JP3235111B2 - 光電スイッチ - Google Patents
光電スイッチInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電スイッチに関し、特
にその感度調整に特徴を有する光電スイッチに関するも
のである。
にその感度調整に特徴を有する光電スイッチに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来光電スイッチは、例えば図１０に示
すようにクロック信号を発生する発振回路１の出力を投
光素子駆動回路２及び信号処理回路３に与え、投光素子
４をパルス点灯すると共に、投光素子４と対向する位置
又は物体からの反射光を受光する位置に受光素子５を設
け、増幅回路６を介してその信号を波形整形し、発振回
路１の出力をゲート信号として信号処理回路３によって
その出力を積分・波形整形し、出力回路７より出力する
ようにしていた。しかるに反射型の光電スイッチにあっ
ては、パルス駆動される投光素子５に対応する物体検知
位置に物体を置き、投光パルスの波高値を変えることで
その受光感度を変化させて検出距離を調整していた。こ
の場合には検出距離の調整を容易にするために投光素子
として可視光の発光素子、例えば赤色の発光ダイオード
を使用している。そうすれば赤色光の照射位置が明確に
なり、検知位置や距離の調整を容易にすることができ
る。
すようにクロック信号を発生する発振回路１の出力を投
光素子駆動回路２及び信号処理回路３に与え、投光素子
４をパルス点灯すると共に、投光素子４と対向する位置
又は物体からの反射光を受光する位置に受光素子５を設
け、増幅回路６を介してその信号を波形整形し、発振回
路１の出力をゲート信号として信号処理回路３によって
その出力を積分・波形整形し、出力回路７より出力する
ようにしていた。しかるに反射型の光電スイッチにあっ
ては、パルス駆動される投光素子５に対応する物体検知
位置に物体を置き、投光パルスの波高値を変えることで
その受光感度を変化させて検出距離を調整していた。こ
の場合には検出距離の調整を容易にするために投光素子
として可視光の発光素子、例えば赤色の発光ダイオード
を使用している。そうすれば赤色光の照射位置が明確に
なり、検知位置や距離の調整を容易にすることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の光電スイッチでは、検出距離を短くするために
投光パルスの波高値を低くすれば、赤色発光ダイオード
の輝度は暗くなる。従って照射位置や検出距離がわかり
にくくなってしまうという欠点があった。
な従来の光電スイッチでは、検出距離を短くするために
投光パルスの波高値を低くすれば、赤色発光ダイオード
の輝度は暗くなる。従って照射位置や検出距離がわかり
にくくなってしまうという欠点があった。
【０００４】本願の請求項１〜３の発明はこのような従
来の光電スイッチの問題点に鑑みてなされたものであっ
て、受光感度を投光側で調整するようにした光電スイッ
チにおいて、可視光の投光素子の輝度を常に一定に保つ
ことにより、感度調整を容易に行えるようにすることを
技術的課題とする。
来の光電スイッチの問題点に鑑みてなされたものであっ
て、受光感度を投光側で調整するようにした光電スイッ
チにおいて、可視光の投光素子の輝度を常に一定に保つ
ことにより、感度調整を容易に行えるようにすることを
技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、周期的なパルスを発生する発振回路と、可視光を発
光する投光素子と、発振回路の出力に基づいて投光素子
を駆動する投光素子駆動回路と、投光素子から照射され
た光を受光する受光素子と、受光素子の出力変化に基づ
いて物体を検出する信号処理回路と、を具備する光電ス
イッチであって、投光素子駆動回路は、電流値が可変で
きその和が一定の第１，第２の定電流源と、第１，第２
の定電流源の電流値を変化させる電流値設定手段と、を
具備し、第１，第２の定電流源のいずれか一方の電流を
発振回路の投光パルスによって断続するよう構成したこ
とを特徴とするものである。
は、周期的なパルスを発生する発振回路と、可視光を発
光する投光素子と、発振回路の出力に基づいて投光素子
を駆動する投光素子駆動回路と、投光素子から照射され
た光を受光する受光素子と、受光素子の出力変化に基づ
いて物体を検出する信号処理回路と、を具備する光電ス
イッチであって、投光素子駆動回路は、電流値が可変で
きその和が一定の第１，第２の定電流源と、第１，第２
の定電流源の電流値を変化させる電流値設定手段と、を
具備し、第１，第２の定電流源のいずれか一方の電流を
発振回路の投光パルスによって断続するよう構成したこ
とを特徴とするものである。
【０００６】又本願の請求項２の発明は、所定デューテ
ィ比の周期的なパルスを発生する発振回路と、可視光を
発光する投光素子と、発振回路の出力に基づいて投光素
