JP5718761B2

JP5718761B2 - 検出センサ

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Publication number: JP5718761B2
Application number: JP2011167445A
Authority: JP
Inventors: 義幸渡邊
Original assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP2013030123A

Description

本発明は、検出センサに関するものである。

従来、検出センサとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この検出センサは、図７にその電気的構成を簡略化して示したように、例えばマイコンからなる制御回路９１と、出力回路９２とを備えて構成される。そして、検出センサは、出力回路９２において外部機器の外部制御装置９６と電気的に接続されている。

すなわち、図８に示すように、出力回路９２は、例えばＮＰＮ型のトランジスタＱｏと、出力抵抗Ｒｏとを備えて構成される。トランジスタＱｏは、ベースが制御回路９１に電気的に接続されるとともに、コレクタが検出センサの出力端子ＣＮｏに電気的に接続され、更にエミッタが出力抵抗Ｒｏの一方の端子に電気的に接続されている。そして、出力抵抗Ｒｏの他方の端子は接地されている。

一方、外部制御装置９６は、例えばコンパレータからなる２値化回路９７と、例えばＣＰＵからなる外部制御回路９８とを備えて構成される。２値化回路９７の非反転入力端子は、外部機器の入力端子ＣＮｉに電気的に接続されるとともに、入力抵抗Ｒｉの一方の端子に電気的に接続されている。そして、入力抵抗Ｒｉの他方の端子は、正側の電源電圧ＶＢに電気的に接続されている。また、２値化回路９７は、その反転入力端子が所定閾値をなす参照電圧Ｖｒｅｆに電気的に接続されるとともに、出力端子が外部制御回路９８に電気的に接続されている。

このような構成にあって、検出センサ及び外部制御装置９６（外部機器）は、出力端子ＣＮｏ及び入力端子ＣＮｉに両端子がそれぞれ接続される電線Ｗを介することで、互いに電気的に接続されている。

制御回路９１は、図９（ａ）に示すように、例えば検出対象としての異常の非検出時に常にオン（Ｈレベル）になる信号をマイコン出力ＯＭＣとして出力回路９２（トランジスタＱｏのベース）に出力する。また、制御回路９１は、異常の検出時には規定値としての所定時間Ｔ９０（例えば１００μｓ）だけオフ（Ｌレベル）になる信号（即ちパルス幅がＴ９０のオフパルス）をマイコン出力ＯＭＣとして出力回路９２に出力する。

従って、トランジスタＱｏがオン状態にある場合には、検出センサ及び外部制御装置９６（外部機器）間に電線Ｗを介して電流が流れることで、出力回路９２の出力信号（電圧）としての出力モニタＯＭＮ（及び外部制御装置９６の入力信号（電圧））は、下式（１）にて表される。

ＯＭＮ＝ＶＢ・Ｒｏ／（Ｒｏ＋Ｒｉ） …（１）
また、トランジスタＱｏがオフ状態にある場合には、検出センサ及び外部制御装置９６（外部機器）間に電流が流れないことで、出力モニタＯＭＮ（及び外部制御装置９６の入力信号（電圧））は、下式（２）にて表される。

ＯＭＮ＝ＶＢ …（２）
以下では、式（１）（２）で表される出力モニタＯＭＮをそれぞれ出力モニタＯＭＮＬ，ＯＭＮＨで表してこれらを区別するものとする。また、出力モニタＯＭＮＬ，ＯＭＮＨの差（＝ＯＭＮＨ−ＯＭＮＬ）を振幅Ｖａで表すものとする。

従って、図９（ｂ）に示すように、ノイズや浮遊容量などの影響がほとんどない理想的な状態では、出力モニタＯＭＮは、マイコン出力ＯＭＣのオン・オフ（Ｈレベル・Ｌレベル）の切替えに連動してＯＭＮＬ，ＯＭＮＨ間で論理レベルが切り替わる。

一方、外部制御装置９６の２値化回路９７は、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆ（例えば「Ｖｒｅｆ＝ＯＭＮＬ＋Ｖａ／２」）との大小関係に基づいて出力モニタＯＭＮを２値化する。すなわち、２値化回路９７は、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆとを比較するとともに、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆとの大小関係の逆転に基づいて論理レベルの切り替わる信号を外部入力ＩＭＣとして外部制御回路９８に出力する。具体的には、２値化回路９７は、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆよりも小さいときにＬレベルになり、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上のときにＨレベルになる外部入力ＩＭＣを生成してこれを外部制御回路９８に出力する。

