JPH0352915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、人や物体の有無を受光パルスを積分
することにより検出するパルス変調方式の光電ス
イツチに関し、更に詳しくは、受光素子の出力を
増幅するパルス増幅器が、サージノイズの到来に
より一時的に出力が飽和したときには、積分回路
の動作を中断させて誤動作の可能性を少なくした
光電スイツチに関する。

従来の技術 投光素子から、被検出空間を挟んで受光素子に
パルス光を投射し、受光素子で得られた受光パル
スが一定数以上連続して得られたか否かを積分回
路によつて判定して、人又は物体の有無を検出す
るようにしたパルス変調方式の光電スイツチは、
受光素子の出力がパルスであるので、その波形を
損なわないように、広帯域のパルス増幅器が用い
られている。

発明の解決しようとする問題点 ところで上記パルス増幅器は、一般にコンデン
サ結合であつてフラツシユ光や電気的ノイズ等に
起因する巨大なサージ入力Ａがあると、第３図に
示すように発振した後その出力Ｂは一定期間正側
（又は負側）に固定されてしまい、増幅機能が失
われる特性を持つ。このようなパルス増幅器の飽
和出力時に光電スイツチの積分回路を動作させ続
けると、受光状態又は遮光状態を誤つて判断する
誤動作を起こす。

そこで、本発明はフラツシユ光や電気的ノイズ
等に起因する巨大なサージ入力によつて増幅器の
出力が飽和しても、誤動作することのない光電ス
イツチを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記フラツシユ光等による増幅器の出力飽和期
間は、一般に、一つの物体の検知可能期間（物体
が投光パルスを遮光している期間、あるいは物体
が投光器または受光器と対向している期間）に比
べると短い。また、積分回路の動作時間（投光パ
ルスを受け始め或いは受けなくなつてから、受光
または遮光と判断するまでの時間）は、増幅器の
出力飽和期間に比べるとかなり短い。

したがつて、フラツシユ光等により増幅器が出
力飽和することがあつても、受光素子が投光器か
らの投光パルスを受けているか否かを判断する期
間は、各検出物品に対して通常は確保され、積分
回路自体は物体の有無検知が可能である。

問題はフラツシユ光等により増幅器が出力飽和
したことに対して、積分回路が出力を変化させ誤
つた判断結果を出力してしまうことである。

このような誤動作を防止するため、本発明は、
フラツシユ光等により増幅器が出力飽和したとき
には、積分回路の動作をいつたん停止させると同
時に、積分回路の出力をそれまでの判断状態に固
定しておき、増幅器が出力飽和状態から解除され
たときに積分回路の動作を、その固定状態から再
開するようにした。

増幅器の出力飽和期間は、通常は遮光および受
光の継続期間に比べ短いので、積分回路の見掛け
上の出力結果は、増幅器の出力飽和がない場合と
同等になり、物体の有無を誤動作なく判断でき
る。

本発明は上記動作をさせるために、投光素子の
光を受ける受光素子と、受光素子の出力を増幅す
るパルス増幅器と、パルス増幅器の出力から一定
のレベル以上の正の成分を取り出して受光パルス
を出力する正パルス検出器と、発振回路と、発振
回路の発振出力を分周してタイミングクロツクを
発生する分周回路と、タイミングクロツクの発生
時に正パルス検出器の出力する受光パルスを通過
させる第１のゲート回路と、第１のゲート回路を
通過した受光パルスを積分しその積分量が所定値
に達したとき受光判定信号を出力する積分回路と
を具備した光電スイツチにおいて、パルス増幅器
の出力から負の成分を取り出す負パルス検出器
と、パルス検出器と正パルス検出器のいずれかが
出力したとき上記発振回路から分周回路への入力
を禁止する第２のゲート回路とを付設するととも
に、上記積分回路を、分周回路からタイミングク
ロツクが出力されていないとき、それまでの出力
状態を保持して積分動作を停止するように構成し
たものである。

実施例 本発明の一実施例を図面を参照しながら以下説
明する。

第１図において、１はフオトトランジスタ等の
受光素子、２はパルス増幅器、３は一定レベル以
上の正の信号成分を取り出して受光パルスＣとし
て出力する正パルス検出器、４はLED等の投光
素子、５は投光素子４を一定周波数でパルス発光
させるタイミングパルス発生器、６は鋸歯状の発
振波を出力する発振回路、７は発振回路６の出力
する鋸歯状波の立ち上がりが一定レベルを越える
ごとにシフトされ、８発で一周期をなすタイミン
グクロツクT₀，T₁，…T₇を順次に繰り返し発生
する分周回路、８は分周回路７の出力するタイミ
ングクロツクT₂によつて開く第１のゲート回路、
９は分周回路７の出力するタイミングクロツク
T₀，T₁によつて制御され、受光パルスＣが第１
のゲート回路８を通つて連続して所定数以上入力
したときに受光判定信号Q₂を発生する積分回路、
１０はパルス増幅器２の出力から負の信号成分を
取り出す負パルス検出器、１１はパルス増幅器２
の出力飽和時に発振回路６から分周回路７へのク
ロツクパルスの送出を禁止する第２のゲート回
路、１２は受光タイミングを投光タイミングに一
致させる同期引き込み回路である。

