JP2003075547A - 物体検出装置 - Google Patents
物体検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な回路構成で差動増幅回路部の減数値で
ある電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同値
の電圧を設定できる物体検出装置を得る。 【解決手段】 制御回路部4と、反射型光センサ回路部
1と、反射型光センサ回路部1の出力電圧V1と制御回
路部4で設定された電圧V2との差分を増幅する差動増
幅回路部2と、差動増幅回路部2の出力電圧V3と制御
回路部4で設定された電圧V4とを比較し、電圧V4よ
り差動増幅回路部2の出力電圧V3の方が高ければ出力
電圧をVCC側に、低ければ出力電圧を0[V]側に変
化させる、或いは、逆に電圧V4より差動増幅回路部の
出力電圧V3の方が高ければ出力電圧を0[V]側に、
低ければ出力電圧をVCC側に変化させる比較回路部3
とを有し、制御回路部4は、比較回路部3の出力電圧V
5に基づいて電圧V2および電圧V4を制御するように
する。
ある電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同値
の電圧を設定できる物体検出装置を得る。 【解決手段】 制御回路部4と、反射型光センサ回路部
1と、反射型光センサ回路部1の出力電圧V1と制御回
路部4で設定された電圧V2との差分を増幅する差動増
幅回路部2と、差動増幅回路部2の出力電圧V3と制御
回路部4で設定された電圧V4とを比較し、電圧V4よ
り差動増幅回路部2の出力電圧V3の方が高ければ出力
電圧をVCC側に、低ければ出力電圧を0[V]側に変
化させる、或いは、逆に電圧V4より差動増幅回路部の
出力電圧V3の方が高ければ出力電圧を0[V]側に、
低ければ出力電圧をVCC側に変化させる比較回路部3
とを有し、制御回路部4は、比較回路部3の出力電圧V
5に基づいて電圧V2および電圧V4を制御するように
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体検出装置に関
し、特に、反射型光センサを使用した物体検知に適用し
て有効な技術に関するものである。
し、特に、反射型光センサを使用した物体検知に適用し
て有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光センサは反射型と透過型とに大別でき
るが、複写機、プリンタ、スキャナなどでは、原稿検知
に反射型光センサが数多く利用されている。
るが、複写機、プリンタ、スキャナなどでは、原稿検知
に反射型光センサが数多く利用されている。
【0003】ここで、反射型光センサには直流光を用い
たものと変調光を用いたものとがある。
たものと変調光を用いたものとがある。
【0004】変調光式では、図3に変調駆動方式の反射
型光センサを示すブロック図として示すように、発光側
にはLEDを変調駆動するためのドライバである変調駆
動回路が、受光側にはフォトトランジスタからの出力を
増幅する増幅器の他に検波回路および波形整形回路が設
けられており、外乱光に強く長距離検出に適したセンサ
になる。
型光センサを示すブロック図として示すように、発光側
にはLEDを変調駆動するためのドライバである変調駆
動回路が、受光側にはフォトトランジスタからの出力を
増幅する増幅器の他に検波回路および波形整形回路が設
けられており、外乱光に強く長距離検出に適したセンサ
になる。
【0005】また、直流光式では、図4に直流光方式の
反射型光センサを示すブロック図として示すように、発
光側にはLEDに流す電流値を決める抵抗が、受光側に
はフォトトランジスタが設けられたシンプルな回路構成
となっているのが一般的である。
反射型光センサを示すブロック図として示すように、発
光側にはLEDに流す電流値を決める抵抗が、受光側に
はフォトトランジスタが設けられたシンプルな回路構成
となっているのが一般的である。
【0006】また、回路の誤動作をなくすために、被検
出物があるときとないときのセンサの出力電圧差を大き
くする必要があり、センサの取り付けには図5に光セン
サの取り付けの一例を示す説明図として、図6に光セン
サの取り付けの他の一例を示す説明図として、図7に光
センサの取り付けのさらに他の一例を示す説明図として
示すような工夫を行うのが一般的である。
出物があるときとないときのセンサの出力電圧差を大き
くする必要があり、センサの取り付けには図5に光セン
サの取り付けの一例を示す説明図として、図6に光セン
サの取り付けの他の一例を示す説明図として、図7に光
センサの取り付けのさらに他の一例を示す説明図として
示すような工夫を行うのが一般的である。
【0007】すなわち、図5に示す場合は、センサ50
とその正面に位置する構造物51との間の距離を十分に
取らないと被検出物通過範囲52と構造物51との隙間
が小さくなり、被検出物が存在しないときにセンサ50
の発光部からの光が構造物51で乱反射して受光部に戻
ってきてS/N比が下がるので(図5(a))、センサ
50とその正面に位置する構造物51との間の距離を十
分に取るようにしたものである(図5(b))。
とその正面に位置する構造物51との間の距離を十分に
取らないと被検出物通過範囲52と構造物51との隙間
が小さくなり、被検出物が存在しないときにセンサ50
の発光部からの光が構造物51で乱反射して受光部に戻
ってきてS/N比が下がるので(図5(a))、センサ
50とその正面に位置する構造物51との間の距離を十
分に取るようにしたものである(図5(b))。
【0008】また、図5のような対策を施せないケース
などでは、図6に示すように、センサ50の発光部から
の光が照射される位置に反射率の低い部材53を取り付
けたり、図7に示すように、センサ50の発光部から構
造物51に照射された光を外方に反射する反射部51a
を形成したりする。
