(57)【要約】【課題】スイッチングトランジスタのベース電流を電源電圧の広い範囲において安定化し、電源電圧の広い範囲にわたって大きな出力電流を得ること。【解決手段】電源入力端子、出力端子、および共通端子を備え、センサ素子による検出信号の有無に応じて出力端子と電源入力端子または共通端子との間にスイッチング出力を得るようにした検出装置１であって、出力端子と共通端子との間に接続されたスイッチングトランジスタＱ１と、検出信号に応答してスイッチングトランジスタＱ１にベース電流を流すように電圧を出力する検出回路１１と、検出回路１１とスイッチングトランジスタＱ１のベースとの間に挿入接続された定電流素子１３とを有する。【選択図】図１
2007195115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源入力端子、出力端子、および共通端子を備え、センサ素子による検出信号の有無に応じて前記出力端子と前記電源入力端子または前記共通端子との間にスイッチング出力を得るようにした検出装置であって、
前記電源入力端子と前記出力端子との間または前記出力端子と前記共通端子との間に接続されたスイッチングトランジスタと、
前記検出信号に応答して前記スイッチングトランジスタにベース電流を流すように電圧を出力する検出回路と、
前記検出回路と前記スイッチングトランジスタのベースとの間に挿入接続された定電流素子と、
を有してなることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記定電流素子と直列に接続され、前記定電流素子に流れる電流によって点灯する検出確認用の発光ダイドードが設けられてなる、
請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記スイッチングトランジスタは、前記出力端子と前記共通端子との間に接続されており、
前記検出回路の最終段として前記電源入力端子にエミッタが接続された駆動トランジスタが設けられており、
前記スイッチングトランジスタのベースに、前記定電流素子を介して前記駆動トランジスタのコレクタが接続されてなる、
請求項１または２記載の検出装置。
【請求項４】
前記駆動トランジスタのベースには第２の定電流素子が接続されている、
請求項３記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源入力端子、出力端子、および共通端子を備え、センサ素子による検出信号の有無に応じて前記出力端子と前記電源入力端子または前記共通端子との間にスイッチング出力を得るようにした、いわゆる三線式の検出装置に関する。特に、電源電圧の広い範囲にわたって安定して出力電流を取り出すことのできる検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば流体圧シリンダにおいて、そのピストン位置を検出するために、検出装置が取り付けられている。そのような検出装置として、電源入力端子、オンオフ出力端子、および共通端子を備えた三線式のものが、その動作が安定していることからしばしば用いられる（特許文献１）。
【０００３】
図５は従来の三線式の検出装置８０の回路を示すブロック図である。
【０００４】
図５において、検出装置８０は、電源入力端子ＴＮ１、出力端子ＴＮ２、および共通端子ＴＮ３を備える。出力端子ＴＮ２と共通端子ＴＮ３との間に、スイッチングトランジスタＱ１１のコレクタとエミッタが接続されている。検出回路８１は、センサ素子８２による検出信号に応答して、スイッチングトランジスタＱ１１にベース電流を流すように電圧を出力する。検出回路８１とスイッチングトランジスタＱ１１のベースとの間に、電流制限用の抵抗Ｒ１１が接続されている。
【０００５】
電源入力端子ＴＮ１と共通端子ＴＮ３との間に電源を接続し、電源入力端子ＴＮ１と出力端子ＴＮ２との間に負荷を接続する。センサ素子８２が例えばピストンを検出して検出信号を出力すると、これによってスイッチングトランジスタＱ１１にベース電流が流れ、スイッチングトランジスタＱ１１がオンする。スイッチングトランジスタＱ１１のオンによって、負荷に電流が流れて作動する。
【特許文献１】特開平６−６１９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、上に説明したような検出装置８０では、使用可能な電源電圧の範囲が決められている。例えば、５〜１０ボルト、１０〜３０ボルトなどであり、ユーザは仕様として決められた電圧の範囲内の電源を選定して用いる。したがって、言うまでもなく、使用可能な電源電圧の範囲が広い方が好ましい。
