JPH03147416A - 光電スイッチ回路 - 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、外来ノイズの影響を防止するためにパルス発
光式を使用した光電スイッチ回路に関し、特に消費電流
の変化を少なくし、また消費電流の減少を図った光電ス
イッチ回路に関する。

〔従来の技術〕

パルス発光式の光電スイッチ回路として、従来から第４
図に示す回路がある。この回路は、発振回路１により発
振した信号によりタイミング発生回路２を制御してタイ
ミング信号を作成し、そのタイミング信号に同期して投
光ドライブ回路３′により発光ダイオード（発光素子）
４を駆動してその発光ダイオード４をパルス発光させる
ように投光回路を構成し、−労費光回路においては、上
記発光ダイオード４で発光するパルス光をホトダイオー
ド（受光素子）５で受光して光電変換し、そこで得られ
た信号電流を受光増幅回路６で電流／電圧変換すると共
に所定レベルまで増幅して、その出力電圧を可変抵抗７
で予め比較基準値（感度）が設定された比較回路８で比
較し、その比較処理で得られたパルス信号をＤ−ＦＦ回
路でなるランチ機能を有する同期検波回路９において上
記タイミング発生回路２からのラッチ信号（タイミング
パルスのパルス幅の約２だけそのタイミングパルスより
遅れたパルス信号）により同期検波して、その検波出力
を出力回路１０で増幅して出力するようにしたものであ
る。

第５図にこの回路の動作のタイミングチャートを示す。

発光ダイオード４から投射される投光パルスはタイミン
グ信号に対応した一定の周期で発生し、これがそのまま
（障害物の影響を受けず）ホトダイオード５で受光され
ると、その受光信号が比較基準値よりも高くなるので、
その比較回路７から所定のパルスが出力して同期検波回
路９において検波され、出力が“Ｉ］”レベルとなる。

タイミング発生回路２から出力するランチ信号の到来毎
に比較回路８からパルスが同期して出力すれば、出力は
“Ｉ−（”レベルが継続するが、受光信号のレベルが上
記比較基準値よりも低く比較回路８からパルスが出力し
なければ、その時点でＨ”レベルから“Ｌ”レベルに変
化する。またその後に比較回路８からパルスが出力すれ
ば″Ｈ″レベルに復帰する。

よって、この出力回路１０の出力を検出することにより
、発光ダイオード４とホトダイオード５との間に存在す
る障害物を検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この回路では発光ダイオード４を発光させる
際に、瞬間的に数１００ｍＡとかなり大きな電流が流れ
る。この場合、特に回路をＩＣ化したものでは、電源ラ
インの電圧降下により他の回路部分に悪影響を及ぼし、
誤動作発生の原因となる。

また、１つの電源に多数個の光電スイッチを接続して使
用する場合には、各光電スイッチの投光周期が一致した
時等に、かなりの大きな電流が流れることになり、大き
な電流容量をもった電源装置が必要となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、パルス投光方式でありながらも消費電流に大
きな変動が発生しないようにして上記したような問題が
生じないようにし、加えて消費電力も少な（できるよう
にした光電スイッチ回路を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

このために本発明は、タイミング発生回路からのパルス
により投光ドライブ回路を制御して発光素子を発光させ
る光電スイッチ回路において、電源ラインに第１の定電
流回路を接続すると共に、該第１の定電流回路の負荷と
して第１のコンデンサを接続し、該第１のコンデンサを
電源とするように上記投光ドライブ回路および上記発光
素子を接続した。

また、本発明においては、上記電源ラインに第２の定電
流回路を接続すると共に、該第２の定電流回路の負荷と
して第２のコンデンサを接続し、該第２のコンデンサの
電圧をスイッチ回路を介して上記発光素子から出射する
光を受光処理する受光回路に印加し、該スイッチ回路を
上記タイミング発生回路からのパルスにより上記発光素
子の発光タイミングに対応してオン／オフ制御すること
もできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図はその
一実施例の光電スイッチ回路を示す図である。前記した
第３図に示したものと同一のものには同一の符号を付し
てその詳しい説明は省略する。

本実施例では、まず、第１の定電流回路１１およびその
定電流回路１１の負荷としての第１のコンデンサ１２を
新たに設けて、そのコンデンサ１２に定電流回路１１か
ら定電流充電を行なって所定の電圧を保持させ、そのコ
ンデンサ１２を発光ダイオード４を駆動する投光ドライ
ブ回路３の電源として使用するようにした。

また、第２の定電流回路１３およびその定電流回路１３
の負荷としての第２のコンデンサ１４を設けて、そのコ
ンデンサ１４に定電流回路１３から定電流充電を行って
所定の電圧を保持させ、そのコンデンサ１４の電圧をス
イッチ回路１５を介して受光増幅回路６および比較回路
８に電源電圧として供給するようにした。そして、この
スイッチ回路１５は、タイミング発生回路２からのタイ
ミングパルスでオン／オフするようにした。

この結果、まず、コンデンサ１２の電圧が発光ダイオー
ド４の発光時に駆動用として放電されるが、次の発光タ
イミングまでの間に再充電されて次の発光に備えられる
（第２図参照）ので、電源から供給される消費電流は発
光ダイオード４の発光時でも特別増大することはない。

つまり、充電を定電流回路１１により行っているので、
発光ダイオード４の発光時でもそのコンデンサ１２への
充電は定電流で行われるのである。

第３図にこの発光ドライブ回路３、発光ダイオード４、
定電流回路１１およびコンデンサ１２の部分の詳細な回
路を示す。定電流回路１１は電源ＶＣＣに接続された定
電流源１１１からなり、その定電流源１１１と接地間に
コンデンサ１２が接続されている。そして、このコンデ
ンサ１２と定電流源１１１との共通接続点に投光ドライ
ブ回路３のトランジスタ３１のコレクタが接続され、そ
のトランジスタ３１に別のトランジスタ３２がダーリン
トン接続されている。そして、そのトランジスタ３２の
負荷として発光ダイオード４が接続されている。なお、
３３は発光ダイオード４に流れる電流値を決定する抵抗
、３４はトランジスタ３１の保護抵抗である。

この結果、タイミング発生回路２からタイミングパルス
（“Ｈ”レベルのパルス）がトランジス゛り３１のベー
スに加わらない時は、コンデンサ１２が定電流回路１１
から一定電流で充電され続け、上記タイミングパルスが
ベースに加わると、そのトランジスタ３１がオンして次
段のトランジスタ３２もオンし、これにより発光ダイオ
ード４が抵抗３３を介して接地に接続されるので、コン
デンサ１２からの電荷がその発光ダイオード４、トラン
ジスタ３２および抵抗３３を経由して放電され、発光ダ
イオード４がタイミング発生回路２からの出力パルスの
パルス幅に対応した時間だけ発光する。

以上のようにして、タイミング発生回路２からのタイミ
ングパルスが到来するまではコンデンサ１２の一定電流
による充電が行われ、タイミングパルスが到来するとそ
のコンデンサ１２の電荷の放電が行われるので、コンデ
ンサ１２の電圧はタイミング発生回路２から出力するタ
イミングパルスの周期で充放電する。

そして、コンデンサ１２が放電する直前の電圧（最高充
電電圧）が、電源電圧■。よりも低い電圧、例えば！”
１ｖｃｃとなるようにタイミングパルスの周波数に応じ
て定電流回路１１の出力電流の値とコンデンサ１２の値
を設定すれば、定電流回路１１の飽和による充電電流の
変化を防止でき、コンデンサ１２の充放電が電源の消費
電流に与える影響は皆無となる。

ただし、タイミング発生回路２から出力するＨパルスの
電流はトランジスタ３１のベース電流となって電源の消
費電流を変動させるが、トランジスタ３１３２がダーリ
ントン接続のエミッタホロワ回路であるのでその電流は
微小であり、消費電流の変化も微小である。

