JPH04183112A - Contactless proximity switch - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、被検出体が検出体に近接することを検出する
ことのできる電子的スイッチに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electronic switch capable of detecting the proximity of a detected object to a detected object.
［従来の技術］
非接触型のスインチとしては、光や磁気を利用するもの
が知られている。[Prior Art] As a non-contact type sinch, one that uses light or magnetism is known.
光を利用するものとしては、発光素子と受光素子を対抗
して配置し、光を遮ることを検知するフォトインタラプ
タが一般によく使われる。反射光を利用するタイプのも
のもある。A commonly used device that uses light is a photointerrupter, which has a light-emitting element and a light-receiving element placed opposite each other and detects the interruption of light. There are also types that use reflected light.
磁気を利用するタイプのものとしてはホール素子のよう
に被検出体が発生する磁界を検出するものがよく知られ
ている。As a type of device that uses magnetism, a device such as a Hall element that detects a magnetic field generated by an object to be detected is well known.
［発明が解決しようとする課題：
しかし、従来の非接触型スイッチでは、１個の検出体で
複数の被検出体を分離して検出することができない。た
とえば複数のカートがあって、それぞれが何であるかを
識別しながら検出するような場合である。[Problems to be Solved by the Invention: However, with conventional non-contact switches, it is not possible to separately detect a plurality of objects to be detected using one detection object. For example, there is a case where there are multiple carts and each cart is identified and detected.
フォトインタラプタを利用する方法では、カートに何ら
かのマークを印刷しておき、それを認識することが考え
られるが認識技術が複雑であり小規模な応用には採用で
きない。In the method of using a photo interrupter, it is possible to print some kind of mark on the cart and recognize it, but the recognition technology is complicated and cannot be used for small-scale applications.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、その主たる目的は、被検出体が近接したことを検出
することができる非接触型近接スイッチを実現すること
である。The present invention has been made to solve the above problems, and its main purpose is to realize a non-contact proximity switch that can detect the proximity of a detected object.
さらに本発明の第２の目的は、複数の被検出体を識別し
ながら被検出体が近接したことを検出することができる
非接触型近接スイッチを実現することである。Furthermore, a second object of the present invention is to realize a non-contact proximity switch that can detect the proximity of a plurality of detected objects while identifying them.
［課題を解決するための手段［
上記課題を解決するために本発明では、センスコイルと
励磁コイルとを敷設して検出体を構成し、マタコイルと
コンデンサによる共振回路によって被検出体を構成し、
励磁コイルに接続して交流信号を与える励磁回路と、励
磁コイルに与えた交流信号とセンスコイルに誘導した誘
導信号とを入力して、誘導信号の位相信号を検出し、位
相信号から被検出体が検出体に接近したことを検出する
位相検出回路とを設けて非接触型近接スイッチを実現す
る様にしたものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, a sense coil and an excitation coil are installed to constitute a detection object, a resonant circuit including a mata coil and a capacitor constitutes a detection object,
An excitation circuit that is connected to an excitation coil and gives an AC signal, and inputs the AC signal given to the excitation coil and the induction signal induced in the sense coil, detects the phase signal of the induction signal, and detects the detected object from the phase signal. A non-contact type proximity switch is realized by providing a phase detection circuit that detects when the sensor approaches a detection object.
［作 用］
このように構成した非接触型近接スイッチにおいて、励
磁コイルに交流信号である励磁信号を与えると、センス
コイルには電磁誘導による誘導信号が発生する。[Function] In the non-contact proximity switch configured as described above, when an excitation signal, which is an alternating current signal, is applied to the excitation coil, an induction signal due to electromagnetic induction is generated in the sense coil.
この誘導信号の位相は励磁信号のそれと比較すると、被
検出体が離れているか近接しているかによって異なって
いる。電磁誘導における共振回路のコイルによる結合の
有無の違いがこの差を生じさせるのである。Compared to that of the excitation signal, the phase of this induction signal differs depending on whether the detected object is far away or close to it. This difference is caused by the presence or absence of coupling by the coil of the resonant circuit in electromagnetic induction.
位相検出回路は、誘導信号と励磁信号とを入力して誘導
信号の位相を検出し、位相信号から被検出体が検出体に
近接したことを検出するのである。The phase detection circuit inputs the induction signal and the excitation signal, detects the phase of the induction signal, and detects the proximity of the object to be detected from the phase signal.
