JP2884517B2 - 光電スイッチの受光回路 - Google Patents
光電スイッチの受光回路Info
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- JP2884517B2 JP2884517B2 JP26146989A JP26146989A JP2884517B2 JP 2884517 B2 JP2884517 B2 JP 2884517B2 JP 26146989 A JP26146989 A JP 26146989A JP 26146989 A JP26146989 A JP 26146989A JP 2884517 B2 JP2884517 B2 JP 2884517B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電スイッチの受光回路に関し、特に受光素
子に高い電圧を供給できるようにした光電スイッチの受
光回路に関するものである。
子に高い電圧を供給できるようにした光電スイッチの受
光回路に関するものである。
従来光電スイッチの受光回路には、受光素子として例
えば特公昭58−54448号公報等に示されているようにフ
ォトダイオード等が用いられている。第５図はこのよう
な従来の光電スイッチの受光回路を示す回路図である。
本図において電源と接地端間に受光素子であるフォトダ
イオード21と抵抗R1とが直列接続されており、その共通
接続点にはカップリング用コンデンサC1を介して増幅用
のトランジスタTr1が設けられ、そのコレクタより増幅
された受光信号を得るようにしている。
えば特公昭58−54448号公報等に示されているようにフ
ォトダイオード等が用いられている。第５図はこのよう
な従来の光電スイッチの受光回路を示す回路図である。
本図において電源と接地端間に受光素子であるフォトダ
イオード21と抵抗R1とが直列接続されており、その共通
接続点にはカップリング用コンデンサC1を介して増幅用
のトランジスタTr1が設けられ、そのコレクタより増幅
された受光信号を得るようにしている。
又従来の光電スイッチでは外乱光の影響を少なくする
ために特公昭60−51043号に示されているように、投光
素子をパルス発振器によりパルス点灯すると共に、この
パルスによって受光信号をゲートをかけてパルスが生じ
ている間のみの信号を受光信号とするようにしたゲート
回路が広く用いられている。
ために特公昭60−51043号に示されているように、投光
素子をパルス発振器によりパルス点灯すると共に、この
パルスによって受光信号をゲートをかけてパルスが生じ
ている間のみの信号を受光信号とするようにしたゲート
回路が広く用いられている。
このような光電スイッチの受光回路では、受光素子に
加えられる逆バイアス電圧はあまり高くすることができ
なかった。即ち通常の光電スイッチでは電源電圧は例え
ば12V程度であり、この電圧を安定化しICを用いる必要
があるため例えば5Vの電圧を電源電圧として構成されて
いる。又抵抗R1の両端の電圧を増幅するためにトランジ
スタTr1にも適当なバイアス電圧が必要であり、フォト
ダイオード21の逆バイアス電圧は数Ｖ程度に限定されて
いた。
加えられる逆バイアス電圧はあまり高くすることができ
なかった。即ち通常の光電スイッチでは電源電圧は例え
ば12V程度であり、この電圧を安定化しICを用いる必要
があるため例えば5Vの電圧を電源電圧として構成されて
いる。又抵抗R1の両端の電圧を増幅するためにトランジ
スタTr1にも適当なバイアス電圧が必要であり、フォト
ダイオード21の逆バイアス電圧は数Ｖ程度に限定されて
いた。
しかるに光電スイッチは太陽光等の外乱光が加わり易
い環境下で使用されることがある。そして外乱光によっ
て抵抗R1に電圧降下が生じるため逆バイアス電圧VRが低
くなる。外乱光によってフォトダイオード21に加わる光
電流をILとすると、ILはVR/R1で表される。第６図はこ
のような逆バイアス電圧VRに対する許容外乱光強度Ｌの
関係を示す図である。本図より明らかなように許容外乱
光の強度Ｌを大きくするには負荷抵抗R1を小さくする
か、逆バイアス電圧VRを高くする必要がある。そして抵
抗R1の抵抗地を小さくすれば感度が低下するため、逆バ
イアス電圧を高くすることが好ましい。しかし前述した
ように供給可能な逆バイアス電圧には一定の制限があ
り、あまり高い電圧とすることはできなかった。又100V
程度の高い逆バイアス電圧を要するアバランスシェフォ
トダイオード（APD）を用いれば高感度化が可能となる
が、DC−DCコンバータを要するため小型化が求められる
従来の光電スイッチには用いることはできなかった。
