特許 6244211 流体圧シリンダ用センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244211

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】流体圧シリンダ用センサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20171127BHJP

   G05F 1/56 20060101ALI20171127BHJP

   F15B 15/28 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 101H

   G05F1/56 310E

   F15B15/28 J

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-12592(P2014-12592)

(22)【出願日】2014年1月27日

(65)【公開番号】特開2015-141042(P2015-141042A)

(43)【公開日】2015年8月3日

【審査請求日】2016年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】岩田 将男

(72)【発明者】

【氏名】安井 康太

(72)【発明者】

【氏名】野村 雅之

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−６８９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−５０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／２８０６８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００ − ７／３４

Ｇ０１Ｄ ５／００ − ５／２５２

Ｇ０１Ｄ ５／３９ − ５／６２

Ｆ１５Ｂ １５／００ −１５／２８

Ｇ０５Ｆ １／４４５

Ｇ０５Ｆ １／５６

Ｇ０５Ｆ １／６１３

Ｇ０５Ｆ １／６１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気抵抗素子を含むブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路からの出力信号が入力される比較器と、
前記比較器の比較結果に応じた信号が出力される端子であって外部負荷が接続される信号端子と、
外部電源が接続される電源端子及びコモン端子と、
を備えた３線式センサ回路構成の流体圧シリンダ用センサであって、
前記電源端子及び前記コモン端子に接続され、前記外部電源の電圧に関わらず一定の電圧を前記比較器及び前記ブリッジ回路に出力する定電圧回路と、
前記比較器の出力信号が入力されるベース端子、及び、前記コモン端子に接続されたエミッタ端子を有する第１トランジスタと、
互いに直列に接続された第１抵抗、発光ダイオード及び逆流抑制ダイオードを有し、前記定電圧回路から前記一定の電圧が印加され、且つ、第１トランジスタがＯＮ状態である場合に前記発光ダイオードが点灯する点灯電流が流れる点灯回路と、
第２抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタ端子に接続されたベース端子、前記定電圧回路と前記電源端子とを接続する電源ラインに接続されたエミッタ端子、及び前記信号端子に接続されたコレクタ端子を有する第２トランジスタと、
を備えていることを特徴とする流体圧シリンダ用センサ。

【請求項2】

前記定電圧回路は、３端子レギュレータである請求項１に記載の流体圧シリンダ用センサ。

【請求項3】

前記定電圧回路は、
前記電源端子に接続されたコレクタ端子、及び、前記ブリッジ回路及び前記比較器に接続されたエミッタ端子を有する第３トランジスタと、
前記コモン端子に接続されたアノード端子、及び、前記第３トランジスタのベース端子に接続されたカソード端子を有するツェナーダイオードと、
前記第３トランジスタの前記ベース端子及び前記コレクタ端子に並列に接続された第３抵抗と、
を備えている請求項１に記載の流体圧シリンダ用センサ。

【請求項4】

前記ブリッジ回路及び前記比較器は１つのパッケージに組み込まれている請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の流体圧シリンダ用センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダ用センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来からエアシリンダ等のような流体圧を利用した流体圧シリンダのピストンの位置を検出するものとして流体圧シリンダ用センサが知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開Ｈ１０−３８６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流体圧シリンダ用センサの一種として、例えば電源端子、信号端子及びコモン端子を有する３線式無接点タイプがある。このような流体圧シリンダ用センサは、例えば外部電源と外部負荷とが接続されて使用される。この場合、外部負荷の種類に応じて、流体圧シリンダに接続される外部電源の電圧が例えば５Ｖ〜２４Ｖと変動する場合がある。流体圧シリンダ用センサは、このような外部電源の電圧が変動する場合であっても、安定した動作を実現する必要がある。

【0005】

ここで、外部電源の電圧の変動に対応した流体圧シリンダ用センサの一例について説明する。図５に示すように、流体圧シリンダ用センサ１００は、電源端子Ｔ１、信号端子Ｔ２及びコモン端子Ｔ３を有する３線式センサ回路であり、磁気抵抗素子１０１ａ，１０１ｂ及び分圧抵抗１０１ｃ，１０１ｄを有するブリッジ回路１０１と、ブリッジ回路１０１からの出力信号が入力される比較器１０２とを備えている。