［実施例］
（非接触型近接スイッチの構成）
以下本発明の一実施例について第１図ないし第３図に基
づき説明する。[Embodiment] (Configuration of non-contact proximity switch) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
まず、構成について説明する。第１１Ｆ（ａ＋、（ｂｌ
は本発明による非接触型近接スイッチの構成説明図であ
る。First, the configuration will be explained. 11th F (a+, (bl
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a non-contact proximity switch according to the present invention.
第１図において、１は検出体であり、励磁コイル２とセ
ンスコイル３が重ねて設けられている。In FIG. 1, 1 is a detection body, and an excitation coil 2 and a sense coil 3 are provided overlapping each other.
４は被検出体であり、コイル５とコンデンサ６とによる
並列共振回路となっている。この共振回路の共振周波数
は、後述する励磁クロックｄｃの周波数周辺にしておく
。Reference numeral 4 denotes an object to be detected, which constitutes a parallel resonant circuit including a coil 5 and a capacitor 6. The resonant frequency of this resonant circuit is set around the frequency of the excitation clock dc, which will be described later.
７は励磁回路であり、前記励磁コイル２に接続され、交
流信号である励磁信号（Ｉｓを与える。また、励磁信号
ｄｓと一定の位相差を持つ励磁クロ７りｄｃを後述する
位相検出回路に与えるようにもなっている。Reference numeral 7 designates an excitation circuit, which is connected to the excitation coil 2 and provides an excitation signal (Is) which is an alternating current signal.The excitation circuit 7, which has a certain phase difference with the excitation signal ds, is connected to a phase detection circuit to be described later. It is also designed to give.
８はセンスコイル３に誘導した誘導信号ＩＳを増幅位相
検波して、その位相信号を検出し、前記被検出体が近接
したことを検出する位相検出回路である。A phase detection circuit 8 amplifies and phase-detects the induced signal IS induced in the sense coil 3, detects the phase signal, and detects the proximity of the object to be detected.
詳細な構成口を第２図に示す。図において８１は増幅回
路、８２は第１のコンパレータである。The detailed configuration is shown in Figure 2. In the figure, 81 is an amplifier circuit, and 82 is a first comparator.
増幅回路８１には、センスコイル３から誘導信号ｉｓが
人力される。第１のコンパレータ８２の出力は排他的論
理和回路８３の一方の入力に接続される。排他的論理和
回路８３の他方の入力には、励磁クロックｄｃが入力さ
れ、出力は抵抗とコンデンサによって構成される積分回
路８４に接続されている。ここまでの回路は励磁クロ７
りｄｃを基準位相信号とし、誘導信号ｉｓの位相を積分
回路８４に充電される電圧信号として検出するようにな
っている。An induction signal is is inputted to the amplifier circuit 81 from the sense coil 3 . The output of the first comparator 82 is connected to one input of the exclusive OR circuit 83. The excitation clock dc is input to the other input of the exclusive OR circuit 83, and the output is connected to an integrating circuit 84 composed of a resistor and a capacitor. The circuit up to this point is excitation clock 7
dc is used as a reference phase signal, and the phase of the induction signal is is detected as a voltage signal charged in the integrating circuit 84.
積分回路８４に電圧信号として充電された位相信号ｐｓ
は、第２のコンパレータ８５に入力され、定められたし
きい値と比較される。Phase signal ps charged as a voltage signal in the integrating circuit 84
is input to the second comparator 85 and compared with a predetermined threshold.
この実施例に示した位相検出回路８の構成は、励磁クロ
ックｄｃに対して誘導信号ｉｓの位相の差を検出する回
路であり、進み、遅れは検出できない。しかし、設計事
項として、位相検波するための基準信号の取り方、回路
特性等に自由度があり、設計によっては誘導信号が基準
信号と比較して進み、遅れの挙動を示すことも考えられ
る。このような場合は、位相の進み遅れを検出する回路
を設ければよく、この回路は容品に実現できる。The configuration of the phase detection circuit 8 shown in this embodiment is a circuit that detects the phase difference of the induction signal is with respect to the excitation clock dc, and cannot detect a lead or a lag. However, as a design matter, there is a degree of freedom in how to take a reference signal for phase detection, circuit characteristics, etc., and depending on the design, it is possible that the induced signal may lead or exhibit delayed behavior compared to the reference signal. In such a case, it is sufficient to provide a circuit for detecting phase lead/lag, and this circuit can be easily realized.