従って、図９（ｃ）に示すように、理想的な状態では、外部入力ＩＭＣは、出力モニタＯＭＮの論理レベル（マイコン出力ＯＭＣのオン・オフ）の切替えに連動して論理レベルが切り替わる。外部制御回路９８は、外部入力ＩＭＣがＨレベル（オン状態）になる時間が前記所定時間Ｔ９０であることに基づいて、検出センサにおいて異常が検出されたことを認識する。

なお、出力モニタＯＭＮは、制御回路９１に対しても出力（フィードバック出力）されている。これは、例えば出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなる時間（外部入力ＩＭＣがＬレベルになる時間相当）が前記所定時間Ｔ９０よりも短縮された場合に出力異常と判断して、適宜の処理を行うためである。

特開２００６−２４２６０４号公報

ところで、検出センサ及び外部制御装置９６（外部機器）間には、図８に示すように、出力抵抗Ｒｏ及び入力抵抗Ｒｉとともに電線Ｗの配線抵抗Ｒｗ及び浮遊容量（コンデンサ成分）ＣにてＲＣ積分回路が構成される。従って、出力モニタＯＭＮの波形は、特に浮遊容量Ｃの影響度合いに応じて随時変化する。

すなわち、マイコン出力ＯＭＣがオンからオフに切り替わったときの出力モニタＯＭＮ（ｔ）は、出力モニタＯＭＮＬを基準にして下式（３）で表される。

従って、図１０（ａ）に示すように、制御回路９１からパルス幅がＴ９０のオフパルスがマイコン出力ＯＭＣとして出力回路９２に出力されると、図１０（ｂ）に示すように、マイコン出力ＯＭＣのオフ期間において式（３）に従って出力モニタＯＭＮが漸増するとともに、所定時間Ｔ９０の経過後にマイコン出力ＯＭＣがオフからオンに切り替わることでこれに準じた特性で出力モニタＯＭＮが漸減する。

この場合、浮遊容量Ｃ等の影響が大きく出力モニタＯＭＮの波形の立ち上がり・立ち下がりが著しく緩慢に変化すると、該出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間が短縮されて、図１０（ｃ）に示すように、外部入力ＩＭＣがオン状態になる時間が本来の所定時間Ｔ９０よりも短い時間Ｔ９１となる。これにより、例えば外部制御回路９８では、検出センサにおいて異常が検出されたことを認識できなくなる。

制御回路９１は、出力モニタＯＭＮの監視によりこのような波形変化が確認された場合に適宜の対処処理（例えば検出停止処理）を行うことで、外部制御回路９８が前記認識のできない状態のまま放置されることを防止するものである。

一方、制御回路９１による前記した対処処理は、出力モニタＯＭＮの波形変化に伴って頻発する可能性がある。そこで、外部入力ＩＭＣがオン状態になる時間の前記した短縮分を予め見込んで、図１１（ａ）に示すように、制御回路９１から出力回路９２に出力するマイコン出力ＯＭＣを、本来の所定時間Ｔ９０よりも長い所定時間Ｔ９２（例えば１２５μｓ）のパルス幅を有するオフパルスとすることも検討されている。しかしながら、浮遊容量Ｃ等の影響が小さい場合には、図１１（ｂ）に示すように、出力モニタＯＭＮの波形変化が小さくなって、図１１（ｃ）に示すように、外部入力ＩＭＣがオン状態になる時間の短縮が想定していたように起きないことがある。この場合であっても、外部制御回路９８では、外部入力ＩＭＣがオン状態になる時間が前記所定時間Ｔ９０でないことから、検出センサにおいて異常が検出されたことを認識できなくなる。