などでは、図6に示すように、センサ50の発光部から
の光が照射される位置に反射率の低い部材53を取り付
けたり、図7に示すように、センサ50の発光部から構
造物51に照射された光を外方に反射する反射部51a
を形成したりする。
【0009】そして、前述した図3および図4に示す何
れかの反射型光センサも、出力段に接続されているトラ
ンジスタのVBE電圧が、被検出物があるときにはON
される電圧よりも十分高く、被検出物がないときにON
される電圧よりも十分低く出力されるように回路の定数
や取り付けの条件を定めることにより、被検出物を検出
しているときにはトランジスタがONして出力がほぼ0
[V]、被検出物を検出してないときにはトランジシタ
がOFFして出力はVCCにプルアップされ物体検出装
置として機能する。
れかの反射型光センサも、出力段に接続されているトラ
ンジスタのVBE電圧が、被検出物があるときにはON
される電圧よりも十分高く、被検出物がないときにON
される電圧よりも十分低く出力されるように回路の定数
や取り付けの条件を定めることにより、被検出物を検出
しているときにはトランジスタがONして出力がほぼ0
[V]、被検出物を検出してないときにはトランジシタ
がOFFして出力はVCCにプルアップされ物体検出装
置として機能する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ここで、被検知物の反
射率が低い場合や外乱光がある場合、あるいはセンサ自
体の放たれた光が辺りの構造体により乱反射してセンサ
の受光部で受光される場合は、被検知物の有無で生じる
センサの出力電圧差、S/N比が小さくなる。
射率が低い場合や外乱光がある場合、あるいはセンサ自
体の放たれた光が辺りの構造体により乱反射してセンサ
の受光部で受光される場合は、被検知物の有無で生じる
センサの出力電圧差、S/N比が小さくなる。
【0011】これらの場合は、時として、被検知物の有
無で生じるセンサの出力電圧差よりも、センサ感度によ
る出力電圧のばらつき範囲、経年変化によるセンサの出
力低下による電圧変化量の方が大きくなり、前述した図
3や図4に示す構成では、センサの感度により正常に動
作しなくなるものや、初めは動いていたが時が経つと動
作しなくなるといった不具合が生じてくる。
無で生じるセンサの出力電圧差よりも、センサ感度によ
る出力電圧のばらつき範囲、経年変化によるセンサの出
力低下による電圧変化量の方が大きくなり、前述した図
3や図4に示す構成では、センサの感度により正常に動
作しなくなるものや、初めは動いていたが時が経つと動
作しなくなるといった不具合が生じてくる。
【0012】この場合、例えば図8に従来における反射
型光センサの回路構成の一例を示すブロック図として示
すように、センサの出力信号から被検知物がないときの
電圧(以下、「オフセット電圧」という。)を差し引い
た差信号分を増幅させる差動増幅回路部53と、この差
動増幅回路部53の出力信号と閾値電圧とを比較する比
較回路部54で被検出物の有無を判定する技術が考えら
れる。
型光センサの回路構成の一例を示すブロック図として示
すように、センサの出力信号から被検知物がないときの
電圧(以下、「オフセット電圧」という。)を差し引い
た差信号分を増幅させる差動増幅回路部53と、この差
動増幅回路部53の出力信号と閾値電圧とを比較する比
較回路部54で被検出物の有無を判定する技術が考えら
れる。
【0013】しかし、この場合において、差し引く電圧
としてオフセット電圧を設定するためには、機器の製造
時に調整治具等でオフセット電圧を計測するか、図9に
従来における反射型光センサの回路構成の他の一例を示
すブロック図として示すようにA/D変換器55を設け
て制御回路部56にオフセット電圧を読み取らせなくて
はならない。
としてオフセット電圧を設定するためには、機器の製造
時に調整治具等でオフセット電圧を計測するか、図9に
従来における反射型光センサの回路構成の他の一例を示
すブロック図として示すようにA/D変換器55を設け
て制御回路部56にオフセット電圧を読み取らせなくて
はならない。
【0014】前者の技術では、生産効率が悪く経年変化
によるセンサの感度低下によるオフセット電圧の低下を
補正できない。また、後者の技術では、実際に被検出物
を検知させる動作を行っているときには不要であるA/
D変換器55が必要となり、機器に数多くのセンサが存
在するときなどは回路が複雑且つ高価になる。
によるセンサの感度低下によるオフセット電圧の低下を
補正できない。また、後者の技術では、実際に被検出物
を検知させる動作を行っているときには不要であるA/
D変換器55が必要となり、機器に数多くのセンサが存
在するときなどは回路が複雑且つ高価になる。
【0015】そこで、本発明は、調整治具やA/D変換
器を用いない簡単な回路構成で差動増幅回路部の減数値
である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同
値の電圧を設定することのできる物体検出装置を提供す
ることを目的とする。
器を用いない簡単な回路構成で差動増幅回路部の減数値
である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同
値の電圧を設定することのできる物体検出装置を提供す
ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の物体検出装置は、装置の動作制御を行う制
御回路部と、被検出物に対して光を照射する発光部と被
検出物から反射された光を受ける受光部を有する反射型
光センサを有する反射型光センサ回路部と、反射型光セ
ンサ回路部の出力電圧V1と制御回路部で設定された電
圧V2との差分を増幅する差動増幅回路部と、差動増幅
回路部の出力電圧V3と制御回路部で設定された電圧V
4とを比較し、電圧V4より差動増幅回路部の出力電圧
V3の方が高ければ出力電圧をVCC側に、低ければ出