【0006】

流体圧シリンダ用センサ１００は、入力抵抗１０３を介して比較器１０２の出力信号が入力されるベース端子、及び、コモン端子Ｔ３に接続されたエミッタ端子を有するＮＰＮ型の第１トランジスタ１０４と、抵抗１０５を介して第１トランジスタ１０４のコレクタ端子に接続されたカソード端子を有する発光ダイオード１０６とを備えている。流体圧シリンダ用センサ１００は、発光ダイオード１０６のアノード端子が接続されたベース端子を有するＰＮＰ型の第２トランジスタ１０７を備えている。第２トランジスタ１０７のエミッタ端子は電源端子Ｔ１に接続され、第２トランジスタ１０７のコレクタ端子は信号端子Ｔ２に接続されている。電源端子Ｔ１及びコモン端子Ｔ３には外部電源Ｅが接続され、信号端子Ｔ２及びコモン端子Ｔ３には外部負荷Ｘが接続される。

【0007】

かかる構成によれば、比較器１０２からＨｉｇｈ信号が出力された場合、第１トランジスタ１０４がＯＮ状態となる。これにより、電源端子Ｔ１→第２トランジスタ１０７のエミッタ−ベース間→発光ダイオード１０６→抵抗１０５→第１トランジスタ１０４のコレクタ−エミッタ間→コモン端子Ｔ３を信号電流Ｉ１１が流れ、第２トランジスタ１０７がＯＮ状態となる。第２トランジスタ１０７がＯＮ状態になることにより、外部負荷Ｘに負荷電流Ｉ１２が流れることとなる。

【0008】

ここで、信号電流Ｉ１１は、発光ダイオード１０６の視認性を確保するために、予め定められた閾値（例えば１．５ｍＡ）以上が好ましい。このため、仮に外部電源Ｅが５Ｖ〜２４Ｖの範囲で変動すると仮定すると、抵抗１０５の抵抗値は、外部電源Ｅが５Ｖである場合に１．５ｍＡの信号電流Ｉ１１を確保できる値に設定される。

【0009】

信号電流Ｉ１１は、外部電源Ｅの電圧の変動に応じて変動する。例えば、上記のように５Ｖに対応させて抵抗１０５の抵抗値が設定された状況において外部電源Ｅが２４Ｖとなると、信号電流Ｉ１１は約７．２ｍＡとなる。このような比較的高い信号電流Ｉ１１が抵抗１０５を流れた場合、抵抗１０５が発熱する。このため、抵抗１０５には、比較的高い定格電力（例えば１／４Ｗ以上）を有するものが用いられる。このような高い定格電力を有する抵抗１０５は、比較的大型なもの（例えば横３．２ｍｍ、縦２．５ｍｍの角型タイプのチップ抵抗器）となり易いため、流体圧シリンダ用センサ１００の大型化が懸念される。また、信号電流Ｉ１１が変動すると、発光ダイオード１０６の輝度（明るさ）が変動し、発光ダイオード１０６の発光態様が不安定なものとなる。

【0010】

これに対して、信号電流Ｉ１１の変動を抑制するために、例えば図６に示すように、抵抗１０５に代えて、例えば３ｍＡの定電流が流れる定電流ダイオード１０８を設けることも考えられる。しかしながら、定電流ダイオード１０８は、抵抗１０５と比較して比較的高価な部品であるため、コストの増大が懸念される。また、定電流ダイオード１０８も、比較的大型な部品（例えば横３．５ｍｍ、縦１．６ｍｍの角型タイプ等）であるため、流体圧シリンダ用センサ１００の小型化を図ることが困難である。