子を駆動する投光素子駆動回路と、投光素子から照射さ
れた光を受光する受光素子と、受光素子の出力変化に基
づいて物体を検出する信号処理回路と、を具備する光電
スイッチであって、投光素子駆動回路は、所望の直流電
圧を発生する電圧源と、電圧源の出力に接続され、その
レベルに対応して上昇及び下降する電流値を与え、その
出力端が投光素子に直列接続される第１，第２の電圧／
電流変換手段と、第１，第２の電圧／電流変換手段のい
ずれか一方の出力を発振回路の出力によって断続するス
イッチング素子と、を具備し、電圧源の電圧レベルにか
かわらず平均電流が等しくなるように第１，第２の電圧
／電流変換手段の変換率を設定するようにしたことを特
徴とするものである。
ィ比の周期的なパルスを発生する発振回路と、可視光を
発光する投光素子と、発振回路の出力に基づいて投光素
子を駆動する投光素子駆動回路と、投光素子から照射さ
れた光を受光する受光素子と、受光素子の出力変化に基
づいて物体を検出する信号処理回路と、を具備する光電
スイッチであって、投光素子駆動回路は、所望の直流電
圧を発生する電圧源と、電圧源の出力に接続され、その
レベルに対応して上昇及び下降する電流値を与え、その
出力端が投光素子に直列接続される第１，第２の電圧／
電流変換手段と、第１，第２の電圧／電流変換手段のい
ずれか一方の出力を発振回路の出力によって断続するス
イッチング素子と、を具備し、電圧源の電圧レベルにか
かわらず平均電流が等しくなるように第１，第２の電圧
／電流変換手段の変換率を設定するようにしたことを特
徴とするものである。
【０００７】更に本願の請求項３の発明は、周期的なパ
ルスを発生する発振回路と、可視光を発光する投光素子
と、発振回路の出力に基づいて投光素子を駆動する投光
素子駆動回路と、投光素子から照射された光を受光する
受光素子と、受光素子の出力変化に基づいて物体を検出
する信号処理回路と、を具備する光電スイッチであっ
て、投光素子駆動回路は、第１，第２の投光回路と、第
１の投光回路に接続されたレベル設定手段と、第１の投
光回路に与えるパルス出力によって受光素子から得られ
る信号を開閉するゲート回路と、を具備するものであ
り、発振回路は、第１，第２の投光回路に交互に周期的
なパルス出力を与えることを特徴とするものである。
ルスを発生する発振回路と、可視光を発光する投光素子
と、発振回路の出力に基づいて投光素子を駆動する投光
素子駆動回路と、投光素子から照射された光を受光する
受光素子と、受光素子の出力変化に基づいて物体を検出
する信号処理回路と、を具備する光電スイッチであっ
て、投光素子駆動回路は、第１，第２の投光回路と、第
１の投光回路に接続されたレベル設定手段と、第１の投
光回路に与えるパルス出力によって受光素子から得られ
る信号を開閉するゲート回路と、を具備するものであ
り、発振回路は、第１，第２の投光回路に交互に周期的
なパルス出力を与えることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、電流値が可変できその和が一定の第１，第２
の定電流源を用いて投光素子を駆動している。そして一
方の定電流源を発振回路のパルス出力によって断続する
ようにしている。こうすれば常にほぼ一定の電流が投光
素子に流れることとなって投光パルスのレベルが変化し
ても投光素子の輝度は低下することはない。又本願の請
求項２の発明では、電圧源の電圧レベルに対応して上昇
及び下降する電流値を発生する第１，第２の電圧／電流
変換手段を設けて、その電流の和によって投光素子を駆
動している。そしてパルスの波高値を変化させて距離を
変化させても、投光素子の平均駆動電流を一定として、
輝度を一定としている。更に本願の請求項３の発明で
は、発振回路の出力を交互に第１，第２の投光回路に与
え、一方の投光回路の出力レベルを変化させて物体まで
の距離を調整し、その信号をゲート信号として物体検知
出力を得るようにしている。
によれば、電流値が可変できその和が一定の第１，第２
の定電流源を用いて投光素子を駆動している。そして一
方の定電流源を発振回路のパルス出力によって断続する
ようにしている。こうすれば常にほぼ一定の電流が投光
素子に流れることとなって投光パルスのレベルが変化し
ても投光素子の輝度は低下することはない。又本願の請
求項２の発明では、電圧源の電圧レベルに対応して上昇
及び下降する電流値を発生する第１，第２の電圧／電流
変換手段を設けて、その電流の和によって投光素子を駆
動している。そしてパルスの波高値を変化させて距離を
変化させても、投光素子の平均駆動電流を一定として、
輝度を一定としている。更に本願の請求項３の発明で
は、発振回路の出力を交互に第１，第２の投光回路に与
え、一方の投光回路の出力レベルを変化させて物体まで
の距離を調整し、その信号をゲート信号として物体検知
出力を得るようにしている。
【０００９】
【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例による光電ス