位相検出回路の構成は本発明にとって本質的なものでは
なく、要は２つの信号の位相差を検出する回路であれば
いいのであって、この回路に限定されるものではない。The configuration of the phase detection circuit is not essential to the present invention, and the circuit is not limited to this circuit as long as it detects the phase difference between two signals.
（非接触型近接スイッチの動作） 次に動作について説明する。(Operation of non-contact proximity switch) Next, the operation will be explained.
励磁コイル２とセンスコイル３は重ねて設けられている
ためにセンスコイルには両者間の電磁結合によって誘導
信号ｉｓが発生する。被検出体４が検出体ｌに近づくと
、電磁結合は被検出体４のコイル５を介した結合が加わ
るために誘導信号ＩＳＯ位相が変化する。この位相の変
化をとらえて被検出体が近づいたことを検出しようとす
るのが本発明の要旨である。Since the excitation coil 2 and the sense coil 3 are provided in an overlapping manner, an induction signal is is generated in the sense coil due to electromagnetic coupling between them. When the detected object 4 approaches the detected object 1, the electromagnetic coupling is coupled via the coil 5 of the detected object 4, so that the phase of the induction signal ISO changes. The gist of the present invention is to detect the approach of the object to be detected by capturing this phase change.
その役割をはだす位相検出回路８の動作を第３図のタイ
ミング回によって説明する。凹において、ｄｃは励磁ク
ロック、ｄｓは励磁信号、ｉｓは誘導信号である。被検
出体４が近くに存在しない場合、誘導信号’ｉ ｓは励
磁信号ｄｓ乙こ対して一定の位相差をもって誘導してい
る。The operation of the phase detection circuit 8 that fulfills this role will be explained using the timing circuit shown in FIG. In the concave portion, dc is an excitation clock, ds is an excitation signal, and is is an induction signal. When the detected object 4 does not exist nearby, the induction signal 'is is guided with a constant phase difference with respect to the excitation signal ds.
誘導信号１ｓが処理される過程を説明する。まず誘導信
号ｉｓは位相検出回路８内の増幅回路８１によって増幅
され、さらに第１のコンパレータ８２によって方形波に
変換され、誘導信号整形波ｉｐとなる。誘導信号整形波
ｉｐと励磁クロックｄｃは排他的論理和回路８３によっ
て位相検波され、検波信号ｐｐとなる。さらに検波信号
ｐｐは積分回路８４によって直流信号に変換され位相信
号ｐｓとなる。The process by which the guidance signal 1s is processed will be explained. First, the guided signal is is amplified by the amplifier circuit 81 in the phase detection circuit 8, and further converted into a square wave by the first comparator 82, resulting in the shaped guided signal wave ip. The induced signal shaped wave ip and the excitation clock dc are phase-detected by an exclusive OR circuit 83 to become a detected signal pp. Furthermore, the detection signal pp is converted into a DC signal by an integrating circuit 84 and becomes a phase signal ps.
被検出体４が検出体Ｉに近づくと、誘導信号１Ｓには被
検出体４のコイル５を介して結合する信号が加わるので
位相が変化する。When the detected object 4 approaches the detected object I, a signal coupled via the coil 5 of the detected object 4 is added to the induction signal 1S, so that the phase changes.
第３図において、誘導信号ｉｓｈは、被検出体４か近づ
いた場合のものであり、被検出体が存在しないときの誘
導信号ｉｓよりも位相が遅れていることを示している。In FIG. 3, the guidance signal ish is obtained when the detected object 4 approaches, and shows that the phase thereof is delayed compared to the guidance signal is when the detected object is not present.
なお位相の遅れ進みの関係は設計によって異なるので、
ここでは被検出体が近づくことによって遅れる場合につ
いて説明することにする。誘導信号ｉｓｈは同様に位相
検出回路８によって位相信号ｐｓｈに変換される。回路
の動作から朋かなように位相信号ｐｓｈの大きさは位相
信号ｐｓよりも大きくなり、位相の変化を検出できるこ
とがわかる。Note that the phase delay/lead relationship differs depending on the design, so
Here, we will explain the case where there is a delay due to the approach of the object to be detected. The induced signal ish is similarly converted into a phase signal psh by the phase detection circuit 8. It can be seen from the operation of the circuit that the magnitude of the phase signal psh is larger than the phase signal ps, and a change in phase can be detected.
第２のコンパレータ８５は、位相信号ｐｓを入力し、こ
れを定められたしきい値と比較して近接状態を判定しス
イッチ信号ｓｓとして出力するのである。The second comparator 85 inputs the phase signal ps, compares it with a predetermined threshold value, determines the proximity state, and outputs it as a switch signal ss.