以上から、電源ラインに流れる電流を大きく変化させる
ことなく、発光ダイオード４をパルス発光させることが
できる。

また、第２のコンデンサ１４の電圧は、スイッチ回路１
５がオンするタイミングで受光増幅回路６と比較回路８
に供給されるので、そのスイッチ回路１５を発光ダイオ
ード４の発光タイミングと同じタイミングで駆動させれ
ば、ホトダイオード５がパルス光を受光するタイミング
に合わせて受光増幅回路６と比較回路８の電源が投入さ
れることになるので、受光増幅回路６と比較回路７に常
時電源を供給している従来の場合と比較して、消費電力
を削減することができる。

特に、発光ダイオード４の発光パルスのデユーティは、
例えば１／２５００程度であるので、定電流回路１３か
らコンデンサ１４に充電する電流の値を小さくすること
ができ、消費電力削減の効果は大きい。

なお、受光増幅回路６はホトダイオード５がパルス光を
受光するタイミングよりも早いタイミングで電源が立ち
上がっている必要があるので、本実施例ではスイッチ回
路１５をオンするタイミングパルスを、発光ダイオード
４の発光タイミングを決めるタイミングパルス（投光ド
ライブ回路３へ供給するタイミングパルス）よりも、若
干位相を進めたタイミングパルスとする必要がある。

また、受光増幅回路６と比較回路８に供給される電圧は
、コンデンサ１４の電圧であり、印加時間の経過と共に
減少する傾向を示すが、その受光増幅回路６と比較回路
８の各々の入力部に動作電源電圧範囲の比較的広い差動
増幅回路を使用すれば、問題はない。また、比較回路８
の比較基準値を決める電圧には、シリコンのバンドギャ
ップ電圧（１，２０５ｖ）を使用するバンドギャップ型
基準電圧発生回路を使用して得れば問題はない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、定電流充電されるコンデ
ンサの電圧を投光ドライブ回路や発光ダイオードの電源
としているので、パルス発光方式でありながら、消費電
流の変化を極めて小さく抑えることができるので、他回
路への悪影響を防止できると共に、共通の電源に複数の
光電スイッチを接続しても、その電源の容量を特別大き
くする必要はなく電源のコストダウンを図ることができ
るという利点がある。

また、受光回路をパルス光を受光するタイミング時のみ
電源が供給される回路とし、その電源を定電流充電され
るコンデンサから得ているので、消費電力を少なくする
ことができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光電スイッチ回路のブロッ
ク図、第２図はその動作のタイミングチャート、第３図
は第１図の回路の要部の具体的回路図、第４図は従来の
光電スイッチ回路のブロック図、第５図は第４図の回路
の動作のタイミングチャートである。 １・・・発振回路、２・・・タイミング発生回路、３・
・・投光ドライブ回路、３１．３２・・・ダーリントン
接続のトランジスタ、４・・・発光ダイオード、５・・
・ホトダオード、６・・・受光増幅回路、７・・・可変
抵抗、８・・・比較回路、９・・・同期検波回路、１０
・・・出力回路、１１・・・定電流回路、１２・・・コ
ンデンサ、１３・・・定電流回路、１４・・・コンデン
サ、１５・・・スイッチ回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、タイミング発生回路からのパルスにより投光ド
   ライブ回路を制御して発光素子を発光させる光電スイッ
   チ回路において、 電源ラインに第１の定電流回路を接続すると共に、該第
   １の定電流回路の負荷として第１のコンデンサを接続し
   、該第１のコンデンサを電源とするように上記投光ドラ
   イブ回路および上記発光素子を接続したことを特徴とす
   る光電スイッチ回路。
2. （２）、上記電源ラインに第２の定電流回路を接続する
   と共に、該第２の定電流回路の負荷として第２のコンデ
   ンサを接続し、該第２のコンデンサの電圧をスイッチ回
   路を介して上記発光素子から出射する光を受光処理する
   受光回路に印加し、該スイッチ回路を上記タイミング発
   生回路からのパルスにより上記発光素子の発光タイミン
   グに対応してオン／オフ制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光電スイッチ回路。