JPH0327076B2 - - Google Patents

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JPH0327076B2
JPH0327076B2 JP59032794A JP3279484A JPH0327076B2 JP H0327076 B2 JPH0327076 B2 JP H0327076B2 JP 59032794 A JP59032794 A JP 59032794A JP 3279484 A JP3279484 A JP 3279484A JP H0327076 B2 JPH0327076 B2 JP H0327076B2
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JP
Japan
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circuit
margin
light
signal
output
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JP59032794A
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JPS60177281A (ja
Inventor
Aritaka Yorifuji
Juji Takada
Hitoshi Myashita
Yoshihiko Okuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04Systems determining the presence of a target

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は予め設定された検知エリア内に被検知
物体が存在するかどうかを判別して出力回路を制
御する反射型光電スイツチに関するものである。
〔背景技術〕
一般に、光電スイツチの投光手段および受光手
段のレンズや投受光素子などの光学系が汚れたり
光軸がずれて投光、受光レベルが低下すると、光
電スイツチが誤動作するので、メンテナンスが必
要かどうかを判別して表示する必要がある。そこ
で、従来、光学系が多少汚れたり光軸がずれても
安定に動作することを示す余裕表示ランプを設
け、この余裕表示ランプが点灯しておれば安定動
作状態にあり、消えれば不安定動作状態にあると
判定するようにしていた。第1図は被検知物体X
からの反射光レベルに基いて被検知物体Xが検知
エリア内に存在するかどうかを検出する光スイツ
チを示すもので、図中1aはパルス光を投光する
投光手段であり、発振回路10、ドライブ回路1
1および投光素子12にて形成されている。5a
は受光判別手段であり、受光素子40出力を電圧
信号に変換する受光回路41と、増巾回路42
と、増巾回路42出力VPと基準レベルVS1′とを
比較する比較回路43と、発振回路10出力をク
ロツクとして比較回路43から出力される物体検
知信号を読込んで出力回路6および動作表示回路
7を制御する信号処理回路44とで形成されてい
る。50は余裕判別表示手段であり、増巾回路4
2出力VPと余裕判定用の基準レベルVS2′とを比
較する比較回路45および発振回路10出力をサ
ンプリングクロツクとして信号処理を行なう信号
処理回路46よりなり、増巾回路42出力VP
基準レベルVS2′よりも大きいとき余裕信号を出
力する余裕判定手段51と、余裕判定手段51か
ら余裕信号が得られたとき余裕表示ランプを点灯
させる余裕表示回路47よりなる余裕表示手段5
2とで形成されている。
いま、被検知物体Xまでの距離lに対する増巾
回路42出力VP(すなわち受光信号VP)の関係は
第2図に示すようになつており、受光信号VP
基準レベルVS1′よりも大きければ出力回路6お
よび動作表示回路7が動作し、基準レベルVS2
よりも大きければ余裕表示回路47が動作して余
裕表示ランプが点灯するようになつている。ここ
に、基準レベルVS2′はVS1′よりも20%程度高く
設定されており、光学系の汚れおよび光軸のずれ
による投光受光レベル許容低下範囲を20%に設定
している。したがつて、光電スイツチの動作レベ
ル(基準レベルVS1′)よりも十分大きな受光信
号VPが得られている場合、余裕表示ランプが点
灯し、安定な検出動作をしていることを示すよう
になつている。
一方、上記、従来例にあつては光学系の汚れお
よび光軸のずれによる受光量変化にておよび被検
