JP2013192067A

JP2013192067A - 光電スイッチおよび相互干渉防止方法

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Publication number: JP2013192067A
Application number: JP2012057273A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ueno; 達也上野
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26

Abstract

【課題】検出対象物に対する応答速度を低下させることなく、光電スイッチ間の相互干渉を防止する。
【解決手段】投光器１は、周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を検出領域へ投光する。受光器２の受光素子２０は、検出領域を透過したパルス光または検出領域に存在する物体によって反射されたパルス光を受光して電気信号に変換する。バンドパスフィルタ２３は、受光素子２０で得られた電気信号のうち周波数ｆと同じ周波数を持つ信号を抽出する。判定回路２５は、バンドパスフィルタ２３の出力に基づいて検出領域に物体が存在するか否かを判定する。各光電スイッチは、他の光電スイッチと周波数ｆが異なるように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、投光方向に存在する物体を検出する光電スイッチに係り、特に複数の光電スイッチの相互干渉を防止する技術に関するものである。

透過型の光電スイッチは、投光器と受光器を１組備え、投光器と受光器との間の光路を通過する検出対象物による遮蔽の有無に応じた光量変化を検出する（特許文献１参照）。図３は、透過型の光電スイッチを３台連装状態で使用する場合の設置例を示す図であり、検出対象物が通過する検出領域の一方側に投光器１００Ａ〜１００Ｃを配置し、他方側に受光器２００Ａ〜２００Ｃを配置している。この例では、投光器１００Ａと受光器２００Ａが対になり、投光器１００Ｂと受光器２００Ｂが対になり、投光器１００Ｃと受光器２００Ｃが対になっており、例えば受光器２００Ａは投光器１００Ａからの光のみに反応し、投光器１００Ｂ，１００Ｃからの光には反応しないことが望ましい。

そこで、特許文献１に開示された技術では、各投光器１００Ａ〜１００Ｃの投光周期が異なるようにし、受光器１００Ａでは、検波した信号を投光器１００Ａの投光周期時間だけ遅延させ、この遅延させた信号と遅延させる前の信号との論理積をとることにより、信号の弁別を行うようにしていた。

特開平５−１７５８１７号公報

特許文献１に開示された技術では、光電スイッチを複数台使用する場合に光電スイッチ間の相互干渉を確実に防止するためには、各光電スイッチの投光器の投光周期を大きく変える必要がある。しかしながら、投光周期を長くすると、検出対象物に対する応答速度が低下し、高速に移動する検出対象物を検出し難くなるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検出対象物に対する応答速度を低下させることなく、光電スイッチ間の相互干渉を防止することができる光電スイッチおよび相互干渉防止方法を提供することを目的とする。

本発明の光電スイッチは、周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を検出領域へ投光する投光手段と、前記検出領域を透過したパルス光または前記検出領域に存在する物体によって反射されたパルス光を受光して電気信号に変換する受光手段と、この受光手段で得られた電気信号のうち前記周波数ｆと同じ周波数を持つ信号を抽出するフィルタと、このフィルタの出力に基づいて前記検出領域に物体が存在するか否かを判定する判定手段とを備え、他の光電スイッチと前記周波数ｆが異なるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明は、投光方向に存在する物体を検出する光電スイッチの相互干渉防止方法であって、周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を検出領域へ投光する投光ステップと、前記検出領域を透過したパルス光または前記検出領域に存在する物体によって反射されたパルス光を受光して電気信号に変換する受光ステップと、この受光ステップで得られた電気信号のうち前記周波数ｆと同じ周波数を持つ信号を抽出するフィルタ処理ステップと、このフィルタ処理ステップで得られた出力に基づいて前記検出領域に物体が存在するか否かを判定する判定ステップとを備え、他の光電スイッチと前記周波数ｆが異なるように設定されることを特徴とするものである。

本発明によれば、周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を投光手段から投光し、受光手段で得られた電気信号のうち周波数ｆと同じ周波数を持つ信号をフィルタによって抽出する。したがって、各光電スイッチの周波数ｆが異なるように設定しておけば、信号の選択性が向上するので、光電スイッチ間の相互干渉を防止することができる。本発明では、各光電スイッチでイベント周期を変える必要がないので、イベント周期が長くなることによる応答速度の低下を防ぐことができる。また、本発明では、イベントを複数のパルスの集まりで構成することにより、感度と外乱耐性を両立させることができる。

本発明の実施の形態に係る光電スイッチの構成を示すブロック図である。図１の各部の信号波形を示す信号波形図である。透過型の光電スイッチを３台連装状態で使用する場合の設置例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る光電スイッチの構成を示すブロック図である。
光電スイッチは、投光器１と、受光器２とから構成される。投光器１は、発振回路１０と、変調回路１１と、駆動回路１２と、投光素子１３とを備えている。受光器２は、受光素子２０と、電流−電圧変換回路２１と、増幅回路２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３と、弁別回路２４と、判定回路２５とを備えている。

投光器１の発振回路１０は、一定周波数ｆのクロック信号を発生する。クロック信号の周波数ｆは、想定されるノイズの周波数よりも十分に高い周波数であればよい。
変調回路１１は、投光素子１３から投光されるパルス光が図２（Ａ）に示すような投光パターンになるように、発振回路１０から出力されるクロック信号を変調する。