【０００７】
しかし、従来の検出装置８０では、電源電圧が低くなるとスイッチングトランジスタＱ１１のベース電流が減少し、スイッチングトランジスタＱ１１が十分に導通飽和状態とならない。そのため、スイッチングトランジスタＱ１１のオン時に得られる出力電流が低下する。
【０００８】
そのため、ユーザにとっては、電源電圧が低い場合には出力電流が低くなり、負荷を十分に駆動するためにはそれ相応の電圧の高い電源を用意する必要がある。
【０００９】
一般に、検出装置８０の出力電流の仕様として、使用可能な電源電圧の範囲内で最も低い出力電流値が採用されるので、製造者としても、仕様としての出力電流を低くするか使用可能な電源電圧の範囲を狭くするかを選択しなければならないことになる。
【００１０】
また、このような検出装置８０には、対象物を検出したことを示す表示灯がしばしば設けられる。表示灯の点灯回路として、電源電圧によることなく一定の輝度を得るために、電源安定回路を設ける必要があり、それによる部品点数の増加、コストの上昇などが問題であった。
【００１１】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、スイッチングトランジスタのベース電流を電源電圧の広い範囲において安定化し、電源電圧の広い範囲にわたって大きな出力電流を得ることのできる検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る検出装置は、電源入力端子、出力端子、および共通端子を備え、センサ素子による検出信号の有無に応じて前記出力端子と前記電源入力端子または前記共通端子との間にスイッチング出力を得るようにした検出装置であって、前記電源入力端子と前記出力端子との間または前記出力端子と前記共通端子との間に接続されたスイッチングトランジスタと、前記検出信号に応答して前記スイッチングトランジスタにベース電流を流すように電圧を出力する検出回路と、前記検出回路と前記スイッチングトランジスタのベースとの間に挿入接続された定電流素子と、を有してなる。
【００１３】
好ましくは、前記定電流素子と直列に接続され、前記定電流素子に流れる電流によって点灯する検出確認用の発光ダイドードが設けられる。
【００１４】
また、前記スイッチングトランジスタは、前記出力端子と前記共通端子との間に接続されており、前記検出回路の最終段として前記電源入力端子にエミッタが接続された駆動トランジスタが設けられており、前記スイッチングトランジスタのベースに、前記定電流素子を介して前記駆動トランジスタのコレクタが接続される。
【００１５】
また、前記駆動トランジスタのベースには第２の定電流素子が接続される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、スイッチングトランジスタのベース電流を電源電圧の広い範囲において安定化し、電源電圧の広い範囲にわたって大きな出力電流を得ることのできる検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明に係る実施形態の検出装置１の回路図である。
【００１８】
図１において、検出装置１は、電源入力端子ＴＮ１、出力端子ＴＮ２、および共通端子ＴＮ３を備える。出力端子ＴＮ２と共通端子ＴＮ３との間に、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタとエミッタが接続されている。スイッチングトランジスタＱ１は、ＮＰＮ型である。
【００１９】
検出回路１１は、センサ素子１２による検出信号に応答して、スイッチングトランジスタＱ１にベース電流を流すように電圧を出力する。検出回路１１の出力端子とスイッチングトランジスタＱ１のベースとの間に、定電流素子１３および発光ダイオード１４が挿入接続されている。
【００２０】
検出回路１１には、外部から供給される種々の電源に対して、センサ素子１２の動作および検出回路１１自体の動作を安定させるための定電圧回路が設けられている。
【００２１】
定電流素子１３は、その両端の電圧の大きさに係わらずほぼ一定の電流を流す素子であり、例えば定電流ダイオードとして市販されているものを用いることができる。定電流素子１３の定格電流は、その電流をベースに流すことによってスイッチングトランジスタＱ１を十分に導通飽和状態とすることのできる値を選定する。