本発明の目的は、出力回路から外部機器に電線を介して出力される出力信号の波形変化に関わらず、該出力信号に基づいて外部機器で検出対象の検出状態の変化をより確実に認識させることができる検出センサを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、検出対象の検出状態の変化に基づいてパルスを生成・出力する制御回路と、前記制御回路から出力された前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる出力信号を外部機器に電線を介して出力する出力回路とを備える検出センサにおいて、前記制御回路は、前記出力信号に基づいて、前記出力回路及び前記電線を介した前記外部機器の時定数を検知する検知手段と、前記検知された時定数に基づいて、前記出力信号を所定閾値との大小関係に基づき２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる前記出力信号の波形は、前記出力回路及び前記電線を介した前記外部機器の前記時定数に応じて、前記パルスの立ち上がり又は立ち下がりに対して緩慢に変化する。従って、例えば前記外部機器が、前記出力信号を前記所定閾値との大小関係に基づき２値化した際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値であることに基づいて前記検出対象の検出状態の変化を認識するような構成とする。この場合、前記出力信号の波形が前記パルスの立ち上がり又は立ち下がりに対して著しく緩慢に変化した場合には、前記外部機器が前記出力信号を前記所定閾値との大小関係に基づき２値化した際に、論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記パルスの前記パルス幅よりも短縮される。前記制御回路は、前記検知手段において前記出力信号に基づき、前記時定数を検知する。そして、前記制御回路は、前記調整手段において前記時定数に基づき、前記２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する。これにより、前記外部機器は、前記２値化した際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記時定数によらず常に前記規定値になることで、前記検出対象の検出状態の変化を認識することができる。

請求項２に記載の発明は、検出対象の検出状態の変化に基づいてパルスを生成・出力する制御回路と、前記制御回路から出力された前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる出力信号を外部機器に電線を介して出力する出力回路とを備える検出センサにおいて、前記制御回路は、前記パルスを出力してから一定時間を経過後の前記出力信号の電圧又は前記パルスの出力後に前記出力信号が所定電圧に達したときの前記パルスを出力してからの経過時間を検知する検知手段と、前記検知された前記電圧又は前記経過時間に基づいて、前記出力信号を所定閾値との大小関係に基づき２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる前記出力信号の波形は、前記パルスの立ち上がり又は立ち下がりに対して緩慢に変化する。この変化は、前記出力回路及び前記電線を介した前記外部機器（例えばＲＣ積分回路）の時定数に従うものである。従って、例えば前記外部機器が、前記出力信号を前記所定閾値との大小関係に基づき２値化した際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値であることに基づいて前記検出対象の検出状態の変化を認識するような構成とする。この場合、前記出力信号の波形が前記パルスの立ち上がり又は立ち下がりに対して著しく緩慢に変化した場合には、前記外部機器が前記出力信号を前記所定閾値との大小関係に基づき２値化した際に、論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記パルスの前記パルス幅よりも短縮される。前記制御回路は、前記検知手段において前記出力信号に基づき、前記パルスを出力してから一定時間を経過後の前記出力信号の前記電圧又は前記パルスの出力後に前記出力信号が所定電圧に達したときの前記パルスを出力してからの前記経過時間を検知する。そして、前記制御回路は、前記調整手段において前記電圧又は前記経過時間に基づき、前記２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する。これにより、前記外部機器は、前記２値化した際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記時定数によらず常に前記規定値になることで、前記検出対象の検出状態の変化を認識することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の検出センサにおいて、前記検知手段は、前記パルスの出力後に前記出力信号が前記所定電圧に達したときの前記パルスを出力してからの前記経過時間を検知してなることを要旨とする。

同構成によれば、前記検知手段は、前記パルスの出力後に前記出力信号が前記所定電圧に達することを、例えばＡ／Ｄ変換器などに比べて簡易な回路構成のコンパレータなどで判断することができる。そして、前記検知手段は、前記パルスを出力してからの前記経過時間を、タイマによる計時で簡易に検知することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の検出センサにおいて、前記制御回路は、前記パルスの出力後に前記出力信号が前記所定電圧に達するときの前記パルスを出力してからの経過時間と、前記２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値になる前記パルスのパルス幅との関係を表すテーブルを記憶しており、前記調整手段は、前記テーブルに基づき、前記検知された前記経過時間に対応する前記パルスのパルス幅を導出・調整することを要旨とする。

同構成によれば、前記調整手段は、前記検知された前記経過時間に対応する前記パルスのパルス幅を、前記テーブルからの選択又は簡易な演算で導出できるため、その演算負荷を軽減できる。

本発明では、出力回路から外部機器に電線を介して出力される出力信号の波形変化に関わらず、該出力信号に基づいて外部機器で検出対象の検出状態の変化をより確実に認識させることができる検出センサを提供することができる。

