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传感器

阅读：741发布：2021-02-28

IPRDB可以提供传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种传感器。该传感器能够在如对传感器接入或切断电源时这样的过渡的状态下，防止由电源复位引起的传感器的错误输出。传感器（101）具备主电路（2）和输出电路（3）。输出电路（3）具备电流变动负载（12，驱动电路）、电流源（13）以及开关电路（14）。在主电路（2）的输入电压上升时，当输入电压超过第一电压时，开关电路（14）将电流源（13）的连接从电阻（R1）的一个端子切换至电流变动负载（12）。在主电路2）的输入电压下降时，当输入电压小于比第一电压低的第二电压时，将开关电路（14）的连接从电流变动负载（12）切换至电阻（R1）的一个端子。，下面是传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种传感器，

具备：

主电路，其用于检测检测对象，

噪声滤波器，其包括连接在上述主电路与电源之间的电阻，以及输出电路，其由上述主电路驱动，产生表示有无上述检测对象的传感器输出信号；

其中，

上述输出电路包括：

驱动电路，其接受从上述电源流经上述电阻的驱动电流，为了驱动连接在上述传感器的外部的外部负载而产生上述传感器输出信号，电流源，其产生大于等于上述驱动电流的恒电流，以及开关电路，其由上述主电路控制，用于在第一状态和第二状态之间进行切换，上述第一状态是指上述驱动电路接受上述驱动电流来驱动上述外部负载的状态，上述第二状态是指上述恒电流从上述电源流经上述电阻及上述电流源并流向地的状态；

在经由上述电阻输入至上述主电路的输入电压上升时，若上述输入电压超过第一电压，则上述主电路使上述开关电路从上述第二状态切换为上述第一状态，另一方面，在上述输入电压下降时，若上述输入电压小于比上述第一电压低的第二电压，则上述主电路使上述开关电路从上述第一状态切换为上述第二状态。

2.如权利要求1所述的传感器，其中，

在上述输入电压开始上升起至上述输入电压达到比上述第二电压低的第三电压的期间，以及在上述输入电压下降时上述输入电压达到上述第三电压之后，上述主电路使上述开关电路设定为第三状态，上述第三状态是指上述驱动电流不流经上述驱动电路且上述恒电流不流经上述电流源的状态。

3.如权利要求1所述的传感器，其中，

上述开关电路在上述第一状态下，将上述电流源相对于上述驱动电路连接在上述驱动电流的下游侧。

4.如权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，上述开关电路包括：

第一开关，其相对于上述电流源配置在上述恒电流的下游侧，用于切换上述电流源与上述地连接或不连接，以及第二开关，其相对于上述电流源配置在上述恒电流的下游侧，用于切换上述电流源与上述驱动电路连接或不连接；

在上述第一状态下，上述主电路使上述第一开关断开且使上述第二开关接通，以使上述电流源与上述驱动电路连接，另一方面，在上述第二状态下，上述主电路使上述第一开关接通且使上述第二开关断开，以使上述电流源与上述地连接。

5.如权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，上述电流源包括：

第一电流源，其设置在上述电阻与上述地之间，以及第二电流源，其设置在上述电阻与上述驱动电路之间，用于产生上述驱动电流；

上述开关电路包括：

第一开关，其用于切换上述第一电流源与上述地连接或不连接，以及第二开关，其用于切换上述第二电流源与上述驱动电路连接或不连接；

在上述第一状态下，上述主电路使上述第一开关断开且使上述第二开关接通，以使上述第一电流源与上述驱动电路连接，另一方面，在上述第二状态下，上述主电路使上述第一开关接通且使上述第二开关断开，以使上述第二电流源与上述地连接。

6.如权利要求4所述的传感器，其中，

在上述输入电压上升时，若上述输入电压超过上述第一电压，则上述主电路使上述第一开关断开之后使上述第二开关接通，另一方面，在上述输入电压下降时，若上述输入电压小于上述第二电压，则上述主电路使上述第一开关接通之后使上述第二开关断开。

7.如权利要求5所述的传感器，其中，

8.如权利要求4所述的传感器，其中，

在上述输入电压超过上述第一电压时起经过一定时间之后，上述主电路使上述第一开关断开，然后使上述第二开关接通。

9.如权利要求5所述的传感器，其中，

在上述输入电压超过上述第一电压时起经过一定时间之后，上述主电路使上述第一开关断开，然后使上述第二开关接通。

10.如权利要求6所述的传感器，其中，

在上述输入电压超过上述第一电压时起经过一定时间之后，上述主电路使上述第一开关断开，然后使上述第二开关接通。

11.如权利要求7所述的传感器，其中，

在上述输入电压超过上述第一电压时起经过一定时间之后，上述主电路使上述第一开关断开，然后使上述第二开关接通。

12.如权利要求1所述的传感器，其中，

上述电流源使从上述主电路输出的电流的一部分成为上述恒电流，在上述第一状态下，上述开关电路连接上述电流源和上述驱动电路，以使上述恒电流作为上述驱动电流而供给至上述驱动电路，另一方面，在上述第二状态下，上述开关电路连接上述电流源和上述地，以使上述恒电流流向上述地。

13.如权利要求1所述的传感器，其中，

上述驱动电路包括NPN晶体管以及PNP晶体管中的任一个；

上述电流源包括：

第一电流源，在上述驱动电路为上述NPN晶体管的情况下，向上述NPN晶体管的基极供给作为上述驱动电流的电流，以及第二电流源，在上述驱动电路为上述PNP晶体管的情况下，产生从上述PNP晶体管的基极流向上述地的基极电流作为上述驱动电流；

在上述驱动电路为上述NPN晶体管的情况下，上述开关电路在上述第一状态下将来自上述第一电流源的上述驱动电流供给至上述NPN晶体管的基极，另一方面，在上述第二状态下使来自上述第一电流源的电流流向上述地；

在上述驱动电路为上述PNP晶体管的情况下，上述开关电路在上述第一状态下使上述驱动电流从上述PNP晶体管的基极流向上述地，另一方面，在上述第二状态下使来自上述第二电流源的电流流向上述地。

14.一种传感器，.