イッチの主要部の構成を示す回路図であり、図１（ｂ）
は受光素子とその増幅回路を示す概略図である。本図に
おいて投光素子駆動回路は電源に第１，第２の一対の定
電流源１１，１２の一端が接続されており、定電流源１
１，１２の他端は共通接続されて投光素子である発光ダ
イオードＤ１が接続される。ここで定電流源１１，１２
は共通の可変抵抗器ＶＲによってその電流値Ｉ1 , Ｉ2
の和が一定となるように構成されている。又一方の定電
流源１１は発振回路１及びトランジスタＱ１によって動
作を断続させるように構成される。ここで投光素子は、
目視によって物体の検知位置を調整できるように可視光
を発光する発光素子、例えば赤色の発光ダイオードＤ１
又はレーザダイオードとする。
イッチの主要部の構成を示す回路図であり、図１（ｂ）
は受光素子とその増幅回路を示す概略図である。本図に
おいて投光素子駆動回路は電源に第１，第２の一対の定
電流源１１，１２の一端が接続されており、定電流源１
１，１２の他端は共通接続されて投光素子である発光ダ
イオードＤ１が接続される。ここで定電流源１１，１２
は共通の可変抵抗器ＶＲによってその電流値Ｉ1 , Ｉ2
の和が一定となるように構成されている。又一方の定電
流源１１は発振回路１及びトランジスタＱ１によって動
作を断続させるように構成される。ここで投光素子は、
目視によって物体の検知位置を調整できるように可視光
を発光する発光素子、例えば赤色の発光ダイオードＤ１
又はレーザダイオードとする。
【００１０】又受光回路は図１（ｂ）に示すように電源
に抵抗Ｒ１と直列接続された受光素子、例えばフォトダ
イオードＲ２と共通接続端に接続されるコンデンサＣ１
を有しており、その他端には図示のようにトランジスタ
Ｑ２が接続されて構成されている。コンデンサＣ１は、
受光素子に得られる受光レベルの交流成分のみをトラン
ジスタＱ２の増幅段に与えるものである。
に抵抗Ｒ１と直列接続された受光素子、例えばフォトダ
イオードＲ２と共通接続端に接続されるコンデンサＣ１
を有しており、その他端には図示のようにトランジスタ
Ｑ２が接続されて構成されている。コンデンサＣ１は、
受光素子に得られる受光レベルの交流成分のみをトラン
ジスタＱ２の増幅段に与えるものである。
【００１１】図２は前述した第１実施例による投光素子
駆動回路の詳細な構成を示す回路図である。電源Ｖccに
はダイオードＤ３，可変抵抗器ＶＲ及び抵抗Ｒ２が直列
接続され、可変抵抗器ＶＲの中点がトランジスタＱ３に
接続される。トランジスタＱ３のエミッタは抵抗Ｒ３を
介して電源に接続され、コレクタはスイッチング用のト
ランジスタＱ１を介して接地される。又トランジスタＱ
１，Ｑ３の共通接続端はカレントミラー回路１４に接続
され、その一方のトランジスタのコレクタは図示のよう
に投光用の発光ダイオードＤ１を介して電源に接続され
る。以上の各回路が第１の定電流源１１を構成してい
る。
駆動回路の詳細な構成を示す回路図である。電源Ｖccに
はダイオードＤ３，可変抵抗器ＶＲ及び抵抗Ｒ２が直列
接続され、可変抵抗器ＶＲの中点がトランジスタＱ３に
接続される。トランジスタＱ３のエミッタは抵抗Ｒ３を
介して電源に接続され、コレクタはスイッチング用のト
ランジスタＱ１を介して接地される。又トランジスタＱ
１，Ｑ３の共通接続端はカレントミラー回路１４に接続
され、その一方のトランジスタのコレクタは図示のよう
に投光用の発光ダイオードＤ１を介して電源に接続され
る。以上の各回路が第１の定電流源１１を構成してい
る。
【００１２】又図示のように抵抗Ｒ２の一端と可変抵抗
器ＶＲの中点とが差動増幅器１６の両端に接続され、そ
の出力端が演算増幅器１７の非反転入力端に接続され
る。演算増幅器１７の出力側にはトランジスタＱ４のベ
ースが接続され、そのエミッタは抵抗Ｒ４を介して接地
され、更に演算増幅器１７の反転入力端に接続される。
演算増幅器１７，トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ４は電圧
を電流に変換する電圧／電流変換回路１８を構成してお
り、その電流出力はＰＮＰ型トランジスタによるカレン
トミラー回路１９を介してＮＰＮ型トランジスタによる
カレントミラー回路２０に接続される。カレントミラー
回路２０の一方のトランジスタのコレクタは、図示のよ
うに発光ダイオードＤ１のカソード端に接続されてい
る。以上の各ブロックが第２の定電流源１２を構成して
いる。
器ＶＲの中点とが差動増幅器１６の両端に接続され、そ
の出力端が演算増幅器１７の非反転入力端に接続され
る。演算増幅器１７の出力側にはトランジスタＱ４のベ
ースが接続され、そのエミッタは抵抗Ｒ４を介して接地
され、更に演算増幅器１７の反転入力端に接続される。
演算増幅器１７，トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ４は電圧
を電流に変換する電圧／電流変換回路１８を構成してお