い環境下で使用されることがある。そして外乱光によっ
て抵抗R1に電圧降下が生じるため逆バイアス電圧VRが低
くなる。外乱光によってフォトダイオード21に加わる光
電流をILとすると、ILはVR/R1で表される。第６図はこ
のような逆バイアス電圧VRに対する許容外乱光強度Ｌの
関係を示す図である。本図より明らかなように許容外乱
光の強度Ｌを大きくするには負荷抵抗R1を小さくする
か、逆バイアス電圧VRを高くする必要がある。そして抵
抗R1の抵抗地を小さくすれば感度が低下するため、逆バ
イアス電圧を高くすることが好ましい。しかし前述した
ように供給可能な逆バイアス電圧には一定の制限があ
り、あまり高い電圧とすることはできなかった。又100V
程度の高い逆バイアス電圧を要するアバランスシェフォ
トダイオード（APD）を用いれば高感度化が可能となる
が、DC−DCコンバータを要するため小型化が求められる
従来の光電スイッチには用いることはできなかった。
本発明はこのような従来の光電スイッチの受光回路の
問題点に鑑み、投光素子がパルス点灯される受光期間は
このパルスに同期した所定時間に限定されることに着目
してなされたものであって、電源電圧にかかわらず高い
逆バイアス電圧を受光素子に印加できるようにすること
を技術的課題とする。
問題点に鑑み、投光素子がパルス点灯される受光期間は
このパルスに同期した所定時間に限定されることに着目
してなされたものであって、電源電圧にかかわらず高い
逆バイアス電圧を受光素子に印加できるようにすること
を技術的課題とする。
本願の請求項１の発明は投光部の投光素子が断続的に
駆動される光電スイッチの受光回路であって、インダク
タンスと、電源の一端と電源の他端との間にインダクタ
ンスと直列に接続され、投光素子の光の受光時に閉状態
から開状態となるスイッチング回路と、インダクタンス
とスイッチング回路の接続端と電源の他端との間に並列
に接続され、スイッチング回路が閉状態から開状態に変
化するときに生じるインダクタンスの逆起電力で駆動さ
れ、投光素子の光を検出する受光素子と、を具備するこ
とを特徴とするものである。
駆動される光電スイッチの受光回路であって、インダク
タンスと、電源の一端と電源の他端との間にインダクタ
ンスと直列に接続され、投光素子の光の受光時に閉状態
から開状態となるスイッチング回路と、インダクタンス
とスイッチング回路の接続端と電源の他端との間に並列
に接続され、スイッチング回路が閉状態から開状態に変
化するときに生じるインダクタンスの逆起電力で駆動さ
れ、投光素子の光を検出する受光素子と、を具備するこ
とを特徴とするものである。
又本願の請求項２の発明は受光素子に並例に逆起電力
を安定化させる定電圧素子を接続したことを特徴とする
ものである。
を安定化させる定電圧素子を接続したことを特徴とする
ものである。
このような特徴を有する本願の請求項１及び２の発明
によれば、光電スイッチの投光素子を断続的に駆動し、
受光時にスイッチング回路を閉状態から開状態に変化す
るときに生じるインダクタンスの逆起電力を、受光素子
の駆動電圧として使用する。こうすると、電源電圧より
高電圧の駆動電圧が得られ、受光素子の許容外乱強度が
増加する。
によれば、光電スイッチの投光素子を断続的に駆動し、
受光時にスイッチング回路を閉状態から開状態に変化す
るときに生じるインダクタンスの逆起電力を、受光素子
の駆動電圧として使用する。こうすると、電源電圧より
高電圧の駆動電圧が得られ、受光素子の許容外乱強度が
増加する。
第１図は本発明の第１実施例による光電スイッチの受
光回路を示す回路図である。本図において図示しない定
電圧電源より一定の電圧Vccが増幅回路１と逆バイアス
印加回路２に与えられる。逆バイアス印加回路２は図示
のようにインダクタンスL,抵抗R2及びスイッチング回路
を構成するトランジスタTr2が直列接続されている。そ
してこのトランジスタTr2のベースには発振回路３の出
力が与えられる。発振回路３は受光のタイミングと同期
した方形波の信号を発振するものである。さてインダク
タンスＬと負荷抵抗R2の共通接続点と接地端間には定電
圧素子、例えば100V程度の高いツェナ電圧を有するツェ
ナダイオードZDが接続されている。そしてこの共通接続
点には受光回路４が接続される。受光回路４は前述した
実施例と同様にフォトダイオード５と抵抗R3とが直列に
接続されて構成される。そしてフォトダイオード５と抵
抗R3の共通接続点には増幅回路１のコンデンサC2を介し
て増幅用のトランジスタTr3が接続され、そのコレクタ
より増幅出力が与えられる。又発振回路３の出力は又投
光回路６に与えられ、直列接続されたインバータ7,8を
