JP2568407B2

JP2568407B2 - 光電スイツチ

Info

Publication number: JP2568407B2
Application number: JP62095757A
Authority: JP
Inventors: 公男近藤
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPS63260318A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は受光信号のレベルを監視できるようにした光
電スイッチに関する。

（従来の技術）光電スイッチは、一般には、投光素子からの光を受光
素子にて受け、その受光素子に入射する光量に応じた受
光信号を増幅してコンパレータにて所定の基準値と比較
することにより二値化し、その二値化信号に基づきスイ
ッチング動作を行わせる構成である。このものにおい
て、安定的なスイッチング動作を行わせるには、スイッ
チング動作を行うときの受光信号のレベルは二値化用コ
ンパレータの基準値に対し十分な余裕が必要である。受
光信号のレベルが基準値に対し僅差しかなければ、反射
或は遮光条件の変動や光学系の汚れ等により誤動作を生
ずるからである。このため、一般的には受光回路におい
て受光素子からの信号の増幅度を調節して受光信号のレ
ベル調整ができるようになし、もって安定的なスイッチ
ング動作ができるレベル設定を行うようにしている。

しかし、単に増幅度調節によりレベル設定を可能にし
たのみでは、設定したレベルが適切か否かが判然としな
いため、近年は、二値化用コンパレータの他にレベル監
視用コンパレータを設け、そのレベル監視用コンパレー
タにて二値化用コンパレータの基準値に対し受光信号の
レベルが適切に得られているか否かを判定できるように
している。この場合、従来は、受光信号のレベルを、遮
光状態及び入光状態に対応する下限値及び上限値の双方
と比較するため、レベル監視用コンパレータは２個設け
るようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが上記構成では、レベル監視のために２個のコ
ンパレータを必要とし、二値化のためのものと併せて計
３個のコンパレータが必要となるもので、全体の回路が
複雑化し、その分コストアップを来たす等の問題があっ
た。

そこで、本発明の目的は、受光信号の上限及び下限の
レベルを監視できながら、コンパレータを極力少数にて
済ませ得て回路構成の簡素化を図ることができる光電ス
イッチを提供するにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の光電スイッチは、受光素子に入射する光量に
に応じた受光信号を所定の基準値と比較して二値化する
二値化用コンパレータを備えると共に、前記受光信号が
前記基準値に対して低いレベルに設定された所定の下限
値または前記基準値に対して高いレベルに設定された所
定の上限値を越えて変化したか否かを検出するレベル監
視用コンパレータを設けたものにおいて、前記受光信号
が入力されるレベル監視用コンパレータに、前記二値化
用コンパレータの出力に基づいて前記受光信号が前記基
準値を上回ったときには前記上限値を与え、前記受光信
号が前記基準値を下回ったときには前記下限値を与える
ようにしたところに特徴を有する。

（作用）上記手段における基本原理は、二値化用コンパレータ
の基準値がレベル監視用コンパレータの下限値及び上限
値の間にあり、受光信号が例えば低いレベルから次第に
上昇する場合には、レベル監視用コンパレータの下限
値、二値化用コンパレータの基準値及びレベル監視用コ
ンパレータの上限値と順にクロスするという事実を利用
する。即ち、受光信号が例えば低いレベルから次第に上
昇すると、まずレベル監視用コンパレータの下限値に対
応する基準電圧を越え、次いで二値化用コンパレータの
基準値を越える。すると、この二値化用コンパレータが
反転動作し、これに基づきレベル監視用コンパレータに
与えられる基準電圧が上限値に対応するものとなる。こ
の後、受光信号のレベルに十分な余裕があってそれが上
限値に対応する基準電圧を越えて変化するようになる
と、レベル監視用コンパレータが再び反転動作し、受光
信号のレベルに余裕がなくそれが上限値を越えないとき
にはレベル監視用コンパレータは反転動作しないため、
受光信号のレベルが適切に得られているか否かを検出す
ることができる。また、受光信号が逆に高いレベルから
次第に下降する場合には、まずレベル監視用コンパレー
タの上限値に対応する基準電圧を越え、更に二値化用コ
ンパレータの基準値を越えて下降する。するとこの二値
化用コンパレータが反転動作し、これに基づきレベル監
視用コンパレータに与えられる基準電圧が下限値に対応
するようになる。従って、受光信号のレベルに十分な余
裕があって下限値に対応する基準電圧を越えて低下する
ときには、レベル監視用コンパレータが反転動作し、余
裕がなくその基準電圧を越えて低下しないときには反転
動作しないから、受光信号のレベルが適切か否かを検出
できる。