【0011】

本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、外部電源の電圧が変動する場合であっても好適に動作でき、且つ、小型化を図ることができる流体圧シリンダ用センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成する流体圧シリンダ用センサは、磁気抵抗素子を含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路からの出力信号が入力される比較器と、前記比較器の比較結果に応じた信号が出力される端子であって外部負荷が接続される信号端子と、外部電源が接続される電源端子及びコモン端子と、を備えた３線式センサ回路構成であって、前記電源端子及び前記コモン端子に接続され、前記外部電源の電圧に関わらず一定の電圧を前記比較器及び前記ブリッジ回路に出力する定電圧回路と、前記比較器の出力信号が入力されるベース端子、及び、前記コモン端子に接続されたエミッタ端子を有する第１トランジスタと、互いに直列に接続された第１抵抗、発光ダイオード及び逆流抑制ダイオードを有し、前記定電圧回路から前記一定の電圧が印加され、且つ、第１トランジスタがＯＮ状態である場合に前記発光ダイオードが点灯する点灯電流が流れる点灯回路と、第２抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタ端子に接続されたベース端子、前記定電圧回路と前記電源端子とを接続する電源ラインに接続されたエミッタ端子、及び前記信号端子に接続されたコレクタ端子を有する第２トランジスタと、を備えていることを特徴とする。

【0013】

かかる構成によれば、比較器の出力信号がＨｉｇｈ信号である場合、第１トランジスタがＯＮ状態となる。この場合、点灯回路には、発光ダイオードを点灯するための点灯電流が流れる。定電圧回路の出力電圧は、外部電源の電圧に関わらず一定であるため、点灯電流は外部電源の電圧に関わらず一定となる。これにより、外部電源の電圧変動に起因して点灯電流が過度に高くなることを抑制できる。よって、発光ダイオードを安定して発光させることができ、それを通じて流体圧シリンダ用センサを安定して動作させることができる。また、第１抵抗として定格電力の低いものを採用することができる。

【0014】

また、第１トランジスタがＯＮ状態となると、電源端子→第２トランジスタのエミッタ−ベース間→第２抵抗→第１トランジスタのコレクタ−エミッタ間→コモン端子という経路で信号電流が流れる。当該信号電流は、発光ダイオードの点灯させる電流ではなく、第２トランジスタをＯＮ状態にするための電流である。これにより、信号電流を、第２トランジスタがＯＮ状態となる程度に低く設定できる。よって、第２抵抗として定格電力の低いものを採用することができる。

【0015】

以上のことから、第１抵抗及び第２抵抗の双方について定格電力の低いものを採用することができるため、第１抵抗及び第２抵抗の小型化を図ることができる。したがって、全体として流体圧シリンダ用センサの小型化を図ることができる。

【0016】

上記流体圧シリンダ用センサについて、前記定電圧回路は、３端子レギュレータであるとよい。かかる構成によれば、定電圧回路として３端子レギュレータを用いることにより、部品数の削減を図ることができ、構成の簡素化を図ることができる。

【0017】

上記流体圧シリンダ用センサについて、前記定電圧回路は、前記電源端子に接続されたコレクタ端子、及び、前記ブリッジ回路及び前記比較器に接続されたエミッタ端子を有する第３トランジスタと、前記コモン端子に接続されたアノード端子、及び、前記第３トランジスタのベース端子に接続されたカソード端子を有するツェナーダイオードと、前記第３トランジスタの前記ベース端子及び前記コレクタ端子に並列に接続された第３抵抗と、を備えているとよい。かかる構成によれば、３端子レギュレータを用いる構成と比較して、定電圧回路の小型化を図ることができる。これにより、流体圧シリンダ用センサの更なる小型化を図ることができる。

【0018】

上記流体圧シリンダ用センサについて、前記ブリッジ回路及び前記比較器は１つのパッケージに組み込まれているとよい。かかる構成によれば、ブリッジ回路と比較器とは１つのパッケージに組み込まれているため、流体圧シリンダ用センサの更なる小型化を図ることができる。

【発明の効果】

【0019】

この発明によれば、外部電源の電圧が変動する場合であっても好適に動作でき、且つ、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】エアシリンダの模式斜視図。

【図2】エアシリンダとシリンダスイッチとの関係を示す模式図。

【図3】シリンダスイッチの回路図。

【図4】別例のシリンダスイッチの回路図。

【図5】流体圧シリンダ用センサの一例を示す回路図。

【図6】流体圧シリンダ用センサの一例を示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、流体圧シリンダ用センサの一実施形態について説明する。
流体圧シリンダ用センサとしてのシリンダスイッチは、流体圧シリンダの一種であるエアシリンダのピストンの位置検出に用いられる。図１に示すように、シリンダスイッチ１１は、エアシリンダ１２の外周面にピストンロッド１３ａの移動方向に沿って延びるように形成された取付け溝１４内に設置される。図２に示すように、ピストン１３の外周面に形成された収容溝１５には磁石１６が設けられており、シリンダスイッチ１１は、磁石１６がピストン１３と共に所定位置に移動した時に所定の信号を出力するように構成されている。なお、シリンダスイッチ１１の取付け位置を適宜変更可能とするため、図示しないが、取付け溝１４はエアシリンダ１２の他の面にも設けられている。