力電圧を0[V]側に変化させる、或いは、逆に電圧V
4より差動増幅回路部の出力電圧V3の方が高ければ出
力電圧を0[V]側に、低ければ出力電圧をVCC側に
変化させる比較回路部とを有し、制御回路部は、比較回
路部の出力電圧V5に基づいて電圧V2および電圧V4
を制御するようにしたものである。
に、本発明の物体検出装置は、装置の動作制御を行う制
御回路部と、被検出物に対して光を照射する発光部と被
検出物から反射された光を受ける受光部を有する反射型
光センサを有する反射型光センサ回路部と、反射型光セ
ンサ回路部の出力電圧V1と制御回路部で設定された電
圧V2との差分を増幅する差動増幅回路部と、差動増幅
回路部の出力電圧V3と制御回路部で設定された電圧V
4とを比較し、電圧V4より差動増幅回路部の出力電圧
V3の方が高ければ出力電圧をVCC側に、低ければ出
力電圧を0[V]側に変化させる、或いは、逆に電圧V
4より差動増幅回路部の出力電圧V3の方が高ければ出
力電圧を0[V]側に、低ければ出力電圧をVCC側に
変化させる比較回路部とを有し、制御回路部は、比較回
路部の出力電圧V5に基づいて電圧V2および電圧V4
を制御するようにしたものである。
【0017】これにより、調整治具やA/D変換器を用
いない簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち上
げる度にオフセット電圧を測定して差動増幅回路部の減
数値である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧
と同値の電圧を設定することが可能になる。
いない簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち上
げる度にオフセット電圧を測定して差動増幅回路部の減
数値である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧
と同値の電圧を設定することが可能になる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、装置の動作制御を行う制御回路部と、被検出物に対
して光を照射する発光部と被検出物から反射された光を
受ける受光部を有する反射型光センサを有する反射型光
センサ回路部と、反射型光センサ回路部の出力電圧V1
と制御回路部で設定された電圧V2との差分を増幅する
差動増幅回路部と、差動増幅回路部の出力電圧V3と制
御回路部で設定された電圧V4とを比較し、電圧V4よ
り差動増幅回路部の出力電圧V3の方が高ければ出力電
圧をVCC側に、低ければ出力電圧を0[V]側に変化
させる、或いは、逆に電圧V4より差動増幅回路部の出
力電圧V3の方が高ければ出力電圧を0[V]側に、低
ければ出力電圧をVCC側に変化させる比較回路部とを
有し、制御回路部は、比較回路部の出力電圧V5に基づ
いて電圧V2および電圧V4を制御する物体検出装置で
あり、調整治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構
成により、生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット
電圧を測定して差動増幅回路部の減数値である電圧V2
に反射型光センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定
することが可能になるという作用を有する。
は、装置の動作制御を行う制御回路部と、被検出物に対
して光を照射する発光部と被検出物から反射された光を
受ける受光部を有する反射型光センサを有する反射型光
センサ回路部と、反射型光センサ回路部の出力電圧V1
と制御回路部で設定された電圧V2との差分を増幅する
差動増幅回路部と、差動増幅回路部の出力電圧V3と制
御回路部で設定された電圧V4とを比較し、電圧V4よ
り差動増幅回路部の出力電圧V3の方が高ければ出力電
圧をVCC側に、低ければ出力電圧を0[V]側に変化
させる、或いは、逆に電圧V4より差動増幅回路部の出
力電圧V3の方が高ければ出力電圧を0[V]側に、低
ければ出力電圧をVCC側に変化させる比較回路部とを
有し、制御回路部は、比較回路部の出力電圧V5に基づ
いて電圧V2および電圧V4を制御する物体検出装置で
あり、調整治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構
成により、生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット
電圧を測定して差動増幅回路部の減数値である電圧V2
に反射型光センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定
することが可能になるという作用を有する。
【0019】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、制御回路部は、比較回路部の電
圧V4に0[V]の電圧を設定し、差動増幅回路部の減
数値である電圧V2には反射型光センサ回路部の出力電
圧V1よりも低い電圧を設定し、比較回路部の出力を0
[V]側に(或いはVCC側に)遷移させてこの比較回
路部の出力電圧V5を監視し、出力電圧V5がVCC側
に(或いは0[V]側に)遷移するまで差動増幅回路部
の電圧V2を上げて反射型光センサ回路部の出力電圧V
1と電圧V2とを等しくする物体検出装置であり、調整
治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、
生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定
して差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光
センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが
可能になるという作用を有する。
1記載の発明において、制御回路部は、比較回路部の電
圧V4に0[V]の電圧を設定し、差動増幅回路部の減
数値である電圧V2には反射型光センサ回路部の出力電
圧V1よりも低い電圧を設定し、比較回路部の出力を0
[V]側に(或いはVCC側に)遷移させてこの比較回
路部の出力電圧V5を監視し、出力電圧V5がVCC側
に(或いは0[V]側に)遷移するまで差動増幅回路部
の電圧V2を上げて反射型光センサ回路部の出力電圧V
1と電圧V2とを等しくする物体検出装置であり、調整
治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、
生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定
して差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光
センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが
可能になるという作用を有する。
【0020】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1記載の発明において、制御回路部は、比較回路部の電
圧V4に0[V]の電圧を設定し、差動増幅回路部の減
数値である電圧V2には反射型光センサ回路部の出力電
圧V1よりも高い電圧を設定し、比較回路部の出力をV
CC側に(或いは0[V]側に)遷移させてこの比較回
路部の出力電圧V5を監視し、出力電圧V5が0[V]
側に(或いはVCC側に)遷移するまで差動増幅回路部
の電圧V2を下げて反射型光センサ回路部の出力電圧V
1と電圧V2とを等しくする物体検出装置であり、調整
治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、
生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定
して差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光
センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが
可能になるという作用を有する。
1記載の発明において、制御回路部は、比較回路部の電
圧V4に0[V]の電圧を設定し、差動増幅回路部の減
数値である電圧V2には反射型光センサ回路部の出力電
圧V1よりも高い電圧を設定し、比較回路部の出力をV
CC側に(或いは0[V]側に)遷移させてこの比較回
路部の出力電圧V5を監視し、出力電圧V5が0[V]
側に(或いはVCC側に)遷移するまで差動増幅回路部
の電圧V2を下げて反射型光センサ回路部の出力電圧V
1と電圧V2とを等しくする物体検出装置であり、調整
治具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、
生産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定
して差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光
センサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが
可能になるという作用を有する。
【0021】本発明の請求項4に記載の発明は、請求項
2または3記載の発明において、被検出物がない状態の
反射型光センサ回路部の出力電圧を差動増幅回路部の減
数値である電圧V2に設定し、当該反射型光センサ回路
部のオフセットをキャンセルさせて増幅することにより
被検出物の有無で生じる反射型光センサ回路部の電圧差
を取る物体検出装置であり、調整治具やA/D変換器を
用いない簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち
上げる度ににオフセット電圧を測定して差動増幅回路部
の減数値である電圧V2に反射型光センサのオフセット
電圧と同値の電圧を設定することが可能になるという作
用を有する。
2または3記載の発明において、被検出物がない状態の
反射型光センサ回路部の出力電圧を差動増幅回路部の減
数値である電圧V2に設定し、当該反射型光センサ回路
部のオフセットをキャンセルさせて増幅することにより
被検出物の有無で生じる反射型光センサ回路部の電圧差
を取る物体検出装置であり、調整治具やA/D変換器を
用いない簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち
上げる度ににオフセット電圧を測定して差動増幅回路部
の減数値である電圧V2に反射型光センサのオフセット
電圧と同値の電圧を設定することが可能になるという作
用を有する。
【0022】本発明の請求項5に記載の発明は、請求項
4記載の発明において、差動増幅回路部の電圧V2の大
きさに応じて比較回路部の閾値電圧の設定を変化させる
物体検出装置であり、調整治具やA/D変換器を用いな
い簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち上げる
度にオフセット電圧を測定して差動増幅回路部の減数値
である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同
値の電圧を設定することが可能になるという作用を有す
る。
4記載の発明において、差動増幅回路部の電圧V2の大
きさに応じて比較回路部の閾値電圧の設定を変化させる
物体検出装置であり、調整治具やA/D変換器を用いな
い簡単な回路構成により、生産時又は装置を立ち上げる
度にオフセット電圧を測定して差動増幅回路部の減数値
である電圧V2に反射型光センサのオフセット電圧と同
値の電圧を設定することが可能になるという作用を有す
る。
【0023】以下、本発明の実施の形態について、図1
