JP5640806B2

JP5640806B2 - センサ装置

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Publication number: JP5640806B2
Application number: JP2011037522A
Authority: JP
Inventors: 亮小澤; 一功尾▲さこ▼
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: JP2012175570A

Description

本発明は、設置される環境や用途などに応じて動作モードを切り替えることができるセンサ装置であって、特に設定用の信号を入力する入力信号線の接続状態によって動作モードを選択できるように設計されたセンサ装置に関する。

危険領域への物体の侵入を検出する目的で設置される多光軸光電センサには、機能別の動作モードを設定するために複数の入力信号線が設けられる。これらの入力信号線はセンサの駆動源である直流電源からのハイレベルの電源ラインまたはローレベル（０Ｖ）の電源ラインに接続され、その接続状態によって動作モードが設定される。

たとえば、セーフティライトカーテン形Ｆ３ＳＲ−Ｂ（オムロン株式会社製）では、検出距離の設定用の入力信号線がハイレベルおよびローレベルのいずれの電源ラインに接続されるかによって、短距離検出モードまたは長距離検出モードを選択する。また、インターロック機能に関しては、「リセット入力」「機能選択入力」と呼ばれる２本の入力信号線からの信号を組み合わせる（一方をハイレベルに、他方をローレベルに、それぞれ接続する。）ことによって、オートリセットモードまたはマニュアルリセットモードを選択する（下記カタログの１２〜１３頁を参照。）。

図６は、多光軸光電センサの回路のうち、１本の信号入力線に関係する回路構成を示したものである。図中の制御回路１２は、投光器または受光器の制御主体であって、信号の入力を受け付けてセンサの動作モードを設定する機能のほか、光軸の選択処理、投光動作または受光動作の制御、出力の制御などを実行する。信号処理回路１０は入力信号線毎に設けられ、各信号処理回路１０からの出力とＡ／Ｄ変換回路との間の接続が順に切り替えられる構成となっている。Ｖｓは、外部の電源から供給される電圧（以下、「電源電圧Ｖｓ」という。）であり、Ｖｉｎは入力信号線に印加される電圧（以下、「入力電圧Ｖｉｎ」という。）である。

信号処理回路１０は、入力電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｓとの関係に基づき、Ｖｉｎを所定の電圧Ｖｏｕｔに減衰し（以下、「出力電圧Ｖｏｕｔ」という。）、Ａ／Ｄ変換回路１１はこの電圧Ｖｏｕｔをディジタル変換する。制御回路１２は、ディジタル変換後のＶｏｕｔの値を入力し、あらかじめ定められたしきい値と比較することにより、入力された信号がハイレベルを示すもの（オン状態）であるか、ローレベルを示すもの（オフ状態）であるかを判別する。

多光軸光電センサは、様々な環境で使用できるように、電源電圧Ｖｓがある程度の幅で変動することを許容した設計になっている。たとえば、非特許文献１に記載されたセンサでは、電源電圧Ｖｓについては、２４Ｖを基準にして上下２０％の範囲で基準電圧からの変動を認めている（非特許文献の９ページを参照。）。
さらに、入力信号線が装置への電源供給ラインとは異なる電源ラインに接続される場合があるため、オン状態の入力電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｓとの間にある程度の電位差が生じることを許容している。

このように，電源電圧Ｖｓやオン状態の入力電圧Ｖｉｎが変動する可能性があるため、信号出力回路１０からの出力電圧Ｖｏｕｔがオン状態であるか否かを判別するためのしきい値（以下「オンしきい値」という。）を設定する場合にも、これらの電圧Ｖｓ，Ｖｉｎの変動を考慮する必要がある。

「セーフティライトカーテン形Ｆ３ＳＲ−Ｂカタログ、インターネット、http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/cat/f3sr_schg-028_2_2.pdf、２０１１年２月９日検索

従来の多光軸光電センサでは、出力経路に含まれるトランジスタの型（ＮＰＮ型またはＰＮＰ型）によって信号処理回路１０を含む入出力用回路の構成が異なり、配線のパターンも異なるものに設定されていたが、最近は回路や配線パターンが統一された仕様のセンサが開発されている。図６中の破線枠は、この新しいタイプのセンサにおけるの信号処理回路１０を等価回路により表したものである。

