JP4242234B2 - センサ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、透過センサ等の未装着やコネクタ抜けを認識するセンサ制御装置に関するものである。

従来、バーコードプリンタ等においては、図６に示すように、ヘッドオープンやカバーオープン等の動作を、ダイオード等からなる発光素子１と、フォトトランジスタ等からなる受光素子２とにより構成される透過センサ３を用いて検出していた。この透過センサ３は、回路基板上に設けられたコネクタ５に、コネクタ５と係合するコネクタハウジング６を介して接続されるようになっている。また、透過センサ３は、発光素子１と受光素子２とが対向するように配置された構成となっており、発光素子１からは常に光が出射され、受光素子２がその光を受光したか否かに応じて、出力電圧値（Ｖ３）を変化させるようにしている。
即ち、コンパレータ４の一端には抵抗Ｒ２を介して５ボルト（Ｖ）の電源が接続され、一定電圧（Ｖ１）が印加されており、コンパレータ４の他端には抵抗Ｒ３を介して５ボルト（Ｖ）の電源が接続されるとともに、受光素子２の一端も接続され、所定の電圧（Ｖ２）が印加されている。受光素子２の他端はグランドに接続されている。受光素子２が発光素子１からの光を受光しているときは受光素子２の抵抗値が下がって印加電圧（Ｖ２）の値が小さくなり、受光素子２が発光素子１からの光を受光していないときは抵抗値が上がって印加電圧（Ｖ２）の値は大きくなる。
コンパレータ４は、印加電圧（Ｖ１）の値と印加電圧（Ｖ２）の値を比較し、印加電圧（Ｖ１）の値の方が印加電圧（Ｖ２）の値より大きいとき、出力電圧値（Ｖ３）を小さくし、印加電圧（Ｖ１）の値の方が印加電圧（Ｖ２）の値より小さいとき、出力電圧値（Ｖ３）を大きくする。
従って、例えば、カバーを閉じることによって発光素子１と受光素子２の間に光を遮断するカバーの一部分等が入り込むと、受光素子２は発光素子１からの光を受光することができないため、コンパレータ４の出力電圧値（Ｖ３）は大きくなる。また、カバーを開いて発光素子１からの光が受光素子２に照射されるようになると、コンパレータ４の出力電圧値（Ｖ３）は小さくなる。この出力電圧値（Ｖ３）の変化に基づいて、ヘッドオープンやカバーオープンを判定するようにしていた。
また、センサ部の一端に第１のリード線を接続し、センサ部の他端に第２および第３のリード線を接続し、第１のリード線にはコネクタを介して回路基板のセンサ入力検出回路が接続され、第２のリード線にはコネクタを介して回路基板の帰還電圧入力検出回路が接続され、第３のリード線にはコネクタを介して回路基板のグランド０Ｖが接続され、センサ部のオン／オフ状態と、コネクタ離脱状態を検出するようにしたものがある。
特開平１０−２３３２５７号公報（図１）

しかしながら、従来の制御方法では、透過センサの未装着やコネクタ抜けを正常と認識してしまう場合があるという欠点があった。また、特許文献１の発明では、センサ部と回路基板とをコネクタを介して３本のリード線で接続する必要があり、回路構成が複雑になるという問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、センサ部のオン／オフ状態と、センサ部と回路基板を繋ぐコネクタの係合／離脱状態を、簡単な回路で検出することができるようにするものである。

請求項１に記載のセンサ制御装置は、所定の回路基板と、前記回路基板に実装されたコネクタと、前記コネクタに係合するコネクタハウジングと、前記コネクタハウジングを介して前記コネクタに接続される光検出部とを有し、前記光検出部の一端は、前記コネクタハウジング、前記コネクタ、前記回路基板の第１の抵抗を介して、前記回路基板のコンパレータの一端に接続され、前記光検出部の他端は、前記コネクタハウジング、前記コネクタを介して、前記回路基板のグランドに接続され、前記光検出部の他端は、さらに、前記コネクタハウジング、前記コネクタを介して前記コンパレータの他端に接続され、前記コンパレータの一端には、さらに第２の抵抗を介して電源電圧が接続され、前記コンパレータの他端には、さらに第３の抵抗を介して電源電圧に接続されるとともに、第４の抵抗を介してグランドに接続され、前記コンパレータの出力電圧のレベルに基づいて、前記光検出部のオン／オフ状態を判定し、前記コンパレータの一端の入力電圧のレベルと、前記コンパレータの出力電圧のレベルとに基づいて、前記コネクタの係合／離脱状態が判定されることを特徴とする。