介して投光素子である発光ダイオード９が接続される。
光回路を示す回路図である。本図において図示しない定
電圧電源より一定の電圧Vccが増幅回路１と逆バイアス
印加回路２に与えられる。逆バイアス印加回路２は図示
のようにインダクタンスL,抵抗R2及びスイッチング回路
を構成するトランジスタTr2が直列接続されている。そ
してこのトランジスタTr2のベースには発振回路３の出
力が与えられる。発振回路３は受光のタイミングと同期
した方形波の信号を発振するものである。さてインダク
タンスＬと負荷抵抗R2の共通接続点と接地端間には定電
圧素子、例えば100V程度の高いツェナ電圧を有するツェ
ナダイオードZDが接続されている。そしてこの共通接続
点には受光回路４が接続される。受光回路４は前述した
実施例と同様にフォトダイオード５と抵抗R3とが直列に
接続されて構成される。そしてフォトダイオード５と抵
抗R3の共通接続点には増幅回路１のコンデンサC2を介し
て増幅用のトランジスタTr3が接続され、そのコレクタ
より増幅出力が与えられる。又発振回路３の出力は又投
光回路６に与えられ、直列接続されたインバータ7,8を
介して投光素子である発光ダイオード９が接続される。
次に本実施例の動作についてタイムチャートを参照し
つつ説明する。第２図（ａ）は発振回路３の発振波形を
示すグラフであり、その出力によってインバータ7,8を
介して発光ダイオード９が駆動され、第２図（ｂ）に示
すように断続的に点灯が行われる。そしてこの点灯の周
期に反射光又は透過光を受光する必要があるため、逆バ
イアス印加回路２のトランジスタTr2に発振出力がその
まま与えられる。そして発振回路３の出力がＨレベルで
はトランジスタTr2は導通しており、電源からインダク
タンスＬ及び抵抗R2を介して電源が供給される。このと
きインダクタンスＬと抵抗R2との共通接続点の電圧はほ
ぼ電源電圧Vccのレベルとなっている。そして発振回路
３の出力がＬレベルとなればトランジスタTr2はオフに
なるため、インダクタンスＬの電流が急激に遮断され逆
起電力が発生する。そしてこの逆起電力はツェナダイオ
ードZDによって安定化されてフォトダイオード５に与え
られる。従って第２図（ｃ）に示すようにツェナダイオ
ードZDのブレークダウン電圧Vzに一致した電源電圧Vcc
より充分高い電圧をフォトダイオード５に与えることが
できる。フォトダイオード５に供給する電圧は定電圧素
子であるツェナダイオードZDにより安定化するようにし
ているが、出力信号を二値レベルで弁別してスイッチ信
号を得る光電スイッチの場合には、必ずしも安定化する
ことなくインダクタンスＬと負荷抵抗R2の共通接続点を
直接フォトダイオード５に接続してもよい。
つつ説明する。第２図（ａ）は発振回路３の発振波形を
示すグラフであり、その出力によってインバータ7,8を
介して発光ダイオード９が駆動され、第２図（ｂ）に示
すように断続的に点灯が行われる。そしてこの点灯の周
期に反射光又は透過光を受光する必要があるため、逆バ
イアス印加回路２のトランジスタTr2に発振出力がその
まま与えられる。そして発振回路３の出力がＨレベルで
はトランジスタTr2は導通しており、電源からインダク
タンスＬ及び抵抗R2を介して電源が供給される。このと
きインダクタンスＬと抵抗R2との共通接続点の電圧はほ
ぼ電源電圧Vccのレベルとなっている。そして発振回路
３の出力がＬレベルとなればトランジスタTr2はオフに
なるため、インダクタンスＬの電流が急激に遮断され逆
起電力が発生する。そしてこの逆起電力はツェナダイオ
ードZDによって安定化されてフォトダイオード５に与え
られる。従って第２図（ｃ）に示すようにツェナダイオ
ードZDのブレークダウン電圧Vzに一致した電源電圧Vcc
より充分高い電圧をフォトダイオード５に与えることが
できる。フォトダイオード５に供給する電圧は定電圧素
子であるツェナダイオードZDにより安定化するようにし
ているが、出力信号を二値レベルで弁別してスイッチ信
号を得る光電スイッチの場合には、必ずしも安定化する
ことなくインダクタンスＬと負荷抵抗R2の共通接続点を
直接フォトダイオード５に接続してもよい。
尚第２図（ａ）に示すように発振回路３としてデュー
ティ比の大きい信号を用いて受信時にのみ高い逆バイア
ス電圧を受光素子に与えているため、ゲート回路を用い
ることなく外乱光の影響の少ない受光回路を構成するこ
とができる。
ティ比の大きい信号を用いて受信時にのみ高い逆バイア
ス電圧を受光素子に与えているため、ゲート回路を用い
ることなく外乱光の影響の少ない受光回路を構成するこ
とができる。
第３図は本発明の第２の実施例を示す回路図である。