具备：

主电路，其用于检测检测对象，

噪声滤波器，其包括连接在上述主电路与电源之间的电阻，输出电路，其由上述主电路驱动，产生表示有无上述检测对象的传感器输出信号；

其中，

上述传感器包括开关电路，该开关电路用于使上述电阻的两端短路；

上述输出电路包括驱动电路，该驱动电路接受驱动电流，为了驱动连接在上述传感器的外部的外部负载而产生上述传感器输出信号；

在经由上述电阻输入至上述主电路的输入电压超过第一电压的情况下，上述主电路使上述驱动电路能够驱动上述外部负载，在向上述主电路的上述输入电压小于比上述第一电压小的第二电压的情况下，上述主电路禁止上述驱动电路驱动上述外部负载；

在上述输入电压上升时，若上述输入电压达到低于上述第二电压的第三电压，则上述主电路控制上述开关电路以使上述电阻的两端短路。

说明书全文

传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种传感器，特别涉及一种具有电源复位电路的传感器。

背景技术

[0002] 在传感器接入电源时，由于电源电压的上升特性等原因，传感器有可能进行错误检测。以往以来，在传感器中采用在接入电源后的规定期间禁止传感器输出信号的电源复位电路。

[0003] 例如，日本特开昭62－214720号公报（专利文献1）中公开了近距离传感器中使用的电源复位电路。该电路的目的在于在3线式传感器中防止电源复位的解除或工作时的振荡现象。

[0004] 此外，例如日本特开平2－177612号公报（专利文献2）中公开了直流2线式传感器中的电源复位电路。该电路具备电压检测电路、计时器电路、输出禁止电路以及磁滞电路。电压检测电路对电源电压达到第一规定值的情况进行检测并输出检测信号。计时器电路响应于电压检测电路的输出信号，开始电源复位时间的计时。输出禁止电路响应于电压检测电路的输出信号，输出输出禁止信号。输出禁止电路响应于，当计时器电路对电源复位时间进行了计时时，从计时器电路中输出的计时器输出，从而解除输出禁止信号。磁滞电路响应于电压检测电路的输出信号，使该检测基准电压变更为低于第一规定值的第二规定值。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开昭62－214720号公报

[0008] 专利文献2：日本特开平2－177612号公报

[0009] 在以往的传感器中，例如通过平滑电容器抑制电源电压的变动或吸收从外部进入的噪声。进而，为了防止具有较大浪涌宽度的噪声对电源电压产生影响，用该平滑电容器和插入到电源线的电阻来构成积分电路。

[0010] 但是，用于使电源电压稳定的电路有可能对接入电源时或切断电源时的传感器的过渡工作的稳定性带来影响。

[0011] 图18是表示以往的具有电源复位电路的传感器的示意性结构的框图。参照图18，传感器200具备主电路202、输出电路203、电阻R1及平滑电容器C1、电源端子T1、接地端子T2以及输出端子T3。主电路202具备检测电路201、控制电路211、迟滞比较器（hysteresis comparator）215、阈值电压产生电路216。输出电路203包括电流源213、晶体管Tr以及开关电路214。

[0012] 电源端子T1和接地端子T2分别与电源5的正极及负极连接。由此电压V1施加在电源端子T1与接地端子T2之间。

[0013] 电阻R1的一端与电源端子T1的其中一端相连接。电阻R1的另一端与迟滞比较器215的一个输入端连接。电容器C1连接在电阻R1的另一端与接地端子T2之间。电阻R1以及电容器C1构成噪声滤波器。

[0014] 负载L1与传感器200连接。在NPN输出的情况下，负载L1连接在电源端子T1与输出端子T3之间。如图19所示，晶体管Tr是NPN晶体管。NPN晶体管的集电极、基极以及发射极分别与输出端子T3、开关电路214以及接地端子T2连接。与输出端子T3连接的负载L1响应于传感器200的传感结果而驱动。

[0015] 检测电路201与控制电路211连接。控制电路211使开关电路214接通。由此，从电流源213向晶体管Tr的基极供给电流IL，晶体管Tr被驱动。另外，电流I1从主电路202流向接地端子T2。

[0016] 图19是表示图18所示的传感器200在电源电压上升时的工作的时间图。参照图18及图19，若在传感器200接入电源，则在传感器200的内部中，所需的消耗电流I0从电源5流经主电路202流向接地（GND）线。此时的消耗电流I0等于I1。

[0017] 由电阻R1产生电压降。该电压降表示为（I0×R1）＝（I1×R1）。因而，输入到主电路202中的电压V2比电源电压V1低（I1×R1）。从刚接入电源后起至电压V2达到阈值电压VTH1为止的一定期间，传感器200被禁止输出信号。能够通过设置这样的输出禁止期间，防止在刚接入电源后的过渡期间，从传感器200输出错误的显示检测结果的信号。

[0018] 通过使电压V2达到阈值电压VTH1（电源复位电压），来结束输出禁止期间。在存在工件的情况下，传感器200处于可输出信号的状态。在该情况下，传感器200通过驱动晶体管Tr来驱动负载L1。

[0019] 为了驱动晶体管Tr，主电路202使开关电路214接通而使电流IL供给至晶体管Tr的基极。传感器的消耗电流I0从电流I1变化为（I1＋IL）。因而电阻R1的电压下降为｛（I1＋IL）×R1｝。即通过驱动晶体管Tr，电压V2降低。由此，电压V2小于阈值电压VTH1。

[0020] 电源复位电压上设有迟滞宽度，以便即使由电流变动或噪声产生电压降，传感器200的内部电路也不会简单地被电源再复位（输出被关闭）。相当于迟滞宽度下限的电压是阈值电压VTH2（电源再复位电压）。迟滞宽度（VTH1－VTH2）设定为大于等于由外部电路的电压降或噪声引起的电压变动的值。由此，即使电压V2因传感器200的消耗电流的变动而降低，也能够防止电源再复位。

[0021] 但是，在电流IL较大的情况下或迟滞宽度较小的情况下，电压V2因（IL×R1）的电压降，而降低至阈值电压VTH2以下。在该情况下，传感器200被禁止输出信号。即，主电路202使开关电路214断开而停止晶体管Tr的驱动。由此不会产生电流IL，因此电阻R1的电压降变为（I1×R1）。因而，电压V2再次超过阈值电压VTH1。

