JP2004177222A

JP2004177222A - 検出センサ

Info

Publication number: JP2004177222A
Application number: JP2002342590A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ochiai; 隆幸落合
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】センサの検出感度の低下を招くことなく、高周波ノイズの影響を抑制することが可能な検出センサを提供する。
【解決手段】信号線Ｌに積層ハイロスインダクタ２６を配したから、ＣＰＵ２３には高周波成分が除去された電位Ｖ３レベルを読み込ませることができる。しかも、積層ハイロスインダクタ２６の出力側の電位Ｖ２のレベル変化を、コンデンサ２５を介してＣＰＵ２３に読み込ませる構成としたから、高周波ノイズの影響を受けて電位Ｖ３のレベルが上昇してしまうことを防止でき、もって高周波ノイズの影響の有無にかかわらず共通の閾値に基づいて物体検出を正確に行うことが可能になる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出領域内の被検出物体に応じたアナログ信号を出力する物理量検知手段と、そこから信号線を介して受けた交流のアナログ信号に基づき検出信号を出力する検出手段とを備えた検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アンプ分離型光電センサは、投光素子及び受光素子を備えたセンサヘッド部と、そこから導出された接続ラインが接続されるアンプ部とからなる。アンプ部から接続ラインを介してセンサヘッド部の投光素子に駆動信号を与えて投光させると共に、受光素子から出力される受光量に応じたレベルの受光信号を接続ラインを介してアンプ部内の検出手段に与えて、この検出手段にて受けた受光信号レベルが所定の閾値と比較され、その比較結果に基づき検出信号が出力される。
【０００３】
ところで、このようなアンプ分離型光電センサでは、センサヘッド部とアンプ部とを接続する接続ラインに高周波ノイズが乗ることがある。そうすると、検出手段に与えられる受光信号レベルが不安定となって検出感度が低下し、例えば検出領域に物体が存在するにもかかわらず、物体なしとの誤検出を引き起こすおそれがあった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するものとして、センサヘッド部の受光素子にコンデンサを並列接続したものがある（特許文献１参照）。これによれば、受光素子を挟む電源線の電位とシールド線の電位は、たとえ高周波ノイズの影響を受けても、上記コンデンサの容量に対応した一定の電位差を保ちながら変動することになり、もって高周波ノイズの影響を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−９２２７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のものにおいては、検出手段には上記コンデンサの両端電圧として受光信号レベルが伝えられるために、その受光信号レベルになまりが生じ、やはりセンサの検出感度の低下を招くといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサの検出感度の低下を招くことなく、高周波ノイズの影響を抑制することが可能な検出センサを提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る検出センサは、被検出対象の圧力，光，磁界等の物理量に応じた交流のアナログ信号を出力する物理量検知手段と、物理量検知手段から信号線を介して伝送されるアナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段とを備えた検出センサにおいて、信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、信号線のうちフェライトコアと検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されているところに特徴を有する。
なお、本発明でいう「物理量検知手段」には、被検出対象（被検出物体、検出領域）の材質、大きさ、位置や状態によって変化し得る光量、温度、磁気などの物理量に応じたアナログ信号を出力するものすべてを含む。
【０００９】