【００２２】
発光ダイオード１４は、検出確認用であり、定電流素子１３の電流の向きと同じ向きに順方向となるように接続されており、定電流素子１３に流れる電流によって点灯する。
【００２３】
次に、検出装置１の使用方法を説明する。
【００２４】
電源入力端子ＴＮ１と共通端子ＴＮ３との間に直流の電源を接続し、電源入力端子ＴＮ１と出力端子ＴＮ２との間に負荷を接続する。センサ素子１２が対象物を検出して検出信号を出力すると、これによってスイッチングトランジスタＱ１にベース電流が流れ、スイッチングトランジスタＱ１がオンする。スイッチングトランジスタＱ１のオンによって、負荷に電流が流れて作動する。
【００２５】
そのときのベース電流は、定電流素子１３の定格電流にほぼ等しい。また、ベース電流によって、発光ダイオード１４が点灯し、対象物を検出したことが表示される。
【００２６】
検出装置１に接続する電源の電圧が低い場合でも高い場合でも、定電流素子１３の存在によってスイッチングトランジスタＱ１のベースにはほぼ一定の電流が流れ、これによってスイッチングトランジスタＱ１は常に飽和状態となって内部抵抗が零に近くなる。
【００２７】
このように、検出装置１では、スイッチングトランジスタＱ１のベース電流を電源電圧の広い範囲において安定化し、電源電圧の広い範囲にわたって大きな出力電流を得ることができる。
【００２８】
また、それとともに、発光ダイオード１４に流れる電流が安定しているため、その点灯状態が安定し、検出装置１の動作状態を確実に確認することができる。したがって、従来のように発光ダイオード１４の一定の照度を得るための電源安定回路を設ける必要がなく、それによる部品点数の増加が押さえられ、コスト的に有利である。
【００２９】
図２は本発明に係る他の実施形態の検出装置１Ｂの回路図である。
【００３０】
図２に示す検出装置１Ｂは、スイッチングトランジスタＱ２がＰＮＰ型であり、そのエミッタとコレクタが電源入力端子ＴＮ１と出力端子ＴＮ２とに接続されている。
【００３１】
検出装置１Ｂにおいて、定電流素子１３および発光ダイオード１４は、スイッチングトランジスタＱ２のベースに、図１に示す場合とは逆の方向となるように接続されている。
【００３２】
この検出装置１Ｂにおいても、上に述べた検出装置１と同様に動作し、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、検出装置１，１Ｂに負荷を接続するに当たって、上の説明では電源入力端子ＴＮ１に接続した電源から電流の供給を受けて動作するようにしたが、その電源とは別に、負荷用の電源を別途用い、負荷用の電源によって負荷が動作するように接続してもよい。つまり、その場合には、負荷用の電源および負荷を直列にして、その両端をスイッチングトランジスタＱ１またはＱ２のエミッタとコレクタとに接続することとなる。
【００３４】
次に、さらに具体的な回路によって説明する。
【００３５】
図３は本発明に係るさらに他の実施形態の検出装置１Ｃの回路図である。
【００３６】
図３において、スイッチングトランジスタＱ１はＮＰＮ型であり、そのコレクタとエミッタは出力端子ＴＮ２と共通端子ＴＮ３とに接続されている。ベースには、定電流素子１３Ｃを介して、ＰＮＰ型のトランジスタＱ２Ｄのコレクタが接続されている。
【００３７】
トランジスタＱ２Ｄのエミッタは、電源入力端子ＴＮ１からのラインＬ１に接続されている。ベースと検出回路１１Ｃとの間には、発光ダイオード１４Ｃおよび定電流素子１５Ｃが接続されている。
【００３８】
検出回路１１Ｃは、センサ素子１２Ｃを内蔵してその検出信号に応答して電圧を出力する公知のセンサ用の集積素子である。センサ素子１２Ｃとして、例えば、磁気の検出のためにブリッジ接続された磁気抵抗素子やホール素子などが用いられる。
【００３９】
また、ラインＬ１から検出回路１１Ｃの電源入力端子に至る回路に、トランジスタＱ３、ＦＥＴ１６、抵抗Ｒ１〜３などからなる定電圧回路が設けられている。
【００４０】
電源入力端子ＴＮ１とラインＬ１との間に、逆流防止用のダイオードＤ３が設けられている。
【００４１】
検出装置１Ｃは、所定のプリント基板に上に述べた種々の素子が実装されることによって構成される。
【００４２】
検出装置１Ｃによると、センサ素子１２Ｃの検出信号によって検出回路１１Ｃから電圧が出力され、これによってトランジスタＱ２Ｄにベース電流が流れ、トランジスタＱ２Ｄがオンする。ベース電流によって発光ダイオード１４Ｃが点灯する。トランジスタＱ２Ｄがオンすると、スイッチングトランジスタＱ１にベース電流が流れ、スイッチングトランジスタＱ１がオンする。そのベース電流は、電源電圧に係わらず、定電流素子１３Ｃによってほぼ一定である。