り、その電流出力はＰＮＰ型トランジスタによるカレン
トミラー回路１９を介してＮＰＮ型トランジスタによる
カレントミラー回路２０に接続される。カレントミラー
回路２０の一方のトランジスタのコレクタは、図示のよ
うに発光ダイオードＤ１のカソード端に接続されてい
る。以上の各ブロックが第２の定電流源１２を構成して
いる。
【００１３】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。図３（ａ）は発振回路１の発
振出力波形を示しており、周期的に短時間Ｌレベルとな
るパルスがトランジスタＱ１のベースに加えられる。さ
て感度調整用の可変抵抗器ＶＲによってその中点の電圧
Ｖ１が定められる。まずＶＲの両端間の電位差をＶと
し、夫々高電位側の電圧をＶH 、低電位側の電圧をＶL
（Ｖ＝ＶH −ＶL ）とすると、トランジスタＱ３に流れ
るコレクタ電流Ｉ1 は（ＶH −Ｖ１）／Ｒ３によって定
まる。そして発振回路１の出力がＬレベルの場合にはト
ランジスタＱ１はオフとなるため、カレントミラー回路
１４のトランジスタがオンとなり、投光用の発光ダイオ
ードＤ１にパルス電流が流れる。又電圧Ｖ１とＶL との
差が差動増幅器１６によって増幅され、演算増幅器１７
とトランジスタＱ４による電圧／電流変換回路１８によ
って電流値Ｉ2 に変換される。この電流Ｉ2 は（Ｖ１−
ＶL ）／Ｒ３となり、カレントミラー回路１９，２０を
介して発光ダイオードＤ１に常に電流Ｉ2 が流れる。従
って発振回路の出力がＬのときには、発光ダイオードＤ
１に流れる電流は次式で示される。
トを参照しつつ説明する。図３（ａ）は発振回路１の発
振出力波形を示しており、周期的に短時間Ｌレベルとな
るパルスがトランジスタＱ１のベースに加えられる。さ
て感度調整用の可変抵抗器ＶＲによってその中点の電圧
Ｖ１が定められる。まずＶＲの両端間の電位差をＶと
し、夫々高電位側の電圧をＶH 、低電位側の電圧をＶL
（Ｖ＝ＶH −ＶL ）とすると、トランジスタＱ３に流れ
るコレクタ電流Ｉ1 は（ＶH −Ｖ１）／Ｒ３によって定
まる。そして発振回路１の出力がＬレベルの場合にはト
ランジスタＱ１はオフとなるため、カレントミラー回路
１４のトランジスタがオンとなり、投光用の発光ダイオ
ードＤ１にパルス電流が流れる。又電圧Ｖ１とＶL との
差が差動増幅器１６によって増幅され、演算増幅器１７
とトランジスタＱ４による電圧／電流変換回路１８によ
って電流値Ｉ2 に変換される。この電流Ｉ2 は（Ｖ１−
ＶL ）／Ｒ３となり、カレントミラー回路１９，２０を
介して発光ダイオードＤ１に常に電流Ｉ2 が流れる。従
って発振回路の出力がＬのときには、発光ダイオードＤ
１に流れる電流は次式で示される。
【数１】 このため可変抵抗器ＶＲによって設定される電圧Ｖ１に
かかわらず一定のピーク電流が流れることとなる。
かかわらず一定のピーク電流が流れることとなる。
【００１４】図３（ａ）は発振回路１の発振出力波形を
示しており、（ｂ）は可変抵抗器ＶＲが最大値（ＭＡ
Ｘ）で電圧Ｖ１がＶH に等しい状態を示している。この
場合には発振回路１の出力がＬレベルとなればトランジ
スタＱ１がオフとなり、トランジスタＱ３のコレクタ電
流がカレントミラー回路１４に流れる。従ってカレント
ミラー回路１４の他方のトランジスタより発光ダイオー
ドＤ１に電流Ｉ1 が流れる。このときには抵抗Ｒ２の端
子電圧ＶL と可変抵抗器の中点電圧Ｖ１が等しいため、
その差がなく電流Ｉ2 は図示のように０となる。従って
Ｉ1 ＋Ｉ2 はＩ1と同一レベルの電流となる。
示しており、（ｂ）は可変抵抗器ＶＲが最大値（ＭＡ
Ｘ）で電圧Ｖ１がＶH に等しい状態を示している。この
場合には発振回路１の出力がＬレベルとなればトランジ
スタＱ１がオフとなり、トランジスタＱ３のコレクタ電
流がカレントミラー回路１４に流れる。従ってカレント
ミラー回路１４の他方のトランジスタより発光ダイオー
ドＤ１に電流Ｉ1 が流れる。このときには抵抗Ｒ２の端
子電圧ＶL と可変抵抗器の中点電圧Ｖ１が等しいため、
その差がなく電流Ｉ2 は図示のように０となる。従って
Ｉ1 ＋Ｉ2 はＩ1と同一レベルの電流となる。
【００１５】又図３（ｃ）に示すように可変抵抗器ＶＲ
が最小値ＭＩＮのときにはＶ１はＶH に等しくなり、電
流Ｉ1 は常に０レベルとなる。このときにはＶL と電圧
Ｖ１の差に対応する電流Ｖ／Ｒ３が差動増幅器１６，電
圧／電流変換器１８によって変換され、カレントミラー
回路１９，２０を介して発光ダイオードＤ１に流れる。
又可変抵抗器ＶＲの値を最大値と最小値の中間ＭＩＤと
すれば、図３（ｄ）に示すように発振回路１の出力がＬ
レベルのときにのみ電流Ｉ1 はＶ／２Ｒ３の電流が流
れ、電流Ｉ2 は常にＶ／２Ｒ３となって、発光ダイオー
ドＤ１にはこれらを加算した電流が流れる。従って可変
抵抗器によるレベル設定にかかわらず、常に所定量以上
のレベルで発光ダイオードＤ１を駆動することができ
る。