請求項２の発明に係るヘッド分離型の検出センサは、被検出対象の圧力，光，磁界等の物理量に応じた交流のアナログ信号を出力する物理量検知手段を有するセンサヘッド部と、センサヘッド部から信号線を介して伝送されるアナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段を有するアンプ部とを、信号線を覆うケーブルを介して接続して構成されるヘッド分離型の検出センサにおいて、信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、信号線のうちフェライトコアと検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明に係るヘッド分離型の検出センサは、検出領域に向けて光を出射する投光手段、及び、投光手段からの光を受光し、その受光量に応じた交流のアナログ信号を出力する受光手段を有するセンサヘッド部と、センサヘッド部から信号線を介して伝送されるアナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段を有するアンプ部とを、信号線を覆うケーブルを介して接続して構成されるヘッド分離型の検出センサにおいて、信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、信号線のうちフェライトコアと検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されているところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検出センサにおいて、検出手段は、アナログ信号に応じた信号を予め設定された閾値と比較し、その比較結果に基づき検出信号を出力するところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
本発明の構成によれば、物理量検知手段から出力される交流のアナログ信号を検出手段に伝送するための信号線の途中には、フェライトコアが配されている。ここで、フェライトコアは、高周波帯域に対して高いインピーダンスを示す性質を持っている。従って、たとえ物理量検知手段とフェライトコアの配置箇所との間の信号線に高周波ノイズが乗っても、フェライトコアを通過したアナログ信号は高周波成分が除去されて検出手段に与えられることになる。
【００１２】
また、上記のように信号線途中にフェライトコアを設けると、そのインピーダンスは高周波ノイズの有無によって変わることがあり、それに応じて検出手段側に与えられる信号（アナログ信号或いはデジタル信号）のレベルが変動してしまう。そうすると、例えば検出手段が信号線を介して受ける上記信号のレベルを予め設定された所定の閾値と比較し、その比較結果に基づき所定の判定（例えば物体の有無判定）を行う構成（上記請求項４の構成に相当）である場合、その判定感度を一定に保つには、上記判定動作における閾値を、高周波ノイズの有無に対応して変える必要が生じ得る。しかしながら、本発明の構成によれば、フェライトコアと検出手段との間の信号線にコンデンサが直列に接続され、このコンデンサを介してアナログ信号に応じた信号が検出手段に与えられるよう構成されているから、信号線に高周波ノイズが乗ることによるレベル変動分を相殺することができ、検出手段に与えられる信号レベルを一定に保つことが可能になる。
【００１３】
このような構成であれば、受光素子にコンデンサを並列接続した従来の構成で問題となった受光信号のなまりといった問題が生じることはなく、検出感度の低下を防止しつつ、高周波ノイズの影響を抑制して安定した検出を行うことができる。
なお、高周波成分を除去するものとしては、フェライトコアの代わりにローパスフィルタ回路も考えられるが、ローパスフィルタ回路を適用した構成では、上述の従来技術と同様に受光素子に対して並列接続されるコンデンサを含む構成となるために、やはり受光信号レベルになまりが生じ検出感度の低下を招くおそれがある。これに対して本発明の構成であれば、受光信号レベルのなまりは生じず、検出感度の安定化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１及び図２によって説明する。
本実施形態に係るアンプ分離型光電センサ（以下、「光電センサ１０」という）は、投光素子１２（例えば発光ダイオード）を備えて、その投光素子１２に連なる信号線Ｌを包む図示しないケーブルを導出してなる投光ヘッド部１１と、受光素子１４（例えば、フォトダイオード）を備えて、その受光素子１４に連なる信号線Ｌを導出してなる受光ヘッド部１３と、両ヘッド部１１，１３からの信号線Ｌがそれぞれ接続される投光用及ぶ受光用の２組の接続端子部２１，２２を備えたアンプ部２０とから構成されている。なお、投光ヘッド部１１及び受光ヘッド部１３は、例えば所定の検出領域に向けて並設され、それらの前方に存在する物体Ｗでの反射によって変化する受光素子１４からの受光信号（本発明の「アナログ信号」に相当）レベルに基づいて物体Ｗの有無を検出する。また、本実施形態では、受光ヘッド部１３内において受光素子１４の出力側に図示しない増幅回路が設けられており、上記受光信号レベル変化に対して後述の電位Ｖ３のレベル変化が大きくなるようになっている。
【００１５】
