JP3183404B2 - 二線式センサ - Google Patents

二線式センサ

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祥司 大塚
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サンクス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は負荷に直列接続されてその負荷の通断電を制
御する二線式センサに関する。
(従来の技術) この種のセンサの一例としては、測定対象を光とした
光電式の二線式センサがある。このうち例えば透過タイ
プのものは第3図に示すような接続で使用される。ここ
で、1は直流電源、2は負荷、3は受光素子を備えた二
線式センサ、4は上記受光素子に向けて光を照射する投
光素子を備えた投光器である。
この構成で、投光器4からの光が二線式センサ3に入
射しているときには、二線式センサ3の動作状態は例え
ばオフ状態にある。しかし、その光が図示しない検出対
象によって遮られて二線式センサ3への入射光量が減少
すると、入射光量の計測信号レベルが所定の動作レベル
以下となったところで動作状態はオン状態に転じて負荷
2に通電される。この様な接続で使用されるから、この
種の二線式センサの出力特性は、機械式接点にできるだ
け近いことが要望される。特に、出力オフ時における漏
れ電流IOFFはできるだけ少ないことが望まれ、直流二線
式センサではその代表値は1mA程度である。
ところで、この種の二線式センサにあっては、その動
作状態の表示のみならず、例えば入光時における受光素
子への入射光量が適切に確保されているか否かを表示灯
にて確認できるようにすることが望まれている。このよ
うにすれば、投光器4からの投光強度が十分か否か、光
軸が適切にセットされているか否か、或いはレンズの汚
れによって入射光量が低下し過ぎていないか等を容易に
判断できるため、センサのセッティングやメンテナンス
時に便利だからである。
このために、従来より、入射光量の計測信号レベル
と、動作レベルよりも高い安定域レベルとを比較する安
定状態判定回路を設け、入射光量の計測信号レベルが上
記安定域レベルを越えているときには表示灯を点灯させ
る構成が考えられている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記構成によって入射光量の計測信号
レベルが安定状態にあることを表示するための表示灯を
点灯させようとすると、その点灯のための電流を確保す
るために、出力オフ時における漏れ電流IOFFを大きくし
なくてはならず、出力特性が悪くなるという問題を生ず
る。これは、動作状態表示灯なら二線式センサに大きな
負荷電流が流れる出力オン時に点灯させるため表示灯を
点灯させるに足る十分な電流を確保できるが、安定状態
表示灯は小さな漏れ電流IOFFしか流れない出力オフ時に
点灯されるためである。
そこで、本発明の目的は、出力特性の低下を招くこと
なく、負荷が通電されていない状態における測定対象の
計測信号レベルが動作レベルを十分に越えた安定域にあ
るか否かを表示させることができる二線式センサを提供
するにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 動作表示とは異なり、測定対象の計測信号レベルが動
作レベルを十分に越えた安定域にあるか否かを表す安定
状態表示は、必ずしもリアルタイムに表示しなくとも、
実用上の問題を生じない。本発明はかかる事情に鑑みな
され、このために本発明の二線式センサは、光、音波、
磁界等の測定対象の計測信号レベルと所定の動作レベル
とを比較して負荷の通断電を制御すると共に、測定対象
の計測信号レベルが動作レベルを十分に越えた安定域に
あるか否かを表示灯にて表示するようにしたものにおい
て、前記負荷が通電されていない状態における測定対象
の計測信号レベルが動作レベルを十分に越えた安定域に
あるか否かを判定する安定状態判定回路と、この安定状
態判定回路からの出力結果を前記測定対象の計測信号レ
ベルが前記動作レベルを越えて前記負荷に通電されるま
で記憶する判定結果記憶回路と、測定対象の計測信号レ
ベルが動作レベルを越えて負荷に通電されるときに判定
結果記憶回路における記憶内容に基づき表示灯を点灯さ
せる安定状態表示回路とを具備せる構成としたところに
特徴を有する。
(作用) 上記手段によれば、安定状態判定回路における負荷が
通電されていない状態における測定対象の計測信号レベ
ルが動作レベルを十分に越えた安定域にあるか否かの判
定結果は一旦判定結果記憶回路に記憶され、その後、負
荷に通電されるときにその記憶内容に基づき表示灯が点
灯されることになる。従って、大きな負荷電流が流れる
出力オン時に表示灯を点灯させることになるため、出力
オフ時の漏れ電流IOFFを大きくせずとも、表示灯のため
の電流を十分に確保できるようになる。
(実施例) 以下本発明を透過形光電スイッチタイプの直流二線式
センサに適用した一実施例につき第1図及び第2図を参
