(57)【要約】【課題】出力トランジスタの故障を診断して負荷側に適確に知らせることができるようにする。【解決手段】検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化する検波回路１４を備え、検波回路１４の検出出力の出力形態がトランジスタ出力である近接センサであって、出力トランジスタ１６ａの故障状態を診断する故障診断回路２０と、オープンコレクタ構成の故障診断結果出力トランジスタ２２ａと、を設け、故障診断回路２０は、検波回路１４の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して出力トランジスタ１６ａの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断すると共に、出力トランジスタ１６ａの故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタ２２ａから出力する構成。【選択図】図１
2009033388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化する検波回路を備え、この検波回路の出力端子からの検出出力の出力形態がトランジスタ出力であると共に、上記検波回路の出力レベルの変化に対応して上記トランジスタ出力の出力レベルが変化する直流２線式または直流３線式の近接センサであって、
上記検出出力を出力する出力トランジスタの故障状態を診断する故障診断回路と、オープンコレクタ構成のトランジスタを含む故障診断結果出力回路と、
を設け、
上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して上記出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断すると共に、出力トランジスタの故障診断信号を上記故障診断結果出力回路内のトランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことを特徴とする出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサ。
【請求項２】
上記故障診断回路は、マイクロコンピュータで構成されており、
上記センサ信号トランジスタ出力を取り込む第１ＡＤ変換ポートと、
上記検波回路から当該検波回路の出力を取り込む第２ＡＤ変換ポートと、
上記故障診断結果出力トランジスタのベースに入力する故障診断信号を出力する出力ポートと、
を有すると共に、
上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ出力レベルが対応する高低変化の第１組み合わせと、対応しない高低変化の第２組み合わせと、をテーブルにして記憶するメモリと、
上記両ＡＤ変換ポートから取り込んだ検波回路の出力レベルの変化の組み合わせに対して上記メモリに記憶するテーブルを参照して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、上記対応する組み合わせのときは正常、上記対応しない組み合わせのときは故障であると診断するＣＰＵと、
を備え、
上記ＣＰＵは、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサ。
【請求項３】
上記検波回路には上記出力トランジスタのベースに接続する出力端子とは別に検出出力確認端子を設けると共に、この検出出力確認端子を上記故障診断回路の第２ＡＤ変換ポートに接続することにより、上記検波回路の検出出力を該第２ＡＤ変換ポートに取り込むようになっている、ことを特徴とする請求項２に記載の出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力トランジスタの故障を診断することができる機能を備えた出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出物体に非接触の状態で当該検出物体の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば、検出物体が金属である高周波発振型や、検出物体が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる（特許文献１参照）。
【０００３】
以上の近接センサでは検出物体の検出に応じて出力部から出力電流が流れるようになっている。この出力トランジスタの最大定格値を超えた使用をした場合にトランジスタが損傷したり、近接センサが検出を行う上で異常をきたしたり、極端には破損することがある。また、負荷側にもこの過大な出力電流が供給される場合があって不具合である。このように異常をきたしているのに、その近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がＰＬＣ等のコントローラに対して継続されたのではコントローラを用いた制御システムにはきわめて不具合である。特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野でＰＬＣを用いる場合では、極力回避し、近接センサが正常に作動中にそうした過大な出力電流による不具合が事前に対処できることが要請されている。
【特許文献１】特開２００２−０７６８７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、出力トランジスタが故障した場合に、その故障を診断して負荷側に適確に知らせることができるようにした出力トランジスタ故障診断機能付き近接センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による近接センサは、検出物体の近接状態の検出に応じて出力レベルが高低に変化する検波回路を備え、この検波回路の出力端子からの検出出力の出力形態がトランジスタ出力であると共に、上記検波回路の出力レベルの変化に対応して上記トランジスタ出力の出力レベルが変化する直流２線式または直流３線式の近接センサであって、上記検出出力を出力する出力トランジスタの故障状態を診断する故障診断回路と、オープンコレクタ構成のトランジスタを含む故障診断結果出力回路と、を設け、上記故障診断回路は、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して上記出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断すると共に、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力回路内のトランジスタのオープンコレクタから出力するようになっていることを特徴とするものである。