が最小値ＭＩＮのときにはＶ１はＶH に等しくなり、電
流Ｉ1 は常に０レベルとなる。このときにはＶL と電圧
Ｖ１の差に対応する電流Ｖ／Ｒ３が差動増幅器１６，電
圧／電流変換器１８によって変換され、カレントミラー
回路１９，２０を介して発光ダイオードＤ１に流れる。
又可変抵抗器ＶＲの値を最大値と最小値の中間ＭＩＤと
すれば、図３（ｄ）に示すように発振回路１の出力がＬ
レベルのときにのみ電流Ｉ1 はＶ／２Ｒ３の電流が流
れ、電流Ｉ2 は常にＶ／２Ｒ３となって、発光ダイオー
ドＤ１にはこれらを加算した電流が流れる。従って可変
抵抗器によるレベル設定にかかわらず、常に所定量以上
のレベルで発光ダイオードＤ１を駆動することができ
る。
【００１６】このような投光回路で発光された光出力が
図１（ｂ）に示す受光回路に入光すると、図４（ａ）に
示すようにＶＲのＭＡＸ，ＭＩＤ，ＭＩＮによってレベ
ルが異なる投光電流に対応した出力が得られる。又抵抗
Ｒ１の端子電圧は図４（ｂ）に示すようにこれを反転し
たものとなる。従ってコンデンサＣ１によって直流分を
除去することにより図４（ｃ）に示すようにパルスの大
きさに対応した信号のみが得られることとなる。
図１（ｂ）に示す受光回路に入光すると、図４（ａ）に
示すようにＶＲのＭＡＸ，ＭＩＤ，ＭＩＮによってレベ
ルが異なる投光電流に対応した出力が得られる。又抵抗
Ｒ１の端子電圧は図４（ｂ）に示すようにこれを反転し
たものとなる。従ってコンデンサＣ１によって直流分を
除去することにより図４（ｃ）に示すようにパルスの大
きさに対応した信号のみが得られることとなる。
【００１７】次に本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例では発光ダイオードＤ１に流れる波高値を
一定とせず平均電流を一定とし、パルスの波高値を変化
させて輝度を一定に保つようにしたものである。図５は
第２実施例による投光素子駆動回路の回路図である。本
図において電源ＶccにはダイオードＤ４，可変抵抗器Ｖ
Ｒ，ダイオードＤ５，Ｄ６が直列に接続され、可変抵抗
器ＶＲの中点にはスイッチング用のＮＰＮ型のトランジ
スタＱ５，ＰＮＰ型トランジスタＱ６のベースが夫々接
続される。トランジスタＱ６のエミッタは抵抗Ｒ５を介
して電源に接続され、そのコレクタはスイッチング素子
であるトランジスタＱ７とカレントミラー回路２１に接
続される。トランジスタＱ５はコレクタが発光ダイオー
ドＤ１に接続され、エミッタはダイオードＤ７及び抵抗
Ｒ６を介して接地される。トランジスタＱ７のエミッタ
には発振回路１より断続的なパルスが与えられている。
又カレントミラー回路２１の他方のトランジスタには発
光ダイオードＤ１が接続される。ここでダイオードＤ４
〜Ｄ６及び可変抵抗器ＶＲは所望の直流電圧を発生する
電圧源を構成している。又トランジスタＱ５，ダイオー
ドＤ７，抵抗Ｒ６は可変抵抗器の中点電圧のレベルに対
応した電流が流れる第１の電圧／電流変換手段を構成し
ており、抵抗Ｒ５，トランジスタＱ６及びカレントミラ
ー回路２１は可変抵抗器の中点電圧のレベル上昇に対応
して下降する電流値を与える第２の電圧／電流変換手段
を構成している。
る。本実施例では発光ダイオードＤ１に流れる波高値を
一定とせず平均電流を一定とし、パルスの波高値を変化
させて輝度を一定に保つようにしたものである。図５は
第２実施例による投光素子駆動回路の回路図である。本
図において電源ＶccにはダイオードＤ４，可変抵抗器Ｖ
Ｒ，ダイオードＤ５，Ｄ６が直列に接続され、可変抵抗
器ＶＲの中点にはスイッチング用のＮＰＮ型のトランジ
スタＱ５，ＰＮＰ型トランジスタＱ６のベースが夫々接
続される。トランジスタＱ６のエミッタは抵抗Ｒ５を介
して電源に接続され、そのコレクタはスイッチング素子
であるトランジスタＱ７とカレントミラー回路２１に接
続される。トランジスタＱ５はコレクタが発光ダイオー
ドＤ１に接続され、エミッタはダイオードＤ７及び抵抗
Ｒ６を介して接地される。トランジスタＱ７のエミッタ
には発振回路１より断続的なパルスが与えられている。
又カレントミラー回路２１の他方のトランジスタには発
光ダイオードＤ１が接続される。ここでダイオードＤ４
〜Ｄ６及び可変抵抗器ＶＲは所望の直流電圧を発生する
電圧源を構成している。又トランジスタＱ５，ダイオー
ドＤ７，抵抗Ｒ６は可変抵抗器の中点電圧のレベルに対
応した電流が流れる第１の電圧／電流変換手段を構成し
ており、抵抗Ｒ５，トランジスタＱ６及びカレントミラ
ー回路２１は可変抵抗器の中点電圧のレベル上昇に対応
して下降する電流値を与える第２の電圧／電流変換手段
を構成している。
【００１８】次に本実施例の動作について説明する。可
変抵抗器ＶＲの設定が最大値ＭＡＸのときには、トラン
ジスタＱ５のコレクタ電流Ｉ1 は０となる。又トランジ
スタＱ６のコレクタ電流Ｉ2 ´は、可変抵抗器ＶＲを流
れる電流をＩ，可変抵抗器ＶＲの抵抗値をＶＲとして次
式で示される。
変抵抗器ＶＲの設定が最大値ＭＡＸのときには、トラン