本発明にかかる多光軸光電センサの一実施形態についてその概略構成を示す斜視図。同実施形態についてその概略構成を示すブロック図。同実施形態について外部機器との間の構成を示す回路図。（ａ）〜（ｃ）は、同実施形態におけるマイコン出力、出力モニタ及び外部入力を示すタイムチャート。経過時間とパルス幅との関係を示すテーブル。同実施形態についてオフパルスのパルス幅を調整する処理の手順を示すフローチャート。従来形態についてその概略構成を示すブロック図。従来形態について外部機器との間の構成を示す回路図。（ａ）〜（ｃ）は、従来形態におけるマイコン出力、出力モニタ及び外部入力を示すタイムチャート。（ａ）〜（ｃ）は、従来形態におけるマイコン出力、出力モニタ及び外部入力を示すタイムチャート。（ａ）〜（ｃ）は、別の従来形態におけるマイコン出力、出力モニタ及び外部入力を示すタイムチャート。

図１〜図６を参照して本発明を多光軸光電センサに適用した一実施形態について説明する。図１に示すように、この多光軸光電センサは、所定の間隙を隔てて対向配置される投光器１及び受光器２を備えている。投光器１は全体として柱状をなし、その受光器２との対向面には、例えば発光ダイオードなどからなる１２個の投光素子Ｔ１〜Ｔ１２が一列状に配列されている。また、受光器２も全体として柱状をなし、その投光器１との対向面には、例えばフォトダイオードなどからなる１２個の受光素子Ｊ１〜Ｊ１２が一列状に配置されている。そして、この多光軸光電センサでは、投光素子Ｔ１〜Ｔ１２が順次投光することで、投光素子Ｔ１〜Ｔ１２及び受光素子Ｊ１〜Ｊ１２の間に光軸Ｌ１〜Ｌ１２が形成される。なお、投光器１及び受光器２は信号線３を介して互いに接続されており、該信号線３を介して投光器１及び受光器２の間で同期信号が授受されることで、それぞれの動作の同期が取られる。

次に、多光軸光電センサの構成について詳述する。
図２に示すように、投光器１には、投光素子Ｔ１〜Ｔ１２の投光を制御する投光回路１０が設けられている。投光回路１０は、受光器２から信号線３を介して同期信号が入力される度に投光素子Ｔ１〜Ｔ１２を順次投光させる。

一方、受光器２には、各受光素子Ｊ１〜Ｊ１２と共通の配線２０を介して接続される例えばマイコンからなる制御回路２１、受光素子Ｊ１〜Ｊ１２及び制御回路２１の間の接続をそれぞれ断続させるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ１２、並びにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ１２をオン・オフさせるシフトレジスタ２２が設けられている。シフトレジスタ２２はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ１２のうち、自身のカウンタ値に対応するスイッチング素子に選択信号を送信することにより、いずれか一つのスイッチング素子をオンさせる。具体的には、例えばシフトレジスタ２２のカウンタ値が「１」に設定されている場合には、シフトレジスタ２２はスイッチング素子ＳＷ１にのみ選択信号を送信して該スイッチング素子ＳＷ１のみをオンさせる。この場合、受光素子Ｊ１の出力のみが配線２０を介して制御回路２１に入力される。なお、受光素子Ｊ１〜Ｊ１２は、投光素子Ｔ１〜Ｔ１２からの光を受光すると、その受光量に応じた電圧信号（受光信号）をそれぞれ出力する。制御回路２１は、受光素子Ｊ１〜Ｊ１２からそれぞれ出力される受光信号に基づいて各受光素子Ｊ１〜Ｊ１２の受光状態、即ち検出対象の検出状態としての入光状態及び遮光状態をそれぞれ検出する。

次に、制御回路２１が各受光素子Ｊ１〜Ｊ１２の受光状態を検出する処理の手順について説明する。
この処理では、はじめに、制御回路２１が信号線３を介して投光器１に同期信号を送信した後、シフトレジスタ２２のカウンタ値を「１」〜「１２」に順次設定する。これにより、同期信号を受信した投光器１が投光素子Ｔ１〜Ｔ１２を順次投光させて光軸Ｌ１〜Ｌ１２を順次形成すると、各光軸Ｌ１〜Ｌ１２に対応する受光素子Ｊ１〜Ｊ１２がそれぞれ受光するとともに、受光素子Ｊ１〜Ｊ１２の受光信号が制御回路２１に順次入力される。このとき、制御回路２１は、入力された受光信号の電圧値が入光判定値未満であると判断すると、その受光信号を出力した受光素子が遮光状態であると判定する。また、入力された受光信号の電圧値が入光判定値以上であると判断すると、その受光信号を出力した受光素子が入光状態であると判定する。なお、入光判定値は、受光素子が入光状態及び遮光状態のいずれであるかを判定することができるように予めの実験等を通じて設定されている。そして制御回路２１は、このような判定手法を用いて各受光素子Ｊ１〜Ｊ１２の受光状態を判定するとともに、その判定結果を出力回路２３を通じて外部機器へと出力する。