アンプ部２０には、本発明の検出手段として機能するＣＰＵ２３が備えられている。前述の投光用接続端子部２１のうち、一方の接続端子２１Ａは、コレクタ側がバイアス用の抵抗を介して直流電源Ｖｃｃに接続されると共にＣＰＵ２３からの駆動パルスＰを受けてスイッチング動作を行うトランジスタ２４のエミッタ側に接続されており、他方の接続端子２１Ｂはグランドラインに接続されている。また、受光用接続端子部２２のうち、一方の接続端子２２Ａは、バイアス用の抵抗を介して直流電源Ｖｃｃに接続されると共にコンデンサ２５を介してＣＰＵ２３に接続されており、他方の接続端子２２Ｂはグランドラインに接続されている。そして、上記一方の接続端子２２Ａとコンデンサ２５との間の信号線Ｌには、積層ハイロスインダクタ２６が直列接続されている。なお、コンデンサ２５は、直流電圧除去としての役割の果たす。
【００１６】
また、ＣＰＵ２３は、前記トランジスタ２４に対して所定のタイミングで駆動パルスＰを与える。これにより、投光用接続端子部２１に接続された投光ヘッド部１１の投光素子１２が発光し投光動作を行う。また、ＣＰＵ２３は、上記駆動パルスＰの出力タイミングに同期してコンデンサ２５との接続点の電位Ｖ３を読み込んで予め定めた閾値と大小比較する。ここで、閾値は、例えば検出領域に物体Ｗがないときの電位Ｖ３のレベルと、物体Ｗがあるときの電位Ｖ３のレベルとの中間レベルに設定されている。そして、ＣＰＵ２３は、読込んだ電位Ｖ３のレベルが上記閾値を超えたときに例えば図示しない出力回路を介して検出信号を出力する。
【００１７】
次に、本実施形態の作用について、上記の光電センサ１０を、例えば物体Ｗが通過する経路の傍らにその経路に向けて配置して、通過物体Ｗを検出するために使用する場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
まず、光電センサ１０を起動して物体検出のためのモードを実行させると、ＣＰＵ２３によって投光ヘッド部１１の投光素子１２が所定のタイミングで発光し、その発光動作に同期して電位Ｖ３のレベルがＣＰＵ２３に読み込まれる。上記通過物体Ｗが投光ヘッド部１１及び受光ヘッド部１３の前方に進行する前は、投光ヘッド部１１の投光素子１２から出射された光のほとんどは受光ヘッド部１３の受光素子１４に至らず電位Ｖ３は低いレベルを示す。
一方、通過物体Ｗが投光ヘッド部１１及び受光ヘッド部１３の前方に位置すると、投光ヘッド部１１の投光素子１２からの光が通過物体Ｗにて反射して受光ヘッド部１３の受光素子１４に至る。そうすると、その受光素子１４での受光量が増加し、電位Ｖ１及び電位Ｖ２のレベルが高くなるとともに電位Ｖ３は相対的に高いレベルを示すことになる。上述したようにＣＰＵ２３における閾値は、物体Ｗがあるときの電位Ｖ３のレベルと、ないときの電位Ｖ３のレベルとの中間に設定されているから、通過物体Ｗの有無によって電位Ｖ３のレベルと閾値との大小関係が反転し、もって通過物体Ｗの存在を検出することができる。
【００１９】
次に、信号線Ｌに高周波ノイズが乗ると、図２の右側図に示すように電位Ｖ１のレベルが高周波状に乱れるが、この高周波成分は積層ハイロスインダクタ２６によって除去されるから、電位Ｖ２のレベルは上述した高周波ノイズが乗らないときと同様に安定した波形で変化する。ここで、積層ハイロスインダクタ２６は、高周波帯域に対して高いインピーダンスを示すため、コンデンサ２５を設けない構成とすると、高周波ノイズが乗らない場合に比べて電位Ｖ２及び電位Ｖ３のレベルが高くなってしまい、上記の１つの閾値では安定した感度で物体検出を行えなくなってしまう（図２中、二点破線で示したグラフ）。しかしながら、本実施形態では、積層ハイロスインダクタ２６とＣＰＵ２３との間にコンデンサ２５を直列接続して、この受光素子１４からの受光信号レベル変化をコンデンサ２５を介してＣＰＵ２３に伝えるよう構成されているのである。従って、高周波ノイズの影響を受けて電位Ｖ２のレベルが上昇すると、それに伴ってコンデンサ２５のインピーダンスも高くなるから、電位Ｖ３のレベル上昇を抑えることができる。
【００２０】
このように、信号線Ｌに積層ハイロスインダクタ２６を配したから、ＣＰＵ２３には高周波成分が除去された電位Ｖ３レベルを読み込ませることができる。しかも、積層ハイロスインダクタ２６の出力側の電位Ｖ２のレベル変化を、コンデンサ２５を介してＣＰＵ２３に読み込ませる構成としたから、高周波ノイズの影響を受けて電位Ｖ３のレベルが上昇してしまうことを防止でき、もって高周波ノイズの影響の有無にかかわらず共通の閾値に基づいて物体検出を正確に行うことが可能になる。
【００２１】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、本発明をいわゆる反射型光電センサに適用した例を説明したが、これに限らず、検出領域を挟むように投光手段及び受光手段が配される、いわゆる透過型光電センサであっても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