および図2を用いて説明する。
および図2を用いて説明する。
【0024】図1は本発明の一実施の形態である反射型
光センサを使用した物体検出装置を示す回路図、図2は
図1の物体検出装置の動作を示すフローチャートであ
る。
光センサを使用した物体検出装置を示す回路図、図2は
図1の物体検出装置の動作を示すフローチャートであ
る。
【0025】図1に示すように、本実施の形態の物体検
出装置は、ディジタル信号で設定された値をアナログ信
号に変換する第1のD/A変換器5および第2のD/A
変換器6と、被検出物に対して光を照射する発光部およ
び被検出物から反射された光を受ける受光部を有する反
射型光センサを有する反射型光センサ回路部1と、この
反射型光センサ回路部1の出力電圧V1から第1のD/
A変換器5を介して制御回路部4で設定された電圧V2
を引き、その信号を増幅する差動増幅回路部2と、差動
増幅回路部2の出力信号V3と第2のD/A変換器6を
介して制御回路部4で設定された閾値電圧(電圧)V4
とを比較して被検出物の有無を判定する比較回路部3
と、比較回路部3の出力電圧V5を監視し、差動増幅回
路部2の減数値である電圧V2と比較回路部3の閾値電
圧である第1および第2のD/A変換器5,6の出力を
制御する制御回路部4とを有している。そして、第1お
よび第2のD/A変換器5,6は入出力ポートを有する
制御回路部4に接続されており、制御回路部4により値
が設定されるようになっている。
出装置は、ディジタル信号で設定された値をアナログ信
号に変換する第1のD/A変換器5および第2のD/A
変換器6と、被検出物に対して光を照射する発光部およ
び被検出物から反射された光を受ける受光部を有する反
射型光センサを有する反射型光センサ回路部1と、この
反射型光センサ回路部1の出力電圧V1から第1のD/
A変換器5を介して制御回路部4で設定された電圧V2
を引き、その信号を増幅する差動増幅回路部2と、差動
増幅回路部2の出力信号V3と第2のD/A変換器6を
介して制御回路部4で設定された閾値電圧(電圧)V4
とを比較して被検出物の有無を判定する比較回路部3
と、比較回路部3の出力電圧V5を監視し、差動増幅回
路部2の減数値である電圧V2と比較回路部3の閾値電
圧である第1および第2のD/A変換器5,6の出力を
制御する制御回路部4とを有している。そして、第1お
よび第2のD/A変換器5,6は入出力ポートを有する
制御回路部4に接続されており、制御回路部4により値
が設定されるようになっている。
【0026】この物体検出装置の回路動作について説明
する。
する。
【0027】反射型光センサ回路部1は、発光部と受光
部が一体となった反射型光センサユニットを用いてお
り、発光部から放射された光が反射して受光部に入る
と、その光の量に応じて出力電流が流れて電圧が発生す
るようになっている。
部が一体となった反射型光センサユニットを用いてお
り、発光部から放射された光が反射して受光部に入る
と、その光の量に応じて出力電流が流れて電圧が発生す
るようになっている。
【0028】差動増幅回路部2は、オペアンプ[Ope
rational Amplifier]から構成され
ている。これはオペアンプの応用回路として一般的に知
られている差動増幅回路の形であって、抵抗10=抵抗
20=R1、抵抗30=抵抗40=R2のとき次式が成
り立つことは周知のことである。
rational Amplifier]から構成され
ている。これはオペアンプの応用回路として一般的に知
られている差動増幅回路の形であって、抵抗10=抵抗
20=R1、抵抗30=抵抗40=R2のとき次式が成
り立つことは周知のことである。
【0029】
V3=(R2/R1)×(V1−V2)・・・(式1)
したがって、反射型光センサ回路部1の出力電圧V1か
ら第1のD/A変換器5で設定された電圧V2が引かれ
て(R2/R1)倍に増幅された信号V3が次段の比較
回路部3へ出力されることになる(R2>R1とす
る)。
ら第1のD/A変換器5で設定された電圧V2が引かれ
て(R2/R1)倍に増幅された信号V3が次段の比較
回路部3へ出力されることになる(R2>R1とす
る)。
【0030】比較回路部3はコンパレータが使用されて
いる。そして、第2のD/A変換器6で設定された閾値
の電圧V4よりも入力信号V3が大きいときにコンパレ
ータの出力はLowになる回路とする(これとは逆に、
コンパレータの出力がHighになる回路であってもよ
い)。
いる。そして、第2のD/A変換器6で設定された閾値
の電圧V4よりも入力信号V3が大きいときにコンパレ
ータの出力はLowになる回路とする(これとは逆に、
コンパレータの出力がHighになる回路であってもよ
い)。
【0031】制御回路部4は、比較回路部3の信号V5
を監視し、接続されている2個の第1および第2のD/
A変換器5,6にディジタル信号で設定値を指示する機
能を持つ。たとえば、8ビットのデータで設定できるD
/A変換器であれば、基準電圧(電源)を255ステッ
プで設定できることになる。
を監視し、接続されている2個の第1および第2のD/
A変換器5,6にディジタル信号で設定値を指示する機
能を持つ。たとえば、8ビットのデータで設定できるD
/A変換器であれば、基準電圧(電源)を255ステッ
プで設定できることになる。
【0032】第1および第2のD/A変換器5,6は、
8ビットのディジタル値で制御回路部4から指示を受け
た場合を考えると、第1および第2のD/A変換器5,
6が出力する電圧値は次式のようになる。
8ビットのディジタル値で制御回路部4から指示を受け
た場合を考えると、第1および第2のD/A変換器5,
6が出力する電圧値は次式のようになる。
【0033】
V4≒VCC×[制御回路部からの設定値]/255・・・(式2)
次に、本物体検出装置の動作について、図2を用いて説
明する。
明する。
【0034】ここで、図2は、図1に示す回路でオフセ
ット電圧を測定して差動増幅回路部2に設定する減数値