[0022] 若电压V2超过阈值电压VTH1，则传感器200成为可输出信号的状态。由于存在工件，因此传感器200驱动晶体管Tr并输出表示检测结果的信号。因而，电压V2降低。也就是说，交替重复电压V2超过阈值电压VTH1的状态和电压V2小于阈值电压VTH2的状态。在该情况下，传感器200的输出信号出现振荡现象。

[0023] 图20是表示图18所示的传感器200在电源电压下降时的工作的时间图。参照图18及图20，电压V2相应于电压V1的降低而降低。若电压V2小于阈值电压VTH2，则主电路202停止晶体管Tr的驱动。由此，电阻R1不会产生（IL×R1）的电压下降，因此电压V2上升。其结果，电压V2超过阈值电压VTH1。在该情况下，传感器200成为可输出信号的状态，再次驱动晶体管Tr。若传感器200成为可输出信号的状态，则电压V2降低。

[0024] 也就是说，在电源电压下降时也交替重复，电压V2超过阈值电压VTH1的状态和电压V2小于阈值电压VTH2的状态。在该情况下，传感器200的输出信号也会出现振荡现象。

[0025] 图21是表示图19所示的工作的改善例的图。图22是表示图20所示的工作的改善例的图。参照图21及图22，在电源电压上升时，从电压V2超过阈值电压VTH1的时刻起由计时器计测一定的时间。在计时器的计测期间，传感器的输出被禁止。在经过一定时间后，传感器200成为可输出信号的状态。

[0026] 在计时器的计测结束的时刻，若电压V2超过阈值电压VTH1，则传感器200直接成为可输出信号的状态。其结果，输出电路被驱动，但若电压V2因电压降而小于阈值电压VTH2，则传感器再复位而成为输出禁止状态。其结果，电压降消失，若电压V2再次超过阈值电压VTH1，则计时器会再启动。在计时器计测结束后、驱动输出电路时的电压V2超过阈值电压VTH2之前的期间，计时器重复启动并且传感器的输出被禁止。

[0027] 通过这样的工作，能够防止连续的振荡现象。但是，在驱动输出电路后的电压V2超过阈值电压VTH2之前的期间，每当计时器计测结束时传感器发生错误输出。电源电压（电压V1）的上升越慢，计时器的启动次数就越多。因而发生传感器错误输出的情况。

[0028] 在图22所示的情况下也同样，电压V2一旦小于阈值电压VTH2则传感器的输出被禁止。其结果，电压降消失，电压V2上升。若电压V2超过阈值电压VTH1则计时器再次工作。在输出禁止后的电压V2小于阈值电压VTH1之前，计时器反复启动。同时，若计时器计测结束后的电压V2在阈值电压VTH2以上，则输出电路被驱动而发生传感器错误输出的情况。

[0029] 如上所述的传感器错误输出的情况是由于电阻R1的电压降（IL×R1）较大而发生的。因此，可以考虑减小电阻R1电阻值的方法。但是，若减小电阻R1的电阻值，则由电阻R1以及平滑电容器C1构成的噪声滤波器（积分电路）的时间常数变小。也就是说，除去噪声的效果降低。此外，所设定的电路常数根据传感器的形状或所要求的耐噪声性而不同。因此，还难以确定恰当的电阻R1的电阻值。

[0030] 进而，近年来，由于对传感器的小型化或低成本的需求，能够安装在传感器上的保护部件受到制约。因而，有例如不并用噪声吸收性高的齐纳二极管或浪涌吸收器，而为了降低成本而采用由线电阻和平滑电容器构成的积分电路的趋势。为了提高积分电路的噪声除去效果，例如有必要增大电阻值。但是，若增大电阻值，则产生传感器错误输出的问题。

[0031] 作为用于防止传感器错误输出的其他方法，可以考虑增大电压的迟滞宽度的方法。但是，在该情况下，产生图23所示的问题。即，增大电压的迟滞宽度就是指将工作电压范围的下限进一步提高。因而，工作电压范围变窄。此外，使用者的电源电压上升速度是各种各样的，难以设定最优的迟滞宽度。

[0032] 像这样，在以往的结构中，在电源电压上升或下降时发生了超过迟滞宽度的电压变化，迟滞宽度用于将传感器控制为可输出信号的状态以及输出禁止状态。因此，本身就存在，在电源电压上升或下降时发生传感器错误输出的问题。

发明内容

[0033] 本发明的目的是能够在对传感器接入或切断电源时这样的过渡状态下防止由电源复位引起的传感器的错误输出。

[0034] 本发明的某一方面的传感器具备：主电路，其用于检测检测对象；噪声滤波器，其包括连接在主电路与电源之间的电阻；以及输出电路，其由主电路驱动，产生表示有无检测对象的传感器输出信号。输出电路包括：驱动电路，其接受从电源流经电阻的驱动电流，为了驱动连接在传感器的外部的外部负载而产生传感器输出信号；电流源，其产生大于等于驱动电流的恒电流；以及开关电路，其由主电路控制，用于在第一状态和第二状态之间进行切换，第一状态是指驱动电路接受驱动电流来驱动外部负载的状态，第二状态是指恒电流从电源流经电阻及电流源而流向地的状态。在经由电阻输入至主电路的输入电压上升时，若输入电压超过第一电压时，则主电路使开关电路从第二状态切换为第一状态，另一方面，在输入电压下降时，若输入电压小于比第一电压低的第二电压时，则主电路使开关电路从第一状态切换为第二状态。

[0035] 优选地，在输入电压开始上升起至输入电压达到比第二电压低的第三电压的期间，以及在输入电压下降时输入电压达到第三电压之后，主电路使开关电路设定为第三状态，第三状态是指驱动电流不流经驱动电路且恒电流不流经电流源的状态。

[0036] 优选地，开关电路在第一状态下，将电流源相对于驱动电路连接在驱动电流的下游侧。

[0037] 优选地，开关电路包括：第一开关，其相对于电流源配置在恒电流的下游侧，用于切换电流源与地连接或不连接；以及第二开关，其相对于电流源配置在恒电流的下游侧，用于切换电流源与驱动电路连接或不连接。在第一状态下，主电路使第一开关断开并且使第二开关接通，以使电流源与驱动电路连接，另一方面，在第二状态下，主电路使第一开关接通并且使第二开关断开，以使电流源与地连接。