ジスタＱ５のコレクタ電流Ｉ1 は０となる。又トランジ
スタＱ６のコレクタ電流Ｉ2 ´は、可変抵抗器ＶＲを流
れる電流をＩ，可変抵抗器ＶＲの抵抗値をＶＲとして次
式で示される。
【数２】 そしてトランジスタＱ７は図６（ａ）に示す発振回路１
のパルス出力に同期してオンオフを繰り返しており、こ
のトランジスタＱ７がオフのときにはカレントミラー回
路２１が動作し、発光ダイオードＤ１に電流Ｉ2 が流れ
る。このときのＩ2 の平均電流ＩAV(MAX) は、図６
（ｂ）に示すように発振回路１の発振周期をＴ、その出
力がＬとなる時間幅をｔとすると、次式で示される。
のパルス出力に同期してオンオフを繰り返しており、こ
のトランジスタＱ７がオフのときにはカレントミラー回
路２１が動作し、発光ダイオードＤ１に電流Ｉ2 が流れ
る。このときのＩ2 の平均電流ＩAV(MAX) は、図６
（ｂ）に示すように発振回路１の発振周期をＴ、その出
力がＬとなる時間幅をｔとすると、次式で示される。
【数３】
【００１９】次に可変抵抗器ＶＲの設定が最小、即ちＭ
ＩＮのときには、図６（ｃ）に示すように電流Ｉ2 ´は
０となり、カレントミラー回路２１により電流Ｉ2 も０
となるので、直流電流Ｉ1 のみが発光ダイオードＤ１に
流れる。このとき抵抗Ｒ６の抵抗値を（Ｔ／ｔ）×Ｒ５
と設定しておけば、電流Ｉ1 は次式で示される。
ＩＮのときには、図６（ｃ）に示すように電流Ｉ2 ´は
０となり、カレントミラー回路２１により電流Ｉ2 も０
となるので、直流電流Ｉ1 のみが発光ダイオードＤ１に
流れる。このとき抵抗Ｒ６の抵抗値を（Ｔ／ｔ）×Ｒ５
と設定しておけば、電流Ｉ1 は次式で示される。
【数４】 これは直流電流であるため、そのまま発光ダイオードＤ
１１に流れる平均電流ＩAV(MIN) であり、式（３）に示
すようにＩAV(MAX)とも等しくなる。この場合には平均
電流が一定であるため発光ダイオードの輝度も変化する
ことがなく、常に一定の投光量が得られるため、照射位
置を容易に調整することができる。
１１に流れる平均電流ＩAV(MIN) であり、式（３）に示
すようにＩAV(MAX)とも等しくなる。この場合には平均
電流が一定であるため発光ダイオードの輝度も変化する
ことがなく、常に一定の投光量が得られるため、照射位
置を容易に調整することができる。
【００２０】又可変抵抗器ＶＲを中間位置（ＭＩＤ）と
したときには、電流Ｉ1 ，Ｉ2 及びその平均電流Ｉ
AV(MID) は夫々次式で示される。
したときには、電流Ｉ1 ，Ｉ2 及びその平均電流Ｉ
AV(MID) は夫々次式で示される。
【数５】 この場合には可変抵抗器ＶＲの設定によりパルス電流の
波高値は変化しているため、前述した第１実施例の受光
回路により受光するこことができ、検出感度の調整が可
能となる。
波高値は変化しているため、前述した第１実施例の受光
回路により受光するこことができ、検出感度の調整が可
能となる。
【００２１】次に本発明の第３実施例について説明す
る。図７は第３実施例の光電スイッチの全体構成を示す
ブロック図である。本図において発振回路３１は断続的
なパルスを交互に出力するものであって、その出力は第
１，第２の投光回路３２，３３に与えられる。投光回路
３２，３３は発振回路３１の出力に基づいて交互に断続
的に動作し、発光ダイオードＤ１を駆動するものであ
る。投光回路３２にはその波高値を変化させるためのレ
ベル設定手段、本実施例では可変抵抗器ＶＲが接続され
ている。又発光ダイオードＤ１から照射された光を受光
する受光素子、例えばフォトダイオードＤ２には増幅回
路３４、その出力を所定の閾値で弁別する比較回路３５
が接続され、更にゲート回路３６が接続される。ゲート
回路３６は投光回路３２の駆動パルスに同期して、比較
出力を次段の信号処理回路３７に与えるものである。信
号処理回路３７はこの信号に基づいて物体の有無を判別
し出力回路３８を介して外部に出力する。
る。図７は第３実施例の光電スイッチの全体構成を示す
ブロック図である。本図において発振回路３１は断続的
なパルスを交互に出力するものであって、その出力は第
１，第２の投光回路３２，３３に与えられる。投光回路
３２，３３は発振回路３１の出力に基づいて交互に断続
的に動作し、発光ダイオードＤ１を駆動するものであ
る。投光回路３２にはその波高値を変化させるためのレ
ベル設定手段、本実施例では可変抵抗器ＶＲが接続され
ている。又発光ダイオードＤ１から照射された光を受光
する受光素子、例えばフォトダイオードＤ２には増幅回
路３４、その出力を所定の閾値で弁別する比較回路３５
が接続され、更にゲート回路３６が接続される。ゲート
回路３６は投光回路３２の駆動パルスに同期して、比較
出力を次段の信号処理回路３７に与えるものである。信
号処理回路３７はこの信号に基づいて物体の有無を判別
し出力回路３８を介して外部に出力する。
【００２２】図８は発振回路３１及び投光回路３２，３
３の構成の一例を示す回路図、図９はそのａ〜ｄの各部