次に、多光軸光電センサ及び外部機器間の電気的な接続構造について説明する。図３に示すように、前記出力回路２３は、例えばＮＰＮ型のトランジスタＱｏと、出力抵抗Ｒｏとを備えて構成される。トランジスタＱｏは、ベースが制御回路２１に電気的に接続されるとともに、コレクタが受光器２（多光軸光電センサ）の出力端子ＣＮｏに電気的に接続され、更にエミッタが出力抵抗Ｒｏの一方の端子に電気的に接続されている。そして、出力抵抗Ｒｏの他方の端子は接地されている。また、トランジスタＱｏのコレクタは、制御回路２１にも電気的に接続されている。

一方、外部機器としての安全ＰＬＣ３１は、例えばコンパレータからなる２値化回路３２と、例えばＣＰＵからなる外部制御回路３３とを備えて構成される。２値化回路３２の非反転入力端子は、安全ＰＬＣ３１の入力端子ＣＮｉに電気的に接続されるとともに、入力抵抗Ｒｉの一方の端子に電気的に接続されている。そして、入力抵抗Ｒｉの他方の端子は、正側の電源電圧ＶＢに電気的に接続されている。また、２値化回路３２は、その反転入力端子が所定閾値をなす参照電圧Ｖｒｅｆに電気的に接続されるとともに、出力端子が外部制御回路３３に電気的に接続されている。

このような構成にあって、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１は、出力端子ＣＮｏ及び入力端子ＣＮｉに両端子がそれぞれ接続される電線Ｗを介することで、互いに電気的に接続されている。

制御回路２１は、図４（ａ）に示すように、例えば検出対象としての遮光状態の非検出時（即ち入光状態の検出時）に常にオン（Ｈレベル）になる信号をマイコン出力ＯＭＣとして出力回路２３（トランジスタＱｏのベース）に出力する。また、制御回路２１は、遮光状態の検出時には一旦オフ（Ｌレベル）になった後にオンに戻る信号（即ちオフパルス）をマイコン出力ＯＭＣとして出力回路２３に出力する。

従って、トランジスタＱｏがオン状態にある場合には、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間に電線Ｗを介して電流が流れることで、出力回路２３の出力信号（電圧）としての出力モニタＯＭＮ（即ち出力モニタＯＭＮＬ）は、前述の式（１）にて表される。また、トランジスタＱｏがオフ状態にある場合には、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間に電流が流れないことで、出力モニタＯＭＮ（即ち出力モニタＯＭＮＨ）は、前述の式（２）にて表される。従って、理想的な状態では、出力モニタＯＭＮは、マイコン出力ＯＭＣのオン・オフの切替えに連動してＯＭＮＬ，ＯＭＮＨ間で論理レベルが切り替わる（図９（ｂ）参照）。

一方、安全ＰＬＣ３１の２値化回路３２は、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆ（本実施形態では「Ｖｒｅｆ＝ＯＭＮＬ＋Ｖａ／２」）との大小関係に基づいて出力モニタＯＭＮを２値化する。すなわち、２値化回路９７は、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆとを比較するとともに、出力モニタＯＭＮと参照電圧Ｖｒｅｆとの大小関係の逆転に基づいて論理レベルの切り替わる信号を外部入力ＩＭＣとして外部制御回路３３に出力する。具体的には、２値化回路３２は、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆよりも小さいときにＬレベルになり、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上のときにＨレベルになる外部入力ＩＭＣを生成してこれを外部制御回路３３に出力する。

外部制御回路３３は、外部入力ＩＭＣがＨレベル（オン状態）になる時間が規定値としての所定時間Ｔｐ（例えば１００μｓ）であることに基づいて、多光軸光電センサにおいて遮光状態が検出されたことを認識する。

ここで、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間には、出力抵抗Ｒｏ及び入力抵抗Ｒｉとともに電線Ｗの配線抵抗Ｒｗ及び浮遊容量ＣにてＲＣ積分回路が構成される。従って、出力モニタＯＭＮの波形は、特に浮遊容量Ｃの影響度合いに応じて随時変化する。すなわち、マイコン出力ＯＭＣがオンからオフに切り替わったときの出力モニタＯＭＮ（ｔ）は、出力モニタＯＭＮＬを基準にして前述の式（３）で表される。