この等価回路によれば、入力端子Ｃから出力端子Ｄへの経路上の点Ａにおいて、電源電圧Ｖｓに接続される線とグランドに接続される線とが分岐している。また点Ａと出力端子Ｄとの間の点Ｂからもグランドに接続される線が分岐する。

点Ａにかかる電圧をＶａとし、図中の抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３の合成抵抗をＲ３とし、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１に流れる電流をそれぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ３１、抵抗Ｒ３２，Ｒ３３に流れる電流をＩ３２とすると、
Ｖａ＝Ｖｉｎ−Ｉ１・Ｒ１，Ｖｏｕｔ＝Ｖａ−Ｉ３２・Ｒ３２となる。

また、Ｉ３＝Ｉ３１＋Ｉ３２とすると、キルヒホッフの法則より
Ｉ１＋Ｉ２−Ｉ３＝０
Ｖｉｎ＝Ｒ１・Ｉ１＋Ｒ３・Ｉ３
Ｖｓ＝Ｒ２・Ｉ２＋Ｒ３・Ｉ３
となるから、電流Ｉ１，Ｉ３は、電圧Ｖｓ，Ｖｉｎおよび各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の値により決まる。
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は固定値であるので、電源電圧Ｖｓと入力電圧Ｖｉｎとの関係によって、電流Ｉ１，Ｉ３が変動し、電流Ｉ３の変動に応じて電流Ｉ３２も変動する。よって、電源電圧Ｖｓおよび入力電圧Ｖｉｎの値に応じて出力電圧Ｖｏｕｔが決まることになる。

したがってこの信号処理回路１０を使用する場合には、電源電圧Ｖｓが最小のレベルであって、入力電圧Ｖｉｎとしてハイレベルを示す範囲の最小値が入力された場合を想定して出力電圧Ｖｏｕｔを求め、このＶｏｕｔに対して十分に小さな値をオンしきい値に設定する必要がある。

しかし、図６に示した信号処理回路１０によると、端子Ｃがハイレベルおよびローレベルのいずれの信号線にも接続されていない状態（オープン状態）のときでも、電源電圧Ｖｓの分圧による電圧がＶｏｕｔとして出力される（以下、この場合の出力電圧をオープン時電圧という。）。このため、上記の方法により設定されたオンしきい値のオープン時電圧に対する余裕度が小さいと、端子Ｃがオープン状態のときに外部からのノイズの作用に耐えられず、オン状態の信号が入力されたという誤判別がなされるおそれがある。

本発明は上記の問題点に着目し、入力信号線から入力された信号に対するオンしきい値を、電源電圧や入力電圧の変動に応じて変動させて設定することにより、動作モードの設定のために入力された信号の判別処理を安定して実施できるようにすることを、課題とする。

本発明は、動作モードの設定のためにハイレベルの電源ラインまたはローレベルの電源ラインに接続される入力信号線と、前記入力信号線から入力された信号を、その信号の電圧と装置に供給される電源との関係に基づいて減衰する信号処理回路と、信号処理回路により処理された信号を入力してその電圧レベルを所定のしきい値と比較することにより当該入力信号がハイレベルおよびローレベルのいずれであるかを判別し、その判別結果に応じて動作モードを設定する制御回路とを具備するセンサ装置に適用される。このセンサ装置の信号処理回路からは、入力信号線がいずれの電源ラインにも接続されていない（オープン状態）のときに、装置に供給される電源の電圧を所定の割合で分圧した信号が出力される。

制御回路は、装置に供給される電源の電圧レベルを検出する検出手段と、この検出手段により検出された電圧のレベルから入力信号線がいずれの電源ラインにも接続されていないときに信号処理回路から出力される信号のレベルを示す数値を求める第１演算手段と、検出手段により検出された電圧のレベルとハイレベルの電源ラインに生じ得る電圧の変動量とに基づき、入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続されている場合に信号処理回路から出力される信号の最小のレベルを示す数値を求める第２演算手段と、第１および第２の演算手段による演算結果を用いて信号入力信号線からの入力信号がハイレベルであるか否かを判別するためのしきい値を設定するしきい値設定手段とを具備する。