（第２の実施例による非接触型近接スイッチ）以上の説
明は１個の被検出体の近接状態を検出するものである。(Non-contact proximity switch according to second embodiment) The above description is for detecting the proximity state of one detected object.
複数の被検出体を識別して検出するためには次のように
する。第４図および第５図は第２の実施例による構成図
である。In order to identify and detect a plurality of objects to be detected, proceed as follows. FIGS. 4 and 5 are configuration diagrams according to the second embodiment.
まず、複数の被検出体４１．４２．４３・・・は少しず
つ共振周波数をずらしてお（。（ｆｌ、ｆ２、ｆ３・・
・）センスコイル３に誘導する誘導信号ｉｓの位相か、
それぞれの被検出体が近づくことによって異なるように
するためである。First, the resonance frequencies of the plurality of detected objects 41, 42, 43... are shifted little by little (.(fl, f2, f3...
・) Is it the phase of the induction signal is induced into the sense coil 3?
This is to make it different depending on the proximity of each detected object.
位相検出回路８０内の第２のコンパレータは検出する被
検出体の数分並列に接続する。（８５１，８５２，８５
３・・・）そして、それぞれのしきい値は対応する被検
出体の位相に合わせて設定しておくのである。The second comparators in the phase detection circuit 80 are connected in parallel for the number of objects to be detected. (851,852,85
3...) Then, each threshold value is set in accordance with the phase of the corresponding detected object.
たとえば、被検出体４１．４２．４３・・・の順に位相
信号ｐｓが大きくなるようにしておく。For example, the phase signal ps is set to increase in the order of detected objects 41, 42, 43, . . . .
そ乙て、第２のコンパレータとして片側検出タイプのも
のを使う場合、第２のコンパレータ８５１はすべての被
検出体４１．４２．４３・・・が近接したときにスイッ
チ信号ｓｓｌをオンとするように、また第２のコンパレ
ータ８５２は被検出体４２．４３・・・が近接したとき
にスイッチ信号ｓｓ２をオンとするように、さらに第２
のコンパレータ８５３は被検出体４４３・・・が近接し
たときにスイッチ信号ｓｓ３をオンとするように設定す
る。さらに多くの被検出体に対応する場合は同様に拡張
する。When using a one-sided detection type as the second comparator, the second comparator 851 is configured to turn on the switch signal ssl when all the detected objects 41, 42, 43, etc. are close to each other. In addition, the second comparator 852 turns on the switch signal ss2 when the detected objects 42, 43, . . .
The comparator 853 is set to turn on the switch signal ss3 when the detected object 443 approaches. When dealing with more objects to be detected, the method is expanded in the same way.
このように構成することによって、スイッチ信号ｓｓｌ
、ｓｓ２、ｓｓ３・・・の組合せによって、どの被検出
体が近接したかを認識することができる。上記の説明で
明かであるが、たとえば被検出体４２が近接した場合は
、ｓｓｌのみがオフ、ｓｓ２、ｓｓ３・・・はオンにな
るのである。With this configuration, the switch signal ssl
, ss2, ss3, etc., it is possible to recognize which object to be detected has approached. As is clear from the above explanation, for example, when the detected object 42 approaches, only ssl is turned off, and ss2, ss3, . . . are turned on.
詳細な説明は省略するが、第２のコンパレータとして範
囲検出タイプのもの（ウィンドウコンパレータ）を使え
ば、対応する１つのスイッチ信号のみがオンとなるよう
に構成することができる。Although a detailed explanation will be omitted, if a range detection type (window comparator) is used as the second comparator, it is possible to configure the comparator so that only one corresponding switch signal is turned on.
［発明の効果］
以上説明したように本発明では、検出体として励磁コイ
ルとセンスコイルを設け、被検出体に共振回路を設けて
励磁コイルと共振回路さらにセンスコイルとの電磁結合
による誘導信号の位相から被検出体の近接状態を検出す
るようにしたので被検出体と検出体が接触することなく
被検出体の近接状態を検出することのできる非接触型近
接スイッチを実現することができた。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, an excitation coil and a sense coil are provided as a detection object, a resonant circuit is provided in the object to be detected, and an inductive signal is generated by electromagnetic coupling between the excitation coil, the resonant circuit, and the sense coil. By detecting the proximity state of the detected object based on the phase, we were able to realize a non-contact proximity switch that can detect the proximity state of the detected object without contact between the detected object and the detected object. .