【0022】

図２に示すように、シリンダスイッチ１１は各種の電子部品を備えている。これらの電子部品は全て表面実装部品（ＳＭＤ）であって、回路基板１７上に実装されて後述する３線式センサ回路を構成する。回路基板１７には、電子部品としてのＭＲセンサパッケージ１８、発光ダイオード１９及び図示しないトランジスタや抵抗等の電子部品がはんだ付けにより表面実装されている。そして、各種電子部品及び回路基板１７はケース２１内に収容されている。

【0023】

次に、シリンダスイッチ１１の回路構成を図３に基づいて説明する。
図３に示すように、シリンダスイッチ１１を構成する３線式センサ回路２２は、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）２３ａ，２３ｂを含むブリッジ回路２３と、ブリッジ回路２３からの出力信号が入力される比較器２４を備えている。比較器２４は、例えばバイポーラ型オペアンプである。また、３線式センサ回路２２は、比較器２４の比較結果に応じた信号が出力されるものであって外部負荷Ｘが接続される信号端子Ｔ２と、外部電源Ｅが接続される電源端子Ｔ１及びコモン端子Ｔ３とを備えている。

【0024】

３線式センサ回路２２に接続される外部負荷Ｘは任意であるが、例えばボードコンピュータ等で用いられる電圧入力型負荷（ロジックＩＣ）や、電流入力型負荷（リレーやプログラマブルコントローラ）等である。

【0025】

また、３線式センサ回路２２に接続される外部電源Ｅの電圧は、外部負荷Ｘに応じて異なり、例えば外部負荷Ｘが電圧入力型負荷である場合には５Ｖ等であり、外部負荷Ｘが電流入力型負荷である場合には１２Ｖや２４Ｖ等である。つまり、３線式センサ回路２２に入力される電圧は、５Ｖ〜２４Ｖの範囲内で変動する。

【0026】

ブリッジ回路２３は、２個の磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂと２個の分圧抵抗２３ｃ，２３ｄとで構成されている。両磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂの接続点が比較器２４の反転入力端子に接続されて比較器２４に磁気検出信号が入力され、両分圧抵抗２３ｃ，２３ｄの接続点が比較器２４の非反転入力端子に接続されて比較器２４に基準電圧が入力されるようになっている。比較器２４は、ブリッジ回路２３からの出力信号を比較して、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの２値化するとともに増幅して出力する。

【0027】

また、ブリッジ回路２３及び比較器２４は、１つのパッケージに組み込まれてＭＲセンサパッケージ１８となっている。
図３に示すように、３線式センサ回路２２は、ＭＲセンサパッケージ１８に対して一定の電圧を出力する定電圧回路として３端子レギュレータ２５を備えている。３端子レギュレータ２５は、入力端子２５ａ、出力端子２５ｂ及びコモン端子２５ｃを有しており、入力端子２５ａは電源端子Ｔ１に接続され、出力端子２５ｂはＭＲセンサパッケージ１８のブリッジ回路２３及び比較器２４に接続されている。３端子レギュレータ２５のコモン端子２５ｃは、３線式センサ回路２２のコモン端子Ｔ３とＭＲセンサパッケージ１８（詳細にはブリッジ回路２３及び比較器２４）とを接続するコモンラインＬ３に接続されている。３端子レギュレータ２５は、入力端子２５ａに５Ｖ〜２４Ｖの直流電圧が入力された場合に、一定の電圧（例えば４Ｖ）を出力端子２５ｂから出力する。これにより、ブリッジ回路２３及び比較器２４には、外部電源Ｅの電圧に関わらず一定の電圧が印加される。