上記の構成によれば、実際に信号処理回路に入力される電源電圧のレベルに基づき、入力信号線がオープン状態のときに信号処理回路から出力される信号のレベルと、入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続されている場合に信号処理回路から出力される信号の最小のレベルとが求められ、これらの双方に対する余裕度が確保されたしきい値を設定することができる。

上記の多光軸光電センサの好ましい実施形態では、しきい値設定手段は、第２演算手段により求めた数値に基づいてしきい値を仮設定し、第１演算手段が求めた数値に対する仮のしきい値の余裕度があらかじめ定めた基準値を上回る場合には仮のしきい値を確定し、余裕度が基準値より小さい場合には、第１演算手段により求めた数値に基準値を加えた値をしきい値に設定する。このようにすれば、電源電圧や入力信号線が接続される電源ラインの電圧が変動しても、常にオープン時電圧に対して基準値以上の余裕度をもつしきい値を設定することができる。

本発明によれば、入力信号線から入力された電圧信号がオン状態であるか否かを判別するためのしきい値を、装置に供給される電源の電圧レベルや入力信号線が接続される電源ラインの電圧レベルの変動に応じて変更すると共に、入力信号線がオープン状態の場合に信号処理回路から出力される電圧に対するしきい値の余裕度についても十分な値を確保することができる。これにより、センサの動作モードの設定に用いられる信号の入力状態を安定して判別することができ、正しい動作モードを設定することが可能になる。

多光軸光電センサの外観を示す斜視図である。投光器および受光器の配線例を示す図である。インターロックに関わる動作モード、検出距離、リレーのモニタ入力に関して、それぞれ図２の例と異なる配線を示す図である。入力信号線からの信号の処理に関わる回路構成を示すブロック図である。しきい値の設定処理の手順を示すフローチャートである。入力信号線からの信号の処理に関わる従来の回路構成を示すブロック図、およびその中の信号処理回路の構成を等価回路により示した図である。

図１は、本発明が適用される多光軸光電センサの外観を示す。
この実施例の多光軸光電センサＳは、長尺状の投光器１と受光器２とを対にしたものである。投光器１および受光器２の筐体１００の内部には、それぞれ複数の光学素子（投光器では発光素子１０１、受光器では受光素子１０２）や制御基板（図示せず。）が収容される。

各筐体１００の前面には、光を通過させるための窓部が形成されている。発光素子１０１および受光素子１０２は、投光面または受光面を窓部に対向させた状態にして、筐体１００の長手方向に沿って整列するように配置される。これらの発光素子１０１と受光素子１０２とが一対一の関係で対向するように投光器１と受光器２と所定の間隔を隔てて対向配備することにより、両者の間に複数の光軸による検知エリア２００が形成される。また各筐体１００の下端部からは、後述する各種信号線をまとめたコード１０３，１０３が引き出されている。各信号線は、コード１０３に接続される延長コード（図示せず。）によって再び分岐され、それぞれ定められたルールに基づいて配線される。

配線後の投光器１および受光器２は、それぞれタイミングを合わせて両者の間の光軸を順に選択して、投光および受光を行う。また受光器２では、選択されている光軸の受光量に基づき、この光軸が入光状態であるか遮光状態であるかを判別する。この結果、遮光されている光軸が検出されていない間はセンサＳからの出力はオン状態（ハイレベル）で維持されるが、遮光されている光軸が検出された場合にはセンサＳからの出力はオフ状態に切り替えられる。

さらに安全を確保するために、この実施例の多光軸光電センサＳには、光軸の遮光に応じて出力がオフ状態になったときに、その状態をあらかじめ定められた方法によるリセット条件が成立するまで維持する機能（インターロック機能）、動作異常や回路の配線の異常が生じた場合に出力をオフ状態に切り替える機能（ロックアウト機能）、センサＳからの出力を受けたリレーの動作を検出する機能（モニタ機能）などが設けられる。