また、複数の被検出体の共振周波数を変えて誘導信号の
位相がそれぞれの被検出体で異なるようにし、それぞれ
の位相を検出するように構成したため、複数の被検出体
を識別して、その、近接状態を検出することのできる非
接触型近接スイッチを実現することができる。In addition, since the resonant frequency of multiple detected objects is changed so that the phase of the induction signal is different for each detected object, and the phase of each detected object is detected, it is possible to identify multiple detected objects and , it is possible to realize a non-contact proximity switch that can detect a proximity state.
第１図ｆａｔ、 （ｂ）は本発明による第１の実施例に
よる非接触型近接スイッチの構成説明図、第２図は位相
検出回路の構成説明図、第３図は位相検出動作のタイミ
ング図、第４図は第２の実施例による非接触型近接スイ
ッチの構成説明図、第５図は第２の実施例による位相検
出回路の構成説明図である。
１・・・・・検出体
２・・・・・励磁コイル
３・・・・ センスコイル
４・・・・・被検出体
５・・・・・コイル
６・・・・・コンデンサ
７・・・・・励磁回路
８・・・・・位相検出回路
以上
出願人 セイコー電子工業株式会社
代理人 弁理士 林 敬 之 助
第１の実施例による非接触を近接スイッチの構成名先明
因第１図
位相検出回路の楕或説明口
第２図
υ）ｐｓｈ
位相検出動作のタイミング図
第２の実施例による非接触を近接スイッチの講成説明同
第４図
８４ 績分回路
第２の実施例による位相検出図？δの楕成り文明図ＩＦ
１５［２ＩFig. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a non-contact proximity switch according to the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a phase detection circuit, and Fig. 3 is a timing diagram of phase detection operation. , FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of a non-contact type proximity switch according to the second embodiment, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of the phase detection circuit according to the second embodiment. 1...Detected object 2...Exciting coil 3...Sense coil 4...Detected object 5...Coil 6...Capacitor 7... ...Exciting circuit 8...Phase detection circuit Applicant: Seiko Electronic Industries Co., Ltd. Patent attorney: Keisuke Hayashi Structure name of the non-contact proximity switch according to the first embodiment Figure 1 Phase Oval of the detection circuit Fig. 2 υ) Timing diagram of psh phase detection operation Lecture on non-contact proximity switch according to the second embodiment Fig. 4 84 Phase detection using the second embodiment of the performance distribution circuit figure? δ elliptical civilization map IF
15[2I
Claims (2)
体と、 ｄ、前記励磁コイルに接続され、該励磁コイルに交流信
号を与える励磁回路と、 ｅ、前記励磁コイルに供給する交流信号と、前記センス
コイルに誘導した誘導信号とを入力して、該誘導信号の
位相信号を検出し、該位相信号から、前記被検出体が前
記検出体に接近したことを検出する位相検出回路 とによって構成されたことを特徴とする非接触型近接ス
イッチ。(1) a: a sense coil; b: an excitation coil; c: an object to be detected having a resonant circuit made up of a coil and a capacitor; and d: connected to the excitation coil; an excitation circuit that provides an alternating current signal; A non-contact proximity switch comprising: a phase detection circuit that detects when the detected object approaches the detected object.
検出体を複数有し、 ｂ、位相検出回路は、前記複数の被検出体の内の１の被
検出体が前記検出体に近接したとき、前記位相信号から
、該被検出体を識別し、その接近を検出するようにした
。 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非接触型
近接スイッチ。(2) a. The phase detection circuit has a plurality of objects to be detected, each of which has a different resonance frequency, and b. At this time, the object to be detected is identified from the phase signal, and its approach is detected. A non-contact proximity switch according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31339290A JPH04183112A (en) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | Contactless proximity switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31339290A JPH04183112A (en) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | Contactless proximity switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183112A true JPH04183112A (en) | 1992-06-30 |
Family
ID=18040723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31339290A Pending JPH04183112A (en) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | Contactless proximity switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04183112A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009537265A (en) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | カール ツァイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト | A device for influencing device functions by foot movement |
| WO2014156276A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | アズビル株式会社 | Proximity-sensor system |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31339290A patent/JPH04183112A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009537265A (en) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | カール ツァイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト | A device for influencing device functions by foot movement |
| WO2014156276A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | アズビル株式会社 | Proximity-sensor system |
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