従って、図４（ａ）に示すように、制御回路２１からオフパルスがマイコン出力ＯＭＣとして出力回路２３に出力されると、図４（ｂ）に示すように、マイコン出力ＯＭＣのオンからオフへの切り替え後に式（３）に従って出力モニタＯＭＮが漸増するとともに、オフからオンへの切り替え後にこれに準じた特性で出力モニタＯＭＮが漸減する。この場合、浮遊容量Ｃ等の影響が大きい場合には、出力モニタＯＭＮの波形の立ち上がり・立ち下がりが著しく緩慢に変化する。本実施形態の制御回路２１は、浮遊容量Ｃ等の影響に関わらず出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間（即ち外部入力ＩＭＣがＨレベルになる時間）が所定時間Ｔｐになるようにマイコン出力ＯＭＣのオフパルスのパルス幅を調整・設定するようになっている。

すなわち、図４に示すように、制御回路２１は、オフパルスの出力後に、フィードバック出力として出力モニタＯＭＮを監視するとともに、該出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆを超えた時点での経過時間Ｔ１をその内蔵するタイマにて計時する（検知手段）。そして、制御回路２１は、この経過時間Ｔ１に基づいて、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間が所定時間Ｔｐになるときのマイコン出力ＯＭＣのオフパルスのパルス幅を演算する。

ここで、マイコン出力ＯＭＣのオフパルスのパルス幅を導出するための基本的な考え方について説明する。既述のように、マイコン出力ＯＭＣがオンからオフに切り替わったときの出力モニタＯＭＮ（ｔ）は、前述の式（３）で表される。従って、経過時間Ｔ１での出力モニタＯＭＮが「Ｖａ／２」であることから、式（３）にこれらの関係を代入することで、下式（４）に従って多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間に構成されるＲＣ積分回路の時定数Ｔ（＝Ｃ・Ｒ）が求まる。

次に、マイコン出力ＯＭＣのオフパルスのパルス幅をＴ２で表すとともにその後の出力モニタＯＭＮの漸減により該出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆを下回った時点での経過時間をＴ３で表すと、パルス幅Ｔ２の時点での両出力モニタＯＭＮが等価になることで、下式（５）の関係が求まる。

そして、式（５）に「Ｔ３＝Ｔｐ＋Ｔ１」を代入すると、下式（６）の関係が求まる。

さらに、式（６）に式（４）を代入すると、下式（７）の関係が求まる。

以上により、経過時間Ｔ１に基づいて、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間が所定時間Ｔｐになるときのマイコン出力ＯＭＣのオフパルスのパルス幅Ｔ２が導出される。

このように演算されたパルス幅Ｔ２に合わせてマイコン出力ＯＭＣの論理が切り替えられることで（調整手段）、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間（即ち外部入力ＩＭＣがＨレベルになる時間）が常に所定時間Ｔｐに保たれる。

そして、外部制御回路３３は、外部入力ＩＭＣがＨレベル（オン状態）になる時間が所定時間Ｔｐであることに基づいて、浮遊容量Ｃ等の影響に関わらず常に多光軸光電センサにおいて遮光状態が検出されたことを認識できる。

なお、パルス幅Ｔ２は、経過時間Ｔ１に基づき式（４）〜（７）に従って求めることができる。ただし、本実施形態では、制御回路２１は、図５に示すように、経過時間Ｔ１とパルス幅Ｔ２との関係を表すテーブルをその内蔵するメモリに予め記憶しており、計時された経過時間Ｔ１に対応するパルス幅Ｔ２を読み込むとともに、該パルス幅Ｔ２に合わせてマイコン出力ＯＭＣの論理を切り替えるようになっている。この場合、合致する経過時間Ｔ１がテーブルにないときには、当該経過時間Ｔ１に近似するテーブルにある経過時間Ｔ１に合わせて一定値（例えば経過時間Ｔ１が１０〜２０μｍにあるときのパルス幅Ｔ２を１０２μｍにするなど）に設定してもよい。あるいは、当該経過時間Ｔ１に近似するテーブルにある隣り合う二つの経過時間Ｔ１と該当のパルス幅Ｔ２とに基づいて、いわゆる補間法を用いて簡易に演算してもよい。