図２は、上記の投光器１および受光器２の配線例を示す。
この図２に示すように、投光器１および受光器２のコード線１０３，１０３には、それぞれ９本の信号線Ｐ１〜Ｐ９，Ｑ１〜Ｑ９が含まれている。これらのうち、信号線Ｐ１，Ｐ６，Ｑ１，Ｑ６は筐体１００の内部の電源回路（図示せず。）に電源を供給するための信号線であって、信号線Ｐ１，Ｑ１は直流電源３からの２４Ｖの電源ライン（ハイレベルの電源ライン）３Ｈに、信号線Ｐ６，Ｑ６は直流電源３からの０Ｖの電源ライン（ローレベルの電源ライン）３Ｌに、それぞれ接続される。信号線Ｐ７，Ｑ７はシールド線であり、０Ｖの電源ライン３Ｌに接続される。

信号線Ｐ８，Ｐ９，Ｑ８，Ｑ９は、投光器１および受光器２の各通信回路（図示せず。）を繋ぐ通信線である。投光器１および受光器２は、通信回路および各通信線Ｐ８，Ｐ９，Ｑ８，Ｑ９を介して両者の間で共有すべき情報をやりとりしたり、動作タイミングを合わせるための通信を実施する。

投光器１の信号線Ｐ４はインターロック機能に関する選択用の信号を入力するための信号線であり、信号線Ｐ２はリセット信号を入力するための信号線である。また信号線Ｐ３は、センサの動作テストを指示する信号の入力（テスト入力）に用いられる。信号線Ｐ５は未使用の信号線であり、０Ｖの信号線３Ｌに接続される。

受光器２の信号線Ｑ４，Ｑ５は出力用の信号線であって、それぞれマグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２のコイルを介して０Ｖの電源ライン３Ｌに接続される。信号線Ｑ３は補助出力用の信号線であって、リレーＫ１のコイルを介して０Ｖの電源ライン３Ｌに接続される。マグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２やリレーＫ１の常開接点（図示せず。）は危険領域内の機械の電源供給路に組み込まれており、各信号線Ｑ４，Ｑ５，Ｑ３からハイレベルの信号が出力されている間は、マグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２およびリレーＫ１の各コイルが励磁されて各常開接点が閉路し、機械に電源が供給される。一方、各信号線Ｑ４，Ｑ５，Ｑ３からの出力がローレベルになると、コイルが消磁して常開接点が開放され、機械への電源の供給が停止する。

受光器２の信号線Ｑ２は、上記のマグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の動きを検出するための入力用の信号線で、各コンタクタの常閉接点を介して２４Ｖの信号線３Ｈに接続される。

上記構成の多光軸光電センサの動作モードは、入力用の各種信号線の接続状態によって定められる。具体的にインターロック機能に関してオートリセットモード（光軸の遮光が解除されたことに応じて自動的に出力のオフ状態を解除するモード）を設定する場合には、図２に示すように信号線Ｐ４を０Ｖの電源ライン３Ｌに接続すると共に、信号線Ｐ２を常閉スイッチＳ１を介して２４Ｖの電源ライン３Ｈに接続する。一方、リセット操作による信号が入力されるまで出力のオフ状態を維持するマニュアルリセットモードを設定する場合には、図３（１）に示すように、信号線Ｐ４を２４Ｖの電源ライン３Ｈに接続すると共に、信号線Ｐ２を、常開スイッチＳ２を介して２４Ｖの信号線３Ｈに接続する。

また、テストモードを実施する場合には、図２に示すように、信号線Ｐ３を常開スイッチＳ０を介して２４Ｖの電源ライン３Ｈに接続するが、テストモードを実施しない場合には、この信号線Ｐ３はオープン状態に設定される。

また、出力信号線Ｑ３，Ｑ４に介装されたコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の動作を確認する必要がない場合には、図３（２）に示すように、受光器２の信号線Ｑ２を、信号線Ｑ３のリレーＫ１より手前の位置に接続する。

投光器１および受光器２の各制御回路１２，１２は、起動時に、入力用の各信号線Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ２から入力される信号のレベルを、それぞれオンしきい値およびこれより低いオフしきい値と比較する。そして入力信号がオンしきい値を上回る場合はオン状態の信号が入力されていると判別し、入力信号がオフしきい値を下回る場合はオフ状態の信号が入力されていると判別し、判別結果に応じて動作モードを設定する。またインターロック機能の設定に関する信号線Ｐ２，Ｐ４に関しては、検出処理が開始された後も、定期的に各信号線Ｐ２，Ｐ４からの信号をチェックして、これらの接続状態が起動時の状態と同様であるか否かを判別し、接続状態が変動したと判別した場合にはロックアウト状態を設定する。コンタクタＫＭ１，ＫＭ２の動作をモニタする場合やテストモードを実施する場合にも、適宜、対応する信号線Ｑ２，Ｐ３の接続状態を確認する。