[0038] 优选地，电流源包括：第一电流源，其设置在电阻与地之间；以及第二电流源，其设置在电阻与驱动电路之间，用于产生驱动电流。开关电路包括：第一开关，其用于切换第一电流源与地连接或不连接；以及第二开关，其用于切换第二电流源与驱动电路连接或不连接。在第一状态下，主电路使第一开关断开且使第二开关接通，以使第一电流源与驱动电路连接，另一方面，在第二状态下，主电路使第一开关接通且使第二开关断开，以使第二电流源与地连接。

[0039] 优选地，在输入电压上升时，若输入电压超过第一电压，则主电路使第一开关断开之后使第二开关接通，另一方面，在输入电压下降时，若输入电压小于第二电压，则主电路使第一开关接通之后使第二开关断开。

[0040] 优选地，在输入电压超过第一电压时起经过一定时间之后，主电路使第一开关断开，然后使第二开关接通。

[0041] 优选地，电流源使从主电路输出的电流的一部分成为恒电流，在第一状态下，开关电路连接电流源和驱动电路，以使恒电流作为驱动电流而供给至驱动电路，另一方面，在第二状态下，开关电路连接电流源和地，以使恒电流流向地。

[0042] 优选地，驱动电路包括NPN晶体管以及PNP晶体管中的任一个。电流源包括：第一电流源，在驱动电路为NPN晶体管的情况下，向NPN晶体管的基极供给作为驱动电流的电流；以及第二电流源，在驱动电路为PNP晶体管的情况下，产生从PNP晶体管的基极流向地的基极电流，作为驱动电流。在驱动电路为NPN晶体管的情况下，开关电路在第一状态下将来自第一电流源的驱动电流供给至NPN晶体管的基极，另一方面，在第二状态下使来自第一电流源的电流流向地。在驱动电路为PNP晶体管的情况下，开关电路在第一状态下使驱动电流从PNP晶体管的基极流向地，另一方面，在第二状态下使来自第二电流源的电流流向地。

[0043] 本发明的其他方面的传感器，具备：主电路，其用于检测检测对象；噪声滤波器，其包括连接在主电路与电源之间的电阻；输出电路，其由主电路驱动，产生表示有无检测对象的传感器输出信号；以及开关电路，其用于使电阻的两端短路。输出电路包括驱动电路，该驱动电路接受驱动电流，为了驱动连接在传感器的外部的外部负载而产生传感器输出信号。在经由电阻输入至主电路的输入电压超过第一电压的情况下，主电路使驱动电路能够驱动外部负载，在向主电路的输入电压小于比第一电压小的第二电压的情况下，主电路禁止驱动电路驱动外部负载。在输入电压上升时，若输入电压达到低于第二电压的第三电压，则主电路控制开关电路以使电阻的两端短路。

[0044] 发明效果

[0045] 根据本发明，在对传感器接入或切断电源时，能够防止传感器的错误输出，并且能够使传感器正常地启动或停止。

附图说明

[0046] 图1是表示第一实施方式的传感器的示意性结构的框图。

[0047] 图2是说明图1所示的电路的具体结构例的图。

[0048] 图3是用于说明第一实施方式的传感器101的电源电压上升时的工作的时间图。

[0049] 图4是用于说明第一实施方式的传感器101的电源电压下降时的工作的时间图。

[0050] 图5是说明在两个开关SW1、SW2的动作之间有时滞的情况下的，传感器101的电源电压上升时的工作的时间图。

[0051] 图6是说明在两个开关SW1、SW2的动作之间有时滞的情况下的，传感器101的电源电压下降时的工作的时间图。

[0052] 图7是用于说明第一实施方式的传感器的其他结构例的图。

[0053] 图8是说明图7所示的传感器101A的电源电压上升时的工作的时间图。

[0054] 图9是第二实施方式的传感器的示意性结构的框图。

[0055] 图10是说明图9所示的电路的具体结构例的图。

[0056] 图11是表示第三实施方式的传感器的示意性结构的框图。

[0057] 图12是说明图11所示的电路的具体结构例的图。

[0058] 图13是表示第四实施方式的传感器的概略结构的框图。

[0059] 图14是说明图13所示的电路的具体结构例的图。

[0060] 图15是说明图14所示的传感器103的电源电压上升时的工作的时间图。

[0061] 图16是表示第五实施方式的传感器的示意性结构的框图。

[0062] 图17是用于说明电流变动负载12中使用PNP晶体管Tr2的情况下的传感器105的工作的框图。

[0063] 图18是表示以往的具有电源复位电路的传感器的示意性结构的框图。

[0064] 图19是表示图18所示的传感器200在电源电压上升时的工作的时间图。

[0065] 图20是表示图18所示的传感器200在电源电压下降时的工作的时间图。

[0066] 图21是表示图19所示的工作的改善例的图。

[0067] 图22是表示图20所示的工作的改善例的图。

[0068] 图23是用于说明在增大电压迟滞宽度的情况下的问题的图。

[0069] 其中，附图标记说明如下：

[0070] 1、201检测电路

[0071] 2主电路

[0072] 3、203输出电路

[0073] 5电源

[0074] 11、11A、211控制电路

[0075] 12电流变动负载

[0076] 13、17、18电流源

[0077] 14、14A、214开关电路

[0078] 15、215迟滞比较器

[0079] 16、216阈值电压产生电路

[0080] 21计时器

[0081] 101～105、101A、200传感器

[0082] C1平滑电容器，

[0083] L1负载，

[0084] R1电阻，

[0085] SW1、SW2、SW11～SW16开关，

[0086] T1电源端子，

[0087] T2接地端子，

[0088] T3输出端子，

[0089] T21、T22电流控制端子，

[0090] Tr、Tr1、Tr2晶体管。

具体实施方式

[0091] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下说明中，对相同的部件赋予相同的附图标记，并不重复对它们的详细的说明。

[0092] ［第一实施方式］

[0093] 图1是表示第一实施方式的传感器的示意性结构的框图。参照图1，第一实施方式的传感器101具备主电路2、输出电路3、电阻R1、电容器C1、电源端子T1、接地端子T2以及输出端子T3。输出电路3具备电流变动负载12、电流源13以及开关电路14。