次に、本実施形態の動作について説明する。
既述のように、制御回路２１は、オフパルスの出力後に出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆを超えた時点での経過時間Ｔ１を計時する。そして、制御回路２１は、この経過時間Ｔ１に基づき、図５に示すテーブルを利用してオフパルスのパルス幅Ｔ２を求めるとともに、該パルス幅Ｔ２に合わせてマイコン出力ＯＭＣの論理を切り替える。

これにより、図４に示すように、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になる時間、即ち外部入力ＩＭＣがＨレベルになる時間が常に所定時間Ｔｐに保たれる。従って、外部制御回路３３では、外部入力ＩＭＣがＨレベル（オン状態）になる時間が所定時間Ｔｐであることに基づいて、浮遊容量Ｃ等の影響に関わらず常に多光軸光電センサにおいて遮光状態が検出されたことが認識される。

次に、制御回路２１によるマイコン出力ＯＭＣのオフパルスの生成・出力態様について図６のフローチャートに基づき説明する。なお、この処理は、いずれかの受光素子Ｊ１〜Ｊ１２が前述の態様で遮光状態であると判定されることで起動される。

処理がこのルーチンに移行すると、まず、タイマが「０」にクリアされる（Ｓ１）。そして、マイコン出力ＯＭＣの論理を切り替えるべく、該マイコン出力ＯＭＣがオフされる（Ｓ２）。

続いて、出力モニタ（フィードバック出力）ＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆ以上か否かが判断され（Ｓ３）、出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆに到達するのを待って、そのときのタイマ値が経過時間Ｔ１として設定される（Ｓ４）。そして、この経過時間Ｔ１に基づいて、前述の態様でオフパルスのパルス幅Ｔ２が求められる（Ｓ５）。

次いで、マイコン出力ＯＭＣをオフしてからの経過時間（タイマ値）がパルス幅Ｔ２以上か否かが判断され（Ｓ６）、当該経過時間がパルス幅Ｔ２に到達するのを待って、マイコン出力ＯＭＣの論理を切り替えるべく、該マイコン出力ＯＭＣがオンされる（Ｓ７）。そして、その後の処理が終了される。

以上により、制御回路２１において、パルス幅Ｔ２のオフパルスが生成・出力される。なお、外部制御回路３３では、外部入力ＩＭＣが所定時間ＴｐだけＨレベル（オン状態）になることで、多光軸光電センサにおいて遮光状態が検出されたことが認識されることは既述のとおりである。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、制御回路２１は、オフパルスの出力後に出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆに達したときのオフパルスを出力してからの経過時間Ｔ１を検知する。そして、制御回路２１は、経過時間Ｔ１に基づき、外部機器（２値化回路３２）において前記２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が所定時間Ｔｐになるようにオフパルスのパルス幅Ｔ２を調整する。これにより、外部機器（外部制御回路３３）は、前記２値化した際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が時定数Ｔによらず常に所定時間Ｔｐになることで、多光軸光電センサにおいて遮光状態が検出されたことを認識することができる。

（２）本実施形態では、制御回路２１は、オフパルスの出力後に出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆに達したときのオフパルスを出力してからの経過時間Ｔ１を検知することで、オフパルスのパルス幅Ｔ２を調整する。従って、制御回路２１は、オフパルスの出力後に出力モニタＯＭＮが参照電圧Ｖｒｅｆに達することを、例えばＡ／Ｄ変換器などに比べて簡易な回路構成のコンパレータなどで判断することができる。そして、制御回路２１は、経過時間Ｔ１を、タイマによる計時で簡易に検知することができる。

（３）本実施形態では、制御回路２１は、経過時間Ｔ１に対応するオフパルスのパルス幅Ｔ２を、テーブルからの選択又は簡易な演算で導出・調整できるため、その演算負荷を軽減できる。

（４）本実施形態では、出力回路２３を、出力抵抗Ｒｏ及びトランジスタＱｏによる極めて簡易な構成にできる。
（５）本実施形態では、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間に構成されるＲＣ積分回路の時定数Ｔ（特に電線Ｗの浮遊容量Ｃ）に応じてオフパルスのパルス幅Ｔ２を最適化することで、安全ＰＬＣ３１の誤動作を抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、前記経過時間Ｔ１の検知に係る参照電圧Ｖｒｅｆ又は外部機器（２値化回路３２）において前記２値化する際の参照電圧Ｖｒｅｆの設定は一例である。例えば、必要な検知感度に合わせて、「ＯＭＮＬ＋Ｖａ／３」や「ＯＭＮＬ＋２Ｖａ／３」などの参照電圧Ｖｒｅｆを採用してもよい。