【0028】

比較器２４の出力端子、すなわちＭＲセンサパッケージ１８の出力端子は、入力抵抗３０を介して、３線式センサ回路２２に設けられた第１トランジスタ３１のベース端子に接続されている。すなわち、比較器２４の出力信号は第１トランジスタ３１のベース端子に入力される。第１トランジスタ３１はＮＰＮトランジスタであり、そのエミッタ端子は、コモン端子Ｔ３（コモンラインＬ３）に接続されている。

【0029】

なお、３線式センサ回路２２は、第１トランジスタ３１のベース−エミッタ間に並列接続されたブリーダ抵抗３２を備えている。比較器２４の出力信号がＬｏｗ信号である場合に生じ得る残留電圧に起因する比較器２４からのリーク電流は、ブリーダ抵抗３２を介してコモン端子Ｔ３に流れる。

【0030】

図３に示すように、３線式センサ回路２２は、３端子レギュレータ２５から一定の電圧が印加され、且つ、第１トランジスタ３１がＯＮ状態である場合に発光ダイオード１９が点灯する点灯回路４０を備えている。点灯回路４０は、互いに直列に接続された発光ダイオード１９、第１抵抗４１及びスイッチングダイオード（逆流規制ダイオード）４２を有している。スイッチングダイオード４２のカソード端子は、第１トランジスタ３１のコレクタ端子に接続されており、スイッチングダイオード４２のアノード端子は、発光ダイオード１９のカソード端子に接続されている。第１抵抗４１の一端は、発光ダイオード１９のアノード端子に接続され、第１抵抗４１の他端は、３端子レギュレータ２５の出力端子２５ｂに接続されている。

【0031】

３線式センサ回路２２は、第２抵抗５１を介して、第１トランジスタ３１のコレクタ端子及びスイッチングダイオード４２のカソード端子に接続されたベース端子を有する第２トランジスタ５２を備えている。第２トランジスタ５２は、ＰＮＰトランジスタであり、そのエミッタ端子は、電源端子Ｔ１と３端子レギュレータ２５の入力端子２５ａとを接続する電源ラインＬ１に接続されている。第２トランジスタ５２のコレクタ端子は、信号端子Ｔ２に接続されている。

【0032】

なお、３線式センサ回路２２は、電源端子Ｔ１とコモン端子Ｔ３とに接続されたノイズ抑制用のコンデンサ６１と、電源端子Ｔ１と信号端子Ｔ２とに接続され、サージ電圧を吸収するツェナーダイオード６２とを備えている。また、コモンラインＬ３上にはダイオード６３が設けられており、外部電源Ｅが逆接続された場合に３線式センサ回路２２に逆電圧が印加されないようになっている。

【0033】

シリンダスイッチ１１は、エアシリンダ１２の所定位置に取付けられる。そして、シリンダスイッチ１１は、例えばピストンロッド１３ａが所定の没入状態（基準位置）となった場合に磁石１６の作用によりＭＲセンサパッケージ１８（比較器２４）からＨｉｇｈ信号が出力され、基準位置から移動した場合にはＭＲセンサパッケージ１８からＬｏｗ信号が出力されるように構成されている。

【0034】

図３に示すように、シリンダスイッチ１１は、３線式センサ回路２２の電源端子Ｔ１とコモン端子Ｔ３との間に外部電源Ｅが接続され、信号端子Ｔ２とコモン端子Ｔ３との間に外部負荷Ｘが接続された状態で使用される。シリンダスイッチ１１のＯＮ時、すなわちピストンロッド１３ａが基準位置に移動して磁石１６の作用によりＭＲセンサパッケージ１８からＨｉｇｈ信号が出力される状態では、第１トランジスタ３１がＯＮ状態となる。

【0035】

第１トランジスタ３１がＯＮ状態となった場合、電源端子Ｔ１→第２トランジスタ５２のエミッタ−ベース間→第２抵抗５１→第１トランジスタ３１のコレクタ−エミッタ間→コモン端子Ｔ３という経路で信号電流Ｉ１が流れる。これにより、第２トランジスタ５２がＯＮ状態となる。よって、第２トランジスタ５２のコレクタ電流である負荷電流Ｉ２が外部負荷Ｘに流れる。この場合、信号端子Ｔ２から出力される信号が、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わる。つまり、信号端子Ｔ２の出力信号は、比較器２４の比較結果に応じたものであり、比較器２４からＬｏｗ信号が出力されている場合にはＬｏｗ信号であり、比較器２４からＨｉｇｈ信号が出力されている場合にはＨｉｇｈ信号である。