[0094] 电源端子T1和接地端子T2分别与电源5的正极以及负极连接。由此电压V1施加在电源端子T1与接地端子T2之间。

[0095] 例如在NPN的情况下，电阻R1的一端与电源端子T1连接。电阻R1的另一端与主电路2连接。电容器C1连接在电阻R1的另一端与接地端子T2之间。电阻R1以及平滑电容器C1构成噪声滤波器。

[0096] 负载L1与传感器101连接。即，负载L1是连接在传感器101的外部的外部负载。例如在NPN输出的情况下，负载L1如图1所示，连接在电源端子T1与输出端子T3之间。负载L1具体而言是电阻元件。与输出端子T3连接的负载L1相应于传感器101的传感结果而被驱动。

[0097] 主电路2包括未图示的检测电路，其检测检测对象并产生电信号。检测电路1的传感方式不受特别限定，例如也可以采用利用光、磁、声音等的传感。此外，检测电路并不限定于检测特定的检测对象。

[0098] 进而，主电路2对开关电路14进行控制。电流I1流向主电路2中，以使主电路2进行这些工作。

[0099] 电流源13构成为能够流通恒电流I2的结构。开关电路14通过主电路2的控制，切换电流源13是连接在电阻R1的另一端与接地端子T2之间，还是连接在电流变动负载12与接地端子T2之间。通过将电流源13连接在电流变动负载12与接地端子T2之间，使电流变动负载12中流过恒电流I2。流过电流源13的恒电流I2等于电流变动负载12工作时流过电流变动负载12的电流。

[0100] 电流变动负载12经由输出端子T3与负载L1连接。在主电路2工作时（检测检测对象时），恒电流I2从电源5流经电阻R1流向电流变动负载12。由此电流变动负载12驱动负载L1，输出端子T3的电压发生变化。即电流变动负载12是驱动负载L1的驱动电路。此外，恒电流I2是流经电流变动负载12（驱动电路）的驱动电流。

[0101] 虽然图1中未表示，但传感器101例如也还可以包括齐纳二极管，该齐纳二极管以使从电源端子T1向接地端子T2的方向成为反向的方式与平滑电容器C1并联连接，且用于过电压保护。或者，传感器101也可以在接地线上设有以使向接地端子T2的方向成为正向的二极管。该二极管在电源端子T1以及接地端子T2相对于电源5以反极性连接的情况下，用于防止传感器101的故障。

[0102] 通过使传感器101在驱动和停止之间进行切换，使流经电流变动负载12的电流发生变化。其变化量是I2。主电路2以及输出电路3以消除该电流变动的方式构成。具体而言，在传感器101停止（不产生传感器输出信号）时，主电路2对开关电路14进行控制，使电流源13与电阻R1的另一端连接。该情况下，恒电流（I2）从电源5流经电阻R1以及电流源13流向地。另一方面，在传感器101工作时（可输出信号的状态），主电路2对开关电路14进行控制，使电流源13与电流变动负载12连接。在该情况下，电流源13相对电流变动负载12（驱动电路）连接在驱动电流的下游侧。恒电流（I2）从电源5流经电阻R1以及电流源13而流向电流变动负载12。电流变动负载12将该恒电流I2作为驱动电流而驱动负载L1。即，开关电路14切换电流变动负载12驱动负载L1的状态（第一状态）和恒电流流向地的状态（第二状态）。

[0103] 图2是说明图1所示的电路的具体结构例的图。参照图1及图2，电流变动负载12中使用以晶体管为代表的开关元件（以下的实施方式中也相同）。如图2所示，电流变动负载12例如实现为NPN晶体管。NPN晶体管的集电极、基极以及发射极分别与输出端子T3、开关电路14以及接地端子T2连接。

[0104] 主电路2具备检测电路1、控制电路11、迟滞比较器15以及阈值电压产生电路16。迟滞比较器15将电压V2与阈值电压VTH1、VTH2、VTH3进行比较。迟滞比较器15的输出信号被发送至控制电路11以及开关电路14。检测电路1与控制电路11连接。

[0105] 开关电路14具备开关SW1、SW2。开关SW1连接在电流源13与接地端子T2之间，根据迟滞比较器15的输出信号进行接通以及断开。由此，开关SW1切换电流源13与地连接或不连接。将开关SW1接通时从电阻R1的另一端流经电流源13流向接地端子T2的电流表示为Ia。

[0106] 开关SW2连接在电流源13与晶体管Tr的基极之间，根据控制电路11的输出信号进行接通及断开。由此，开关SW2切换电流源13与电流变动负载12连接或不连接。将开关SW2接通时流经电流源13流向晶体管Tr的基极的电流表示为Ib。

[0107] 图3是用于说明第一实施方式的传感器101的电源电压上升时的工作的时间图。参照图2及图3，针对电压V2设定三个阶段的阈值电压（VTH1、VTH2、VTH3）。

[0108] 通过电源5的启动，电压V1上升。此时的传感器101的消耗电流I0等于I1。因而，流过电阻R1的电流是I1。另外，开关SW1、SW2都处于断开状态。因而，驱动电流不流经电流变动负载12。进而，恒电流也不流经电流源13。电压V2比电压V1低（I1×R1）。在电压V2达到阈值电压VTH3之前，电压V2在保持比电压V1低（I1×R1）的状态的同时上升。

[0109] 在t1时刻，电压V2达到阈值电压VTH3。某些实施方式中，阈值电压VTH3也可以是主电路2的最低驱动电压。开关SW1根据迟滞比较器15的输出信号而接通。由此流过电流Ia。电流Ia等于电流I2。另外，此时的传感器输出保持高阻抗。即处于传感器101的输出被禁止的状态。

[0110] 传感器的消耗电流I0从I1变化为（I1＋I2），因此电压V2降低与传感器的消耗电流的增加量（电流I2）对应的电压降（＝R1×I2）。在电压V2达到阈值电压VTH1之前，电压V2在保持比电压V1低｛（I1＋I2）×R1｝的状态的同时上升。

[0111] 接着在t2时刻，电压V2达到阈值电压VTH1。由此，传感器101成为可工作的状态（可输出信号的状态）。在传感器101的检测范围内存在检测对象的情况下，传感器101工作而输出端子T3的电压发生变化。即传感器101的输出状态从关闭状态变为打开状态。