（実施例）以下本発明の第１実施例につき第１図乃至第３図を参
照して説明する。

１は受光素子たるフォトトランジスタで、例えば図示
しない受光素子から投射されて検出体にて反射した光を
受けるように配置されている。２はフォトトランジスタ
１からの光電変換信号を増幅するための反転増幅形の受
光アンプで、この出力端子からはフォトトランジスタ１
に入射する光量に応じた受光信号が出力される。３は受
光アンプ２の増幅度を調節するための可変抵抗器で、こ
れにて前記受光信号のレベルを所望な値に設定すること
ができる。４は二値化用コンパレータで、これの比反転
入力端子（＋）には受光アンプ２からの受光信号が与え
られている。また、正の電源ラインL⁺とグランドライン
GNDとの間には抵抗5,6が直列接続され、それらの共通接
続点は上記二値化用コンパレータ４の反転入力端子
（−）に接続されている。これにより、受光アンプ２か
らの受光信号が二値化用コンパレータ４において抵抗5,
6による分圧比にて定まる基準値V₀と比較され、受光信
号が上記基準値V₀よりも大であるときの出力端子からハ
イレベル信号を、基準値V₀よりも小であるときにはロー
レベル信号を出力する。この二値化用コンパレータ４か
らの二値化信号はバッファー７を介して出力端子８に与
えられる。

一方、９はレベル監視用コンパレータで、これの非反
転入力端子（＋）にも受光アンプ２から受光信号が与え
られている。また、その反転入力端子（−）には、正の
電源ラインL⁺とグランドラインGNDとの間に設けた抵抗1
0,11の共通接続点が接続されると共に、前記二値化用コ
ンパレータ４の出力端子が抵抗13を介して接続されてい
る。従って、このレベル監視用コンパレータ９の反転入
力端子（−）に与えられる基準電圧は、二値化用コンパ
レータ４の出力端子がハイレベルにあるかローレベルに
あるかにより互いに異なる２つの値V₁,V₂をとることに
なる。具体的には、二値化用コンパレータ４からハイレ
ベル信号が出力されるときには反転入力端子（−）に基
準電圧V₁が与えられ、これは並列抵抗10,13と抵抗11と
の分圧比により定まる。また二値化用コンパレータ４か
らローレベル信号が出力されるときには基準電圧V₂が与
えられ、これは抵抗10と並列抵抗11,13との分圧比によ
り定まり、V₂＜V₁の関係にある。ここで、基準電圧V
₁は、受光信号が低い値から上昇するときに十分な余裕
があると認められる上限値に対応し、且つ基準電圧V₂は
受光信号が高い値から低下するときに十分に余裕がある
と認められる下限値に対応するもので（第２図（Ａ）参
照）、前記二値化用コンパレータ４における基準値V₀を
上下から挟む値に設定されている（V₂＜V₀＜V₁）。

次に、14は２入力形のエクスクルーシブオアゲートで
あり、各入力端子には前記二値化用コンパレータ４及び
レベル監視用コンパレータ９の夫々の出力端子が接続さ
れている。そして、このオアゲート14の出力端子には、
受光信号のレベルが不足していることを表示するための
発光ダイオードにより構成した不安定状態表示灯15が抵
抗16と共にグランドラインGNDとの間に接続され、且つ
受光信号が十分に余裕があるレベルにあることを表示す
るための発光ダイオードにより構成した安定状態表示灯
17がインバータゲート18及び抵抗19と共にやばりグラン
ドラインGNDとの間に接続されている。