本発明のセンサ制御装置によれば、センサ部のオン／オフ状態と、センサ部と回路基板を繋ぐコネクタの係合／離脱状態を、簡単な回路で検出することができる。

図１は、本発明のセンサ制御装置の一実施の形態の構成例を示す回路図である。同図に示すように、本実施の形態は、透過センサ１０と、センサ制御回路２０とから構成されており、透過センサ１０に接続されたコネクタハウジング２３が、センサ制御回路２０のコネクタ２２に係合するようになっている。

透過センサ１０は、発光素子１１と受光素子１２とから構成され、発光素子１１からは光が照射され、受光素子１２は光を受光したとき内部抵抗値が下がって電流を通し、光を受光しないとき、内部抵抗値が上がって電流をほとんど通さなくなるように動作する。透過センサ１０を構成する発光素子１１の一方の端子は、コネクタハウジング２３およびコネクタ２２を介して、センサ制御回路２０を構成するコンパレータ２１の一方の入力端子に接続され、受光素子１２の一方の端子は、コネクタハウジング２３およびコネクタ２２を介して、コンパレータ２１の他方の入力端子に接続されている。また、発光素子１１の他方の端子および受光素子１２の他方の端子は、コネクタハウジング２３およびコネクタ２２を介してセンサ制御回路２０内のグランドに接続されている。

センサ制御回路２０は、コンパレータ２１と、抵抗Ｒ１１（第１の抵抗），Ｒ１２（第２の抵抗），Ｒ１３（第３の抵抗），Ｒ１４（第４の抵抗）、およびＲ１５と、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２４とにより構成されている。コンパレータ２１の一方の入力端子は、抵抗Ｒ１１（抵抗値１００オーム（Ω））と、コネクタ２２およびコネクタハウジング２３とを介して透過センサ１０を構成する発光素子１１の一方の端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ１２（抵抗値１５０Ω）を介して５ボルト（Ｖ）の電源電圧に接続されている。

また、コンパレータ２１の他方の入力端子はコネクタ２２およびコネクタハウジング２３を介して、透過センサ１０を構成する受光素子１２の一方の端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ１３（抵抗値１０ＫΩ）を介して電源電圧に接続され、さらに、抵抗Ｒ１４（抵抗値３６ＫΩ）を介してグランドに接続されている。また、コンパレータ２１の出力端子は抵抗Ｒ１５（抵抗値１０ＫΩ）を介して電源電圧に接続されている。

コンパレータ２１は、一方の入力端子の入力電圧（Ｖ１）の値と、他方の入力端子の入力電圧（Ｖ２）の値とを比較し、一方の入力端子の入力電圧（Ｖ１）の値の方が、他方の入力端子の入力電圧（Ｖ２）の値より大きいとき、出力電圧（Ｖ３）の値はローレベルとなり、一方の入力端子の入力電圧（Ｖ１）の値の方が、他方の入力端子の入力電圧（Ｖ２）の値より小さいとき、出力電圧（Ｖ３）の値はハイレベルとなる。また、Ａ／Ｄコンバータ２４は、コンパレータ２１の一方の入力端子に接続され、入力電圧（Ｖ１）の値を測定し、測定した電圧値をデジタルのデータに変換して出力するようになっている。

次に、センサ制御回路２０の動作について説明する。いま、透過センサ１０のコネクタハウジング２３がコネクタ２２に正常に係合しているものとする。ヘッドカバーがクローズされた場合、透過センサ１０の発光素子１１と受光素子１２の間には、ヘッドカバーの一部が入り込み、発光素子１１から出射された光を遮断し、受光素子１２には、発光素子１１からの光が照射されなくなる。

このため、受光素子１２に流れる電流値が小さくなり、コンパレータ２１の他方の入力端子に印加される電圧（Ｖ２）の値が大きくなる。一方、コンパレータ２１の一方の入力端子に印加される電圧（Ｖ１）の値はヘッドオープン／クローズに拘わらず変化しない。従って、コンパレータ２１の出力電圧（Ｖ３）の値はハイレベルとなる。