【0036】

また、第１トランジスタ３１がＯＮ状態となった場合、３端子レギュレータ２５の出力端子２５ｂ→第１抵抗４１→発光ダイオード１９→スイッチングダイオード４２→第１トランジスタ３１のコレクタ−エミッタ間→コモン端子Ｔ３という経路で点灯電流Ｉ３が流れる。これにより、発光ダイオード１９が発光するため、目視でピストンロッド１３ａが没入状態にあることを確認できる。

【0037】

ここで、第１抵抗４１の抵抗値は、３端子レギュレータ２５の出力電圧に対応させて設定されている。詳細には、発光ダイオード１９が正常に動作する電流の最小値を最小動作電流とすると、第１抵抗４１の抵抗値は、３端子レギュレータ２５から一定電圧（４Ｖ）が出力された場合に点灯電流Ｉ３が発光ダイオード１９の最小動作電流よりも所定のマージン分だけ高くなるように設定されている。この場合、第１抵抗４１は、例えば横１ｍｍ、縦０．５ｍｍの大きさであって定格電力が１／１６Ｗのものが用いられる。

【0038】

また、第２抵抗５１の抵抗値は、外部電源Ｅの電圧が５Ｖ〜２４Ｖに変動する場合であっても、第２トランジスタ５２がＯＮ状態となり、且つ、第２トランジスタ５２のエミッタ−コレクタ間が飽和しない程度の信号電流Ｉ１が流れるように設定されている。この場合、第２抵抗５１は、例えば横１．６ｍｍ、縦０．８ｍｍの大きさであって、１／１０Ｗの角型チップ抵抗器（最大２ｍＡ通電）が用いられる。なお、第２抵抗５１の抵抗値は、第１抵抗４１の抵抗値よりも高くなっている。

【0039】

次に本実施形態の作用について説明する。
ブリッジ回路２３及び比較器２４には、外部電源Ｅの電圧に関わらず、３端子レギュレータ２５から一定の電圧が印加されている。

【0040】

ここで、比較器２４はバイポーラ型オペアンプであり、比較器２４から出力されるＨｉｇｈ信号は、比較器２４に入力される電圧よりも０．６Ｖ程度低くなる。また、第１トランジスタ３１がＯＮ状態となるためには、Ｈｉｇｈ信号は０．６Ｖ以上である必要がある。このため、シリンダスイッチ１１が正常に動作するためには、ＭＲセンサパッケージ１８に１．２Ｖ以上の電圧が印加される必要がある。

【0041】

この点、３端子レギュレータ２５の出力電圧は、１．２Ｖよりも十分高い４Ｖとなっている。よって、シリンダスイッチ１１が正常に動作できる。また、３端子レギュレータ２５の出力電圧は、外部電源Ｅの電圧（５Ｖ〜２４Ｖ）よりも低い。このため、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂ等のＭＲセンサパッケージ１８内の各部品の消費電力が低減される。

【0042】

第１トランジスタ３１がＯＮ状態となると、点灯電流Ｉ３及び信号電流Ｉ１の双方が流れる。この場合、点灯電流Ｉ３は、３端子レギュレータ２５の出力電圧に基づくものであるため、外部電源Ｅに関わらず一定の値となる。また、信号電流Ｉ１が流れることにより第２トランジスタ５２がＯＮ状態となり、負荷電流Ｉ２が流れる。

【0043】

ここで、点灯電流Ｉ３と信号電流Ｉ１とは、第１トランジスタ３１のコレクタ端子にて合流する。この場合、スイッチングダイオード４２によって、信号電流Ｉ１が発光ダイオード１９に流れ込むことが規制されている。換言すれば、スイッチングダイオード４２は、外部電源Ｅの電圧が発光ダイオード１９に対して逆方向に印加されないように抑制している。

【0044】

なお、第２トランジスタ５２のエミッタ端子は、３端子レギュレータ２５の出力端子２５ｂ側ではなく入力端子２５ａ側（すなわち電源端子Ｔ１）に接続されている。このため、外部負荷Ｘには、外部電源Ｅの電圧が印加される。よって、外部負荷Ｘに対して十分な電圧が印加されることとなる。