次に本実施例の作用につき第２図も参照して説明す
る。今、フォトトランジスタ１の近辺に検出体が移動し
てきておらず、フォトトランジスタ１に反射光がほとん
ど入射していない状態にあるとする。この場合には、フ
ォトトランジスタ１のコレクタ電位は高く、従って受光
アンプ２からの受光信号は第２図（Ａ）の当初部分に示
すように低いレベルにある。ここで、検出体が検出領域
に進入して反射光がフォトトランジスタ１に入射するよ
うになると、フォトトランジスタ１のコレクタ電位が低
下するため、受光アンプ２からの受光信号のレベルが同
図（Ａ）に示すように上昇する。すると、V₂＜V₀＜V₁の
関係にあり、受光信号のレベルが二値化用コンパレータ
４における基準値V₀を下回っている場合においてはレベ
ル監視用コンパレータ９に与えられる基準電圧はV₂であ
るから、まず受光信号のレベルが基準電圧V₂を越えたと
ころでレベル監視用コンパレータ９の出力端子がハイレ
ベルに転ずる（第２図（Ｃ）時刻t₁）。次いで、更に受
光信号のレベルが上昇してそれが二値化用コンパレータ
４の基準値V₀を越えると、そのコンパレータ４からハイ
レベル信号が出力され（第２図（Ｂ）時刻t₂）、出力端
子がハイレベルとなる。また、これと同時に抵抗13を介
して二値化用コンパレータ４から出力電流が抵抗11に流
れ込むため、反転入力端子（−）の電位が上昇してレベ
ル監視用コンパレータ９に基準電圧V₂に代えて基準電圧
V₁が与えられるようになる。このため、レベル監視用コ
ンパレータ９の出力は直ちにローレベルに戻る。そし
て、受光アンプ２における増幅度設定が適切であって受
光信号のレベルが更に上昇する場合には、そのレベルが
レベル監視用コンパレータ９に新たに与えられた基準電
圧V₁を越えたところで（同図（Ｃ）時刻t₃）、レベル監
視用コンパレータ９の出力端子が再びハイレベルとな
る。この状態では二値化用コンパレータ４の出力端子も
ハイレベルにあるから、エクスクルーシブオアゲート14
の出力端子はローレベルになり、従ってインバータゲー
ト18の出力端子がハイレベルになって安定状態表示灯17
が点灯する。これにて、受光信号のレベルが上限値以上
にあっては適切であることを容易に確認することができ
る。

また、受光アンプ２における増幅度の設定が不足して
いる等の原因により受光信号のレベルが不適切に低い場
合には、たとえばそれが二値化用コンパレータ４の基準
値V₀を越えるときでも安定状態表示灯17は点灯せず、逆
に不安定状態表示灯15が点灯するようになる。即ち、第
３図の波形に示すように、受光信号のレベルが二値化用
コンパレータ４における基準電圧V₀を越えるが上限値に
対応する基準電圧V₁を越えないときは、コンパレータ４
の出力端子のみがハイレベルとなり、コンパレータ９の
出力端子はローレベルとなる。このため、エクスクルー
シブオアゲート14の出力端子がハイレベルとなり、不安
定状態表示灯15が点灯して安定状態表示灯17が消灯する
のである。これにより、受光信号のレベルが二値化のレ
ベルに達していても安定的な動作には不足するような場
合には、これを確実に表示させることができる。

尚、上記構成において検出体の通過をそれによる遮光
に基づき検出するいわゆる透過形の光電スイッチとして
使用する場合には、受光信号のレベルは当初高いレベル
にあり、遮光時に低いレベルに低下するような変化をす
る。この場合では、二値化用コンパレータ４の出力端子
は当初基準値V₀よりも高いレベルにあるから、レベル監
視用コンパレータ９には上限値に対応する基準電圧V₁が
与えられている。そして、遮光状態となって受光信号の
レベルが下降し、上限値に対応する基準電圧V₁及び基準
値V₀を順に越えて低下すると、基準値V₀を越えて低下し
たところで（第２図時刻t₄）、二値化用コンパレータ４
の出力端子はローレベルとなり、レベル監視用コンパレ
ータ９には下限値に対応する基準電圧V₂が与えられるた
めその出力端子はハイレベルとなる。従って、受光信号
のレベルがそれ以上低下しないような不適切なレベル設
定状態においては、エクスクルーシブオアゲート14の出
力端子がハイレベルとなって不安定状態表示灯15が点灯
する。また、受光信号のレベルが十分に低下するような
適切なレベル設定がされている場合には、受光信号のレ
ベルが基準電圧V₂を下回ったところ（同図時刻t₅）でレ
ベル監視用コンパレータ９の出力端子がローレベルにな
るため、エクスクルーシブオアゲート14の出力端子がロ
ーレベルに転じて安定状態表示灯17が点灯するようにな
る。