上記回路の構成要素について、さらに詳しく説
明する。

積分回路９は、第１のゲート回路８を通過した
受光パルスＣでセツトされ、タイミングクロツク
T₁でリセツトされる第１のフリプフロツプ回路
１３と、現在の受光と遮光の判定状態を記憶して
出力する第２のフリツプフロツプ回路１４と、第
１及び第２のフリツプフロツプ回路１３，１４の
出力Q₁Q₂を受け、それらが一致したとき“１”
の論理レベルの一致出力を発生する一致検出回路
１５と、一致検出回路１５の出力を反転して不一
致出力を生成するインバータ１６と、第１及び第
２のANDゲート１７ａ，１７ｂからなりタイミ
ングクロツクT₀の発生タイミングで不一致出力
Ｄ及び一致出力Ｅを通過させるカウンタ用ゲート
１７と、カウンタ用ゲート１７を通過した一致出
力Ｅでリセツトされ、不一致出力Ｄをカウンタし
て、不一致出力Ｄが連続して７発入力されたとき
カウントアツプ出力Q₇を発生する不一致回数カ
ウンタ１８と、第３及び第４のANDゲート１９
ａ，１９ｂからなり不一致回数カウンタ１８のカ
ウントアツプ出力Q₇が発生したとき開いて、第
１のフリツプフロツプ回路１３を記憶内容を、第
２のフリツプフロツプ回路１４に移すデータ転送
ゲート１９と、タイミングクロツクT₇を第２の
フリツプフロツプ回路１４のリセツト端子Ｒに入
力するために、第４のANDゲート１９ｂと第２
のフリツプフロツプ回路１４間に挿入接続された
第１のORゲート２０とから構成されている。

第２のゲート回路１１は、正パルス検出器３及
び負パルス検出器１０の出力を受ける第１の
NORゲート２１と、NORゲート２１によつて開
閉制御される第５のANDゲート２２から構成さ
れている。

同期引き込み回路１２は、分周回路７のタイミ
ングクロツクT₀，T₁，T₂の入力を受けタイミン
グクロツクT₃〜T₇の期間だけ“１”の論理レベ
ル出力をする第２のNORゲート２３と、正パル
ス検出器３の出力する受光パルスＣと第２の
NORゲート２３の論理積をとつて出力する第６
のANDゲート２４と、タイミングクロツクT₃の
発生タイミングで第１のフリツプフロツプ回路１
３の出力Q₁を通過させる第７のANDゲート２５
と、第６及び第７のANDゲート２４，２５の論
理和をとつて分周回路７のクリア端子CRに入力
する第２のORゲート２６から構成されている。
なお、この同期引き込み回路１２の機能を有効に
働かせるために、第１のゲート回路８の出力を発
振回路６に与え、タイミングクロツクT₂の期間
に受光パルスＣが発生したとき、鋸歯状波出力を
する発振回路６の出力を急速に立ち上がらせ、受
光パルスＣの入力中はその状態に固定し、受光パ
ルスＣの入力がなくなつたとき鋸歯状波の急速立
上がりから始まる発振動作を開始させるという、
出力周期の一時的な短縮動作を行わせている。

上記回路構成の動作を第２図に示すタイミング
図を参照しながら次に説明する。

始めにサージノイズが入力されない正常時の動
作について説明する。

発振回路６から分周回路７へのクロツクパルス
入力は、正パルス検出器３及びと負パルス検出器
１０がいずれも出力しないという条件でなされ
る。従つて正常時は受光パルスＣが発生したとき
だけ瞬間的に動作を中断するという条件で、次の
ように動作する。