[0112] 在t2时刻，开关SW1根据迟滞比较器15的输出信号而断开。另一方面，开关SW2根据来自控制电路11的输出信号而接通。由此，从电流源13流出的电流从Ia切换为Ib。由于Ia＝Ib＝I2，因此传感器101的消耗电流无增减。因而，电阻R1的电压降的大小不产生变化。

[0113] 根据该实施方式，在电压V2通过迟滞宽度（从阈值电压VTH1至阈值电压VTH2的电压的宽度）之后，电压V2不会下降而在阈值电压VTH2以下。换言之，在主电路2的输入电压（V2）上升时，电压V2一旦通过迟滞宽度之后，主电路2对开关电路14进行控制，由此禁止电压V2返回到其迟滞宽度。由此，能够防止电压V2小于阈值电压VTH2。因而，能够防止传感器101的电源复位或再复位。

[0114] 图4是用于说明第一实施方式的传感器101的电源电压下降时的工作的时间图。参照图2及图4，电源5的电压V1降低。电压V2在输出电路进行工作时，在保持比电压V1低｛（I1＋I2）×R1）｝的状态下降低。

[0115] 在t3时刻，电压V2达到阈值电压VTH2。开关SW2由控制电路11断开。由此不存在电流Ib。也就是说，传感器101的输出被关闭。进而，在t3时刻，根据迟滞比较器15的输出信号，接通开关SW1。其结果，流过电流Ia。如上所述，由于Ia＝Ib＝I2，因此传感器101的消耗电流I0保持（I1＋I2）不变。

[0116] 电压V2在t3时刻以后也降低。在t4时刻，电压V2达到阈值电压VTH3。根据迟滞比较器15的输出信号，开关SW1被断开。进而，开关SW2也被主电路2断开。由此驱动电流不流经电流变动负载12，进而，电流I2也不流经电流源13，因此在电阻R1中不会发生（I2×R1）的电压降。因而电压V2在t4时刻上升，但比电压V1低（I1×R1）。但是，电压V2低于阈值电压VTH2。即，在电压V2下降时，也在电压V2一旦通过迟滞宽度之后，主电路2禁止电压V2返回至其迟滞宽度。因而，能够防止传感器101的电源复位或再复位。

[0117] 图3及图4表示开关SW1和开关SW2同时切换（开关SW1、SW2中的一个接通的时机和另一个断开的时机相同）的情况。但是，开关SW1的切换与开关SW2的切换之间也可以有时滞。

[0118] 图5是说明在两个开关SW1、SW2的动作之间有时滞的情况下的，传感器101的电源电压上升时的工作的时间图。参照图5，t2时刻之前的电压V1、V2的变化与图3所示的电压V1、V2的变化相同。在t2时刻，电压V2达到阈值电压VTH1。控制电路11首先使开关SW1断开。因而，出现开关SW1、SW2都断开的期间。由于电流Ia（＝I2）停止，因此电压V2从｛V1－（I1＋I2）×R1｝暂且上升至｛V1－（I1×R1）｝。

[0119] 接着，在t2a时刻，控制电路11使开关SW2接通。由此流过电流Ib（＝I2），因此电压V2从｛V1－（I1×R1）｝降低至｛V1－（I1＋I2）×R1｝。像这样，在电压V2上升时，控制电路11对开关SW1、SW2进行控制而使电压V2暂且变高。但是，由于Ia＝Ib＝I2，因此在假设为开关SW1、SW2的动作之间没有发生时滞的情况下，t2a时刻的电压V2等于在t2a时刻所达到的电压V2。也就是说，在t2a时刻，电压V2大于阈值电压VTH1。由此，能够更可靠地防止电源复位，因此在t2a时刻以后，传感器101能够更可靠地正常工作。

[0120] 图6是说明在两个开关SW1、SW2的动作之间有时滞的情况下的、传感器101的电源电压下降时的工作的时间图。参照图6，t3时刻之前的电压V1、V2的变化与图4所示的电压V1、V2的变化相同。在t3时刻，电压V2达到阈值电压VTH2。控制电路11首先使开关SW1接通。由此，出现开关SW1、SW2都处于接通的状态。因而，在t3时刻，电流Ia、Ib同时流通。电压V2从｛V1－（I1＋I2）×R1｝暂且降低至｛V1－（I1＋2I2）×R1｝。

[0121] 接着，在t3a时刻，控制电路11使开关SW2断开。由此，电压V2从｛V1－（I1＋2I2）×R1｝上升至｛V1－（I1＋I2）×R1｝。在t3a时刻至t4时刻为止的期间，电压V2相对于电压V1保持｛（I1＋I2）×R1｝的电压降的状态下降低。之后的电压V2的变化与图4所示的电压V2的变化相同，因此不重复之后的说明。像这样，在电压V2降低时，控制电路11对开关SW1、SW2进行控制而使电压V2暂且大幅降低。由此，能够可靠地防止电源再复位。

[0122] 图7是用于说明第一实施方式的传感器的其他结构例的图。参照图7，传感器101A在控制电路11具备计时器21这一点上与图2所示的传感器101不同。传感器101A的其他部分的结构与对应于传感器101的部分的结构相同，因此不重复说明。

[0123] 计时器21在电源5电压上升时启动。具体而言，在电压V2达到阈值电压VTH1的时刻计时器21启动。当计时器21计测了一定时间时，控制电路11使开关SW1断开，接通开关SW2。

[0124] 图8是说明图7所示的传感器101A的电源电压上升时的工作的时间图。参照图8，t2时刻之前的电压V1、V2的变化与图3或图5所示的电压V1、V2的变化相同。若在t2时刻电压V2达到阈值电压VTH1，则控制电路11的计时器21开始工作。在计时器21工作期间，从控制电路11向开关SW1、SW2的信号的输出被禁止。

[0125] 在t2b时刻，计时器21工作结束（时间已到）。由此控制电路11使开关SW1断开。电压V2从｛V1－（I1＋I2）×R1｝暂且上升至｛V1－（I1×R1）｝。接着，在t2c时刻，控制电路11使开关SW2接通。由此流通电流Ib（＝Ia），因此电压V2从｛V1－（I1×R1）｝降低至｛V1－（I1＋I2）×R1｝。但是，此时的电压V2高于阈值电压VTH1。