また、ヘッドカバーがオープンされた場合、透過センサ１０の発光素子１１と受光素子１２の間には遮るものがなく、受光素子１２には、発光素子１１からの光が照射される。

このため、受光素子１２に流れる電流値が大きくなり、コンパレータ２１の他方の入力端子に印加される電圧（Ｖ２）の値が小さくなる。一方、コンパレータ２１の一方の入力端子に印加される電圧（Ｖ１）の値はヘッドオープン／クローズに拘わらず変化しない。従って、コンパレータ２１の出力電圧（Ｖ３）の値はローレベルとなる。

次に、コネクタハウジング２３がコネクタ２２から抜けた場合について説明する。この場合、コンパレータ２１の一方の端子には、抵抗Ｒ１２を介して５Ｖの電源電圧が印加され、入力電圧（Ｖ１）の値は５．０Ｖとなる。また、コンパレータ２１の他方の端子には、ヘッドクローズ時と同様に、抵抗Ｒ１３の電圧降下による所定の値（３．８Ｖ）の電圧が印加され、入力電圧（Ｖ２）の値は３．８Ｖとなる。

従って、コンパレータ２１の一方の入力端子の入力電圧（Ｖ１）の値の方が他方の入力端子の入力電圧（Ｖ２）の値より大きくなるため、出力電圧（Ｖ３）の値はローレベルとなる。

出力電圧（Ｖ３）の値のみでは、ヘッドオープンなのか、コネクタ抜けなのかを判断することはできないが、コンパレータ２１の一方の入力端子の入力電圧（Ｖ１）の値を考慮することにより、ヘッドオープンかコネクタ抜けかを判断することができる。即ち、入力電圧（Ｖ１）の値が電源電圧値とほぼ同一となり、かつ出力電圧（Ｖ３）の値がローレベルのとき、コネクタ抜けであると判断することができ、入力電圧（Ｖ１）の値が電源電圧値より小さく、かつ出力電圧（Ｖ３）の値がローレベルのとき、ヘッドオープンであると判断することができる。

図２は、ヘッドオープン、ヘッドクローズ、コネクタ抜けの各状態のときの入力電圧（Ｖ１，Ｖ２）と、出力電圧（Ｖ３）の関係を示している。コンパレータ２１の一方の入力端子には、常時２．５Ｖの基準電圧が印加されており、この基準電圧の値は、コネクタ抜けが発生したとき５．０Ｖに引き上げられるようになっている。コンパレータ２１の他方の入力端子には、受光素子１２の一方の端子が接続され、受光素子１２が発光素子１１からの光を受光したときには０．２Ｖの電圧が印加され、受光素子１２が発光素子１１からの光を受光していないときには３．８Ｖの電圧が印加されるようになっている。

図３は、ヘッドクローズの状態からヘッドオープンの状態に変化したときの入力電圧（Ｖ１，Ｖ２）と出力電圧（Ｖ３）の関係を表したグラフである。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を表している。ヘッドクローズの状態では、入力電圧（Ｖ１）の値より入力電圧（Ｖ２）の値の方が大きく、出力電圧（Ｖ３）の値はハイレベルとなっている。ヘッドクローズの状態からヘッドオープンの状態に移行すると、入力電圧（Ｖ１）の値は一定であるが、入力電圧（Ｖ２）の値が３．８Ｖから０．２Ｖに下がる。また、出力電圧（Ｖ３）の値もハイレベルからローレベルに変化する。

図４は、ヘッドオープンの状態からヘッドクローズの状態に変化したときの入力電圧（Ｖ１，Ｖ２）と出力電圧（Ｖ３）の関係を表したグラフである。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を表している。ヘッドオープンの状態では、入力電圧（Ｖ１）の値の方が入力電圧（Ｖ２）の値より大きく、出力電圧（Ｖ３）の値はローレベルとなっている。ヘッドオープンの状態からヘッドクローズの状態に移行すると、入力電圧（Ｖ１）の値は一定であるが、入力電圧（Ｖ２）の値が０．２Ｖから３．８Ｖに上がる。また、出力電圧（Ｖ３）の値がローレベルからハイレベルに変化する。

図５は、コネクタハウジング２３とコネクタ２２とが係合している状態から、コネクタハウジング２３がコネクタ２２から抜け、離脱状態となったときの入力電圧（Ｖ１，Ｖ２）と出力電圧（Ｖ３）の関係を表したグラフである。この場合、ヘッドクローズ状態であり、入力電圧（Ｖ２）の値は３．８Ｖであるとする。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を表している。