の電圧に測定したオフセット電圧値を設定させるための
制御回路部4が行うアルゴリズムの一例を示すフローチ
ャートである。
ット電圧を測定して差動増幅回路部2に設定する減数値
の電圧に測定したオフセット電圧値を設定させるための
制御回路部4が行うアルゴリズムの一例を示すフローチ
ャートである。
【0035】このフローチャートは、第1のD/A変換
器5を調整して、出力電圧V3が0[V]になるポイン
トを見つけている。このポイントのときの第1のD/A
変換器5の電圧V2が反射型光センサ回路部1の出力値
を指し示すことになる。つまり、被検出物がないときに
行えばオフセット電圧を測定していることになる。
器5を調整して、出力電圧V3が0[V]になるポイン
トを見つけている。このポイントのときの第1のD/A
変換器5の電圧V2が反射型光センサ回路部1の出力値
を指し示すことになる。つまり、被検出物がないときに
行えばオフセット電圧を測定していることになる。
【0036】すなわち、先ず検出物がない状態にし、制
御回路部4より第1のD/A変換器5に0(V2=0
[V])を、第2のD/A変換器6に0+αを設定する
(ステップS1)。なお、αを加算しているのはこのコ
ンパレータに同値が入力された場合に出力が不定にな
り、V3=V4=0[V]の入力を避けるためである。
ここでは説明上α=1とする。
御回路部4より第1のD/A変換器5に0(V2=0
[V])を、第2のD/A変換器6に0+αを設定する
(ステップS1)。なお、αを加算しているのはこのコ
ンパレータに同値が入力された場合に出力が不定にな
り、V3=V4=0[V]の入力を避けるためである。
ここでは説明上α=1とする。
【0037】V1にはオフセット電圧が発生しているの
で、V1>V2であり、(式1)より、 V3=(V1−0)×(R2/R1) V3=V1×(R2/R1)>>0[V]・・・(式3) になる。
で、V1>V2であり、(式1)より、 V3=(V1−0)×(R2/R1) V3=V1×(R2/R1)>>0[V]・・・(式3) になる。
【0038】比較回路部3の閾値である第2のD/A変
換器6にはV4=0+α=1が設定されているので、
(式2)より、 V4=VCC×1/255 =5/255≒0.02
[V] になり、V3>V4となる。閾値V4よりも入力信号V
3の方が大きいので比較回路部3の出力P1はLowに
なる(逆論理のコンパレータを使用した場合はHigh
になる)。
換器6にはV4=0+α=1が設定されているので、
(式2)より、 V4=VCC×1/255 =5/255≒0.02
[V] になり、V3>V4となる。閾値V4よりも入力信号V
3の方が大きいので比較回路部3の出力P1はLowに
なる(逆論理のコンパレータを使用した場合はHigh
になる)。
【0039】次に、比較回路部3の出力P1の出力がL
owからHigh(逆論理のコンパレータの場合はHi
ghからLow)に変化したかどうかをを監視する(ス
テップS2)。
owからHigh(逆論理のコンパレータの場合はHi
ghからLow)に変化したかどうかをを監視する(ス
テップS2)。
【0040】そして、High(逆論理のコンパレータ
の場合はLow)に変化しなければ、第1のD/A変換
器5をインクリメントし(ステップS3)、ステップS
2に戻る。この処理は、ステップS2においてに比較回
路部3の出力P1の出力がHigh(逆論理のコンパレ
ータの場合はLow)に変化するまで繰り返す。
の場合はLow)に変化しなければ、第1のD/A変換
器5をインクリメントし(ステップS3)、ステップS
2に戻る。この処理は、ステップS2においてに比較回
路部3の出力P1の出力がHigh(逆論理のコンパレ
ータの場合はLow)に変化するまで繰り返す。
【0041】ステップS2において、比較回路部3の出
力P1の出力がLowからHigh(逆論理のコンパレ
ータの場合はHighからLow)に変化したならば、
これは比較回路部3の閾値である第2のD/A変換器6
の電圧V4よりもV3の方が小さくなったことを、つま
り(V4≒0.02[V])>(V3≒0[V])であ
ることを意味する。
力P1の出力がLowからHigh(逆論理のコンパレ
ータの場合はHighからLow)に変化したならば、
これは比較回路部3の閾値である第2のD/A変換器6
の電圧V4よりもV3の方が小さくなったことを、つま
り(V4≒0.02[V])>(V3≒0[V])であ
ることを意味する。
【0042】差動増幅回路部2でV3≒0になる条件は
(式2)より、 V3≒0≒(R2/R1)×(V2−V1)・・・(式4) よりV2≒V1ということが分かる。
(式2)より、 V3≒0≒(R2/R1)×(V2−V1)・・・(式4) よりV2≒V1ということが分かる。
【0043】そして、このときの第1のD/A変換器5
の値をオフセット電圧に決定する(ステップS4)。な
お、この値はセンサ回路として使用するときの設定値と
なる。
の値をオフセット電圧に決定する(ステップS4)。な
お、この値はセンサ回路として使用するときの設定値と
なる。
【0044】最後に、第2のD/A変換器6に実際にセ
ンサ回路として使用するときの閾値を設定する(ステッ
プS5)。この値は回路の条件により適当な値を設定す
ればよいが、このときの値は固定でもよいし、オフセッ
ト電圧の高さに応じて可変させてもよい。
ンサ回路として使用するときの閾値を設定する(ステッ
プS5)。この値は回路の条件により適当な値を設定す
ればよいが、このときの値は固定でもよいし、オフセッ
ト電圧の高さに応じて可変させてもよい。
【0045】機器取り付けの条件によるオフセットのば
らつきの影響がないセンサ回路ユニットの場合は、上記
方法で測定したオフセット電圧のばらつきをセンサ感度
のばらつきとして捉えることができるので、オフセット
の電圧により比較回路部3に設定する閾値V4を可変す
ることでノイズによる影響を少なくできる。
らつきの影響がないセンサ回路ユニットの場合は、上記
