(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回路に接続されて検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路が接続されることを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
処理回路は集積回路からなることを特徴とする請求項１記載の近接センサ。
【請求項３】
検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させることを特徴とする請求項２記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検出対象物を検出する近接センサが提供されており、例えば遊戯盤（いわゆるパチンコ台）の入賞口に入った検出対象物たる遊戯球（いわゆるパチンコ玉）を検出するために用いられている。そして、遊戯球を検出する近接センサとしては、コイルとコンデンサの共振回路からなる検出回路を備えてこの検出回路を高周波数で発振させる所謂高周波発振方式のものが多く用いられている。
【０００３】
上記従来の高周波発振方式の近接センサは、例えば図３に示すように、外部回路にある外部電源Ｅ及び負荷抵抗ＲＬの直列回路に接続されて用いられ、コイルＬにコンデンサＣを並列接続して成る上述の検出回路１と、検出回路１を発振させて検出回路１の出力を電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させる処理回路２と、処理回路２の外部回路側に並列接続され、外部電源Ｅからの入力の急な変動から処理回路２を保護する保護回路３’とを備えている。
【０００４】
処理回路２は、例えばＩＣなどで構成され、外部電源Ｅに保護回路３’及び負荷抵抗ＲＬを介して直列接続されるツェナーダイオードＺＤｉｃ及び例えばトランジスタなどのスイッチング素子Ｑｏｕｔの直列回路と、検出回路１を共振させ、検出回路１の振幅変化を検知して前記スイッチング素子Ｑｏｕｔを制御してオン／オフさせる制御処理部２ａとを備えている。
【０００５】
保護回路３’は、処理回路２に並列接続される入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用コンデンサＣｉｎと、前記入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用コンデンサＣｉｎの接続点に一端が接続された入力保護用抵抗Ｒｉｎとから成る。そして、入力保護用抵抗Ｒｉｎの入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎと反対側の一端は、近接センサの正極端子として外部電源Ｅの正極に接続され、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのアノードが、近接センサの負極端子として外部電源Ｅの負極に負荷抵抗ＲＬを介して接続される。前記入力保護用コンデンサＣｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎは入力フィルターとして機能し、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのツェナー電圧を処理回路２の耐圧以下にしておくことで、外部電源Ｅから回り込んでくるサージなどから処理回路２を保護する。
【０００６】
ここで、上述のような近接センサの遊戯球を検出する動作について簡単に説明する。
【０００７】
近接センサの検出回路１のコイルＬは、遊戯球の通過経路の近傍つまり入賞口周辺に配置される。
【０００８】
遊戯球が検知範囲となるコイルＬの近傍を通過すると、遊戯球は金属製であるから、電磁誘導作用によって遊戯球表面に渦電流が流れてエネルギーが消費されるとともに、コイルＬのインピーダンスが変化する。これにより、検出回路１の発振条件は検出範囲内における遊戯球の有無に応じて変動して、振幅が低下したり、発振が停止することとなる。この発振の振幅変化を処理回路２が検知してスイッチング素子Ｑｏｕｔをオンからオフ又はオフからオンに切り換える。
【０００９】
スイッチング素子Ｑｏｕｔがオンしているときには、外部電源Ｅにより処理回路２に印加される電圧の値は、ツェナーダイオードＺＤｉｃのツェナー電圧の値（例えば約５．５［Ｖ］）と略等しくなって、負荷抵抗ＲＬでの電圧降下は、外部電源Ｅの電源電圧値から前記ツェナー電圧の値と入力保護用抵抗Ｒｉｎの電圧降下を差し引いた値と略等しくなる。
【００１０】
またスイッチング素子Ｑｏｕｔがオフしているときには、外部電源Ｅにより処理回路２に印加される電圧の値は、制御処理回路２ａの消費電流に応じた値となって、負荷抵抗ＲＬでの電圧降下は、外部電源Ｅの電源電圧値から処理回路２にかかる前記電圧値と入力保護用抵抗Ｒｉｎの電圧降下を差し引いた値と略等しくなる。
【００１１】
その結果、上記従来の近接センサは、遊戯球の検出に応じて負荷抵抗ＲＬに印加される電圧値を変化させるのである。
【００１２】