【0045】

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）３線式センサ回路構成のシリンダスイッチ１１は、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂを含むブリッジ回路２３と、ブリッジ回路２３からの出力信号が入力される比較器２４とを備えている。シリンダスイッチ１１は、比較器２４の比較結果に応じた信号が出力される端子であって外部負荷Ｘが接続される信号端子Ｔ２と、外部電源Ｅが接続される電源端子Ｔ１及びコモン端子Ｔ３とを備えている。シリンダスイッチ１１は、電源端子Ｔ１及びコモン端子Ｔ３に接続され、外部電源Ｅの電圧に関わらず一定の電圧を比較器２４及びブリッジ回路２３に出力する３端子レギュレータ２５と、比較器２４の出力信号が入力されるベース端子及びコモン端子Ｔ３に接続されたエミッタ端子を有する第１トランジスタ３１とを備えている。シリンダスイッチ１１は、第１トランジスタ３１のコレクタ端子及び３端子レギュレータ２５の出力端子２５ｂに接続された回路であって、互いに直列に接続された第１抵抗４１、発光ダイオード１９及びスイッチングダイオード４２を有する点灯回路４０を備えている。そして、シリンダスイッチ１１は、第２抵抗５１を介して第１トランジスタ３１のコレクタ端子に接続されたベース端子、３端子レギュレータ２５の入力端子２５ａと電源端子Ｔ１とを接続する電源ラインＬ１に接続されたエミッタ端子、及び信号端子Ｔ２に接続されたコレクタ端子を有する第２トランジスタ５２を備えている。

【0046】

かかる構成によれば、比較器２４の出力信号がＨｉｇｈ信号である場合、第１トランジスタ３１がＯＮ状態となる。これにより、点灯電流Ｉ３と信号電流Ｉ１とが流れる。この場合、点灯回路４０に印加される電圧は、外部電源Ｅの電圧に関わらず一定であるため、点灯電流Ｉ３は、外部電源Ｅの電圧に関わらず一定となる。これにより、発光ダイオード１９の輝度（明るさ）を、外部電源Ｅに関わらず一定にできる。また、第１抵抗４１としては、外部電源Ｅの電圧変動に起因して点灯電流Ｉ３が高くなることを考慮する必要がない。よって、第１抵抗４１に、定格電力の低いものを採用することができる。

【0047】

また、信号電流Ｉ１は、第２トランジスタ５２がＯＮ状態となる程度の値でよい。このため、第２抵抗５１を流れる信号電流Ｉ１を、図５で示した信号電流Ｉ１１よりも低くできる。これにより、第２抵抗５１に、定格電力の低いものを採用することができる。

【0048】

以上のことから、第１抵抗４１及び第２抵抗５１の双方について定格電力の低いものを採用することができるため、第１抵抗４１及び第２抵抗５１の小型化を図ることができる。したがって、シリンダスイッチ１１の小型化を図ることができる。

【0049】

なお、念のため説明すると、３端子レギュレータ２５、第１抵抗４１及び第２抵抗５１を全て合わせた大きさは、従来技術として示した抵抗１０５（例えば３．２ｍｍ×２．５ｍｍの角型タイプのチップ抵抗器）よりも小さい。

【0050】

（２）特に、シリンダスイッチ１１は、３端子レギュレータ２５の出力電圧がブリッジ回路２３及び比較器２４に印加されるように構成されている。これにより、ブリッジ回路２３及び比較器２４に対して、一定の電圧が印加されるため、シリンダスイッチ１１の発熱に起因する感度低下を抑制できる。

【0051】

詳述すると、既に説明した通り、シリンダスイッチ１１が正常に動作するためには、ＭＲセンサパッケージ１８には１．２Ｖ以上の電圧が印加されればよい。かかる構成において、仮にＭＲセンサパッケージ１８に２４Ｖ等の比較的高い電圧が印加された場合、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂが発熱し易い。すると、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂの抵抗値が変動し、感度が低下し得る。これに対して、本実施形態では、ＭＲセンサパッケージ１８には、一定の電圧（４Ｖ）が印加されるため、外部電源Ｅの電圧が２４Ｖ等の高い電圧である場合であっても、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂが発熱しにくい。よって、磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂの発熱に起因するシリンダスイッチ１１の感度低下を抑制できる。

【0052】

（３）ブリッジ回路２３及び比較器２４は、ＭＲセンサパッケージ１８として１つのパッケージに組み込まれている。これにより、ブリッジ回路２３及び比較器２４が独立している場合と比較して、シリンダスイッチ１１の組立の容易化を図ることができるとともに、シリンダスイッチ１１の更なる小型化を図ることができる。

【0053】

（４）シリンダスイッチ１１は、一定の電圧を出力する定電圧回路として、３端子レギュレータ２５を採用した。これにより、部品数の削減を図ることができ、構成の簡素化を図ることができる。

【0054】

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図４に示すように、３端子レギュレータ２５に代えて、第３トランジスタ７１、ツェナーダイオード７２及び第３抵抗７３を有する定電圧回路７０を用いてもよい。詳細には、第３トランジスタ７１はＮＰＮトランジスタであり、第３トランジスタ７１のコレクタ端子は電源端子Ｔ１に接続され、第３トランジスタ７１のエミッタ端子は第１抵抗４１及びＭＲセンサパッケージ１８に接続され、第３トランジスタ７１のベース端子はツェナーダイオード７２のカソード端子に接続されている。ツェナーダイオード７２のアノード端子はコモン端子Ｔ３（コモンラインＬ３）に接続されている。第３抵抗７３は、第３トランジスタ７１のコレクタ−ベース間に並列に接続されている。

【0055】

かかる構成においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。また、上記定電圧回路７０は、３端子レギュレータ２５よりも小型なものとなり易いため、シリンダスイッチ１１の更なる小型化を図ることができる。さらに、第３トランジスタ７１やツェナーダイオード７２といったディスクリート型電子部品を採用することにより、コストの削減を図ることができる。

【0056】

○ 点灯回路４０における第１抵抗４１、発光ダイオード１９及びスイッチングダイオード４２の配列順序は任意である。例えば第１抵抗４１と発光ダイオード１９とを入れ替えて、発光ダイオード１９が３端子レギュレータ２５側に配置されていてもよい。

【0057】

○ ブリッジ回路２３と比較器２４とはパッケージ化されていなくてもよい。
○ エアシリンダ１２に対するシリンダスイッチ１１の取付け位置は、ピストンロッド１３ａが没入した状態におけるピストン１３を検出する位置に限られない。例えば、ピストンロッド１３ａが突出した状態におけるピストン１３を検出する位置でもよいし、ピストンロッド１３ａが所定の中間位置まで突出した状態におけるピストン１３を検出する位置でもよい。

【0058】

○ また、１つのエアシリンダ１２に対して複数のシリンダスイッチ１１を取付けてもよい。
○ 流体圧シリンダは、エアシリンダ１２に限られず、作動油で動作する油圧シリンダであってもよい。

【0059】

○ 直動型の流体圧シリンダに限られず、ロータリシリンダに適用して、ロータリシリンダの軸の回転方向の位置検出に用いる構成としてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。

【0060】

（イ）ダイオードのカソード端子は、第１トランジスタのコレクタ端子に接続され、ダイオードのアノード端子は、発光ダイオードのカソード端子に接続され、発光ダイオードのアノード端子は、第１抵抗を介して定電圧回路の出力端子に接続されているとよい。

【符号の説明】

【0061】

１１…シリンダスイッチ（流体圧シリンダ用センサ）、１９…発光ダイオード、２３…ブリッジ回路、２３ａ，２３ｂ…磁気抵抗素子、２４…比較器、２５…３端子レギュレータ（定電圧回路）、３１…第１トランジスタ、４０…点灯回路、４１…第１抵抗、４２…スイッチングダイオード、５１…第２抵抗、５２…第２トランジスタ、７０…第２実施形態の定電圧回路、７１…第３トランジスタ、７２…ツェナーダイオード、７３…第３抵抗、Ｔ１…電源端子、Ｔ２…信号端子、Ｔ３…コモン端子、Ｌ１…電源ライン、Ｅ…外部電源、Ｘ…外部負荷、Ｉ３…点灯電流。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】