図４は、入力用の各信号線Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ２（以下、「入力信号線」と総称する。）からの信号のレベルを判別するために、投光器１および受光器２に設けられる回路構成を示す。この実施例では、図６に示した従来例と同様の構成に加えて、電源電圧Ｖｓをサンプリングする電源電圧モニタ回路１３が設けられる。この電源電圧モニタ回路１３およびＡ／Ｄ変換回路１１と制御回路１２とにより、広義の意味での制御回路が形成される。

信号処理回路１０は入力信号線毎に設けられる。Ａ／Ｄ変換回路１１、制御回路１２、電源電圧モニタ回路１３は各入力信号線に共通の回路である。また制御回路１２は、光軸の選択、投光動作または受光動作など、機体の動作を統括制御する。
各入力信号線の信号処理回路１０および電源電圧モニタ回路１３とＡ／Ｄ変換回路１１との間の接続は順に切り替えられ、それぞれの回路からの出力のディジタル変換データが制御回路１２に入力される。

信号処理回路１０の構成は図６の破線枠内に示したのと同様の構成を有する。信号処理回路１０から出力された信号ＶｏｕｔはＡ／Ｄ変換回路１１によりディジタル変換されてから制御回路１２に入力される。制御回路１２では、オンしきい値およびオフしきい値を用いて、入力された信号がオン状態であるかオフ状態であるかを判別する。

図２の配線例では、センサＳの電源供給用の信号線Ｐ１，Ｑ１が２４Ｖの電源ライン３Ｈに接続されるものとしたが、実際のセンサＳでは、上下２０％の範囲で電源電圧Ｖｓを変動させることができる。すなわち電源電圧Ｖｓは、１９．２Ｖから２８．８Ｖまでの範囲で変動する可能性がある。

また各種入力信号をオン状態に設定する場合には、対応する入力信号線を信号線Ｐ１，Ｑ１と同じ電源ライン３Ｈに接続するのが望ましいが、センサＳの設置環境によっては、入力信号線が別の電源ラインに接続され、入力信号線に印加される電圧のレベルと信号線Ｐ１，Ｑ１に印加される電圧のレベルと異なる場合がある。この点に鑑み、この実施例のセンサＳでは、入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続される場合の入力電圧Ｖｉｎに関して、３Ｖ以内の範囲で電源電圧Ｖｓより低い電圧が入力されることを許容するようにしている。すなわち入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続されている場合の入力電圧Ｖｉｎは、Ｖｓ−３からＶｓまでの範囲で変動し得ることになる。

信号処理回路１０は、入力電圧Ｖｉｎを０〜５Ｖの範囲の電圧に減衰して出力電圧Ｖｏｕｔとして出力するように設定されている。たとえば電源電圧Ｖｓが最大値の２８．８Ｖで、入力電圧Ｖｉｎがオン状態を示す範囲の最大値の２８．８Ｖである場合の出力電圧Ｖｏｕｔは５Ｖとなり、電源電圧Ｖｓが最小値の１９．２Ｖで、入力電圧Ｖｉｎがオン状態を示す範囲の最小値の１６．２Ｖであった場合の出力電圧Ｖｏｕｔは、２．２Ｖとなる。
この設計の結果、この実施例の信号処理回路１０では、入力信号線がオープン状態になっている場合に、電源電圧Ｖｓの約５５．４％のレベルの信号が入力電圧Ｖｉｎとして入力された場合と同等のレベルの電圧が出力される。以下、入力信号線がオープン状態のときの出力電圧ＶｏｕｔをＶｏｐｅｎとして、「オープン時電圧Ｖｏｐｅｎ」という。

オン状態を示す入力電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｓとの間には、３Ｖまでの電位差が認められているので、電源電圧Ｖｓより３Ｖ低い電圧（Ｖｓ−３）がＶｉｎとして入力された場合の出力電圧Ｖｏｕｔが確実にオン状態と判別されるように、オンしきい値を設定する必要がある。

