接スイッチ特性が得られる。またトランジ
スタTr6を流れる定電流源CS0の出力電流I0がLC並列共振
回路に加算的に帰還されるので，発振振幅特性はリニア
に近づく。これにより，近接スイッチが検出物体を安定
に検出できる距離を表示する設定表示機能を付与するこ
とができるようになる。
また，たとえコンダクタンスの異なるLC並列共振回路
をもつ２つの発振回路があっても，定電流源CS0の出力
電流I0と抵抗Ｒとを調整することにより，これらの発振
回路の発振特性をほぼ同一にすることができる。このこ
とは，後段に接続する比較回路（レベル弁別回路）とし
て同じものを使用できることを意味し，回路の共通化を
図ることができるので便利であり，とくに回路をIC化し
た場合に有利である。
をもつ２つの発振回路があっても，定電流源CS0の出力
電流I0と抵抗Ｒとを調整することにより，これらの発振
回路の発振特性をほぼ同一にすることができる。このこ
とは，後段に接続する比較回路（レベル弁別回路）とし
て同じものを使用できることを意味し，回路の共通化を
図ることができるので便利であり，とくに回路をIC化し
た場合に有利である。
上記実施例では２つの電流ミラー回路が使用されてお
り，これは第５図（Ａ）に示すタイプのものである（pn
pトランジスタかnpnトランジスタかというトランジスタ
のタイプは問わない）。これらの電流ミラー回路とし
て，第５図（Ｂ）に示すベース電流補償タイプ，第５図
（Ｃ）に示すウイルソン・ミラー，第５図（Ｄ）に示す
抵抗を設けたもの，第５図（Ｅ）に示すスプリット・コ
レクタを用いたタイプ等を使用できるのはいうまでもな
い。
り，これは第５図（Ａ）に示すタイプのものである（pn
pトランジスタかnpnトランジスタかというトランジスタ
のタイプは問わない）。これらの電流ミラー回路とし
て，第５図（Ｂ）に示すベース電流補償タイプ，第５図
（Ｃ）に示すウイルソン・ミラー，第５図（Ｄ）に示す
抵抗を設けたもの，第５図（Ｅ）に示すスプリット・コ
レクタを用いたタイプ等を使用できるのはいうまでもな
い。
第１図はこの発明の実施例を示す回路図，第２図はその
発振振幅の変化を示すグラフである。 第３図は従来の発振回路の例を示す回路図であり，第４
図はその発振振幅の変化を示すグラフである。 第５図（Ａ）〜（Ｅ）は電流ミラーの種々のタイプを示
す回路図である。 Tr1……バイアス回路のトランジスタ,Tr2,Tr3……帰還
回路を構成する電流ミラー回路のトランジスタ,Tr4,Tr5
……電流ミラー回路のトランジスタ,Tr6,Tr7……発振用
トランジスタ,L……検出コイル,C……コンデンサ,CS0…
…定電流源,CS1……直流バイアス電流源,R……抵抗。
発振振幅の変化を示すグラフである。 第３図は従来の発振回路の例を示す回路図であり，第４
図はその発振振幅の変化を示すグラフである。 第５図（Ａ）〜（Ｅ）は電流ミラーの種々のタイプを示
す回路図である。 Tr1……バイアス回路のトランジスタ,Tr2,Tr3……帰還
回路を構成する電流ミラー回路のトランジスタ,Tr4,Tr5
……電流ミラー回路のトランジスタ,Tr6,Tr7……発振用
トランジスタ,L……検出コイル,C……コンデンサ,CS0…
…定電流源,CS1……直流バイアス電流源,R……抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 味岡 勉 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (72)発明者 遠藤 博文 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (72)発明者 元氏 知史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−160816（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】検出コイルとコンデンサとからなる並列共
振回路にバイアス電流を供給するバイアス回路に現れる
電圧によって第１の発振用トランジスタが制御され，こ
の第１の発振用トランジスタに接続された抵抗に流れる
電流が電流ミラー回路を通して上記並列共振回路に帰還
される近接スイッチの発振回路において， 上記バイアス回路に現れる電圧によって制御される第２
の発振用トランジスタと， この第２の発振用トランジスタに電流を供給する定電流
回路とが設けられ， 上記第１の発振用トランジスタに流れる電流と第２の発
振用トランジスタに流れる電流との和電流が上記電流ミ
ラー回路を通して上記並列共振回路に帰還されることを
特徴とする近接スイッチの発振回路。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項に記載の発振回
路を備えた近接スイッチ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300818A JP2540923B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 近接スイッチおよびその発振回路 |
| US07/440,329 US4968953A (en) | 1988-11-30 | 1989-11-22 | Oscillation circuit for proximity switch |
| EP19890122021 EP0371489A3 (en) | 1988-11-30 | 1989-11-29 | Oscillation circuit for proximity switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300818A JP2540923B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 近接スイッチおよびその発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149017A JPH02149017A (ja) | 1990-06-07 |
| JP2540923B2 true JP2540923B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=17889476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63300818A Expired - Lifetime JP2540923B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 近接スイッチおよびその発振回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968953A (ja) |
| EP (1) | EP0371489A3 (ja) |
| JP (1) | JP2540923B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227667A (en) * | 1989-01-10 | 1993-07-13 | Omron Corporation | Microwave proximity switch |
| DE4118647A1 (de) * | 1991-06-04 | 1992-12-17 | Mikroelektronik Und Technologi | Initiatorschaltung |
| GB2263025B (en) * | 1991-12-31 | 1996-01-03 | Square D Co | Improvements in or relating to proximity switches |
| US5463354A (en) * | 1991-12-31 | 1995-10-31 | Square D Company | Proximity switches including long tail pair with emitter follower feedback |
| WO1994012238A1 (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-09 | Medtronic, Inc. | Implantable medical device with magnetically actuated switch |
| US5453905A (en) * | 1992-12-17 | 1995-09-26 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Circuit for increasing the breakdown voltage of a bipolar transistor |
| DE4317359A1 (de) * | 1993-05-25 | 1994-12-01 | Balluff Gebhard Feinmech | Sensor |
| DE19803187C3 (de) * | 1998-01-28 | 2003-06-18 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Erkennen der Position eines zwischen zwei Endstellungen bewegbaren Elements, insbesondere eines Schloßbolzens eines Kraftfahrzeug-Schlosses, und Verfahren zum Ansteuern einer solchen Vorrichtung |
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