照して説明する。
第1図に示す受光部11は図示しない受光素子を備え、
受光素子からの受光信号を増幅することにより受光素子
に入射する光を測定対象として計測する。この受光部11
には図示しない投光部が対向して設けられており、投光
部の受光部11との間を検出対象が通過すると、投光部か
らの光が遮られて受光部11における入射光の計測信号SD
のベルが低下する。
この計測信号SDはコンパレータを備えた動作判定部12
に入力され、ここで計測信号SDのレベルが所定の動作レ
ベルと比較される。この動作レベルには、出力動作にヒ
ステリシスを与えて動作を安定化するため、オフ動作レ
ベルROFFとオン動作レベルRONとの2種類があり、ROFF
>RONの関係にある。従って、投光部からの光が検出対
象によって遮られることにより、計測信号SDのレベルが
低下してオン動作レベルRONを下回ると、動作判定部12
からハイレベルのオン信号SONが出力される。また、そ
の後、検出対象が移動して投光部からの光が受光部11に
入射するようになり、計測信号SDのレベルがオン動作レ
ベルRONを越え、更にオフ動作レベルROFFを上回るよう
になると、動作判定部12からのオン信号SONが絶たれ
る。
この動作判定部12の出力ラインは出力部13に接続さ
れ、出力部13では動作判定部12からオン信号SONを受け
ている間、出力端子10a,10b間を低インピーダンスにし
て図示しない負荷に通電可能とする。
さて、受光部11からの計測信号SDは安定状態判定回路
14にも与えられるようになっている。この安定状態判定
回路14は計測信号SDのレベルを安定域基準レベルRST
比較するコンパレータを備え、計測信号SDのレベルが安
定域基準レベルRSTを越えるときにハイレベルとなる安
定域判定信号SSTを出力する。これは、計測信号SDのレ
ベルが前記動作レベルROFF,RONを十分に越えた安定域に
あるか否かを判定するためのものであって、このため、
安定域基準レベルRSTは、RST>ROFF>RONの関係を満た
すように設定されている。
安定状態判定回路14の出力ラインは判定結果記憶回路
15に接続されている。この判定結果記憶回路15はDタイ
プのフリップフロップ16とインバータゲート17とを図示
の通りに接続して構成され、フリップフロップ16のデー
タ端子Dに与えられた安定域判定信号SSTが記憶され
る。上記インバータゲート17の入力端子は動作判定部12
の出力ラインに接続されており、従ってフリップフロッ
プ16は動作判定部12からのオン信号SONが絶たれてロー
レベルに戻るときにリセットされる。
判定結果記憶回路15からの信号はアンドゲート18及び
表示灯駆動回路19からなる安定状態表示回路20に与えら
れる。具体的には、フリップフロップ16の出力端子Qが
アンドゲート18の一方の入力端子に接続され、そのアン
ドゲート18の出力端子が表示灯駆動回路19に接続されて
いる。そして、上記アンドゲート18の他方の入力端子は
前記動作判定部12の出力ラインに接続され、動作判定部
12からハイレベルのオン信号SONが出力されるときにア
ンドゲート18を開いて判定結果記憶回路15の出力内容を
表示灯駆動回路19に与える。ここで、表示灯駆動回路19
はアンドゲート18からハイレベル信号を受けると、安定
状態表示用の表示灯21を点灯させるようになっている。
尚、22は動作状態表示灯で、これは出力部13がオン作動
するときに表示灯駆動回路23を介して点灯される。
さて、本実施例の作用について第2図も参照して説明
する。ここでは、投光部と受光部11との間の光軸を合わ
せた状態で投光部からの投光強度を調整する場合を想定
する。今、最小の投光強度からこれを徐々に上昇させた
とする。これによって受光部11から出力される計測信号
SDのレベルが上昇し、これが安定域基準レベルRSTを越
えるようになると、安定状態判定回路14からハイレベル
の安定域判定信号SSTが出力されるが(第2図時刻
t1)、この段階では安定状態表示用の表示灯21は直ちに
点灯されず、その判定結果が結果判定記憶回路15に記憶
される。また、この場合、計測信号SDのレベルはオフ動
作レベルROFFを上回っているから、出力部13はオフ状態
にあって出力端子10a,10b間は高インピーダンス状態に
あって僅かな漏れ電流IOFFしか流れていない。
この後、投光強度を今度は低下させると、これに併せ
て計測信号SDのレベルが低下し、これが安定域基準レベ
ルRSTを下回ったところで、安定域判定信号SSTはローレ
ベルに転じ(第2図時刻t2)、更にオン動作レベルRON
を下回ったところで動作判定部12からハイレベルのオン
信号SONが出力される(同図時刻t3)。この結果、出力
部13が低インピーダンスとなってオン状態になり、負荷
に通電されると共に、動作状態表示灯22が点灯される。
また、これと同時に動作判定部12からのオン信号SON
よって安定状態表示回路20のアンドゲート18が開くこと
になるから、安定状態判定回路14からの安定域判定信号
SSTを記憶しているフリップフロップ16の出力によって