ただし、電源電圧Ｖｓや入力電圧Ｖｉｎの変動範囲のみを考慮してオンしきい値を設定すると、オープン時電圧Ｖｏｐｅｎに対するオンしきい値の余裕度が小さくなり、入力信号線の接続状態を安定して判別するのが困難になる可能性がある。

たとえば、オン状態を示す入力電圧Ｖｉｎの最小値（Ｖｓ−３）より４Ｖ低い電圧（すなわちＶｓ−７）がＶｉｎとして入力された場合の出力電圧Ｖｏｕｔをオンしきい値とすれば、オン状態の入力信号を安定して判別できるものとすると、電源電圧Ｖｓが２４Ｖのときには１７Ｖ以上の電圧がオン状態と判別され、この電圧とオープン時電圧Ｖｏｐｅｎに対応する電圧（１３．３Ｖ）との間に３．７Ｖの差が生じる。一方、電源電圧Ｖｓが最小値の１９．２Ｖのときと同じ基準でオンしきい値を設定すると、１２．２Ｖ以上の電圧がオン状態と判別されることになるが、この場合のオープン時電圧Ｖｏｐｅｎに対応する電圧は１０．６Ｖとなり、オン状態と判別される電圧との間の差は１．６Ｖとなる。

このように、電源電圧Ｖｓが許容範囲の下限値に近くなるほど、オン状態時の入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲とオープン時電圧Ｖｏｐｅｎとの差は小さくなる。したがって、電源電圧Ｖｓの検出値からオン状態時の入力電圧Ｖｉｎの最小値を求め、その値から一定の余裕度を差し引いた値をオンしきい値とすると、電源電圧Ｖｓが低い値をとる場合には、オープン時電圧Ｖｏｐｅｎに対するオンしきい値の余裕度を確保できなくなるおそれがある。

上記の問題に鑑み、この実施例の制御回路１２では、電源電圧モニタ回路１３およびＡ／Ｄ変換回路１１により検出された電源電圧Ｖｓの値と、入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続されている場合の入力電圧Ｖｉｎの最小値とに基づき、オンしきい値を変動設定するようにしている。

図５は、しきい値の設定に関する処理の手順を示す。制御回路１２は、起動時に、入力信号線毎にこの図５に示す処理を実行することにより、各入力信号線に対するオンしきい値およびオフしきい値を設定し、これらのしきい値により入力信号線からの入力のオン・オフ状態を判別して各種機能の動作モードを設定する。また起動後も所定の周期で図５に示す処理を実行することにより各しきい値を設定し直すと共に、更新後のしきい値により入力信号線からの入力のオン・オフ状態を判別する。また信号線Ｐ２，Ｐ４にかかる判別結果が起動時と異なる場合には、ロックアウト状態を設定する。

以下、図５を参照して、この実施例におけるしきい値の設定処理を説明する。
まず最初のステップＳ１では、電源電圧モニタ回路１３およびＡ／Ｄ変換回路１１を用いて電源電圧Ｖｓの値を検出する。ステップＳ２では、検出されたＶｓの値を用いてオープン時電圧Ｖｏｐｅｎの値を算出する。

ステップＳ３では、電源電圧Ｖｓの検出された値に基づき、入力信号線がハイレベルの信号線に接続されている場合に入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲の最小値Ｖｉｎ_０（Ｖｉｎ_０＝Ｖｓ−３）を求める。さらにステップＳ３では、信号処理回路１０内の各抵抗（図６のＲ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３）の定数と、Ｖｉｎ_０および検出されたＶｓを用いて、入力電圧Ｖｉｎとして電圧Ｖｉｎ_０が入力された場合の出力電圧Ｖｏｕｔ_０を算出する（算出の原理は図６に関する説明に記載済みである。）。

ステップＳ４では、ステップＳ３で算出されたＶｏｕｔ_０から一定値ΔＶを差し引いた値（Ｖｏｕｔ_０−ΔＶ）を、オンしきい値ＶＴ_ＯＮとして仮設定する。ステップＳ５では、仮のオンしきい値ＶＴ_ＯＮとステップＳ２で求めたＶｏｐｅｎとの差（ＶＴ_ＯＮ−Ｖｏｐｅｎ）を基準値αと比較する。