【０００６】
ここで出力トランジスタの出力レベルには検波回路の出力レベルと同相に変化するレベルと、反転して変化するレベルとがあり、いずれの場合も含む。例えば、出力トランジスタのエミッタ出力を出力トランジスタの出力レベルとする場合では検波回路の出力レベルと同相に変化し、出力トランジスタのコレクタ出力を出力トランジスタの出力レベルとする場合では反転して変化するレベルである。そして、出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせや対応しない組み合わせは、上記同相、反転する相関係を含む。
【０００７】
本発明では、検波回路の出力レベルの変化に対応してトランジスタ出力の出力レベルが変化する直流２線式または直流３線式の近接センサに着目して、故障診断回路においては、検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、対応する組み合わせのときは正常、対応しない組み合わせのときは故障であると診断するものであるから、出力トランジスタの故障状態のみを正確かつ適確に診断することができると共に、故障診断回路は、出力トランジスタが故障であると診断したときは、当該故障に対応した故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっているので、ＰＬＣ等のコントローラやリレー等の負荷側では、簡単に出力トランジスタの故障状態を監視することができるために、負荷側に出力トランジスタのコレクタ・ベース短絡、コレクタ・エミッタ短絡等により過大な出力電流が供給されるような不具合を回避することができるようになる。そのため、出力トランジスタが故障しているのに、近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がＰＬＣ等のコントローラに対して継続されずに済み、コントローラを用いた制御システムや、特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野でＰＬＣを用いる場合、近接センサが正常に作動中に出力トランジスタの故障により例えば過大な出力電流による不具合に適確に対処することができるようになる。
【０００８】
本発明において、好ましい態様の１つは、上記故障診断回路は、マイクロコンピュータで構成されており、上記センサ信号トランジスタ出力を取り込む第１ＡＤ変換ポートと、上記検波回路から当該検波回路の出力を取り込む第２ＡＤ変換ポートと、上記故障診断結果出力トランジスタのベースに入力する故障診断信号を出力する出力ポートと、を有すると共に、上記検波回路の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ出力レベルが対応する高低変化の第１組み合わせと、対応しない高低変化の第２組み合わせと、をテーブルにして記憶するメモリと、上記両ＡＤ変換ポートから取り込んだ検波回路の出力レベルの変化の組み合わせに対して上記メモリに記憶するテーブルを参照して出力トランジスタの出力レベルの高低変化の組み合わせが、上記対応する組み合わせのときは正常、上記対応しない組み合わせのときは故障であると診断するＣＰＵと、を備え、上記ＣＰＵは、出力トランジスタの故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタのオープンコレクタから出力するようになっている、ことである。
【０００９】
この態様では、故障診断回路を上記構成からなるマイクロコンピュータで構成するので、より高速に出力トランジスタの故障による不具合に適確に対処することができるようになる。
【００１０】
本発明において、好ましい態様の１つは、上記検波回路には上記出力トランジスタのベースに接続する出力端子とは別に検出出力確認端子を設けると共に、この検出出力確認端子を上記故障診断回路の第２ＡＤ変換ポートに接続することにより、上記検波回路の検出出力を該第２ＡＤ変換ポートに取り込むようになっている、ことである。
【００１１】
この態様では、検波回路から出力トランジスタのベースへの検出出力の入力に影響を及ぼさずに済むと共に、マイクロコンピュータの第２ＡＤ変換ポートに入力する検出出力をマイクロコンピュータで処理するのに適した出力とすることができ、より適確かつ高速に出力トランジスタの故障による不具合に適確に対処することができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の近接センサによれば、出力トランジスタが故障した場合に、その故障を診断して負荷側に適確に知らせることができるので、出力トランジスタが故障したために、負荷への出力電流が過大で正常な動作に異常を来たすおそれがあるにもかかわらず、近接センサからあたかも正常なごとく検出信号がＰＬＣ等のコントローラに対して継続して入力されずに済むようになる結果、そうしたコントローラを用いた制御システムをより適確安全に運営することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサを説明する。図１に同近接センサ全体のブロック構成を示す。
【００１４】
図１を参照して、１０は実施の形態の直流２線式の近接センサ全体を示す。
【００１５】
近接センサ１０内部の構成を説明する。
【００１６】
１２は検出物体を検出する検出回路である。この検出回路１２は、誘導型、静電容量型、磁気型を問わない。
【００１７】
１４は、検出回路１２の検出信号から検出物体の検出処理をする検波回路である。検波回路１４は、検出回路１２の出力に応じて出力レベルが高低に変化する検波信号を出力する。検波回路１４は、表示回路１８の表示制御出力用の出力端子１４ａ、出力トランジスタ１６ａのベースへの検出出力用の出力端子１４ｂ、および検出出力確認用の出力端子１４ｃを備える。
【００１８】
１６は、検波回路１４の出力端子１４ｂにベースが接続されて当該近接センサ１０の出力形態をトランジスタ出力とする上記出力トランジスタ１６ａと、この出力トランジスタ１６ａのエミッタに接続されたエミッタ抵抗１６ｂとを含む出力回路であり、この出力トランジスタ１６ａのコレクタ出力（トランジスタ出力）は、検波回路１４の出力端子１４ｂからの出力レベルの高低変化に対応して高低に反転変化するようになっている。出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力は検波回路１４の出力端子１４ｂからの出力レベルの高低変化に対応して変化する。
【００１９】
１８は検波回路１４の出力を表示する表示回路である。この表示回路１８は例えば発光ダイオードで構成され、検波回路１４の出力端子１４ａから出力される表示制御出力の高低レベル変化に応じて発光または発光停止することにより動作表示することができるようになっている。
