JP3312140B2 - 光電スイッチ - Google Patents

光電スイッチ

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JP3312140B2 JP12557792A JP12557792A JP3312140B2 JP 3312140 B2 JP3312140 B2 JP 3312140B2 JP 12557792 A JP12557792 A JP 12557792A JP 12557792 A JP12557792 A JP 12557792A JP 3312140 B2 JP3312140 B2 JP 3312140B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光電スイッチに関し、特
に投光素子の劣化や内部回路の異常を検知するための構
成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】光電スイッチは投光部より光を照射しそ
の光を直接又は物体からの反射光を受光することによっ
て物体の有無を判別している。従って投光素子の投光レ
ベルが一定である必要があり、そのレベルが低下した場
合にはあらかじめそれを識別する必要がある。このため
例えば実願平2-66467号に示されるように、投光素子の
投光レベルを検出し、劣化を予知するための装置が提案
されている。これは図6に示すように発振回路1より周
期的に投光パルスを発生し、投光回路2を介して投光素
子3を駆動する。このとき投光素子3の光ビームが反射
物体により反射して受光素子4により受光される。受光
素子4の出力は増幅器5を介しコンパレータ6によって
所定の閾値で弁別され、信号処理回路7によって信号処
理を行って物体検知信号を出力回路8より出力してい
る。そして投光素子3の光ビームの一部は劣化検知用の
受光素子9に与えられる。受光素子9の出力は増幅器1
0を介してコンパレータ11によって弁別され、所定の
閾値以下であればLED劣化予知信号出力回路12によ
って劣化が予知され、表示器13によって表示するよう
にしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の光源劣化を予知する方法では、物体検知用の受
光素子4に加えて投光レベルをモニタするための他の受
光素子9及びその出力を処理するための受光信号処理部
が必要となる。従って反射光用の受光信号処理部に異常
が発生し光電スイッチが誤動作しても、その異常を検知
することができないという欠点があった。
【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、投光レベルのモニタ用の受光信
号処理部と反射光用受光信号処理部とを共通にすること
によってこのような問題点を解決することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は投光素子を有す
る投光部と、投光素子より照射された光のうち物体から
の反射光を受光すると共に、投光素子の光の一部を直接
受光する受光素子と、受光素子の受光出力を第1の閾値
レベルで弁別する第1のレベル弁別手段と、受光素子の
受光出力を第1の閾値レベルより高い第2の閾値レベル
で弁別する第2のレベル弁別手段と、第1のレベル弁別
手段の出力が得られないときに異常信号を出力する診断
信号処理手段と、第2のレベル弁別手段からの出力に基
づいて物体の有無を検知する検出信号処理手段と、を具
備することを特徴とするものである。
【0006】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、投光
素子から光を物体検知領域に照射しており、受光素子に
よってその反射光及び投光素子の光の一部を直接受光し
ている。そして物体が検知されない状態では受光素子の
出力が第1の閾値レベルを越える場合に投光素子が正常
なレベルと判別し、このレベル以下となれば診断信号処
理手段により回路の異常を検知している。又物体からの
反射光が受光され第2の閾値レベルを越えるので、第2
のレベル弁別手段の出力に基づいて物体を検知してい
る。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例による光電スイッチ
の構成を示すブロック図、図2はその構成を示す回路図
である。これらの図において21は所定の周期で投光パ
ルスを発生する発振回路であり、その出力は投光回路2
2に与えられる。投光回路22は投光パルスに基づいて
投光素子である発光ダイオード23を駆動するものであ
る。そしてこの投光素子の光の一部及び物体からの反射
光を受光するために受光素子24が設けられる。受光素
子24の受光出力は増幅回路25を介して、第1,第2
のレベル弁別手段であるコンパレータ26,27に与え
られる。コンパレータ26は第1の閾値Vth1 、コンパ
レータ27は第2の閾値Vth2 (Vth1 <Vth2 )のレ
ベルで入力信号を弁別するものであって、その出力は夫
々診断信号処理回路28及び検出信号処理回路29に与
えられる。可変抵抗27Rはコンパレータ27の閾値V