最初不一致回数カウンタ１８及び第２のフリツ
プフロツプ回路１４がリセツトされた状態で且つ
遮光状態にあつたとすると、分周回路７は１／８
の分周比で動作しタイミングクロツクT₀，T₁〜
T₇を順次に出力している。ここでタイミングク
ロツクT₃〜T₇の発生時に受光素子１が投光素子
４からの光の入射を受けると、パルス増幅器２の
出力を受けて正パルス検出器３が受光パルスＣを
発生する。この受光パルスＣは第２のNOR回路
２３の“１”の論理レベル出力を受けて開いてい
る第６のANDゲート２４を通り、さらに第４の
ORゲート２６を通つて分周回路７のクリア端子
CRに入り、これをクリアする。分周回路７その
直後タイミングクロツクT₀を発生し、T₁，T₂…
と順に出力する。タイミングクロツクT₂が発生
したとき受光素子１が受光していると、受光パル
スＣが再び発生し、タイミングクロツクT₂を受
けて開いている第１のゲート回路８を通して第１
のフリツプフロツプ回路１３をセツトし、その出
力Q₁を“１”の論理レベルにする。なおこのと
き第１のNORゲート２３の出力は“０”の論理
レベルであるので第６のANDゲート２４は閉じ
たままであり、分周回路７のクリア動作はされな
い。この受光パルスＣは第１のゲート回路８を通
過し発振回路６にも入力される。従つてその出力
波形は急速に立ち上がつて保持され、受光パルス
Ｃが消滅して第２のゲート回路１１の第５の
ANDゲート２２が開くと、この立ち上がり入力
を受けた分周回路７がシフトされ、次のタイミン
グクロツクT₃を続いて発生する。このように発
振回路６の出力周期を一時的に短縮しタイミング
クロツクT₂の残り時間を短くする理由は、投光
素子４のパルス発光の周波数と分周回路７のタイ
ミングクロツク周波数とに一定の関係を持たせて
はいるものの、製造時のバラツキ、周囲温度変化
等の諸原因により、その関係が設定値通りに落ち
つかないため、これによるずれ量を補正するため
である。タイミングクロツクT₃が発生すると第
７のANDゲート２５が開くので、“１”の論理レ
ベルにある第１のフリツプフロツプ回路１３の
Q₁の出力が、第７のANDゲート２５と第４の
ORゲート２６を通つて、分周回路７をクリアす
る。従つてタイミングクロツクT₃は瞬間的に出
て、直ちに、タイミングクロツクT₀が発生する。
要するに受光パルスＣの発生直後にタイミングク
ロツクT₀に移行することになる。このタイミン
グクロツクT₀によつてカウンタ用ゲート１７が
開くので、“１”の論理レベルの第１のフリツプ
フロツプ回路１３のQ₁出力と、“０”の論理レベ
ルの第２のフリツプフロツプ回路１４の出力Q₂
の不一致により発生している不一致出力Ｄが、カ
ウンタ用ゲート１７を通つて、不一致回数カウン
タ１８を１つカウントさせる。この後受光素子１
がタイミングクロツクT₂の発生タイミングで、
連続して受光すると、前述の動作により不一致回
数カウンタ１８はそのカウント数を１つずつ増加
する。最初から数えて７発目をカウントすると、
不一致回数カウンタ１８はカウントアツプ出力
Q₇を発生し、この出力Q₇はデータ転送ゲート１
９を開いて、第１のフリツプフロツプ回路１３の
記憶内容を第２のフリツプフロツプ回路１４に移
す。そして第２のフリツプフロツプ回路１４の出
力Q₂は受光状態を示す“１”の論理レベルとな
る。この出力Q₂は一致検出回路１５において、
第１のフリツプフロツプ回路１３の出力Q₁と比
較され一致出力Ｃを発生させるので、不一致回数
カウンタ１８はリセツトされ、カウントアツプ出
力Q₇を消滅させる。以上に述べた７発目の受光
パルス発生から不一致回数カウンタ１８のリセツ
トに至るまでの動作は、タイミングクロツクT₀
の発生直後に全てなされる。この後、受光素子１
がタイミングクロツクT₂の発生タイミングで受
光していると、第１のフリツプフロツプ回路１３
の“１”の論理レベル出力Q₁と第２のフリツプ
フロツプ回路１４の“１”の論理レベルの出力
Q₂とが一致していることを、一致検出回路１５
が検出して一致出力Ｅを発生し、タイミングクロ
ツクT₀の発生タイミングで不一致回数カウンタ
１８をリセツトするので、第２のフリツプフロツ
プ回路１４の出力Q₂は受光状態を示す“１”の
論理レベルを保ち続ける。

しかし受光素子１がタイミングクロツクT₂の
発生タイミングで受光しないと、第１のフリツプ
フロツプ回路１３はセツトされず、その出力Q₁
は“０”の論理レベルとなるので、タイミングク
ロツクT₃の発生時に分周回路７のリセツト動作
はなされない。そして分周回路７は、タイミング
クロツクT₃に続いてタイミングクロツクT₄，T₅
〜T₇と順に出力する。タイミングクロツクT₇が
発生すると、これは第１のORゲート２０を通し
て第２のフリツプフロツプ回路１４をリセツトす
る。そして、その出力Q₂は遮光状態を示す“０”
の論理レベルになる。この後遮光状態が続き受光
素子１が受光しないと、受光パルスＣが発生しな
いので、第１のフリツプフロツプ回路１３の出力
Q₁の第２のフリツプフロツプ回路１４の出力Q₂
は共に“０”の論理レベルとなり、一致検出回路
１５が一致出力Ｅを発生し続け、不一致回数カウ
ンタ１８をリセツトし続けるので、第２のフリツ
プフロツプ回路１４の出力Q₂は“０”の論理レ
ベルを維持する。