上記のΔＶおよびαはあらかじめ制御回路１２のメモリに登録されている固定値である。基準値αは、オープン時電圧Ｖｏｐｅｎに対してオンしきい値ＶＴ_ＯＮが確保すべき最小限度の余裕度を示す。ΔＶは、電源電圧Ｖｓが最小値（１９．２Ｖ）のときのＶｏｐｅｎより（Ｖｏｕｔ_０−ΔＶ）の値が小さくならないことを条件に、基準値αより大きな値に設定される。

ＶＴ_ＯＮとＶｏｐｅｎとの差が基準値α以上となる場合（ステップＳ５が「ＹＥＳ」）には、ステップＳ７に進み、現在のＶＴ_ＯＮをオンしきい値として確定する。
一方、ＶＴ_ＯＮとＶｏｐｅｎとの差がαより小さくなる場合（ステップＳ５が「ＮＯ」）には、ステップＳ６において、ＶＴ_ＯＮ＝Ｖｏｐｅｎ＋αとなるようにＶＴ_ＯＮを書き換えてからステップＳ７に進む。これにより書き換えられた後のＶＴ_ＯＮがオンしきい値として確定される。

さらにステップＳ８において、０からＶｏｐｅｎまでの範囲内の所定値をオフしきい値ＶＴ_ＯＦＦに設定し、処理を終了する。オフしきい値ＶＴ_ＯＦＦもＶｏｐｅｎに対して基準値α以上の余裕度を有するように設定される。

上記の処理によれば、電源電圧Ｖｓが２４Ｖよりも低い値に変動している状態下で入力信号線がオープン状態になったとしても、そのときの信号処理回路１０からの出力Ｖｏｐｅｎに対して十分な余裕度を有する値がオンしきい値に設定されているので、入力信号線がオープン状態のときにオン状態の信号が入力されているという誤判別が生じるおそれはない。よって、電源電圧Ｖｓや入力信号線の接続対象のハイレベルの電源ラインの電圧が変動しても、入力信号の状態を安定して判別することが可能になり、センサＳの動作モードを正しく設定することが可能になる。

Ｑ２，Ｑ３，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４入力信号線
１０信号処理回路
１２制御回路
１３電源電圧モニタ回路
１１，１４Ａ／Ｄ変換回路

Claims

動作モードの設定のためにハイレベルの電源ラインまたはローレベルの電源ラインに接続される入力信号線と、前記入力信号線から入力された信号を、その信号の電圧と装置に供給される電源の電圧との関係に基づいて減衰する信号処理回路と、信号処理回路により処理された信号を入力してその電圧レベルを所定のしきい値と比較することにより当該入力信号がハイレベルおよびローレベルのいずれであるかを判別し、その判別結果に応じて動作モードを設定する制御回路とを具備するセンサ装置であって、
前記信号処理回路からは、前記入力信号線がいずれの電源ラインにも接続されていないときに、装置に供給される電源の電圧を所定の割合で分圧した信号が出力され、
前記制御回路は、装置に供給される電源の電圧レベルを検出する検出手段と、この検出手段により検出された電圧のレベルから前記入力信号線がいずれの電源ラインにも接続されていないときに信号処理回路から出力される信号のレベルを示す数値を求める第１演算手段と、前記検出手段により検出された電圧のレベルと前記ハイレベルの電源ラインに生じ得る電圧の変動量とに基づき、前記入力信号線がハイレベルの電源ラインに接続されている場合に信号処理回路から出力される信号の最小のレベルを示す数値を求める第２演算手段と、第１および第２の演算手段による演算結果を用いて前記信号入力線からの入力信号がハイレベルであるか否かを判別するためのしきい値を設定するしきい値設定手段とを具備する、センサ装置。
前記しきい値設定手段は、前記第２演算手段により求めた数値に基づいて前記しきい値を仮設定し、前記第１演算手段が求めた数値に対する仮のしきい値の余裕度があらかじめ定めた基準値を上回る場合には仮のしきい値を確定し、前記余裕度が前記基準値より小さい場合には、第１演算手段により求めた数値に前記基準値を加えた値をしきい値に設定する、請求項１に記載されたセンサ装置。