th2 を調整するための可変抵抗である。又発振回路21
からの投光パルスは遅延回路30を介して診断信号処理
回路28及び検出信号処理回路29に与えられている。
検出信号処理回路29は所定周期連続してコンパレータ
27から信号が得られたときに物体を判別するものであ
って、その出力は検出出力回路31を介して物体検知信
号として出力される。又診断信号処理回路28は連続し
てコンパレータ26から出力が得られないときに、内部
回路の異常を判別するものである。その出力は診断出力
回路32を介して外部に出力される。
【0008】さて図2に示すように、遅延回路30は例
えば複数のインバータを縦続接続して構成することがで
きる。又診断信号処理回路28及び検出信号処理回路2
9は例えばD型フリップフロップによって構成できる。
更に検出出力回路31及び診断出力回路32はこのD型
フリップフロップのQバー出力に基づいて駆動され表示
用の発光ダイオードを有し、又オープンコレクタ型の出
力を有するものである。
【0009】次に投受光素子の光学系の構成について図
3を参照しつつ説明する。図3(a)は光学系の構成を
示す部分断面図である。本図において投光素子23及び
受光素子24の前面に一体化した凸レンズ33が配置さ
れ、投光素子23の光をレンズ部33aにより平行光と
して物体検知領域に照射している。又図示しない物体か
らの反射光はレンズ33の受光素子側レンズ部23bで
集光され、受光素子24に集束される。さて投受光素子
23,24の間には図示のように遮蔽板34が設けら
れ、通常はこの間が遮蔽されている。しかし本実施例で
は遮蔽板34に図示のように貫通孔34aを設け、その
内壁を反射面としておく。こうすれば投光素子23から
照射された光の一部が、図示のように貫通孔34a内を
反射して受光素子24に入射することとなる。
【0010】図3(b)は投光素子23の光の一部を受
光素子24に入射させるための他の構成例を示す図であ
る。この例では遮蔽板35に貫通孔を設けず、その先端
面と一体化レンズ33との当接面を細くしている。そし
て図3(c)に円形部Aの拡大図を示すように、投光素
子23からの光の一部が一体化レンズ33の表面で反射
して受光素子24側に入射するように構成している。
【0011】次に本実施例の動作について図4を参照し
つつ説明する。図4(a)〜(i)は図2のa〜iの各
部の波形を示す波形図である。図4(a)は発振回路2
1から出力される投光パルスを示しており、(b)はこ
の投光パルスに同期して駆動される投光素子23の光量
レベルである。そして光電スイッチに対向する反射物体
がない期間T1には、物体からの反射光が得られないた
め、図4(c)に示すように投光素子23の光の一部の
みが図3(a)に示す遮光板34の貫通孔34a等を通
過して受光素子24に与えられる。従って受光素子24
の出力は図4の期間T1のように投光パルスに対応して
低いレベルの出力が得られる。投光素子23が劣化して
いない状態でこの受光レベルが閾値Vth1 とVth2 の間
になるようにしておけば、コンパレータ26のみから図
4(g)に示す信号が得られる。そして遅延回路30に
よって遅延した図4(e)に示す信号によってこの出力
が診断信号処理回路28のD型フリップフロップによっ
て保持される。従ってQバー出力はLレベルとなり、光
源の劣化を示す診断出力は診断出力回路32より出力さ
れない。
【0012】さてこの光電スイッチの前面に物体が近接
した期間T2では、投光素子23から照射された光ビー
ムが物体によって反射され受光素子24に入光する。従
って図4(c)に示すようにその反射光レベルは高くな
る。この受光レベルが閾値Vth2 を越えたときにはコン
パレータ27から図4(d)に示す出力が得られること
となる。従って検出信号処理回路29によってその出力
が保持され、図4(f)に示す物体検知信号が得られ
る。そして光電スイッチの前面から物体が移動した期間
T3には受光レベルが閾値Vth2 以下となるため、図4
(f)に示すように物体が検知されない状態に変化す
る。
【0013】さて期間T4に示すように、投光素子23
の光量レベルが低下したものとする。そうすれば図4
(c)に示すように受光素子24の受光レベルも低下
し、閾値Vth1 以下となる。この場合にはコンパレータ
26の出力はLレベルであるため、遅延回路30の出力
によってラッチされ、Qバー出力は図4(h)に示すよ
うにHレベルとなる。従って投光素子の劣化が検知され
診断出力回路32内の表示素子が点灯し、外部に診断信
号を出力することができる。
【0014】又期間T5に示すように、投光パルスに対
応して投光素子が発光し、その投光レベルが正常な状態
であっても、受光素子24の破損や増幅器25の故障に
よって図4(c)に示すように出力が得られなければ、
診断信号が出力される。従って本発明では投光素子の光
量レベルの低下だけでなく、受光素子やその増幅器等の
異常及び投光素子自体の異常を同時に診断することがで
きる。
【0015】次に本発明の第2実施例について説明す
る。図5は本発明の第2実施例による光電スイッチの構
成を示すブロック図であり、図1と同一部分は同一符号