要するにこの光電スイツチ２７は、受光素子１
が受光すると、同期引き込み回路１２の動作によ
つて受光タイミングT₂を投光素子４の投光タイ
ミングに一致させ、積分回路９によつて、受光パ
ルスＡが７回連続して発生すると、それ以降受光
状態に入つたと判定して出力するものである。

次にこの光電スイツチ２７が、巨大なサージ入
力を回避する動作について説明する。

サージ入力前の状態が受光状態或いは遮光状態
のいずれかの状態であつたとしても、フラツシユ
光又は電気的ノイズ等により巨大なパルス幅のサ
ージが入力すると、パルス増幅器２は飽和し、一
定期間正側又は負側に出力が固定される。すると
正パルス検出器３又は負パルス検出器１０のいず
れかが“１”の論理レベルの出力をするので、第
２のゲート回路１１内の第１のNORゲート２１
の出力が“０”の論理レベルとなり、第５の
ANDゲート２２が閉じる。従つて、発振回路６
から分周回路７へのクロツクパルス入力は遮断さ
れ、パルス増幅器２の出力飽和中は、分周回路７
のシフト動作は完全に停止し、積分回路９の動作
が停止する。パルス増幅器２の出力飽和状態が解
除されると、発振回路６から分周回路７へのクロ
ツク入力が再開されるので、積分回路９は動作中
断前の状態、すなわち中断中保持されていた第２
のフリツプフロツプ回路１４の記憶内容Q₂及び
不一致回数カウンタ１８の不一致カウント数の状
態から、積分動作を再開する。従つてこの光電ス
イツチ２７は、パルス増幅器２の出力飽和中に動
作を中断するだけで、その出力を変動させること
なく、継続して検出動作を行うことができる。

上記実施例は、投光素子４を駆動するタイミン
グパルス発生器５と、受光素子１出力のゲートタ
イミングT₂を決める分周回路７に別々の発振源
を用いる、いわゆる非同期式の光電スイツチであ
つた。しかし、本発明は投受光のタイミングを同
一の発振源によつて与える同期式の光電スイツチ
にも適用できる。また本発明の構成要素は上記回
路例のものに限られないことは勿論で、同期式の
光電スイツチでは同期引き込み回路１２は不要で
あるし、積分回路は受光パルスが連続して所定数
入力したか否かを判別できるものであればよく、
例えばCR積分回路等が使用できる。

発明の効果 本発明は積分回路を備えたパルス変調方式の光
電スイツチにおいて、パルス増幅器の出力が正又
は負の状態にあるとき、発振回路からタイミング
クロツク発生用分周回路へのクロツクパルス入力
を禁止し、積分回路の積分動作を、それまでの出
力状態を保持させたまま停止させたから、サージ
入力によつてパルス増幅器出力が飽和することに
よつて起こる誤動作を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光電スイツチ
の回路図、第２図はその正常時の動作タイミング
図、第３図はサージ入力を受けた場合のパルス増
幅器の出力波形図である。 １……受光素子、２……パルス増幅器、３……
正パルス検出器、４……投光素子、６……発振回
路、７……分周回路、８……第１のゲート回路、
９……積分回路、１０……負パルス検出器、１１
……第２のゲート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 投光素子の光を受ける受光素子と、受光素子
   の出力を増幅するパルス増幅器と、パルス増幅器
   の出力から一定レベル以上の正の成分を取り出し
   て受光パルスを出力する正パルス検出器と、発振
   回路と、発振回路の発振出力を分周してタイミン
   グクロツクを発生する分周回路と、タイミングク
   ロツクの発生時に正パルス検出器の出力する受光
   パルスを通過させる第１のゲート回路と、第１の
   ゲート回路を通過した受光パルスを積分しその積
   分量が所定値に達したとき受光判定信号を出力す
   る積分回路とを具備した光電スイツチにおいて、 パルス増幅器の出力から負の成分を取り出す負
   パルス検出器と、負パルス検出器と正パルス検出
   器のいずれかが出力したとき上記発振回路から分
   周回路への入力を禁止する第２のゲート回路とを
   付設するとともに、上記積分回路を、分周回路か
   らタイミングクロツクが出力されていないとき、
   それまでの出力状態を保持して積分動作を停止す
   るように構成したことを特徴とする光電スイツ
   チ。