方法で測定したオフセット電圧のばらつきをセンサ感度
のばらつきとして捉えることができるので、オフセット
の電圧により比較回路部3に設定する閾値V4を可変す
ることでノイズによる影響を少なくできる。
【0046】このように、本発明によれば、調整治具や
A/D変換器を用いない簡単な回路構成により、生産時
又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定して差
動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光センサ
のオフセット電圧と同値の電圧を設定することが可能に
なる。
A/D変換器を用いない簡単な回路構成により、生産時
又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定して差
動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光センサ
のオフセット電圧と同値の電圧を設定することが可能に
なる。
【0047】これにより、生産性が向上するとともに多
くのセンサが存在する機器においても回路は複雑になら
ない。
くのセンサが存在する機器においても回路は複雑になら
ない。
【0048】また、経年変化でセンサの感度が低下する
ことによりオフセット電圧も落ちるが、オフセット電圧
の初期値を記憶させておき、経年変化に応じて閾値電圧
を下げることにより、センサの感度低下や経年変化の影
響を受けることもない。
ことによりオフセット電圧も落ちるが、オフセット電圧
の初期値を記憶させておき、経年変化に応じて閾値電圧
を下げることにより、センサの感度低下や経年変化の影
響を受けることもない。
【0049】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、調整治
具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、生
産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定し
て差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光セ
ンサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが可
能になるという有効な効果が得られる。
具やA/D変換器を用いない簡単な回路構成により、生
産時又は装置を立ち上げる度にオフセット電圧を測定し
て差動増幅回路部の減数値である電圧V2に反射型光セ
ンサのオフセット電圧と同値の電圧を設定することが可
能になるという有効な効果が得られる。
【0050】これにより、生産性が向上するとともに多
くのセンサが存在する機器においても回路は複雑になら
ないという効果が得られる。
くのセンサが存在する機器においても回路は複雑になら
ないという効果が得られる。
【0051】また、本発明によれば、経年変化でセンサ
の感度が低下することによりオフセット電圧も落ちる
が、オフセット電圧の初期値を記憶させておき、経年変
化に応じて閾値電圧を下げることにより、センサの感度
低下や経年変化の影響を受けることもないという有効な
効果が得られる。
の感度が低下することによりオフセット電圧も落ちる
が、オフセット電圧の初期値を記憶させておき、経年変
化に応じて閾値電圧を下げることにより、センサの感度
低下や経年変化の影響を受けることもないという有効な
効果が得られる。
【図1】本発明の一実施の形態である反射型光センサを
使用した物体検出装置を示す回路図
使用した物体検出装置を示す回路図
【図2】図1の物体検出装置の動作を示すフローチャー
ト
ト
【図3】変調駆動方式の反射型光センサを示すブロック
図
図
【図4】直流光方式の反射型光センサを示すブロック図
【図5】光センサの取り付けの一例を示す説明図
【図6】光センサの取り付けの他の一例を示す説明図
【図7】光センサの取り付けのさらに他の一例を示す説
明図
明図
【図8】従来における反射型光センサの回路構成の一例
を示すブロック図
を示すブロック図
【図9】従来における反射型光センサの回路構成の他の
一例を示すブロック図
一例を示すブロック図
1 反射型光センサ回路部
2 差動増幅回路部
3 比較回路部
4 制御回路部
5 第1のD/A変換器
6 第2のD/A変換器
Claims (5)
- 【請求項1】装置の動作制御を行う制御回路部と、 被検出物に対して光を照射する発光部と被検出物から反
射された光を受ける受光部を有する反射型光センサを有
する反射型光センサ回路部と、 前記反射型光センサ回路部の出力電圧V1と前記制御回
路部で設定された電圧V2との差分を増幅する差動増幅
回路部と、 前記差動増幅回路部の出力電圧V3と前記制御回路部で
設定された電圧V4とを比較し、前記電圧V4より前記
差動増幅回路部の出力電圧V3の方が高ければ出力電圧
をVCC側に、低ければ出力電圧を0[V]側に変化さ
せる、或いは、前記電圧V4より前記差動増幅回路部の
出力電圧V3の方が高ければ出力電圧を0[V]側に、
低ければ出力電圧をVCC側に変化させる比較回路部と
を有し、 前記制御回路部は、前記比較回路部の出力電圧V5に基
づいて前記電圧V2および前記電圧V4を制御すること
を特徴とする物体検出装置。 - 【請求項2】前記制御回路部は、前記比較回路部の電圧
V4に0[V]の電圧を設定し、前記差動増幅回路部の
減数値である電圧V2には前記反射型光センサ回路部の
出力電圧V1よりも低い電圧を設定し、前記比較回路部
の出力を0[V]側に(或いはVCC側に)遷移させて
この比較回路部の出力電圧V5を監視し、前記出力電圧
V5がVCC側に(或いは0[V]側に)遷移するまで
前記差動増幅回路部の電圧V2を上げて前記反射型光セ
ンサ回路部の出力電圧V1と電圧V2とを等しくするこ
とを特徴とする請求項1記載のた物体検出装置。 - 【請求項3】前記制御回路部は、前記比較回路部の電圧