ところで、遊戯球には摩擦などによって生じる電荷が帯電することで静電気が発生し、非常に高い電位に帯電した遊戯球が検出回路１の近くの検知範囲を通過したときには、遊戯球に帯電していた電荷が遊戯球から検出回路１を介して処理回路２に流れ込み、処理回路２を破損させてしまうことがある。また、遊戯球をコイルＬの中に通す場合には、遊戯球に帯電した電荷つまり静電気によって静電誘導又は電磁誘導が生じてコイルＬに高い起電圧が発生し、これによっても処理回路２を破損させてしまうことがある。
【００１３】
そこで上記従来の近接センサでは、少なくとも検出回路１付近に、静電気から処理回路２を保護する金属性のシールド部材４が配置されているのである。このシールド部材４は、遊戯球に帯電した静電気を自己に積極的に放電させてこれを集電し、静電気を検出回路１の電気的に安定な部位に流している（特開平６−２９５６４８号公報、特開平９−１１５４００号公報、実開昭６２−１０３１４５号公報参照）。
【００１４】
一般に、近接センサの負極端子は、負荷抵抗ＲＬを介して外部電源Ｅの負極に接続されて安定電位に保たれており、上述の静電気は検出回路１と前記負極端子との接続点に流されるのである。また、負荷抵抗ＲＬの抵抗値は例えば約６８０［Ω］であって、入力保護用抵抗Ｒｉｎの抵抗値（例えば約５０〜１００［Ω］）よりも十分大きく設定されている。
【００１５】
これにより、遊戯球の静電気を検出回路１の安定電位側の部位に流したときには、静電気は、図３中の矢印で示すように、負荷抵抗ＲＬには流れずに入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎを介して外部電源Ｅへ流れてそこで吸収されることとなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述のように静電気が流れることによって、入力保護用抵抗Ｒｉｎには瞬間的に高電圧がかかる。ここで、入力保護用抵抗Ｒｉｎには、例えば図４に示すように、安価で広く電子機器に使用されている角形のチップ抵抗が用いられている。この角形チップ抵抗は、アルミナ基板ｒ１と、アルミナ基板ｒ１上に形成された例えば炭素皮膜や金属皮膜などの抵抗体ｒ２と、抵抗体ｒ２の両端に接続された電極ｒ３とから構成され、抵抗体ｒ２をレーザートリミングによってトリミングすることにより、トリミングした部分ｒ２１に応じた所望の抵抗値に設定されている。
【００１７】
そこで入力保護用抵抗Ｒｉｎに高電圧が印加されたときには、図４中の点線で囲んだ部位に電流が集中して流れ、入力保護用抵抗Ｒｉｎの前記部位が劣化し易くなってしまうといった問題があった。また、角形チップ抵抗のサイズを多少大きくしても上記劣化を防ぐことはできない。
【００１８】
このような問題を解決するために、入力保護用抵抗Ｒｉｎに角形チップ抵抗ではなく、耐高電圧性及び耐パルス性に優れた例えば円筒形のチップ抵抗などを用いたものもあるが、この場合にはコストアップの要因となっしまう。
【００１９】
また上記問題を解決するため、図５に示すように、保護回路３’に放電ギャップ５を設けた近接センサが提供されている（特開平９−４５１９４号公報参照）。この近接センサは、プリント配線基板上に保護回路３’及び処理回路２の構成部品を実装したものであって、前記放電ギャップ５は、外部回路接続用の両端子にそれぞれ接続する配線パターンの隙間を狭くすることで形成されている。これにより、遊戯球に帯電した静電気がシールド部材４により検出回路１の安定電位側に流れた結果、放電ギャップ５で放電が生じると、静電気は入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎ及び入力保護用抵抗Ｒｉｎを介することなく外部電源Ｅ側に流れて、入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減することができるのである。
【００２０】
しかしながら、放電ギャップ５での放電の発生は、プリント配線基板の表面状態や温湿度、プリント配線基板の銅箔からなる配線パターンの微妙な寸法バラツキによって影響され、所望の条件のときに安定して放電させることが困難であった。さらに、放電ギャップ５の放電は相当な高圧がかかったときでしか起こらないため、角形チップ抵抗を劣化させずに使えるほどには入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減しきれない。また、放電ギャップ５を設けることにより、プリント配線基板上に余分なスペースを必要とするという欠点があった。
【００２１】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、構成部品の劣化を防止した近接センサを提供する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、外部回路に接続されて検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路が接続されることを特徴とし、保護回路の各構成部品を上述のように接続したことによって、検出手段の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオードを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止することができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、処理回路は集積回路からなることを特徴とし、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともに静電気に弱い処理回路を保護することができる。