本図において前述した実施例と同一部分は同一符号を付
している。本実施例では投光回路用の発振回路と独立し
た発振回路で逆バイアス印加回路にクロック信号を与え
るようにしている。即ち発振回路３の出力は逆バイアス
印加回路２のトランジスタTr2に与えられる。発振回路1
0の出力が前述した実施例と同様に投光回路６のインバ
ータ７及び８に与えられている。ここで発振回路３と10
は同期しておりそのデューティ比が異なった信号を出力
するものとする。その他の構成は前述した第１実施例と
同様である。
本図において前述した実施例と同一部分は同一符号を付
している。本実施例では投光回路用の発振回路と独立し
た発振回路で逆バイアス印加回路にクロック信号を与え
るようにしている。即ち発振回路３の出力は逆バイアス
印加回路２のトランジスタTr2に与えられる。発振回路1
0の出力が前述した実施例と同様に投光回路６のインバ
ータ７及び８に与えられている。ここで発振回路３と10
は同期しておりそのデューティ比が異なった信号を出力
するものとする。その他の構成は前述した第１実施例と
同様である。
次に本実施例の動作についてタイムチャートを参照し
つつ説明する。第４図（ａ）は発振回路３はデューティ
比の小さい方形波信号を示す図、第４図（ｂ）はこれと
同期して発振回路10によって駆動される発光ダイオード
９の点灯波形を示す図である。第４図（ａ）に示すよう
に発振回路３のＨレベルの期間が短ければ逆バイアス印
加回路２のトランジスタTr2がオン状態となっている時
間が短く、インダクタンスＬ及び負荷抵抗R2に電源より
流れる時間が短くなる。この場合には第４図（ｃ）に示
すようにフォトダイオード５に加わる電圧は当初ツェナ
ダイオードZDのブレークダウン電圧Vzであり、その後イ
ンダクタンスＬの特性によって徐々に低下する電圧とな
る。しかしトランジスタTr2のオン時間が短くなるた
め、インダクタンスＬに電流を流す時間が短くてすみ低
消費電力化することができる。
つつ説明する。第４図（ａ）は発振回路３はデューティ
比の小さい方形波信号を示す図、第４図（ｂ）はこれと
同期して発振回路10によって駆動される発光ダイオード
９の点灯波形を示す図である。第４図（ａ）に示すよう
に発振回路３のＨレベルの期間が短ければ逆バイアス印
加回路２のトランジスタTr2がオン状態となっている時
間が短く、インダクタンスＬ及び負荷抵抗R2に電源より
流れる時間が短くなる。この場合には第４図（ｃ）に示
すようにフォトダイオード５に加わる電圧は当初ツェナ
ダイオードZDのブレークダウン電圧Vzであり、その後イ
ンダクタンスＬの特性によって徐々に低下する電圧とな
る。しかしトランジスタTr2のオン時間が短くなるた
め、インダクタンスＬに電流を流す時間が短くてすみ低
消費電力化することができる。
尚前述した各実施例は受光素子としてフォトダイオー
ドを用いているが、充分高い電圧を供給することができ
るためアバランシェフォトダイオードを用いて受光回路
を高感度化することも可能である。
ドを用いているが、充分高い電圧を供給することができ
るためアバランシェフォトダイオードを用いて受光回路
を高感度化することも可能である。
このように本願の請求項１及び２の発明によれば、DC
−DCコンバータ等の昇圧回路を要することなく極めて容
易に受光素子に電源電圧を越えた逆バイアス電圧を印加
することができる。従って太陽光等の直流光による受光
回路の飽和を防止することができる。又アバランシェフ
ォトダイオードのように高い逆バイアス電圧を必要とす
る受光素子を使用することができ、受光回路の高感度化
を図ることができるという効果が得られる。
−DCコンバータ等の昇圧回路を要することなく極めて容
易に受光素子に電源電圧を越えた逆バイアス電圧を印加
することができる。従って太陽光等の直流光による受光
回路の飽和を防止することができる。又アバランシェフ
ォトダイオードのように高い逆バイアス電圧を必要とす
る受光素子を使用することができ、受光回路の高感度化
を図ることができるという効果が得られる。
第１図は本発明の第１実施例による光電スイッチの受光
回路を示す回路図、第２図はその動作を示すタイムチャ
ート、第３図は本発明の第２実施例による光電スイッチ
の受光回路を示す回路図、第４図は発振回路のデューテ
ィ比を異ならせた動作を示すタイムチャート、第５図は
従来の光電スイッチの受光回路の一例を示す回路図、第
６図は逆バイアス電圧に対する外乱光強度を変化を示す
グラフである。 ２……逆バイアス印加回路、3,10……発振回路、５……
フォトダイオード、６……投光回路、Ｌ……インダクタ
ンス、Tr1〜Tr3……トランジスタ、ZD……ツェナダイオ
ード