の動作を示すタイムチャートである。本図に示すよう
に、発振回路３１は発振部３１ａとその出力が与えられ
るフリップフロップ３１ｂ，アンド回路３１ｃ，３１ｄ
を有している。アンド回路３１ｃ，３１ｄは、夫々フリ
ップフロップ３１ｂのＱ出力又はＱバー出力と発振部３
１ａの出力との論理積によって、図９（ｂ），（ｃ）に
示すように交互に発振出力を分配する出力を投光回路３
２，３３に与える。投光回路３２にはそのレベルを調整
する可変抵抗器ＶＲが接続され、トランジスタによって
発光ダイオードＤ１を駆動するものである。又これと並
列に接続された投光回路３３のトランジスタは常に一定
のレベルで投光素子を駆動するようにしている。こうす
れば可変抵抗器ＶＲの調整によって図９（ｄ）に示すよ
うに物体検出用のパルスと感度調整用のパルスとを
分離することができる。そして感度調整用のパルスは図
示のように常に一定レベルとなるため、投光スポットの
位置を確実に認識し、調整することができる。
３の構成の一例を示す回路図、図９はそのａ〜ｄの各部
の動作を示すタイムチャートである。本図に示すよう
に、発振回路３１は発振部３１ａとその出力が与えられ
るフリップフロップ３１ｂ，アンド回路３１ｃ，３１ｄ
を有している。アンド回路３１ｃ，３１ｄは、夫々フリ
ップフロップ３１ｂのＱ出力又はＱバー出力と発振部３
１ａの出力との論理積によって、図９（ｂ），（ｃ）に
示すように交互に発振出力を分配する出力を投光回路３
２，３３に与える。投光回路３２にはそのレベルを調整
する可変抵抗器ＶＲが接続され、トランジスタによって
発光ダイオードＤ１を駆動するものである。又これと並
列に接続された投光回路３３のトランジスタは常に一定
のレベルで投光素子を駆動するようにしている。こうす
れば可変抵抗器ＶＲの調整によって図９（ｄ）に示すよ
うに物体検出用のパルスと感度調整用のパルスとを
分離することができる。そして感度調整用のパルスは図
示のように常に一定レベルとなるため、投光スポットの
位置を確実に認識し、調整することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜３の発明によれば、投光パルスのレベルを変化させ
てもほぼ一定のレベルで投光素子が駆動される。従って
近距離を検出する場合にも投射光の位置を認識すること
ができ、感度調整や物体が検知される位置の調整を容易
に行うことができるという効果が得られる。
１〜３の発明によれば、投光パルスのレベルを変化させ
てもほぼ一定のレベルで投光素子が駆動される。従って
近距離を検出する場合にも投射光の位置を認識すること
ができ、感度調整や物体が検知される位置の調整を容易
に行うことができるという効果が得られる。
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例による光電スイッ
チの投光素子駆動回路の一例を示す回路図、（ｂ）は受
光回路の構成を示す回路図である。
チの投光素子駆動回路の一例を示す回路図、（ｂ）は受
光回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１実施例による投光回路の詳細な構成例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図３】第１実施例の各部の波形を示すタイムチャート
である。
である。
【図４】第１実施例による受光回路の波形を示すタイム
チャートである。
チャートである。
【図５】本発明の第２実施例による投光素子駆動回路の
一例を示す回路図である。
一例を示す回路図である。
【図６】第２実施例による投光素子駆動回路の各部の波
形を示すタイムチャートである。
形を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第３実施例による光電スイッチの全体
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図８】第３実施例による発振回路３１及び投光素子駆
動回路３２，３３の一例を示す回路図である。
動回路３２，３３の一例を示す回路図である。
【図９】第３実施例の各部の波形を示すタイムチャート
である。
である。
【図１０】光電スイッチの一般的な構造を示すブロック
図である。
図である。
Ｄ１ 発光ダイオード Ｄ２ フォトダイオード １，３１ 発振回路 ２ 投光素子駆動回路 ３，３７ 信号処理回路 ４ 投光素子 ５ 受光素子 １１，１２ 定電流源 １４，１９，２０，２１ カレントミラー回路 １８ 電圧／電流変換回路 ＶＲ 可変抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−289714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−7631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−125866（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 17/78