このように本実施例によれば、二値化のための基準値
V₀はレベル監視用の上限値及び下限値に対応する基準電
圧V₁,V₂の間にあることを利用し、受光信号のレベルが
基準値V₀を越えて変化するときにレベル監視用コンパレ
ータ９に与える基準電圧を変化させるようにしたから、
受光信号のレベルを下限値及び上限値の２つの値と比較
するものでありながら、１つのレベル監視用コンパレー
タ９にて済ますことができる。従って、その分、回路構
成を簡素化できてコストの低減化を図ることができる。

第４図は本発明の第２実施例を示す。前記第１実施例
と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、
異なる部分についてのみ説明する。正の電源ラインL⁺と
グランドラインGNDとの間には４つの抵抗21〜24の直列
回路が接続され、二値化用コンパレータ４の反転入力端
子（−）には中央の抵抗22,23間の共通接続点が接続さ
れて基準値V₀が与えられている。また、抵抗21,22間の
共通接続点は第１のアナログスイッチ25を介してレベル
監視用コンパレータ９の反転入力端子（−）に接続さ
れ、且つ抵抗23,24間の共通接続点は第２のアナログス
イッチ26を介してやはり同反転入力端子（−）に接続さ
れている。そして、前記二値化用コンパレータ４の出力
端子は第１のアナログスイッチ25に直接に接続されると
共に、第２のアナログスイッチ26のゲートにインバータ
ゲート27を介して接続されている。従って、二値化用コ
ンパレータ４からローレベル信号が出力されるときに
は、第１のアナログスイッチ25がオフ状態で第２のアナ
ログスイッチ26がオン状態になり、レベル監視用コンパ
レータ９の反転入力端子（−）には下限値に対応した基
準電圧V₂が与えられる。逆に、二値化用コンパレータ４
の出力端子がハイレベルになるときには、第１のアナロ
グスイッチ25がオン、第２のアナログスイッチ26がオフ
状態になるから、レベル監視用コンパレータ９の反転入
力端子（−）には上限値に対応する基準電圧V₁が与えら
れる。

従って、上記構成によっても受光信号のレベルが低い
値から上昇する場合にはレベル監視用コンパレータ９の
基準電圧は当初は下限値に対応する低い基準電圧V₂であ
り、受光信号のレベルが二値化用コンパレータ４の基準
値V₀を越えると上限値に対応する高い基準電圧V₁に変わ
るので、１つのレベル監視用コンパレータ９にて受光信
号のレベルを２つの値と比較することができて前記第１
実施例と同様に回路の簡素化を図ることが可能になる。

［発明の効果］本発明は以上述べたように、二値化用コンパレータに
おける基準値はレベル監視用コンパレータにおける下限
値及び上限値に夫々対応する２つの基準電圧の間にある
ことを利用して受光信号のレベルが基準値を越えて変化
したときにレベル監視用コンパレータに与える基準電圧
を異ならせるようにしたから、レベル監視用コンパレー
タは１つで済み、もって受光信号のレベルを２つの値と
比較しながら回路構成を簡素化するとができるという優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は全体の回路図、第２図は受光信号レベルが上限値を越
える場合における各部の電圧波形図、第３図は受光信号
レベルが上限値を越えない場合における各部の電圧波形
図、第４図は本発明の第２実施例を示す第１図相当図で
ある。図面中、１はフォトトランジスタ（受光素子）、２は受
光アンプ、３は可変抵抗器、４は二値化用コンパレー
タ、９はレベル監視用コンパレータ、15は不安定状態表
示灯、17は安定状態表示灯である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子に入射する光量に応じた受光信号
を所定の基準値と比較して二値化する二値化用コンパレ
ータを備えると共に、前記受光信号が前記基準値に対し
て低いレベルに設定された所定の下限値または前記基準
値に対して高いレベルに設定された所定の上限値を越え
て変化したか否かを検定するレベル監視用コンパレータ
を設けたものにおいて、前記受光信号が入力されるレベル監視用コンパレータ
に、前記二値化用コンパレータの出力に基づいて前記受
光信号が前記基準値を上回ったときには前記上限値を与
え、前記受光信号が前記基準値を下回ったときには前記
下限値を与えるようにしたことを特徴とする光電スイッ
チ。