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させることを特徴とし、コイル内部に略均一な高周波磁界を形成させて、検出対象物のコイル内部の通過する位置に関わらず検出対象物の検出特性を安定させることができ、また、静電気により帯電した検出対象物をコイル内部に通過させるとコイルに高電圧が生じるが、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともにコイルに高電圧がかかるのを防止して処理回路を保護することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態における基本構成は従来例と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態は、図１に示すように従来例と同様、検出回路１と、検出回路１を発振させて検出回路１の出力を電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させる処理回路２と、集電手段たるシールド部材４と、外部電源Ｅからの入力の急な変動から処理回路２を保護する保護回路３とを備えている。
【００２７】
ここで本実施形態の保護回路３は、従来例と異なって、処理回路２の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサＣｉｎに、入力保護用抵抗Ｒｉｎ及び入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎの直列回路が並列接続されて構成されている。そして、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎの入力保護用抵抗Ｒｉｎに接続するカソードが正極端子として外部電源Ｅの正極に接続され、入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎのアノードが負極端子として外部電源Ｅの負極に負荷抵抗ＲＬを介して接続される。
【００２８】
本実施形態では上述のように保護回路３を構成したことにより、シールド部材４に放電させた遊戯球の静電気を、検出回路１の安定電位側の部位に流しても、前記静電気は、図１中の矢印に示すように、入力保護用抵抗Ｒｉｎを介することなく入力保護用ツェナーダイオードＺＤｉｎから外部電源Ｅ側に流れるので、入力保護用抵抗Ｒｉｎにかかる負荷を軽減して入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができる。その結果、入力保護用抵抗Ｒｉｎに例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路３の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができる。
【００２９】
また、静電気は入力保護用抵抗Ｒｉｎに流れないので、積極的に遊戯球に帯電した静電気をシールド部材４に集電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができるとともに、ＩＣで構成された静電気に弱い処理回路２を保護することができる。
【００３０】
ところで、本実施形態では検出回路１のコイルＬを、遊戯台の入賞口となる遊戯球の通過孔周辺に巻線が巻回するように配置し、遊戯球をコイルＬ内部に通過させる。コイルＬ内部には略均一な高周波磁界が形成されるので、遊戯球の通過孔での通過する位置に関わらず遊戯球の検出特性を安定させることができる。また、コイルＬを上述のように配置したことにより、帯電した遊戯球がコイルＬ内部を通過するとコイルＬに高電圧が生じるが、シールド部材４で集電された静電気は入力保護用抵抗Ｒｉｎに流れないので、遊戯球に帯電した静電気を積極的にシールド部材４に放電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防ぐことができるとともにコイルＬに高電圧がかかるのを防止して処理回路Ｌを保護することができる。
【００３１】
なお、本実施形態が接続される外部電源Ｅ及び負荷抵抗ＲＬの直列回路を含む外部回路は、例えば遊戯台の制御基板に構成されており、この制御基板は静電気やサージに対して十分強く設計されている。例えば、外部電源Ｅをスイッチングレギュレータや３端子レギュレータで構成して、これに容量の大きなコンデンサを接続して、外部電源Ｅのインピーダンスを十分に小さくしていることにより、近接センサから静電気による電荷が印加されたところでほとんど電源電圧に変動が生じない。さらに、上述の制御基板には、外部電源Ｅの負極側の近接センサとのインターフェース部分に、図示しない保護用ダイオードおよび保護用コンデンサならびに抵抗が接続れているので、制御基板は静電気に対しては十分に強いのである。また、制御基板は処理回路２及び保護回路３の構成部品を実装した基板よりもサイズが大きく回路規模も大きいので、制御基板に対して静電気やサージなどの対策を容易に行うことが可能であり、近接センサ側の前記基板に対して前記対策を図るよりも、相対的にコストを小さく抑えることができるのである。