回路を示す回路図、第２図はその動作を示すタイムチャ
ート、第３図は本発明の第２実施例による光電スイッチ
の受光回路を示す回路図、第４図は発振回路のデューテ
ィ比を異ならせた動作を示すタイムチャート、第５図は
従来の光電スイッチの受光回路の一例を示す回路図、第
６図は逆バイアス電圧に対する外乱光強度を変化を示す
グラフである。 ２……逆バイアス印加回路、3,10……発振回路、５……
フォトダイオード、６……投光回路、Ｌ……インダクタ
ンス、Tr1〜Tr3……トランジスタ、ZD……ツェナダイオ
ード
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−250929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−77517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−178640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−258113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−65543（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−51043（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−54448（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03K 17/74 - 17/98
Claims (2)
- 【請求項１】投光部の投光素子が断続的に駆動される光
電スイッチの受光回路であって、 インダクタンスと、 電源の一端と前記電源の他端との間に前記インダクタン
スと直列に接続され、前記投光素子の光の受光時に閉状
態から開状態となるスイッチング回路と、 前記インダクタンスと前記スイッチング回路の接続端と
前記電源の他端との間に並列に接続され、前記スイッチ
ング回路が閉状態から開状態に変化するときに生じる前
記インダクタンスの逆起電力で駆動され、前記投光素子
の光を検出する受光素子と、を具備することを特徴とす
る光電スイッチの受光回路。 - 【請求項２】前記受光素子に並列に逆起電力を安定化さ
せる定電圧素子を接続したことを特徴とする請求項１記
載の光電スイッチの受光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26146989A JP2884517B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 光電スイッチの受光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26146989A JP2884517B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 光電スイッチの受光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123120A JPH03123120A (ja) | 1991-05-24 |
| JP2884517B2 true JP2884517B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=17362339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26146989A Expired - Fee Related JP2884517B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 光電スイッチの受光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884517B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5209066B2 (ja) | 2011-01-12 | 2013-06-12 | シャープ株式会社 | センサ装置及び電子機器 |
-
1989
- 1989-10-05 JP JP26146989A patent/JP2884517B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03123120A (ja) | 1991-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |