JPH02300687A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光電スイッチに関し、特に、光電スイッチ間
の相互干渉による誤動作防止機能を有する光電スイッチ
に関する。

［従来の技術］ 従来より、光電スイッチは微小な検出物体の検知に有効
利用されてきたが、近年はさらに検出物体の微小化が進
み、これに伴なって発生する光電スイッチ間の相互干渉
による誤動作を防止しようとする主旨で、次のような光
電スイッチが提供されてきた。

第６図は、従来の光電スイッチの機能構成を示すブロッ
ク図である。

図において、光電スイッチは一定周期で信号りを発振す
る発振回路１１、信号りを入力し、これに同期して駆動
する投光素子駆動回路１２、投光素子駆動回路１２によ
って駆動されて、信号りの周期で投光する投光素子１３
と、投光素子１３の投光を検出物体が反射し、この反射
光を入射し電気信号に変換し出力する受光素子１４、受
光素子１４からの電気信号を入力後、増幅処理し信号ｉ
として出力する増幅器１５、信号１を入力し波形整形処
理し信号ｊを出力する波形整形回路１６、信号りおよび
信号ｊを入力し、信号Ｊのレベル変化直後の信号りの到
来時点で信号ｌ（を出力し始めるゲート回路１７、信号
Ｉ（を入力しそのパルス信号の到来数をカウント方式、
予め定められたカウント値に達したことを検知すると、
初めて次段の回路に動作開始を指示する信号αを出力す
る信号処理回路１８および信号秋を入力し、信号Ｑのレ
ベルに応じて表示デバイス、たとえばランプなとの点滅
を制御する出力回路１９を含む。なお、投光素子駆動回
路１２および投光素子１３で構成される部分を投光器Ｔ
１受光素子１４で構成される部分を受光器Ｒと称する。

投光器Ｔおよび受光器Ｒは光電スイッチ本体とケーブル
などで接続することにより回路部と分離することもでき
る。

第７図は、第６図に示す各信号の波形を示す概略図であ
る。

第６図および第７図を参照して従来の光電スイッチの動
作について説明する。

第６図に示す光電スイッチにおいては、波形整形回路１
６の動作レベルは、定電圧源から供給される定電圧によ
り設定され、また、信号処理回路１８は信号ｌ（の到来
を連続して５カウント検知した場合に信号桔を信号レベ
ル“ＨＩＧＨ”に設定し、連続して５カウント検知しな
かった場合は信号麩を信号１ノベル゛″ＬＯＷ“に設定
するように動作していると想定する。

まず、発振回路１１は、投光素子駆動回路１２およびゲ
ート回路１７に信号りのような一定周期のパルス信号を
安定に出力する。投光素子駆動回路１２は、信号りの入
力に応じて駆動するように制御されるので、投光素子１
３からはパルス変調された光が発せられる。投光素子１
Ｂから発せられた光が検出物体に投光されると、光は検
出物体により反射され反射光は受光素子１４に入射する
。

受光素子１４は、入射する光を電気信号に変化し、増幅
器１５に出力し、応じて増幅器１５は次段以降の処理が
容易に行なえるように増幅信号ｉを波形整形回路］６に
出力する。波形整形回路］６は、入力する信号ｉの振幅
か、予め定められた動作レベルを越える期間だけ信号レ
ベル“ＨＩＧＨ“となるように信号ｊを設定し、ゲート
回路１７に１」」力する。ゲート回路１７は、光電スイ
ッチの耐ノイズ性を上げる目的で、信号ｊの他に信号り
も人力し、信号りの信号レベル“ＨＩＧＨ”期間のみ信
号ｋを出力するという同期ゲート方式で信号を処理して
いる。信号１（は信号処理回路］８に入力し、応じて、
信号処理回路１８は信号１（の到来に応答してカウント
アツプを行なう。カウント開始後、信号にの到来を５カ
ウント連続して検知すれば信号麩をレベル゛ＨＩＧＨ”
に設定し、信号１（の到来が５カウント連続して検知さ
れなければ信号肛をレベル゛ＬＯＷ”に設定し出力して
いる。

したがって、第６図に示す光電スイッチは、受光信号を
５カウント連続して検知した場合にのみ出力回路１９に
ランプ点灯などの“ＯＮ”動作を指示し、５カウント連
続して受光信号を検知しなくなった場合には、出力回路
１つにランプ消灯などの“ＯＦＦ”動作を指示するよう
なカウント方式を採用して、さらに光電スイッチの耐ノ
イズ性を向上させている。

上述の方式は、特に、非連続的な雑音光が混在する場合
には誤動作防止の効果がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、従来の光電スイッチの使用にあたっては
、以下のような問題があった。

第８図は、従来の光電スイッチの使用形式の例を説明す
る図である。

第８図（ａ）は、複数個の光電スイッチを並置して使用
する例であり、第８図（ｂ）は、複数個の光電スイッチ
相互の投光および受光範囲を狭めて使用する例であり、
さらに第８図（Ｃ）は、複数個の光電スイッチの投光器
および受光器を交互に配置して使用する例である。第８
図においては、第６図に示す光電スイッチを２台準備す
る。１Ｔおよび２Ｔは投光器、ＩＲおよび２Ｒは受光器
を示し、光電スイッチ１は投光器ＩＴおよび受光器１Ｒ
を備え、光電スイッチ２は投光器２Ｔおよび受光器２Ｒ
を備えていると想定する。

まず、光電スイッチを第８図（ａ）に示すように、複数
個並置して使用する場合がある。このような場合、光電
スイッチの投光器ＪＴ、２Ｔの光の投光範囲および受光
器ＩＲ，２Ｒの受光範囲か広いと、光電スイッチ１の投
光器ＩＴからの光が被検出物体によって遮られているに
もかかわらす、光電スイッチ２の投光器２Ｔからの光か
光電スイッチ１の受光器］Ｒに入射する。そして投光器
ＩＴ、２Ｔからはそれぞれ異なった位相、周期のパルス
光か投光されるようになっているか、パルス光の周期は
似通っている場合か多く、そのため投光器ＩＴ、２Ｔの
パルス光のタイミングか全く重なることもあり、こうな
ると他の光電スイッチの投光の影響は、従来の同期ゲー
ト方式およびカウント方式ては排除することかできない
。

このため従来は第８図（ｂ）に示すように、投光器ＩＴ
、２Ｔおよび受光器２Ｒ，２Ｔの投光範囲および受光範
囲を狭くして、他の光電スイッチからの投光が別の光電
スイッチの受光器に入射しないようにすることが考えら
れている。しかしながら、こうすると、対応する投光器
と受光器との光軸を合わせることが困難になり、振動や
衝撃などにより光軸が少しでもずれた場合、動作に不都
合をきたすなどの欠点がある。

また第８図（ｃ）に示すように、受光器と投光器とを交
互に配置することも考えられているが、被検出物体の表
面反射率が良好な場合には、反射光が他の光電スイッチ
の受光器に入射してしまうので不都合である。

さらに投光器を複数個並置した場合、これらが同時に投
光しないように投光タイミングをずらして順次投光し、
対応したタイミングの受光信号のみを選択通過させるよ
うなゲート回路を設けて相互の影響を避けようとする考
え方もある。しかしながら、投光タイミングをずらし順
次投光していくための制御回路か必要となり、かつ、こ
の制御回路からそれぞれの投・受光器に同期信号を伝え
るための電気的接続が必要となるため、構成か複雑化し
、結線作業が煩雑になるほか、それぞれの光電スイッチ
の独立性を保てないという問題がある。

それゆえに、本発明の目的は、被検出物体への投光周期
をランダムに変化させることにより、光電スイッチ間の
相互干渉による誤動作を防止できる光電スイッチを提供
することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる光電スイッチは、乱数発生手段と、前記
乱数発生手段に応答してランダムにパルスを発生するパ
ルス発生手段と、前記パルス発生手段から出力されるパ
ルスに応答して駆動される発光素子と、前記発光素子に
より発光される光を受光し、電気信号に変換する受光素
子と、前記受光素子の出力信号を前記パルス発生手段か
らのパルスによってゲートするためのゲート手段と、前
記ゲート手段の出力信号を積分する積分手段とを備えて
構成される。

［作用］ 本発明にかかる光電スイッチは、乱数発生手段を備え、
これに応答してランダムにパルスを発生ずる手段を有し
、投光素子の駆動周期を前記ランダムパルスに応じて変
化させることにより投光周期を成る一定範囲の期間内に
ランダムに変化させるようにしているので、光電スイッ
チ間の相互干渉による誤動作を防止できる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

本発明は、光電スイッチの投光周期を決定する発振回路
の改良を主旨としている。したがって、本実施例では、
第６図に示す従来の発振回路１１の改良について説明す
る。なお、その他の構成については、第６図に示す従来
の構成と同様なので説明は省略する。

第１図は、本発明の一実施例の発振回路の構成を示す概
略ブロック図である。

図において、発振回路１１は、安定した周波数でクロッ
ク信号ａを発振する基準クロック発生回路４１、信号ａ
の到来に応じてカウント処理しカウント値をｎビットの
出力信号ｂｊ　　（ｊ＝１．２゜３、・・・、ｎ）で出
力するカウンタ回路４２、カウンタ回路４２およびラッ
チ回路４５（後述する）にリセット信号ｄを出力するリ
セット信号発生口路４３、ランダムにパルス信号ａｉ　
　（ｉ＝１．２゜３．・・・、ｍ）を発生し出力するラ
ンダムパルス発生器４４、ランダムにパルス信号ａ１を
発生し出力するランダムパルス発生器４４、ランダムな
パルス信号ａ１およびリセット信号ｄを入力し、リセッ
ト信号ｄの入力タイミングに応じてパルス信号ａ１をラ
ッチし出力するラッチ回路４５、パルス信号ａ、および
カウンタ信号ｂ、を入力しトリガ信号Ｃを発生し出力す
るトリガ信号発生回路４６およびトリガ信号Ｃの人力に
応じてパルス信号りを出力するパルス発生器４７を含む
。

第２図は、第１図に示ずカウンタ回路の動作を説明する
ためのタイムチャートである。

第３図は、第１図に示すトリガ信号発生回路の構成の一
例を示す回路図である。

第４図は、第１図に示すトリが信号発生回路のトリガ信
号発振のタイミングを説明する図である。

第５図は、第１図に示すランダムパルス発生器の構成の
一例示す回路図である。

次に、第１図に示す本発明の一実施例の発振口路の動作
について、第１図ないし第５図を参照して詳細に説明す
る。

第１図において、まず基準クロック発生回路４１は、安
定に一定周波数の信号ａを発振しており、この信号ａは
カウンタ回路４２の信号入力端子ＣＫに入力する。カウ
ンタ回路４２は、信号ａの到来に応じて状態を変えると
いうバイナリカウンタであり、カウント値はｎ個の信号
出力端子を介してｎビットの出力信号ｂ、として出力さ
れる。第２図を参照して、カウンタ回路４２の動作につ
いてさらに説明を加える。

第２図において、カウンタ回路４２はそのカウント値を
４ビツトの出力信号す、ないしｂ４で出力するものと想
定する。基準クロック発生回路４１からはクロック信号
ａがカウンタ回路４２の信号入力端子Ｃ，Ｋに入力し、
リセット信号発生回路４３からのリセット信号ｄは、信
号入力端子ＣＬＲに入力する。今、リセット信号ｄが入
力するとカウンタ回路４２の内部状態はリセットされ、
そのカウンタ値は０となるように動作する。リセッーコ
−２− ト後、カウンタ回路４２は、クロック信号ａか信号入力
端子ＣＫに入力するごとに、カウンタ値をインクリメン
トするように動作し、そのカウント値を２進数４桁で示
すように各出力信号ｂ１ないしｂ４の信号レベルを“Ｈ
ＩＧＨ”または“ＬＯＷ”に設定して出力している。し
たかって、カウンタ回路４２のカウント値は、ビットｂ
１ないしｂｏで示されることになるので最大２１−１で
抑えられることとなる。

上述のようにして、カウンタ回路４２から出力される出
力信号ｂＪはトリガ信号発生回路４６およびリセット信
号発生回路４３に入力し、応じて、トリガ信号発生回路
４６はトリガ信号Ｃを出力し、リセット信号発生回路４
３はリセット信号ｄを出力する。第３図および第４図を
参照してトリガ信号発生回路４６の動作についてさらに
説明を加える。

トリガ信号発生回路４６は、ランダムパルス信号ａ、お
よびカウンタ信号ｂＪを、２値レベルのＯと１とで比較
しすべてが一致した場合にのみ１・リガ信号Ｃを発生し
出力している。具体的には、たとえば、第３図に示すよ
うにＥＸ、　ＯＲ（排他的論理和の略）回路およびＡＮ
Ｄ回路で構成されることとなる。また、一部のＥＸ、Ｏ
Ｒ回路の１人力には入力信号Ｘにより、レベル０または
レベル１の値が固定信号として入力するものとする。

第３図に示すトリガ信号発生回路４６によれば、入力信
号ｂｋ　（ｋ＝ｍ＋１．、ｍ＋２．−＝、ｎ）は、信号
Ｘの値と論理演算を行なうことになるので、トリガ信号
Ｃの出力タイミングは、第４図に示すように固定時間Ｔ
１後の固定時間Ｔ２の間で得られることになる。したが
って、固定時間Ｔ１はカウンタ回路４２の出力信号ｂｋ
　（ｋ＝ｍ＋１．ｍ＋２．・・・、ｎ）および入力信号
Ｘで決定される時間幅となり、固定時間Ｔ２はラッチ回
路４５の出力信号ａ、で決定される時間幅となる。

以上のようにして、トリガ信号発生回路４６より出力さ
れるトリガ信号Ｃはパルス発生器４７に人力し、応じて
パルス発生器４７は、投光素子駆動回路１２に駆動信号
りを出力する。ところで、−１４＝ 駆動信号りについては、トリガ信号Ｃの幅（信号ａの１
周期に相当する）に無関係に任意のパルス幅を得られる
ように、パルス発生器４７には、ワンショットタイマな
とを用いるようにしてもよい。

一方、カウンタ回路４２からの信号ｂＪを入力し、応じ
て、リセット信号ｄをカウンタ回路４２およびラッチ回
路４５に出力するリセット信号発生回路４３は、第３図
に示す回路構成と同様であり、信号ｂＪのｎピッｉ・で
示される値が成る一定値に達したときにリセット信号ｄ
を出力するように動作している。

次に、ランダムパルス発生器４４について説明する。ラ
ンダムパルス発生器４４は、ｍ個のパルス信号をランダ
ムに発生し、これを信号ａ１に設定しラッチ回路４５に
出力している。応じてラッチ回路４５は信号ａ１を入力
し、リセット信号ｄの人力タイミングで信号ａ１をラッ
チし）・リガ信号発生回路４６に出力している。ところ
で、パルス信号をランダムに発生し出力するランダムパ
ルス発生器は種々あるが、その−例を第５図に示す。

第５図に示すランダムパルス発生器４４は、ｍ個のパル
ス信号を独立に発振するように発振器Ｏ８Ｃ，（ｉ＝１
．２，３．＝・、ｍ）を含み、各発振器ＯＳＣ，の出力
をラッチ回路４５の任意のタイミングでラッチすれば、
ランダムパルスが得られることになる。

以上のように構成される発振回路１］では、リセット信
号ｄが出力されるごとにラッチ回路４５にラッチされる
ｍビットのデータはランダムになるので、トリガパルス
信号Ｃが出力されるタイミングは固定時間Ｔ２の間でラ
ンダムにばらつくことになる。応じて、信号りの出力タ
イミングもばらつくことになるので、投光周期がランダ
ムに変化する光電スイッチを得ることができる。

さらに、第６図に示す従来の光電スイッチの各機能は、
大部分がディジタル回路で構成されている。また、第１
図に示す発振回路］１は、コンデンサが必要となるが実
用上コンデンサの容量は数ｐＦ程度でも十分使用できる
ことより、容易にカスタムＩＣ化可能である。したがっ
て、第１図に示す発振回路１１を含む光電スイッチであ
っても十分小型化が可能である。

次に、光電スイッチの相互干渉の程度についてさらに説
明を加え乞。

従来の場合、投光周期が同一である光電スイッチを２台
並べて設置したと想定すると、相互干渉により誤動作す
る確率は１となる。これに対して、本実施例のように投
光周期をランダムにばらつかせるように構成された光電
スイッチが光電スイッチ間の相互干渉によって誤動作す
る確率は、（１７ｍ）ｐとなる。たたし、ｍはランダム
パルス発生器４４のランダムデータのビット数であり、
ｐは信号処理回路１８の受光パルス信号のカウント数で
ある。したがって、ランダムデータのビット数ｍおよび
カウント数ｐをある程度増やすことで実用上、相互干渉
による誤動作はほぼ防止できる。

また、光電スイッチとしての応答時間τは、ｐＴｌ＜τ
＜ｐ　（Ｔ１＋Ｔ２） の範囲内で得られることもわかる。

［発明の効果］ 本発明にかかる光電スイッチは、ランダムパルス発生手
段を有して、ランダムパルスに応答して投光素子の駆動
周期をランダムに変化させることにより投光周期を成る
一定範囲の期間内でランダムに変化させるようにしてい
る。したがって、光電スイッチの光軸調整が容易に行な
えるような投・受光範囲を保持しながら、光電スイッチ
を多数並置した場合には、相互の電気的な接続を必要と
することなく、また、他の光電スイッチの投光による誤
動作を防止することも可能である。さらに、光電スイッ
チの応答時間のばらつきの範囲が容易に、しかも、正確
に把握できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の発振回路の構成を示す概
略ブロック図である。第２図は、第１図に示すカウンタ
回路の動作を説明するためのタイムチャートである。第
３図は、第１図に示すトリガ信号発生回路の構成の一例
を示す回路図である。 第４図は、第１図に示すトリガ信号発生回路のトリガ信
号発振のタイミングを説明する図である。 第５図は、第１図に示すランダムパルス発生器の構成の
一例を示す回路図である。第６図は、従来の光電スイッ
チの機能構成を示すブロック図である。第７図は、第６
図に示す各信号の波形を示す概略図である。第８図は、
従来の光電スイッチの使用形式の例を説明する図である
。 図において、１１は発振回路、４２はカウンタ回路、４
４はランダムパルス発生器および４６はトリガ信号発生
回路である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 Ｔ’ｌ、Ｔ２：固定時間 ０５Ｃｉ（ｉ二Ｌ：ｌ”・ｚｍ）：　＊’し１喝器４４
　：　ラニゾムパＩＬ７４ｒ住２岩−（ａ） １１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
Ｈ第８図 （Ｃ） １丁、２Ｔ：’ａ尤呑 ｉＲ，２Ｒ：ｌψ尤丞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 乱数発生手段と、 前記乱数発生手段に応答してランダムにパルスを発生す
   るパルス発生手段と、 前記パルス発生手段から出力されるパルスに応答して駆
   動される発光素子と、 前記発光素子により発光される光を受光し、電気信号に
   変換する受光素子と、 前記受光素子の出力信号を前記パルス発生手段からのパ
   ルスによってゲートするためのゲート手段と、 前記ゲート手段の出力信号を積分する積分手段とを備え
   た、光電スイッチ。