[0126] 像这样，从电压V2达到阈值电压VTH1的时刻起，经过某特定长度期间之后，控制电路11使开关SW1、SW2动作。由此，即使在开关SW1、SW2的动作之间有时滞，也能够通过开关SW1、SW2的切换来可靠地防止电压V2小于阈值电压VTH1。

[0127] 另外，传感器101A的电源电压下降时的工作与图6所示的工作相同，因此不重复之后的说明。

[0128] 如上所述，根据第一实施方式，不用依赖于所使用的电源电压上升速度或下降速度，就能够防止接入电源时以及切断电源时的传感器的错误输出（错误工作）。

[0129] 进而，不需要增大迟滞宽度，因此能够防止传感器的使用电压范围变窄（使用电压的下限变高）。

[0130] 进而，也可以不用减少电阻R1的电压降。即不需要减小电阻R1的电阻值或者设置浪涌吸收器（surge absorber）等追加部件。因而，能够以廉价的结构提高噪声的耐性。

[0131] ［第二实施方式］

[0132] 图9是表示第二实施方式的传感器的示意性结构的框图。参照图1及图9，第二实施方式的传感器102在开关电路14和电流源13的配置上与第一实施方式的传感器101不同。具体而言，第二实施方式中，开关电路14构成为将电流源13和电流变动负载12中的某一个与接地端子T2连接的结构。另外，在电压V2达到阈值电压VTH3之前，开关电路14不与电流源13以及电流变动负载12的任何一个连接。在这一点上与第一实施方式相同。

[0133] 图10是说明图9所示的电路的具体结构例的图。参照图2及图10，传感器102在以下方面与传感器101不同，即在输出电路3还具备电流源17，以及开关SW2与电流源17连接而代替与电流源13的连接。电流源17构成为能够使恒电流I2′流通的结构。电流I2′等于电流I2。

[0134] 电流源13设置在电阻R1与接地端子T2之间。开关SW1切换电流源13与接地端子T2连接或不连接。电流源17设置在电阻R1与电流变动负载12（驱动电路）之间。开关SW2切换电流源17与电流变动负载12连接或不连接。另外，传感器102的其他部分的结构与对应于传感器101的对应的部分的结构相同，因此对之后的说明不进行重复。

[0135] 第二实施方式的传感器102的电源电压上升及下降时的工作，即控制电路11对开关SW1、SW2的控制与第一实施方式的控制相同。在电流变动负载12驱动负载L1的状态（第一状态）下，使开关SW1断开且使开关SW2接通。另一方面，在恒电流流向地的状态（第二状态）下，使开关SW1接通且使开关SW2断开。如上所述，电流I2′等于电流I2。通过使开关SW1断开并且使开关SW2接通，传感器102的消耗电流I0保持在（I1＋I2）。另外，电流I2也可以大于驱动电流即电流I2′。

[0136] 与第一实施方式同样，传感器102的控制电路11也可以具备计时器（参照图7）。该情况下的电压V1、V2的变化与图8所示的电压V1、V2的变化相同。此外，在开关SW1、SW2的动作之间也可以有时滞。该情况下的电压V1、V2的变化与图5及图6所示的电压V1、V2的变化相同。进而，控制电路11具备计时器，并且在开关SW1、SW2的动作之间有时滞也可。

[0137] 根据第二实施方式，主电路2消除由传感器102的驱动和停止的切换引起的电流变动。因而，根据第二实施方式能够得到与第一实施方式相同的效果。

[0138] ［第三实施方式］

[0139] 图11是表示第三实施方式的传感器的示意性结构的框图。参照图1及图11，第三实施方式的传感器103构成为流过主电路2的电流I0的一部分被分流而流经电流变动负载12的结构。具体而言，电流源13与主电路2连接。通过主电路2的控制，开关电路14切换来自电流源13的电流是流向接地端子T2还是流向电流变动负载12。

[0140] 在开关电路14连接电流源13与接地端子T2的情况下，电流I2从电流源13不流经电流变动负载12而流向接地端子T2。该状态对应于上述的“第二状态”。

[0141] 另一方面，在开关电路14连接电流源13与电流变动负载12的情况下，恒电流I2′从电流源13流经电流变动负载12而流向接地端子T2。该状态对应于上述的“第一状态”。这里I2′＝I2。因而，传感器103的消耗电流保持（I1＋I2）状态。

[0142] 图12是说明图11所示的电路的具体结构例的图。参照图2及图12，电流源13与主电路2连接。在这一点上第三实施方式与第一实施方式不同。

[0143] 传感器103的电源电压上升时的电压V1、V2的变化与图3或图5所示的电压V1、V2的变化相同。另一方面，传感器103的电源电压下降时的电压V1、V2的变化与图4或图6所示的电压V1、V2的变化相同。

[0144] 另外，与第一实施方式同样，传感器103的控制电路11也可以具备计时器。该情况的电源电压下降时的电压V1、V2的变化与图7所示的电压V1、V2的变化相同。

[0145] 根据第三实施方式，在传感器103的输出处于打开状态时，电路电流I0的一部分电流成为电流Ib，因此电路整体的消耗电流不发生变化。由此，在电源电压上升时电压V2单调增加。即，在电压V2一旦通过迟滞宽度之后，禁止电压V2返回至迟滞宽度。因而，能够防止传感器103的错误输出。此外，在电源电压下降时，也在电压V2一旦通过迟滞宽度之后，禁止电压V2返回至迟滞宽度（电压V2暂且上升）。因而能够防止传感器103的错误输出。

[0146] 进而，根据第三实施方式，将来自主电路2的电流的一部分作为用于消除电流变动的电流来再利用。由此能够削减多余的消耗电流。

[0147] ［第四实施方式］

[0148] 图13是表示第四实施方式的传感器的示意性结构的框图。图14是说明图13所示的电路的具体结构例的图。参照图13及图14，第四实施方式的传感器104在省略电流源13以及开关电路14与电阻R1的两端连接的方面，与传感器101不同。开关电路14通过主电路2的控制使电阻R1的两端短路。

[0149] 图15是说明图14所示的传感器103的电源电压上升时的工作的时间图。参照图15，传感器104的消耗电流I0在初始阶段等于I1。由此，电压V2比电压V1低（I1×R1）。