【００４３】
検出装置１Ｃにおいても、接続する電源の電圧が低い場合でも高い場合でも、定電流素子１３Ｃの存在によってスイッチングトランジスタＱ１のベース電流がほぼ一定であり、これによってスイッチングトランジスタＱ１は常に飽和状態となる。したがって、スイッチングトランジスタＱ１のベース電流を電源電圧の広い範囲において安定化し、電源電圧の広い範囲にわたって大きな出力電流を得ることができる。
【００４４】
また、発光ダイオード１４Ｃに流れる電流は、定電流素子１５Ｃの存在によって安定である。なお、発光ダイオード１４Ｃを、スイッチングトランジスタＱ１のベースに挿入接続してもよい。
【００４５】
図４は本発明に係るさらに他の実施形態の検出装置１Ｄの回路図である。
【００４６】
図４に示す検出装置１Ｄは、図３に示す検出装置１ＣからスイッチングトランジスタＱ１およびその周辺回路を除去したものである。
【００４７】
すなわち、検出装置１Ｄにおいて、トランジスタＱ２のコレクタは出力端子ＴＮ２に接続されており、トランジスタＱ２が図２におけるスイッチングトランジスタＱ２に相当するようになっている。トランジスタＱ２のベースと検出回路１１Ｃとの間には、発光ダイオード１４Ｃおよび定電流素子１５Ｃが接続されている。
【００４８】
共通端子ＴＮ３とラインＬ２との間に、逆流防止用のダイオードＤ３が設けられている。
【００４９】
検出装置１Ｄは、検出装置１Ｃと同じプリント基板に上に述べた種々の素子が実装されることによって構成される。つまり、検出装置１Ｄと検出装置１Ｃとは、同一のプリント基板が用いられ、それぞれの回路に応じて部品の有無および配置に若干の相違があるが、相互間の変更が最小限となるように構成されている。。
【００５０】
このように、検出装置１Ｄと検出装置１Ｃとで、プリント基板を共通に用いることにより、製造コストを低減できる効果がある。
【００５１】
このような検出装置１Ｃ，１Ｄによると、例えば、電源電圧が３．３〜３０ボルトの範囲で、スイッチングトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のベース電流を約２ｍＡで一定にすることができ、これによって出力電流約２００ｍＡを維持することができる。したがって、電源電圧の大きさに応じて検出装置の機種を分けることなく、１つの機種で広く共通に使用することができる。
【００５２】
なお、検出装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、いずれも三線式であるが、必ずしも線が３本である必要はない。４本以上であってもよい。
【００５３】
上に述べた実施形態において、定電流素子１３、発光ダイオード１４、またはスイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２の種類、型番などは、種々のものを選定することができる。その他、検出回路１１、センサ素子１２、または検出装置１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、回路、特性、定格などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る実施形態の検出装置の回路図である。
【図２】本発明に係る他の実施形態の検出装置の回路図である。
【図３】本発明に係るさらに他の実施形態の検出装置の回路図である。
【図４】本発明に係るさらに他の実施形態の検出装置の回路図である。
【図５】従来の三線式の検出装置の回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  検出装置
１１  検出回路
１２  センサ素子
１３  定電流素子
１４  発光ダイオード
１５Ｃ  定電流素子（第２の定電流素子）
Ｑ１，Ｑ２  スイッチングトランジスタ
Ｑ２Ｄ  トランジスタ（駆動トランジスタ）
ＴＮ１  電源入力端子
ＴＮ２  出力端子
ＴＮ３  共通端子
【図１】
2007195115.tif 000003
【図２】
2007195115.tif 000004
【図３】
2007195115.tif 000005
【図４】
2007195115.tif 000006
【図５】
2007195115.tif 000007