・前記実施形態において、前記経過時間Ｔ１の検知に係る比較対象の所定電圧は、外部機器（２値化回路３２）において前記２値化する際の参照電圧Ｖｒｅｆと必ずしも一致させる必要はない。

・前記実施形態において、多光軸光電センサ及び安全ＰＬＣ３１間に構成される回路（ＲＣ積分回路）の時定数Ｔの検知態様は一例である。例えば、任意のタイミングでの出力モニタＯＭＮの変化速度に基づいて時定数Ｔを検知してもよい。あるいは、オフパルスを出力してから一定時間を経過後の出力モニタＯＭＮの電圧を検知するようにしてもよい。この場合、制御回路２１は、出力モニタＯＭＮの電圧を、例えばその内蔵するＡ／Ｄ変換器などで検知すればよい。

・前記実施形態において、出力回路２３の構成は一例である。例えばトランジスタＱｏとして、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。あるいは、トランジスタＱｏとして、ＰＮＰ型のトランジスタやｐチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。この場合、出力回路２３及び安全ＰＬＣ３１に接続される電源電圧の極性を反転させればよい。

・前記実施形態では、受光素子及び投光素子のそれぞれの数を１２個に設定することとしたが、それらの数を例えば８個や２４個に設定するなど、それらの数を適宜変更してもよい。

・本発明は、単光軸光電センサに適用してもよい。あるいは、任意の検出対象（例えば異常など）を検出可能な適宜の検出センサに適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

（イ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の検出センサにおいて、
前記出力回路は、
高側及び低側のいずれか一方の電源電圧に電気的に接続された出力抵抗と、
前記出力抵抗に電気的に接続されるとともに、高側及び低側のいずれか他方の電源電圧に電気的に接続された前記外部機器の入力抵抗に前記電線を介して接続され、前記パルスに基づいてスイッチング動作するスイッチング素子とを備えることを特徴とする検出センサ。同構成によれば、前記出力回路を、前記出力抵抗及び前記スイッチング素子による極めて簡易な構成にできる。

Ｑｏ…トランジスタ（スイッチング素子）、Ｒｏ…出力抵抗、Ｗ…電線、２１…制御回路（検知手段、調整手段）、２３…出力回路、３１…安全ＰＬＣ（外部機器）。

Claims

検出対象の検出状態の変化に基づいてパルスを生成・出力する制御回路と、前記制御回路から出力された前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる出力信号を外部機器に電線を介して出力する出力回路とを備える検出センサにおいて、
前記制御回路は、
前記出力信号に基づいて、前記出力回路及び前記電線を介した前記外部機器の時定数を検知する検知手段と、
前記検知された時定数に基づいて、前記出力信号を所定閾値との大小関係に基づき２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする検出センサ。
検出対象の検出状態の変化に基づいてパルスを生成・出力する制御回路と、前記制御回路から出力された前記パルスの立ち上がり及び立ち下がりにそれぞれ連動して論理が切り替わる出力信号を外部機器に電線を介して出力する出力回路とを備える検出センサにおいて、
前記制御回路は、
前記パルスを出力してから一定時間を経過後の前記出力信号の電圧又は前記パルスの出力後に前記出力信号が所定電圧に達したときの前記パルスを出力してからの経過時間を検知する検知手段と、
前記検知された前記電圧又は前記経過時間に基づいて、前記出力信号を所定閾値との大小関係に基づき２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が規定値になるように前記パルスのパルス幅を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする検出センサ。
請求項２に記載の検出センサにおいて、
前記検知手段は、前記パルスの出力後に前記出力信号が前記所定電圧に達したときの前記パルスを出力してからの前記経過時間を検知してなることを特徴とする検出センサ。
請求項３に記載の検出センサにおいて、
前記制御回路は、前記パルスの出力後に前記出力信号が前記所定電圧に達するときの前記パルスを出力してからの経過時間と、前記２値化する際に論理レベルが切り替わった状態での継続時間が前記規定値になる前記パルスのパルス幅との関係を表すテーブルを記憶しており、
前記調整手段は、前記テーブルに基づき、前記検知された前記経過時間に対応する前記パルスのパルス幅を導出・調整することを特徴とする検出センサ。