【００２０】
２０は、実施の形態が特徴とするもので出力トランジスタ１６ａの故障を診断する故障診断回路、２２は故障診断回路２０からの故障診断信号を出力する故障診断出力回路であり、この故障診断出力回路２２はオープンコレクタ構成の故障診断結果出力トランジスタ２２ａと、そのトランジスタ２２ａのベース・エミッタ間に接続された抵抗２２ｂとを含む。これら故障診断回路２０と故障診断出力回路２２の構成および動作はのちほど詳細に説明する。
【００２１】
２４は電源用ＩＣで構成され近接センサ１０内の各部１２，１４，２０に電源を供給する電源回路であり、近接センサ１０の検出信号出力端子２６に接続された負荷２８を介して供給される電源＋Ｖから近接センサ内各部への電源を生成供給するようになっている。３０は故障診断結果出力トランジスタ２２ａのコレクタに接続されて故障診断結果信号を出力する出力端子である。この出力端子３０には故障診断出力用負荷３２が接続され、この故障診断出力用負荷３２を介して故障診断結果出力トランジスタ２２ａのコレクタに電源＋Ｖが供給されるようになっている。３１は近接センサ１０の接地端子である。
【００２２】
以上の構成を備えた近接センサ１０において、故障診断回路２０の構成を、図２を参照して説明する。故障診断回路２０はマイクロコンピュータにより構成されており、出力トランジスタ１６ａのエミッタに接続されて出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力を取り込む第１ＡＤ変換ポートＩＮ１と、検波回路１４の出力端子１４ｃに接続されて該検波回路１４の出力を取り込む第２ＡＤ変換ポートＩＮ２と、故障診断結果出力トランジスタ２２ａのベースに接続されて故障診断信号をそのベースに出力する出力ポートＯＵＴと、を有する。なお、故障診断回路２０を組み込みマイコンとして機能不足する場合ではＡＤ変換、ＤＡ変換機能は外付けしてもよい。この場合、上記ポートはＡＤ変換、ＤＡ変換機能を設けなくてもよい。
【００２３】
故障診断回路２０は、メモリ２０ａ、ＣＰＵ２０ｂ、を備える。メモリ２０ａは、ＣＰＵ２０ｂの以下で説明する故障診断の実行プログラムや、故障診断判定のためのプログラム等が格納されるプログラムメモリや、ＣＰＵ２０ｂの作業エリアを提供するメモリや、以下で説明するテーブルを記憶するメモリ、等で構成される。
【００２４】
メモリ２０ａは、検波回路１４の出力レベルの高低変化の組み合わせに対し上記トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルが対応する高低変化の第１組み合わせと、対応しない高低変化の第２組み合わせとを図３に示すテーブルにして記憶する。このテーブルは、故障診断回路２０のＡＤ変換ポートＩＮ２から取り込んだ検波回路１４の出力レベルの高低変化の組み合わせをＨ（高レベル），Ｌ（低レベル）とし、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力をその出力レベルとして当該出力レベルの高低変化の組み合わせをＨ（高レベル），Ｌ（低レベル）としている。そして、出力トランジスタ１６ａが故障していない場合、正常として、検波回路１４の出力レベルの高低変化の組み合わせＨ，Ｌと対応して、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルはＨ，Ｌとなる。また、出力トランジスタ１６ａのコレクタ・ベースが短絡して故障している場合は、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルはＨ，Ｈとなり、出力トランジスタ１６ａのコレクタ・エミッタが短絡して故障している場合は、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルはＨ，Ｈとなり、出力トランジスタ１６ａのコレクタ・エミッタが断線して故障している場合は、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルはＬ，Ｌとなる。
【００２５】
ＣＰＵ２０ｂは、メモリ２０ａに記憶されている上記テーブルを参照して、検波回路１４の出力レベルの高低変化の組み合わせＨ，Ｌと対応して、出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力レベルの高低変化の組み合わせがＨ，Ｌの組み合わせのときは正常、それ以外の組み合わせのときは故障であると診断する。ＣＰＵ２０ｂは、出力トランジスタ１６ａが故障であると診断したときは、出力ポートＯＵＴを介して、当該故障に対応した故障診断信号を故障診断結果出力トランジスタ２２ａを介して出力端子３０から負荷３２に出力するようになっている。なお、故障診断回路２０は、ＣＰＵ２０ｂの動作制御用プログラムを格納するメモリやその他を含むが、図示を略している。
【００２６】
なお、上記実施の形態では直流２線式の近接センサであったが、図４で示すような直流３線式にも同様に適用することができる。図４において、図１と対応する部分には同一の符号を付している。この直流３線式の近接センサにおける故障診断回路２０は上記直流２線式と同様であるのでその説明は略する。
【００２７】
なお、上記実施の形態では出力トランジスタ１６ａがｎｐｎタイプであったが、ｐｎｐタイプにも同様に適用することができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態では故障診断回路２０には出力トランジスタ１６ａのエミッタ出力を入力したが、出力トランジスタ１６ａのコレクタ出力を入力する場合も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る直流２線式の近接センサのブロック図である。
【図２】図２は図１の故障診断回路の内部ブロック図である。
【図３】図３は故障診断回路のメモリに記憶されているテーブルを示す図である。
【図４】図４は本発明の他の実施の形態に係る直流３線式の近接センサのブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  近接センサ
１２  検出回路
１４  検波回路
１６  出力回路
２０  故障診断回路
２２  故障診断出力回路
【図１】
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【図２】
2009033388.tif 000004
【図３】
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【図４】
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