安定状態表示用の表示灯21が点灯されることになる。こ
れにて第2図の時刻t1から時刻t2までの間において計測
信号SDのレベル(同図に斜線を付して示す)は、動作レ
ベルROFF,RONを十分に越えた安定域基準レベルRSTであ
ったことが明らかとなる。
一方、この後、投光強度を再び上昇させたとすると、
計測信号SDのレベルがオフ動作レベルROFFを上回るよう
になったところで(第2図時刻t4)、動作判定部12から
のオン信号SONが絶たれ、両表示灯21,22が共に消灯され
る。この後、第2図に示すように、計測信号SDのレベル
が安定域基準レベルRSTを越えることなく、再びオン動
作レベルRONを下回るように低下されたとする(同図時
刻t5)。すると、やはり動作判定部12からハイレベルの
オン信号SON出力され、出力部13がオン状態になって動
作状態表示灯22が点灯される。しかし、この場合には、
安定状態判定回路14から安定域判定信号SSTは出力され
ていなかったから、フリップフロップ16はオン信号SON
の立下がり時にリセットされたままにあり、従って出力
端子Qはローレベルにあって安定状態表示用の表示灯21
は点灯されない。これにより、第2図の時刻t4から時刻
t5までの間においては、計測信号SDは安定域基準レベル
RSTに達していなかったことが判る。この後、再び投光
強度を計測信号SDが安定域基準レベルRSTを越えて再び
低下するように変化させた場合には、第2図に示すよう
になり、やはり出力部13がオン状態になると共に、動作
状態表示灯22及び安定状態表示用の表示灯21が点灯され
る。
この様に本実施例によれば、安定状態判定回路14にお
ける判定結果は一旦判定結果記憶回路15に記憶され、そ
の後、出力部13のオン動作によって負荷に通電されると
きにその記憶内容に基づき安定状態表示用の表示灯21が
点灯されることになる。従って、例えば投光強度の調整
に際して、それが適切か否かを調べるには、調節摘みを
適宜な値にセットした後、投光部のレンズ部分を遮って
遮光状態にしてみればよい。これにより、安定状態表示
用の表示灯21が点灯されれば投光強度は十分であること
が判り、点灯しなければ投光強度が不足していることが
判る。また、出力オフ時ではなく、大きな負荷電流が流
れる出力オン時に安定状態表示用の表示灯21を点灯させ
ることになるから、出力オフ時の漏れ電流IOFFが大きく
なることはなく、二線式センサとしての出力特性を全く
犠牲にすることがない。
尚、上記実施例では、透過形光電スイッチタイプの直
流二線式センサに適用した例を示したが、本発明はこれ
に限らず、反射形光電スイッチタイプの二線式センサに
も適用できる。この場合には、非入光状態で安定域にあ
るか否かを判断すべく、安定状態判定回路を計測信号の
レベルが動作レベルを低いほうに十分に越えた安定域に
あるか否かを判定するように構成することができる。ま
た、必ずしも光を判定対象とする光電スイッチに限ら
ず、音波を測定対象とする超音波センサ、磁界を測定対
象とする磁気センサ、圧力を測定対象とする圧力センサ
等にも広く適用できることは勿論である。
[発明の効果] 本発明は以上述べたように、安定状態判定回路におけ
る判定結果を一旦記憶し、その後、負荷に通電されると
きにその記憶内容に基づき出力オン時に表示灯を点灯さ
せる構成だから、負荷が通電されていない状態における
測定対象の計測信号レベルが動作レベルを十分に越えた
安定域にあるか否かを表示させることができながら、出
力オフ時の漏れ電流を十分に小さく抑えることができる
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示し、第1図は
要部のブロック図、第2図は作用説明用の各部の電圧波
形図、第3図は直流二線式センサの使用状態を示す回路
図である。 図面中、14は安定状態判定回路、15は判定結果記憶回
路、20は安定状態表示回路、21は表示灯である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷に直列接続され光、音波、磁界等の測
    定対象の計測信号レベルと所定の動作レベルとを比較し
    て前記負荷の通断電を制御すると共に、前記測定対象の
    計測信号レベルが前記動作レベルを十分に越えた安定域
    にあるか否かを表示灯にて表示するようにしたものにお
    いて、 前記負荷が通電されていない状態における前記測定対象
    の計測信号レベルが前記動作レベルを十分に越えた安定
    域にあるか否かを判定する安定状態判定回路と、 この安定状態判定回路からの出力結果を前記測定対象の
    計測信号レベルが前記動作レベルを越えて前記負荷に通
    電されるまで記憶する判定結果記憶回路と、 前記測定対象の計測信号レベルが前記動作レベルを越え
    て前記負荷に通電されるときに前記判定結果記憶回路に
    おける記憶内容に基づき前記表示灯を点灯させる安定状
    態表示回路とを具備してなる二線式センサ。
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