JP2002232283A - 光電スイッチ - Google Patents

光電スイッチ

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JP2002232283A
JP2002232283A JP2001023134A JP2001023134A JP2002232283A JP 2002232283 A JP2002232283 A JP 2002232283A JP 2001023134 A JP2001023134 A JP 2001023134A JP 2001023134 A JP2001023134 A JP 2001023134A JP 2002232283 A JP2002232283 A JP 2002232283A
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JP
Japan
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resistor
light receiving
photoelectric switch
amplifier
light
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Pending
Application number
JP2001023134A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutoshi Sugiyama
和利 杉山
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Keyence Corp
Original Assignee
Keyence Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出性能を向上するために受光量が多くなる
ようにしたとしても、検出不能な状態を回避することの
できる光電スイッチを提供する 【解決手段】 第1増幅部33のOPアンプ35の出力
側とマイナス入力側との間には第1抵抗Rが接続さ
れ、この第1抵抗RのOPアンプマイナス入力側端に
は、定電源又は可変電源36との間に第2抵抗Rが接
続されている。受光素子22が受光すると、その受光量
に応じた電流Iが第1抵抗Rを流れて電圧に変換さ
れるが、電源36から第2抵抗R、第1抵抗Rを通
じて、電流I を打ち消す方向に対向電流Iが流れる
ことから、電源36の電圧V及び/又は第2抵抗R
の値を選択することによって、OPアンプ35の出力電
圧Vが飽和しないように調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光電スイッチに関
する。
【0002】
【従来の技術】光電スイッチは、例えば、流れラインで
ワークの有無や、透明フィルム、透明プラスチックボト
ルなどの透明体の有無を検出するために用いられる。
【0003】図1は、従来の光電スイッチの受光回路を
示す。従来の受光回路1は、検出物体(ワーク)を挟ん
で配置された、例えば発光ダイオードなどの発光素子
(図示せず)から投光された光ビームを受け入れる受光
素子2を含み、発光素子から投光された光を受光素子2
で受光すると、受光量に応じた電流が第1増幅部3の抵
抗Rを流れて電圧に変換され、第1増幅器3の出力電
圧Vは、更に、第2増幅部4により増幅されて、この
第2増幅部4から出力電圧Vが出力される。受光回路
1の出力電圧Vは、例えば、比較器5もしくはA/D
変換器を通してCPUやゲートアレイ等のデジタル処理
装置で処理することにより、光電スイッチの機能を実現
するようになっている。
【0004】例えば、透明体などの有無を検出するため
に、検出物体の至近距離に受光素子2を配置したような
場合、投光された光の殆どが、透明の検出物体を通過し
て受光素子に入射することになるが、第1増幅器3の出
力端bでの電圧Vが、図2から理解できるように、第
1増幅器3が出力可能な電圧範囲の上限に達してしまう
ことがある(以下、この現象を「飽和」と呼ぶことにす
る)。
【0005】また、第2増幅部4は第1増幅器3の出力
電圧Vを更に増幅することから、より少ない光量が受
光素子2に入射したとしても、この第2増幅部4は容易
に飽和してしまう。
【0006】したがって、仮に、検出物体の有無に関わ
りなく、検出物体が存在している第1状態と、検出物体
が存在してない第2状態とで共に、第1、第2の増幅器
3、4が飽和しているとすれば、検出物体の有無を検出
することは事実上不可能になってしまう。
【0007】このような問題に対して、例えば、投光量
を少なくしたり、受光素子2の受光感度を下げるなどに
よって対処することも考えられるが、このような対処方
法によれば、検出物体の有無による受光量の変化量も小
さくなるので、光電スイッチの検出又は判別能力を低下
させてしまうことになる。
【0008】このような問題に対して、図3に示す受光
回路10が既に提案されている。この受光回路10は、
第2増幅部4のマイナス入力側と定電圧Vccとの間に抵
抗R2が接続されていると共に、第2増幅部4のマイナ
ス入力側と接地との間に抵抗R3が接続されている。こ
のような受光回路10によれば、定電圧Vccによっても
たらされる抵抗R2と抵抗R3との接続点b’の設定電
圧Vb’に第1増幅器3の出力電圧の交流成分vbが重
畳され、その和(vb+Vb’)が第2増幅部4に入力
される。したがって、第2増幅部4の基準電圧をVdと
すると、第2増幅部4によって{vb−|Vd−Vb’
|}が増幅されることになる。すなわち、図4を参照す
れば、第1増幅器3の出力範囲に対してVdよりも下の
領域はオフセットされて、第2増幅部4では、Vdより
も上の領域の信号に関して増幅されることになる。な
お、第2増幅部4では反転増幅が行われるため、図4の
右側の図は左側の図に対して反転した信号で表されてい
る。
【0009】この図3に示す受光回路10によれば、第
2増幅部4での飽和を抑えることができるため、投光量
を減少させることなく微小な受光量の変化量を増幅でき
るという利点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の
受光回路10によれば、例えば、検出性能を向上させる
ために、受光素子2を検出物体に接近させる等によって
受光する光量を多くなるように環境を設定した場合、第
1増幅器3の段階で飽和してしまう虞がある。勿論、第
1増幅器3の段階で飽和したときには、検出物体の有無
を検出することが事実上困難になる。
【0011】そこで、本発明の目的は、検出性能を向上
するために受光量が多くなるようにしたとしても、検出
不能な状態を回避することのできる光電スイッチを提供
することにある。本発明の他の目的は、受光素子を検出
物体に近接させたとしても、検出不能又は判別不能な状
態となることを防止することのできる光電スイッチを提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる技術的課題は、本
発明の一つの観点によれば、受光素子に接続された少な
くとも1つの増幅部の出力電圧を増幅する第2増幅部を
備えた受光回路を有する光電スイッチであって、前記第
1増幅部に設けられて、受光素子が受光した光の量に応
じた電流が流れることにより電圧に変換する第1抵抗
と、該第1抵抗と電源との間に接続され、前記第1抵抗
を流れる前記受光素子が受光した光の量に応じた電流の
流れを打ち消す方向に流れる電流の大きさを調節するた
めの第2抵抗とを有することを特徴とする光電スイッチ
を提供することによって達成される。
【0013】本発明の他の観点によれば、上記の技術的
課題は、受光素子に直列に接続された複数の増幅部を有
する受光回路を備えた光電スイッチであって、該増幅部
のうち、前記受光素子に隣接した第1の増幅部がOPア
ンプを備え、前記受光素子が前記OPアンプのマイナス
側に接続され、前記OPアンプのマイナス側と出力側と
の間に第1抵抗が接続されて、該第1抵抗により前記受
光素子が受光した光の量に応じた電流が電圧に変換され
るようになった光電スイッチにおいて、前記受光素子が
受光した光の量に応じた電流を打ち消す方向に対向電流
を流すために、電源と、該電源と前記第1抵抗との間に
接続された第2抵抗とを有し、前記電源の電圧の大きさ
及び/又は前記第2抵抗の大きさを調節することによ
り、前記第1抵抗により電流―電圧変換される電流の大
きさ調節可能であることを特徴とする光電スイッチを提
供することによって達成される。
【0014】本発明の上記の目的及びその作用効果並び
に他の目的は、添付の図面を参照した本発明の好ましい
実施例の説明から明らかになろう。
【0015】
【実施例】図5は、実施例の光電スイッチの構成を示す
ブロック図である。この光電スイッチ20は、発光ダイ
オードによって構成された発光部21と、光ダイオード
によって構成された受光部22とを有し、投光回路23
により発光部21が発光すると、この光は、投光側光フ
ァイバー24を通って検出物体Tに向けて発射される。
検出物体Tを挟んで、投光側光ファイバー24とは反対
側に受光側光ファイバー25が配置され、検出物体Tを
通過した光は受光側光ファイバー25を通って受光部2
2を照射する。
【0016】光電スイッチ20は、受光回路26を含
み、受光回路26は、受光部22で受光した光の量を電
圧に変換及び増幅して出力し、受光回路26の出力信号
は例えばAD変換器27を介してCPU又はゲートアレ
イ28に入力される。CPU又はゲートアレイ28で
は、検出した受光量(電圧値)をしきい値と比較して検
出物体Tの有無などを判別し、その結果を出力回路29
を介して外部機器(図示せず)に供給する。
【0017】光電スイッチ20は、更に、液晶などから
なる表示部30と、複数のボタンを備えた操作部31と
を含み、作業者は、操作部31のボタンを選択的に押す
ことにより、例えばしきい値などの各種設定値を表示部
30で表示させながら変更することができる。
【0018】図6は、受光回路26を示す。受光回路2
6は、第1増幅部33と、第2増幅部34とを含む。第
1増幅部33のOPアンプ35の出力側とマイナス入力
側との間には第1抵抗Rが接続され、この第1抵抗R
のOPアンプマイナス入力側端には、定電源又は可変
電源36との間に第2抵抗Rが接続されている。
【0019】受光素子22が受光すると、その受光量に
応じた電流Iが第1抵抗Rを流れて電圧に変換され
るが、電源36から第2抵抗R、第1抵抗Rを通じ
て、電流Iを打ち消す方向に対向電流Iが流れるこ
とから、電源36の電圧V及び/又は第2抵抗R
値を選択することによって、OPアンプ35の出力電圧
が飽和しないように調整することができる。したが
って、図7を参照すれば、第1増幅部33の出力範囲に
対して下の領域はカットされて、上の領域だけを増幅し
て出力させることができる(図7の右側の図)。
【0020】電源36の電圧Vを可変にするには、例
えばD/Aコンバータや抵抗分圧などにより基準電圧を
作ってそれぞれを切り替えるようにすればよく、また、
電流Iの大きさを調節するための第2抵抗Rの値を
可変にするには、デジタルポテンショメータと呼ばれて
いるデジタル設定可変抵抗や、通常の可変抵抗又は抵抗
列の切り替えなどによって実現することができる。勿
論、電源36及び第2抵抗Rを設けて対向電流I
生じさせるようにしたことにより第1増幅部33が飽和
しない範囲を固定することができるのであれば、所定電
圧の定電源36及び所定の値の第2抵抗Rを受光回路
26に組み込むことにより、第1増幅部33の回路的な
飽和を防止することができる。
【0021】受光量を電流−電圧変換して増幅する第1
ステージの増幅部33で受光量に対応した電圧波形の上
部分だけを増幅した後の電圧Vは、第2増幅部34で
出力電圧Vまで増幅される。検出物体の検出や判別に
とって増幅の程度が不足するのであれば、第2増幅部3
4に続いて一つ又は複数の追加の増幅部(図示せず)を
設けることにより、多段階で増幅するようにすればよ
い。
【0022】如上のように、受光素子が得た受光量に応
じた電流Iを電流−電圧変換してこれを増幅する第1
増幅部33で、この電流Iを打ち消す方向の電流I
を発生させることにより第1段階の増幅部33の飽和を
回避することができる。したがって、受光素子22の受
光量が多くなるような使用態様で検出性能を高めるよう
にしたとしても、電源36の電位V及び/又は第2抵
抗Rの値を所定の値に設定したり調整することにより
第1段階の増幅部33の回路的な飽和を発生させること
なく、また、検出能力を低下させることもなく、増幅し
た変化量ΔV(図7)によって検出物体の有無や判別を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光電スイッチの受光回路を示す図であ
る。
【図2】図1の受光回路を備えた光電スイッチの問題点
を説明するための図である。
【図3】従来の他の光電スイッチの受光回路を示す図で
ある。
【図4】図3の受光回路の利点を説明するための図であ
る。
【図5】実施例の光電スイッチの全体構成を示すブロッ
ク図である。
【図6】従来の光電スイッチの受光回路を示す図であ
る。
【図7】図6の作用効果を説明するための図である。
【符号の説明】
20 光電スイッチ 22 受光素子 26 受光回路 33 第1増幅部 34 第2増幅部 35 第1増幅部のOPアンプ 36 受光量に応じた電流を打ち消す方向に電流を流
すための電源 R 電流―電圧変換するための第1抵抗 R 受光量に応じた電流を打ち消す方向に流れる電
流を調節するための第2抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光素子に接続された少なくとも1つの
    増幅部を備えた受光回路を有する光電スイッチであっ
    て、 前記第1増幅部に設けられて、受光素子が受光した光の
    量に応じた電流が流れることにより電圧に変換する第1
    抵抗と、 該第1抵抗と電源との間に接続され、前記第1抵抗を流
    れる前記受光素子が受光した光の量に応じた電流の流れ
    を打ち消す方向に流れる電流の大きさを調節するための
    第2抵抗とを有することを特徴とする光電スイッチ。
  2. 【請求項2】 前記電源が、その電圧を調節することが
    できる可変電源からなることを特徴とする請求項1に記
    載の光電スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記第2抵抗が、その抵抗値を調節する
    ことができる可変抵抗からなることを特徴とする請求項
    1又は2に記載の光電スイッチ。
  4. 【請求項4】 受光素子に直列に接続された複数の増幅
    部を有する受光回路を備えた光電スイッチであって、 該増幅部のうち、前記受光素子に隣接した第1の増幅部
    がOPアンプを備え、前記受光素子が前記OPアンプの
    マイナス側に接続され、 前記OPアンプのマイナス側と出力側との間に第1抵抗
    が接続されて、該第1抵抗により前記受光素子が受光し
    た光の量に応じた電流が電圧に変換されるようになった
    光電スイッチにおいて、 前記受光素子が受光した光の量に応じた電流を打ち消す
    方向に対向電流を流すために、電源と、該電源と前記第
    1抵抗との間に接続された第2抵抗とを有し、 前記電源の電圧の大きさ及び/又は前記第2抵抗の大き
    さを調節することにより、前記第1抵抗により電流―電
    圧変換される電流の大きさ調節可能であることを特徴と
    する光電スイッチ。
  5. 【請求項5】 前記電源が、その電圧を調節することが
    できる可変電源からなることを特徴とする請求項4に記
    載の光電スイッチ。
  6. 【請求項6】 前記第2抵抗が、その抵抗値を調節する
    ことができる可変抵抗からなることを特徴とする請求項
    4又は5の光電スイッチ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012132143A1 (ja) * 2011-03-30 2012-10-04 三洋電機株式会社 充電台
JP2012187917A (ja) * 2011-02-24 2012-10-04 Ricoh Co Ltd 記録装置及びプログラム

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