（実施形態２）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態の検出回路１は、図２に示すように、２つのコイルＬ１，Ｌ２からなる。この検出回路１は、実施形態１のように高周波数で発振する高周波発振方式とは異なり、一方の送信用のコイルＬ１を所定の周波数及び振幅で発振させて、他方の受信用のコイルＬ２に電圧を誘起させる所謂電磁誘導方式に構成されている。そして、本実施形態の処理回路２の制御処理部２ａは、送信用のコイルＬ１を上述のように発振させて、受信用のコイルＬ２に誘起される周波数成分を監視し、受信用のコイルＬ２の誘起電圧の変化から検出対象物が近くを通過したことを検知するのである。
【００３３】
本実施形態を遊戯球の検出に用いるときには、送信用及び受信用のコイルＬ１，Ｌ２を、遊戯台の入賞口にあたる通過孔周辺に沿ってそれぞれの巻線が巻回するように配置し、遊戯球が入賞口に入ると、処理回路２の制御処理部２ａが受信用コイルＬ２の出力変化から遊戯球の入賞口への通過を判別して、スイッチング素子Ｑｏｕｔをオンからオフ又はオフからオンに切り換えて、負荷抵抗ＲＬにかかる電圧値を変化させるのである。
【００３４】
ところで上述の本実施形態の検出回路１であっても、静電気を帯びた遊戯球が受信用及び送信用のコイルＬ１，Ｌ２の内部を通ることによってコイルＬ１，Ｌ２のそれぞれに高い誘導電圧をもたらすことは明らかであり、コイルＬ１，Ｌ２に誘起された高電圧によって、処理回路２が破壊される虞がある。
【００３５】
しかし、本実施形態においても保護回路３を実施形態１と同様に構成していることによって、シールド部材４で集電した遊戯球の静電気を入力保護用抵抗Ｒｉｎに通さずに外部電源Ｅ側に流し、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防止することができる。そこで、遊戯球の静電気を積極的にシールド部材４に放電させて、入力保護用抵抗Ｒｉｎの劣化を防止するとともにコイルＬ１，Ｌ２に高電圧がかかるのを防止して処理回路２を保護することができるのである。
【００３６】
ところで本実施形態では検出回路１を所謂電磁誘導方式として上述のように構成したが、検出回路１が電磁誘導方式や実施形態１の高周波発振方式以外の他の方式であっても、検出範囲における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化するように構成されていれば良い。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、外部回路に接続されて検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路が接続されるので、保護回路の各構成部品を上述のように接続したことによって、検出手段の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオードを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止することができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チップ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、処理回路は集積回路からなるので、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともに静電気に弱い処理回路を保護することができるという効果がある。
【００３９】
請求項３の発明は、検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させるので、コイル内部に略均一な高周波磁界を形成させて、検出対象物のコイル内部の通過する位置に関わらず検出対象物の検出特性を安定させることができ、また、静電気により帯電した検出対象物をコイル内部に通過させるとコイルに高電圧が生じるが、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともにコイルに高電圧がかかるのを防止して処理回路を保護することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す概略回路図である。
【図２】実施形態２を示す概略回路図である。
【図３】従来例を示す概略回路図である。
【図４】角形チップ抵抗の正面図である。
【図５】他の従来例を示す概略回路図である。
【符号の説明】
１  検出回路
２  処理回路
３  保護回路
４  シールド部材
Ｃ  コンデンサ
Ｃｉｎ  入力保護用コンデンサ
Ｅ  外部電源
Ｌ  コイル
Ｒｉｎ  入力保護用抵抗
ＲＬ  負荷抵抗
ＺＤｉｎ  入力保護用ツェナーダイオード
【図１】
0004399995.tif 000002
【図２】
0004399995.tif 000003
【図３】
0004399995.tif 000004
【図４】
0004399995.tif 000005
【図５】
0004399995.tif 000006