コネクタハウジング２３とコネクタ２２とが係合している状態では、入力電圧（Ｖ１）の値の方が入力電圧（Ｖ２）の値より小さく、出力電圧（Ｖ３）の値はハイレベルとなっている。コネクタハウジング２３がコネクタ２２から抜け、離脱状態に移行すると、入力電圧（Ｖ１）の値は５．０Ｖに上がり、入力電圧（Ｖ２）の値が３．８Ｖのままで、出力電圧（Ｖ３）の値がハイレベルからローレベルに変化する。

従って、入力電圧（Ｖ１）の値（基準電圧値）が電源電圧値（５．０Ｖ）とほぼ同一となるまで引き上げられ、入力電圧（Ｖ２）の値が入力電圧（Ｖ１）の値より小さく、かつ出力電圧（Ｖ３）の値がローレベルのとき、コネクタ抜けエラーが発生した（コネクタ２２とコネクタハウジング２３とが離脱状態にある）と判断することができる。また、入力電圧（Ｖ１）の値が電源電圧値より小さい通常のレベル（２．５Ｖ）であり、入力電圧（Ｖ２）の値が入力電圧（Ｖ１）の値より小さく、出力電圧（Ｖ３）の値がローレベルとなったとき、ヘッドオープンエラーである（ヘッドカバーがオープンされた状態のままである）と判断することができる。また、入力電圧（Ｖ１）の値が電源電圧値より小さい通常のレベル（２．５Ｖ）であり、入力電圧（Ｖ２）の値が入力電圧（Ｖ１）の値より大きく、出力電圧（Ｖ３）の値がハイレベルとなったとき、ヘッドクローズである（正常な状態である）と判断することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、簡単な構成で透過センサ１０をセンサ制御回路２０に接続するためのコネクタ２２とコネクタハウジング２３とが離脱状態にあるか否かを検出することができる。また、透過センサ１０によって検出されるヘッドオープンエラーと、コネクタ抜けエラーとを誤認識することがないので、コネクタ抜けエラーの場合に適切な制御を行うことができる。

透過センサ１０の代わりに、反射型のセンサを用いた場合にも適用することができる。

本発明のセンサ制御装置の一実施の形態の構成例を示す回路図である。 各状態に応じた入力端子の電圧値と出力端子の電圧値を示す図である。 ヘッドクローズからヘッドオープンに移行したときの入力電圧値および出力電圧値の変化を示すグラフである。 ヘッドオープンからヘッドクローズに移行したときの入力電圧値および出力電圧値の変化を示すグラフである。 コネクタ抜けエラーが発生したときの入力電圧値と出力電圧値の変化を示すグラフである。 従来の透過センサとセンサ制御回路の例を示す図である。

符号の説明

１，１１ 発光素子
２，１２ 受光素子
３，１０ 透過センサ
４，２１ コンパレータ
５，２２ コネクタ
６，２３ コネクタハウジング
２０ センサ制御回路

Claims (1)

1. 所定の回路基板と、
   前記回路基板に実装されたコネクタと、
   前記コネクタに係合するコネクタハウジングと、
   前記コネクタハウジングを介して前記コネクタに接続される光検出部とを有し、
   前記光検出部の一端は、前記コネクタハウジング、前記コネクタ、前記回路基板の第１の抵抗を介して、前記回路基板のコンパレータの一端に接続され、
   前記光検出部の他端は、前記コネクタハウジング、前記コネクタを介して、前記回路基板のグランドに接続され、
   前記光検出部の他端は、さらに、前記コネクタハウジング、前記コネクタを介して前記コンパレータの他端に接続され、
   前記コンパレータの一端には、さらに第２の抵抗を介して電源電圧が接続され、
   前記コンパレータの他端には、さらに第３の抵抗を介して電源電圧に接続されるとともに、第４の抵抗を介してグランドに接続され、
   前記コンパレータの出力電圧のレベルに基づいて、前記光検出部のオン／オフ状態を判定し、
   前記コンパレータの一端の入力電圧のレベルと、前記コンパレータの出力電圧のレベルとに基づいて、前記コネクタの係合／離脱状態が判定されることを特徴とするセンサ制御装置。

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