知物体Xの反射率の変化にて検知エリアが変化し
てしまうという不都合があるので、このような不
都合を解消するものとして第3図乃至第5図に示
すような光電スイツチがあつた。図中1は被検知
物体Xに対してパルス変調光よりなる光ビームP
を投光する投光手段であり、前記従来例と同様投
光タイミングを設定する同期信号を発生する発振
回路10と、ドライブ回路11と、発光ダイオー
ド、レーザーダイオードなどの投光素子12と、
光ビームPを形成するコンデンサレンズよりなる
投光用光学系13とで形成されている。2は投光
手段1から所定間隔l0をもつて並置された受光手
段であり、投、受光手段1,2は被検知物体Xに
対して三角測量的に配置されている。この受光手
段2は被検知物体Xによる反射光を集光するため
の凸レンズよりなる集光手段3と、集光手段3の
集光面に配設され集光スポツトSの位置に対応し
た位置信号を出力する位置検出手段4とで構成さ
れており、この位置検出手段4は、凸レンズより
なる集光手段3の集光面内に配設され、集光スポ
ツトSの一方向の移動に際して光量に比例しかつ
その移動量に応じて増加する第1の検知信号IA
出力するとともに光量に比例しかつ移動量に応じ
て減少する第2の検知信号IBを出力する。この位
置検出手段4は、例えば1次元位置検知素子(以
下PSD4と称する)にて形成され、このPSD4
は第5図aに示すように、平板状シリコン31の
表面にP層31a、裏面にN層31b、中間にI
層31cを形成したものであり、集光スポツトS
の位置に対応した信号電流IA、IBが出力されるよ
うになつている。この信号電流IAは集光スポツト
Sの一方向の移動に際してその移動量に比例して
増加する信号であり、信号電流IBは移動量に比例
して減少する信号である。もちろん、信号電流
IA、IBが光量に比例することは言うまでもない。
第5図bは上述のPSD4の等価回路を示すもの
で、図中Piは電流源、Doは理想的ダイオード、
Coは接合容量、Rtは並列抵抗、Roは電極間抵抗
である。なお位置検出手段4として距離lが変化
した場合における集光スポツトSの移動に応じて
相反する信号電流IA、IBが得られるものであれば
何でも良く、例えば移動方向(矢印M)に連設さ
れた2個の受光素子にて形成しても良く、受光素
子としてホトトランジスタ、ホトダイオード、太
陽電池、CdSなどが用いられる。5は判別制御手
段であり、位置検出手段たるPSD4出力に基い
て被検知物体Xが所定の検知エリア(DE)内に
存在するかどうかを判別して出力回路6および動
作表示回路7を制御するようになつている。この
判別制御手段5は、位置検出手段4からの信号電
流IA、IBを信号電圧VA、VBに増巾変換する受光
回路21a,21bと、対数増巾回路22a,2
2bと、対数増巾回路22a出力lnVAから対数
増巾回路22b出力lnVBを減算する減算回路2
3と、減算回路23出力lnVA/VBと検知エリア
設定用ボリウム24aにて設定された動作レベル
VSとを比較して減算回路23出力lnVA/VBが動
作レベルVS以下のときHレベルを出力する比較
回路24と、対数増巾回路22b出力lnVBとを
基準レベルVS1を比較して投光、受光レベルが正
常動作レベル以上かどうかを比較判別する比較回
路25と、比較回路24,25出力の論理和をと
るアンド回路26と、投光素子12からの光ビー
ムPの投光タイミング(発振回路10からの出力
される同期信号)に同期してアンド回路26出力
をサンプリングすることにより、被検知物体Xが
検知エリア(DE)内に存在するかどうかを確実
に判別するようにした信号処理回路27とで形成
され、信号処理回路27出力にて負荷制御用のリ
レー、負荷制御用の半導体スイツチ素子などより
なる出力回路6および動作表示回路7を制御する
ようになつている。なお、受光回路21a,21
bはパルス光信号のみを通し直流光信号をカツト
したり、特定の周波数のみを通すバンドパスフイ
ルタ回路を含むものである。
いま、被検知物体Xが第6図aに示すように反
射型光電スイツチYから距離l1、l2、l3の位置に
存在する場合において、集光面内に配設された
PSD4に対する集光スポツトSの位置はそれぞ
れ第6図bのようになり、被検知物体Xの位置が
光ビームPの投光方向に変化すると、集光ビーム
Sが矢印M方向に移動してPSD4から出力され
る信号電流IA、IBは集光スポツトSの位置に対応
した位置信号となる。判別制御手段5では受光回
路21a,21bにてこの信号電流IA、IBに比例
した信号電圧VA、VBを形成し、対数増巾回路2
2a,22bにて対数増巾した電圧lnVA、lnVB
を減算回路23にて減算することにより、減算回
路23から信号電圧VA、VBのレベル比の対数値
lnVA/VBが出力されることになる。この減算回
路23出力lnVA/VBは反射型光電スイツチYか
ら被検知物体Xまでの距離lに応じて変化し、距
離lに対する減算回路23出力lnVA/VBは第7
図に示すようになる。したがつて、比較回路24
の検知エリア設定ボリウム24aにて動作レベル
VSを適当に設定することにより、正確な検知エ
リア(DE)が容易に設定でき、減算回路23出
力lnVA/VBが動作レベルVS以下となつたとき比
較回路24出力がHレベルとなる。このとき、投
光、受光レベルが正常動作範囲であつて対数増巾
回路22b出力lnVBが基準レベルVS1以上であれ
ば比較回路25出力もHレベルとなり、アンド回
路26出力がHレベルとなり信号処理回路27を
介して出力回路6および動作表示回路7が作動さ
れるようになつている。而してこの従来例におい
ては判別制御手段5はPSD4から出力される信
号電流IA、IBを増巾した信号のレベル比の対数値
を演算してその演算値が所定の検知範囲か否かに
よつて被検知物体Xが検知エリア(DE)内にあ
るかどうかを判別して出力回路6を作動させてい
るので、被検知物体Xの光反射率に関係なく検知
エリア(DE)を設定でき、さらに投、受光用光
学系13,3の汚れや光軸のずれの影響を受ける
ことがないようになつている。ところで、このよ
うな従来例において、対数増巾回路22b出力
lnVBと余裕判別用の基準レベルVS2とを比較する
比較回路45と、信号処理回路46と、余裕表示
回路47とよりなる前記従来例と同様の余裕判別
表示手段50を設けた場合、余裕表示回路47の
動作時点が出力回路6の動作時点と異なるため違
和感があるという問題があつた。すなわち、比較
回路25の基準レベルVS1は受光回路21a,2
1bおよび対数増巾回路22a,22bの増巾
率、ダイナミツクレンジなどを考慮した投光、受
光レベルの許容最低値に基いて設定されており、
比較回路45の基準レベルVS2は投光、受光レベ
ルが多少低下しても誤動作しないように基準レベ
ルVS1よりも高く設定されている。したがつて、
比較回路45出力が得られて余裕表示回路47が
動作しているときには対数増巾回路22b出力は
一定の余裕のある正常動作範囲になつており、多
少の投光、受光レベルの低下があつても物体検知
動作が誤動作なく安定に行なわれることになる。
ところで、投光、受光レベルが十分高く、余裕表
示回路47が動作する場合において、余裕表示回
路47の動作時点は第8図に示すようにA点であ
り、出力回路6および動作表示回路7の動作時点
はB点となり、余裕表示回路47の余裕表示ラン
プは出力回路6および動作表示回路7の動作タイ
ミングと全く関係なく点灯し、余裕表示ランプの
点灯時点(A点)が何を意味するのかわからず戸
惑うことがあるという問題があつた。例えば、被
検知物体Xが近づいてくる場合において、まず最
初に余裕表示回路47の余裕表示ランプが点灯
し、その後出力回路6が動作して動作表示回路7
の動作表示ランプが点灯することになるが、余裕
表示ランプの点灯時点(A点)が何の意味も持た
ないにも拘らず物体検知時点(B点)との関係が
わからないため戸惑いを生じるという問題があつ
た。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、余裕表示時点を出
力回路の動作時点に同期させることにより戸惑い
を生じないようにした光電スイツチを提供するこ
とにある。
〔発明の開示〕
第9図は本発明一実施例を示すもので、第3図
乃至第5図従来例と同様の光電スイツチにおい
て、余裕表示手段52内に信号処理回路27,4
6出力の論理積をとるアンド回路48を設け、ア
ンド回路48出力にて余裕表示回路47を制御す
るようにしたものであり、余裕判定手段51から
余裕信号が得られかつ出力回路6が作動されたと
き余裕表示回路47を動作させて余裕表示ランプ
を点灯するようになつている。
第10図は余裕表示動作を示す図であり、い
ま、投光、受光レベルが十分大きい場合におい
て、第10図aに示すようにA点で対数増巾回路
22b出力lnVBが基準レベルVS2よりも大きくな
つて余裕判定手段51の信号処理回路46から余
裕信号(Hレベル)が出力されることになるが、
この時点では判別制御手段5の信号処理回路27
から物体検知信号(Hレベル)が出力されていな