V4に0[V]の電圧を設定し、前記差動増幅回路部の
減数値である電圧V2には前記反射型光センサ回路部の
出力電圧V1よりも高い電圧を設定し、前記比較回路部
の出力をVCC側に(或いは0[V]側に)遷移させて
この比較回路部の出力電圧V5を監視し、前記出力電圧
V5が0[V]側に(或いはVCC側に)遷移するまで
前記差動増幅回路部の電圧V2を下げて前記反射型光セ
ンサ回路部の出力電圧V1と電圧V2とを等しくするこ
とを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。 - 【請求項4】被検出物がない状態の反射型光センサ回路
部の出力電圧を前記差動増幅回路部の減数値である電圧
V2に設定し、当該反射型光センサ回路部のオフセット
をキャンセルさせて増幅することにより被検出物の有無
で生じる前記反射型光センサ回路部の電圧差を取ること
を特徴とする請求項2または3記載の物体検出装置。 - 【請求項5】前記差動増幅回路部の電圧V2の大きさに
応じて前記比較回路部の閾値電圧の設定を変化させるこ
とを特徴とする請求項4記載の物体検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001266988A JP2003075547A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001266988A JP2003075547A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 物体検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003075547A true JP2003075547A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19093187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001266988A Withdrawn JP2003075547A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 物体検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003075547A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007170970A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 検知装置及び照明制御装置 |
JP2008128936A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Nec Computertechno Ltd | 光センサ装置検知レベル調整方法および光センサ装置検知レベル調整システム |
JP2008203030A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Inax Corp | 人体検知装置及び水回り機器 |
JP2009076237A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Mitsubishi Motors Corp | El発光式タッチスイッチ |
CN103529483A (zh) * | 2012-07-02 | 2014-01-22 | 中日龙(襄阳)机电技术开发有限公司 | 移动物体的检测装置 |
CN108107479A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 华东交通大学 | 一种铁路运输卷刚货物状态监测装置 |
CN109217866A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 阿自倍尔株式会社 | 光电开关 |
-
2001
- 2001-09-04 JP JP2001266988A patent/JP2003075547A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007170970A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 検知装置及び照明制御装置 |
JP4668058B2 (ja) * | 2005-12-21 | 2011-04-13 | 三菱電機株式会社 | 検知装置及び照明制御装置 |
JP2008128936A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Nec Computertechno Ltd | 光センサ装置検知レベル調整方法および光センサ装置検知レベル調整システム |
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CN109217866A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 阿自倍尔株式会社 | 光电开关 |
JP2019012888A (ja) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | アズビル株式会社 | 光電スイッチ |
CN109217866B (zh) * | 2017-06-29 | 2022-03-25 | 阿自倍尔株式会社 | 光电开关 |
CN108107479A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 华东交通大学 | 一种铁路运输卷刚货物状态监测装置 |
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