Claims (3)
- 【請求項１】 周期的なパルスを発生する発振回路と、
可視光を発光する投光素子と、前記発振回路の出力に基
づいて前記投光素子を駆動する投光素子駆動回路と、前
記投光素子から照射された光を受光する受光素子と、前
記受光素子の出力変化に基づいて物体を検出する信号処
理回路と、を具備する光電スイッチにおいて、前記投光
素子駆動回路は、電流値が可変できその和が一定の第
１，第２の定電流源と、前記第１，第２の定電流源の電
流値を変化させる電流値設定手段と、を具備し、前記第
１，第２の定電流源のいずれか一方の電流を前記発振回
路の投光パルスによって断続するよう構成したことを特
徴とする光電スイッチ。 - 【請求項２】 所定デューティ比の周期的なパルスを発
生する発振回路と、可視光を発光する投光素子と、前記
発振回路の出力に基づいて前記投光素子を駆動する投光
素子駆動回路と、前記投光素子から照射された光を受光
する受光素子と、前記受光素子の出力変化に基づいて物
体を検出する信号処理回路と、を具備する光電スイッチ
において、前記投光素子駆動回路は、所望の直流電圧を
発生する電圧源と、前記電圧源の出力に接続され、その
レベルに対応して上昇及び下降する電流値を与え、その
出力端が前記投光素子に直列接続される第１，第２の電
圧／電流変換手段と、前記第１，第２の電圧／電流変換
手段のいずれか一方の出力を前記発振回路の出力によっ
て断続するスイッチング素子と、を具備し、前記電圧源
の電圧レベルにかかわらず平均電流が等しくなるように
前記第１，第２の電圧／電流変換手段の変換率を設定す
るようにしたことを特徴とする光電スイッチ。 - 【請求項３】 周期的なパルスを発生する発振回路と、
可視光を発光する投光素子と、前記発振回路の出力に基
づいて前記投光素子を駆動する投光素子駆動回路と、前
記投光素子から照射された光を受光する受光素子と、前
記受光素子の出力変化に基づいて物体を検出する信号処
理回路と、を具備する光電スイッチにおいて、前記投光
素子駆動回路は、第１，第２の投光回路と、前記第１の
投光回路に接続されたレベル設定手段と、前記第１の投
光回路に与えるパルス出力によって受光素子から得られ
る信号を開閉するゲート回路と、を具備するものであ
り、前記発振回路は、前記第１，第２の投光回路に交互
に周期的なパルス出力を与えるものであることを特徴と
する光電スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06921491A JP3235111B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 光電スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06921491A JP3235111B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 光電スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280115A JPH04280115A (ja) | 1992-10-06 |
| JP3235111B2 true JP3235111B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=13396246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06921491A Expired - Lifetime JP3235111B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 光電スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235111B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6937605B2 (ja) * | 2017-04-28 | 2021-09-22 | アズビル株式会社 | 光電センサ |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP06921491A patent/JP3235111B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04280115A (ja) | 1992-10-06 |
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Legal Events
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