いので、アンド回路48出力はLレベルのままで
あり余裕表示回路47は動作されず余裕表示ラン
プは消灯している。次に、B点で減算回路23出
力lnVA/VBが比較回路24の基準レベルVSよりも小 さくなつて信号処理回路27から物体検知信号
(Hレベル)が出力されると、出力回路6および
動作表示回路7が動作するとともに、アンド回路
48出力がHレベルになつて余裕表示回路47が
動作して余裕表示ランプが点灯し、物体検知動作
が安定に行なわれていることを表示する。このよ
うに本発明にあつては余裕表示回路47の動作時
点を出力回路6の動作時点に同期させているの
で、従来例のように余裕表示ランプの点灯による
戸惑いが生じないことになる。一方、光学系の汚
れや光軸のずれなどによつて投光、受光レベルが
小さくなつた場合には、第10図bに示すように
B点で信号処理回路27から物体検知信号が出力
されて出力回路6および動作表示回路7が動作す
ることになるが、この時点で対数増巾回路22b
出力lnVBが比較回路45の基準レベルVS2以下で
あるので、信号処理回路46から余裕信号が出力
されずアンド回路48出力はLレベルとなり余裕
回路47は動作しない。したがつて、管理者は動
作表示回路7の動作表示ランプが点灯しているに
も拘らず余裕表示回路47の余裕表示ランプが点
灯しなくなつたことにより、光学系の汚れ、光軸
のずれなどによつて投光、受光レベルが低下して
不安定動作領域になつていることを知り、光学系
の清掃、光軸合せなどの保守点検を行なうことに
なる。なお、対数増巾回路22b出力lnVBが比
較回路25の基準レベルVS1よりも小さくなれば
出力回路6、動作表示回路7および余裕表示回路
47は全て動作しないことになる。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように構成されており、検知信
号レベルが予め設定された余裕判定用の基準レベ
ルよりも大きいとき余裕信号を出力する余裕判定
手段を設けるとともに、余裕信号が得られかつ出
力回路が作動されたとき余裕表示回路を動作させ
る余裕表示手段を設けたものであり、余裕表示時
点を出力回路の動作時点と同期させているので、
従来例のように余裕表示ランプの点灯が何を意味
するかわからずに戸惑うことがないという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は一従来例のブロツク図、第2図は同上
の動作説明図、第3図は他の従来例の概略構成を
示す図、第4図は同上のブロツク回路図、第5図
乃至第8図は同上の動作説明図、第9図は本発明
一実施例のブロツク回路図、第10図および第1
1図は同上の動作説明図である。 1は投光手段、3は集光手段、4は位置検出手
段、5は判別制御手段、6は出力回路、51は余
裕判定手段、52は余裕表示手段である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被検知物体に対して光ビームを投光する投光
    手段と、投光手段の側方に所定間隔をもつて配設
    され、被検知物体による光ビームの反射光を集光
    する集光手段と、集光手段の集光面に配設され集
    光スポツトの一方向の移動に際して光量に比例し
    かつその移動量に応じて変化する2種の検知信号
    を出力する位置検出手段と、両検知信号のレベル
    比が予め設定された検知範囲かどうかを比較判別
    して該検知範囲内のとき出力回路を作動させる判
    別制御手段とよりなる光電スイツチにおいて、検
    知信号レベルが予め設定された余裕判定用の基準
    レベルよりも大きいとき余裕信号を出力する余裕
    判定手段を設けるとともに、余裕信号が得られか
    つ出力回路が作動されたとき余裕表示回路を動作
    させる余裕表示手段を設けたことを特徴とする光
    電スイツチ。
JP59032794A 1984-02-23 1984-02-23 光電スイツチ Granted JPS60177281A (ja)

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JP2603549Y2 (ja) * 1991-02-15 2000-03-15 松下電工株式会社 光電スイッチ
JP2515903Y2 (ja) * 1992-08-31 1996-11-06 サンクス株式会社 検出スイッチ装置

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