（２）また、光電センサに限らず、検出領域内に存在する物体による周囲雰囲気変化に応じたアナログ信号を出力し、このアナログ信号を所定の基準値と比較するものであれば、例えば検出コイルを備えて、金属体の近接状態に応じた信号を信号線Ｌを介して検出手段に伝送する磁気センサ、温度センサ、圧力センサや超音波センサなどであってもよい。
【００２３】
（３）更に、センサヘッド部とアンプ部とに分離されたヘッド分離型のものに限らず、物理量検知手段と検出手段とを１つのケース内に収めた一体型であっても、両者間の信号線Ｌに高周波ノイズが乗る可能性があり、本発明を適用することで高周波ノイズによる影響を排除することができる。ただし、上記実施形態のようなヘッド分離型では、センサヘッド部１１，１３とアンプ部２０とを接続する信号線Ｌに対して外部からの高周波ノイズが乗りやすく、特に本発明を適用することでより高い効果を得ることができる。
【００２４】
（４）上記実施形態では、チップタイプのフェライトコア（積層ハイロスインダクタ）を使用したが、これに限らず、例えば信号線Ｌの外周を包囲するように配される環状のフェライトコアを使用してもよい。なお、この場合、環状のフェライトコアは、例えばセンサヘッド部及びアンプ部間を繋ぐ上記ケーブルを包囲するように設けることができる。
【００２５】
（５）上記実施形態では、制御手段の動作の一例として受光信号レベルに応じて変化する電位Ｖ３のレベルを、予め設定された閾値と比較する構成を説明したが、これに限らず、上記比較動作を行わずに、単に電位Ｖ３のレベルに応じた出力信号を出力する構成であってもよい。このような構成であっても、コンデンサ２５を設けることでを高周波ノイズによる影響を除去した出力信号を出力することが可能になる。
【００２６】
（６）上記実施形態では、電位Ｖ３の変化を大きくして感度を上げるために受光ヘッド部１３側に増幅回路を設けたが、これに限らず、例えばアンプ部２０内においてコンデンサ２５とＣＰＵ２３との間に増幅回路を接続した構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッド分離型光電センサの回路図
【図２】高周波ノイズの影響の有無による各電位レベルの波形図
【符号の説明】
１０…光電センサ（ヘッド分離型光電センサ）
１１…投光ヘッド部
１３…受光ヘッド部
２０…アンプ部
２３…ＣＰＵ（検出手段）
２５…コンデンサ
２６…積層ハイロスインダクタ（フェライトコア）
Ｌ…信号線
Ｗ…（通過）物体

Claims

被検出対象の圧力，光，磁界等の物理量に応じた交流のアナログ信号を出力する物理量検知手段と、
前記物理量検知手段から信号線を介して伝送される前記アナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段とを備えた検出センサにおいて、
前記信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、前記信号線のうち前記フェライトコアと前記検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されていることを特徴とする検出センサ。
被検出対象の圧力，光，磁界等の物理量に応じた交流のアナログ信号を出力する物理量検知手段を有するセンサヘッド部と、
前記センサヘッド部から信号線を介して伝送される前記アナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段を有するアンプ部とを、前記信号線を覆うケーブルを介して接続して構成されるヘッド分離型の検出センサにおいて、
前記信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、前記信号線のうち前記フェライトコアと前記検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されていることを特徴とするヘッド分離型の検出センサ。
検出領域に向けて光を出射する投光手段、及び、前記投光手段からの光を受光し、その受光量に応じた交流のアナログ信号を出力する受光手段を有するセンサヘッド部と、
前記センサヘッド部から信号線を介して伝送される前記アナログ信号に応じた信号を受けて、その信号レベルに基づいて検出信号を出力する検出手段を有するアンプ部とを、前記信号線を覆うケーブルを介して接続して構成されるヘッド分離型の検出センサにおいて、
前記信号線の途中にはフェライトコアが配されるとともに、前記信号線のうち前記フェライトコアと前記検出手段との間にはコンデンサが直列に接続されていることを特徴とするヘッド分離型の検出センサ。
前記検出手段は、前記アナログ信号に応じた信号を予め設定された閾値と比較し、その比較結果に基づき前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検出センサ。