を付して詳細な説明を省略する。本実施例においても発
振回路21の出力が投光回路22に与えられ、投光素子
23を周期的に駆動するようにしており、受光系の構成
についても第1実施例と同様である。本実施例では外部
からの診断信号を受入れる外部診断回路41を有してい
る。この外部診断回路41の出力は投光素子23の両端
を短絡するスイッチ42及びEOR回路43の一方の入
力端に与えられる。診断信号処理回路28の出力端はE
OR回路43の他方の入力端に接続され、EOR回路4
3の出力は診断出力回路32に接続されている。
【0016】次に本実施例の動作について説明する。外
部診断回路41に外部から診断信号が入力されなければ
スイッチ42はオフ状態であり、EOR回路43の一方
の入力は常にLレベルであるため第1実施例と同様の動
作をする。そして外部診断信号が入力されれば投光素子
23の両端が短絡されるため、投光が停止する。この状
態では、内部回路の異常が診断できる。この場合には増
幅器25の出力は常にLレベルとなり、コンパレータ2
6,27の出力もLレベルとなり、診断信号処理回路2
0の出力は遅延出力によってラッチされてHレベルとな
る。従ってその論理を反転するためEOR回路43が設
けられており、その出力によってLレベルの信号が診断
出力回路32に与えられる。そのため正常であれば異常
診断信号は出されない。しかし内部回路に何らかの異常
があればその論理が反転するため、診断出力回路32に
Hレベルの出力が与えられ、異常が検知される。従って
受光素子24や増幅器25,コンパレータ26等の異常
を検知することができる。
【0017】尚前述した第1,第2実施例では2つのコ
ンパレータ26,27と診断信号処理回路28,検出信
号処理回路29をハードウェアで構成しているが、増幅
出力をA/D変換しその処理をマイクロコンピュータに
よって実現することも可能である。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、投光素子の光の一部を直接受光素子に与えるように
している。そのためモニタ用の受光素子やその増幅回路
が不要となる。従って図6に示す従来例よりも回路構成
を簡略化することができる。そして本発明では光電スイ
ッチの投光素子の劣化や異常だけでなく、受光素子を含
む全ての回路の異常を診断することができるという優れ
た効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による光電スイッチの構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施例による光電スイッチの回路
図である。
【図3】(a)は本実施例の投受光部の光学系の構成例
を示す断面図、(b)は他の構成例を示す断面図、
(c)はその一点鎖線部分Aの拡大断面図である。
【図4】第1実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。
【図5】本発明の第2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。
【図6】従来の光電スイッチの一例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
21 発振回路 22 投光回路 23 投光素子 24 受光素子 25 増幅器 26,27 コンパレータ 28 診断信号処理回路 29 検出信号処理回路 30 遅延回路 31 検出出力回路 32 診断出力回路 33 一体型レンズ 34 遮蔽板 34a 貫通孔 41 外部診断回路 42 スイッチ 43 EOR回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−186715(JP,A) 特開 昭52−122876(JP,A) 特開 平1−311721(JP,A) 特開 昭62−169519(JP,A) 実開 平4−25325(JP,U) 実開 平5−6937(JP,U) 実開 平2−82132(JP,U) 実開 平1−7431(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/78 G01S 7/48 H01H 35/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光素子を有する投光部と、 前記投光素子より照射された光のうち物体からの反射光
    を受光すると共に、前記投光素子の光の一部を直接受光
    する受光素子と、 前記受光素子の受光出力を第1の閾値レベルで弁別する
    第1のレベル弁別手段と、 前記受光素子の受光出力を前記第1の閾値レベルより高
    い第2の閾値レベルで弁別する第2のレベル弁別手段
    と、 前記第1のレベル弁別手段の出力が得られないときに異
    常信号を出力する診断信号処理手段と、 前記第2のレベル弁別手段からの出力に基づいて物体の
    有無を検知する検出信号処理手段と、を具備することを
    特徴とする光電スイッチ。
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