図２（Ａ）に示すように、パルス光は、複数のパルス３０の集まりからなるイベント３１が散発的に発生する投光パターンを有している。つまり、変調回路１１は、発振回路１０から出力されるクロック信号をオンオフ変調してパルス信号を生成すればよい。図２（Ａ）において、Ｔ１はパルス３０の周期（上記クロック信号の周期）、Ｔ２はイベント３１の周期である。イベント３１の周期Ｔ２は一定でもよいし、随時変化してもよい。

駆動回路１２は、変調回路１１から出力されるパルス信号に応じたパルス電流を投光素子１３へ供給する。ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる投光素子１３は、パルス電流に応じて発光する。こうして、図２（Ａ）に示すような投光パターンのパルス光が投光器１から投光される。

本実施の形態では、透過型の光電スイッチを想定しているので、投光器１と受光器２との間の検出領域に物体が存在しない場合には、投光器１から投光されたパルス光は遮蔽されることなく受光器２に到達する。投光器１と受光器２との間の検出領域に物体が存在する場合には、投光器１から投光されたパルス光は遮蔽され、受光器２には到達しない。また、反射型の光電スイッチの場合には、パルス光の投光方向の検出領域に物体が存在すると、この物体からの反射光が受光器２に入射するようになっている。

受光器２の受光素子２０は、フォトダイオードなどで構成され、入射する光を受光して、受光量に応じたレベルの電気信号（電流）を出力する。
電流−電圧変換回路２１は、受光素子２０から出力された電流を電圧に変換して、図２（Ｂ）に示すような電圧信号を出力する。増幅回路２２は、電流−電圧変換回路２１の出力信号を増幅する。

ＢＰＦ２３は、増幅回路２２の出力信号のうち、パルス３０の周波数ｆ（クロック信号の周波数ｆ）と同じ周波数を持つ信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるように通過帯域が予め設定されている。これにより、例えばインバータ式の蛍光灯などに由来する外乱光や、周波数ｆが異なる他の光電スイッチからの信号などを取り除くことができる。

弁別回路２４は、ＢＰＦ２３から出力された信号を所定の閾値と比較して、閾値以上の成分のみを抽出したパルス信号を出力する（図２（Ｃ））。
判定回路２５は、弁別回路２４の出力に応じて、パルス光の投光方向に物体が存在するか否かを判定する。

具体的には、透過型の光電スイッチの場合、判定回路２５は、弁別回路２４の出力において図２（Ｃ）に示すようなイベントがイベント周期Ｔ２毎に発生する場合、投光器１と受光器２との間に物体が存在しないと判定し、イベント周期Ｔ２が経過してもイベントが発生しない場合、投光器１と受光器２との間に物体が存在すると判定する。また、反射型の光電スイッチの場合、判定回路２５は、弁別回路２４の出力においてイベント周期Ｔ２が経過してもイベントが発生しない場合、パルス光の投光方向に物体が存在しないと判定し、イベントが発生した場合、パルス光の投光方向に物体が存在すると判定する。なお、以上の判定回路２５の動作は簡単な１例であって、これに限るものではない。

以上のように、本実施の形態では、周波数ｆの複数のパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を投光器１から投光し、受光器２では受光素子２０で得られた電気信号のうちパルスの周波数ｆと同じ周波数を持つ信号をＢＰＦ２３によって抽出する。したがって、複数の光電スイッチを使用する場合には、各光電スイッチのパルスの周波数ｆが異なるように設定しておけば、信号の選択性が向上するので、光電スイッチ間の相互干渉を防止することができる。本実施の形態では、各光電スイッチでイベント周期を変える必要がないので、イベント周期が長くなることによる応答速度の低下を防ぐことができる。また、本実施の形態では、イベントを複数のパルスの集まりで構成することにより、感度と外乱耐性を両立させることができる。

以上の説明では、本発明を透過型の光電スイッチに適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、本発明を反射型の光電スイッチに適用することも可能である。

本発明は、光電スイッチに適用することができる。

１…投光器、２…受光器、１０…発振回路、１１…変調回路、１２…駆動回路、１３…投光素子、２０…受光素子、２１…電流−電圧変換回路、２２…増幅回路、２３…バンドパスフィルタ、２４…弁別回路、２５…判定回路。

Claims

周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を検出領域へ投光する投光手段と、
前記検出領域を透過したパルス光または前記検出領域に存在する物体によって反射されたパルス光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
この受光手段で得られた電気信号のうち前記周波数ｆと同じ周波数を持つ信号を抽出するフィルタと、
このフィルタの出力に基づいて前記検出領域に物体が存在するか否かを判定する判定手段とを備え、
他の光電スイッチと前記周波数ｆが異なるように設定されることを特徴とする光電スイッチ。
投光方向に存在する物体を検出する光電スイッチの相互干渉防止方法であって、
周波数ｆのパルスの集まりからなるイベントが散発的に発生するパターンのパルス光を検出領域へ投光する投光ステップと、
前記検出領域を透過したパルス光または前記検出領域に存在する物体によって反射されたパルス光を受光して電気信号に変換する受光ステップと、
この受光ステップで得られた電気信号のうち前記周波数ｆと同じ周波数を持つ信号を抽出するフィルタ処理ステップと、
このフィルタ処理ステップで得られた出力に基づいて前記検出領域に物体が存在するか否かを判定する判定ステップとを備え、
他の光電スイッチと前記周波数ｆが異なるように設定されることを特徴とする光電スイッチの相互干渉防止方法。