[0150] 在t10时刻，电压V2达到阈值电压VTH3。由此控制电路11使开关电路14接通。因而，电压V2与电压V1一致。

[0151] 在t11时刻，电压V2（＝V1）达到电压VTH1。由此，传感器103成为可输出信号的状态。因而电流Ib供给至NPN晶体管（电流变动负载12）的基极。t11时刻以后的传感器104的消耗电流I0的大小是（I1＋Ib）。如此地，控制电路11在最小驱动电压VTH3下通过接通开关电路14而使电阻R1的两端短路。在驱动输出电流时的电压VTH1下，不发生由电阻R1引起的电压降，因此V2＝V1。由此，能够防止电压V2小于阈值电压VTH2。因而能够防止传感器104的错误输出。另外，开关电路14只要在电压V1充分上升后断开即可。

[0152] ［第五实施方式］

[0153] 图16是表示第五实施方式的传感器的示意性结构的框图。参照图1及图16，第五实施方式的传感器105在具备控制电路11A来代替控制电路11、具备开关电路14A来代替开关电路14、还具备电流源18这些点上与传感器101不同。另外，电流变动负载12中使用NPN晶体管Tr1。

[0154] 控制电路11A具有电流控制端子T21、T22。T21是NPN晶体管用的电流控制端子。T22是PNP晶体管用的控制端子。

[0155] 开关电路14A具备开关SW11、SW12、SW13、SW14、SW15、SW16。开关SW11、SW12串联连接在电流源13与电流源18之间，根据迟滞比较器15的输出信号进行接通、断开。SW13、SW15根据来自电流控制端子T21的输出信号而接通、断开。另一方面，SW14、SW16根据来自电流控制端子T22的输出信号而接通、断开。

[0156] 电流源13构成为能够流通一定的电流Ia的结构。电流源18构成为能够流通一定的电流Ib的结构。流过电流源13的电流Ia和流过电流源18的电流Ib的大小相同。进而，电流Ia、电流Ib的大小与流过电流变动负载12的电流（NPN晶体管Tr1的基极电流）的大小相同。

[0157] 传感器105的工作基本上与传感器101的工作相同。因而参照图3及图16对传感器105的工作进行说明。在电压V2达到阈值电压VTH3之前，开关SW12、SW13以及SW15都处于断开状态。在该情况下，传感器105的消耗电流I0等于流过控制电路11A的电流I1。因而，电压V2比电压V1低（I1×R1）。

[0158] 电压V2达到阈值电压VTH3。根据迟滞比较器15的输出信号，接通开关SW12。进而，控制电路11A从端子T21输出用于使开关SW13接通的信号。另外，用于使开关SW13接通的信号也是用于使开关SW15断开的信号。因而开关SW15断开。由此，电流Ib流经开关SW13、SW12而流向接地线。该状态对应于上述的“第二状态”。

[0159] 接着，电压V2达到阈值电压VTH1。在该情况下，根据迟滞比较器15的输出信号，开关SW12被断开，SW11接通。进而，控制电路11A从端子T21输出用于使开关SW13断开的信号。另外，用于使开关SW13断开的信号也是用于使开关SW15接通的信号。因而开关SW15接通。由此，NPN晶体管Tr1的基极中流过电流Ia，NPN晶体管Tr1被驱动。该状态对应于上述的“第一状态”。即使对开关SW11、SW14、SW16分别进行切换，传感器105的消耗电流也不发生变化。由此，能够防止电压V2小于阈值电压VTH2。因而能够防止传感器105的错误输出。

[0160] 图17是用于说明电流变动负载12中使用PNP晶体管Tr2的情况下的传感器105的工作的框图。参照图17，负载L1连接在输出端子T3与接地端子T2之间。此外，电阻R1与接地线连接。

[0161] 参照图4及图17对传感器105的工作进行说明。在电压V2达到阈值电压VTH3之前，开关SW11、SW14以及SW16都处于断开状态。在该情况下，传感器105的消耗电流I0等于流过控制电路11A的电流I1。因而，电压V2比电压V1低（I1×R1）。

[0162] 接着，电压V2达到阈值电压VTH3。根据迟滞比较器15的输出信号，接通开关SW11。进而，控制电路11A从端子T22输出用于使开关SW14接通的信号。另外，用于使开关SW14接通的信号也是用于使开关SW16断开的信号。因而开关SW16断开。由此，电流Ia从电流源13流经开关SW11、SW14而流向接地线。该状态对应于上述的“第二状态”。

[0163] 接着，电压V2达到阈值电压VTH1。在该情况下，根据迟滞比较器15的输出信号，开关SW11被断开，SW12接通。进而，控制电路11A从端子T22输出用于使开关SW14断开的信号。另外，用于使开关SW14断开的信号也是用于使开关SW16接通的信号。因而开关SW16接通。由此，电流Ib（基极电流）从PNP晶体管Tr2的基极流经开关SW12、SW16而流向接地线。由此PNP晶体管Tr2被驱动。该状态对应于上述的“第一状态”。如上所述，电流Ib与电流Ia的大小相同。由此，能够防止电压V2小于阈值电压VTH2，因此能够防止传感器105的错误输出。

[0164] 像这样，根据第五实施方式，即使电流变动负载为NPN晶体管、PNP晶体管中的任一个，都能够通过一种结构的控制电路来驱动。由此能够提高传感器的便利性。

[0165] 此次公开的实施方式在所有方面都应认为是例示，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书示出，而不是由上述的说明示出，并且包含与权利要求书的范围等同意义的变更以及该范围内的所有变更。

标题	发布/更新时间	阅读量
氧传感器-专利编号CN104950029B	2020-05-11	303
湿度传感器-专利编号CN105486729A	2020-05-12	232
传感器装置-专利编号CN1738725A	2020-05-12	586
数字传感器-专利编号CN108291844A	2020-05-13	155
氧传感器-专利编号CN104950029A	2020-05-11	937
压力传感器-专利编号CN110763393A	2020-05-13	454
传感器设备-专利编号CN105940316B	2020-05-13	846
传感器设备-专利编号CN105940316A	2020-05-11	864
传感器组件-专利编号CN102713595B	2020-05-12	799
化学传感器-专利编号CN109564159A	2020-05-11	513

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