JPH05145393A - 光電スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検知対象物を検知する光電スイッチに於い
て、受光素子と検知対象物間の設定距離の変更に自在に
対応可能な光電スイッチを提供する。 【構成】 投光素子と発光量を制御する可変素子と、そ
の投光素子の光を受光する受光素子と、受光信号を増幅
する増幅回路と、受光信号増幅出力に発光量に応じた直
流電圧を加算する加算回路と該加算回路の出力と、弁別
レベルとが入力されこれらを比較することにより検知対
象物の有無を検出する弁別器とを備えたものである。 【効果】 投光素子の発光量を可変素子により制御する
為、受光増幅回路のノイズに対する影響が低減し、受光
増幅回路の発振防止対策が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光によって対象物の有
無を検知する光電スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下従来の光電スイッチについて説明す
る。従来の検出感度調整の一例として、特公平３−２９
２０８に記載されているものがある。

【０００３】図４において、１は投光部、２は受光素子
である。投光部１から出力された光を検出物３に当て、
反射した光を受光素子２で受けて電気信号に変換し、増
幅器４で増幅する。増幅器４から出力される増幅信号に
直流電圧Ｅ３を加算し、増幅器１２に入力される。

【０００４】１１は増幅器１２の帰還抵抗となる可変抵
抗器であり、検知対象物との距離に応じて増幅器１２の
増幅率を可変するためのものである。増幅器１２の直流
レベルは可変抵抗１１と抵抗１０と直流電圧Ｅ３で決ま
り、この直流レベルを弁別器１３の入力電圧としてい
る。

【０００５】一般に反射型の光電スイッチにおいて距離
と受光量の関係は、検知対象物と受光素子間の光路距離
が大きくなれば受光素子の受光量が大幅に減少する。

【０００６】例えば生産工程中のある部分に投光器およ
び受光素子を設置した場合、受光素子と検知対象物間の
距離（以下、設定距離と呼ぶ）に応じて図４に示す増幅
器１２の増幅率が設定される。同じ投光器及び受光素子
を他の部分に設置すれば、その場合の設定距離に応じて
増幅器１２の増幅率が設定される事となるが、設定距離
が前述の場合に対して僅かに変わっただけでも受光素子
の受光量が比較的大きな幅で変わる事となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
受光側の増幅回路に可変抵抗器を設置する構成の光電ス
イッチでは、光路距離が長くて受光信号が微弱になるよ
うな場合には、使用可能な可変抵抗器の種類が限られ、
また演算増幅回路の増幅率を可変するにはその可変幅に
限界があり、設定距離に応じて増幅率の可変幅を十分に
広くとる事が出来なかった。また比較的弱い信号を増幅
する受光側増幅回路内に可変抵抗器を設けると、この可
変抵抗器によって拾ったノイズが信号に影響する恐れが
あり、また増幅回路の増幅率を固定出来ないので、発振
防止の対策が必要となる等の問題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、受光
出力が受光素子と検出対象物の設定距離の変化に伴い著
しく変化する場合にも対応可能な光電スイッチを提供す
る事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに本発明の光電スイッチは、投光素子の発光量を可変
素子により制御し、該投光素子の光を受光する受光素子
と受光信号を増幅する増幅回路と、受光信号増幅出力に
発光量に応じた直流電圧を加算する加算回路と該加算回
路の出力と、弁別レベルとが入力され、これらを比較す
ることにより検知対象物の有無を検出する弁別器とを備
えたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成により受光信号の増幅率の可
変を投光側の投光量に従う事となり、受光側増幅回路で
は増幅率を固定できる為、増幅率可変時の発振対策等不
要となり、投光量の制御は近距離から長距離まで自由に
可変することができる。

【００１１】また、該投光量は直流電圧の可変によって
行われる為、可変素子による受光信号の増幅回路へ与え
るノイズの影響が少い。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１、図２
および図３を参照しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。１４は投光量を直流電圧で制御する為の可変抵抗、
１５は制御電圧の最小値を決定する電圧分割用抵抗、１
６はダーリントン接続された投光素子駆動用トランジス
タ、１７はトランジスタ１６に流れるベース電流を制御
する抵抗である。

【００１４】１８は発振器より出力されるパルスに応じ
てスイッチングを行うトランジスタ、１９はベース電流
制限用の抵抗である。本実施例ではパルス変調方式の場
合を示している為、トランジスタ１８は発振器より出力
されるパルスに応じてスイッチングを行う。

【００１５】２０は制御電圧の安定化用コンデンサ、２
１，２２は制御電圧を所定のレベルに設定する為の抵抗
である。

【００１６】２３は受光部である。受光部２３におい
て、２４はＥ１の電圧に影響を与えない様にする為の抵
抗である。２５は受光量を電気信号に変換する為の抵
抗、２６は受光素子、２７は交流カップリングのコンデ
ンサ、３０は演算増幅器、２８，２９は演算増幅器３０
の増幅率を決定している抵抗、３１は弁別動作をする比
較器である。

【００１７】３２は投光素子に最大電流を流す時の電流
量を制限する抵抗、３３は発光素子を示している。

【００１８】３４は演算増幅器３０の非反転入力端子電
圧Ｅ１のレベルより順方向電圧分だけ制御電圧が高くな
ったところから補正電圧を印加する為のダイオードであ
る。

【００１９】以下、動作を説明する。前述の様に本実施
例はパルス変調方式の場合を示している。すなわち、ト
ランジスタ１８のベース端子には抵抗１９を介してパル
ス出力が印加されており、トランジスタ１８は該パルス
出力に応じてスイッチング動作を行う。

【００２０】ここで投光素子３３の発光量は、トランジ
スタ１６のベース電流で決定される。このトランジスタ
１６のベース電流は、電源電圧と可変抵抗器１４と抵抗
１５によってきまる可変抵抗器中点電圧からトランジス
タ１６のＶＢＥと発光素子３３の順方向電圧及びトラン
ジスタ１８のＶＣＥの和を引いて抵抗器１７の値で割っ
た値となる。

【００２１】可変抵抗器１４の残留抵抗が０に近い状態
になれば、トランジスタ１６が完全にオンし、抵抗３２
によってコレクタ電流即ち投光素子への最大流入電流が
決まる。また可変抵抗器１４の抵抗値が最大となった時
の投光素子への最小流入電流量は抵抗１５によって決定
する。上述の様にして可変抵抗器１４によって発光量を
自由に制御することができる。

【００２２】一方、可変抵抗器１４と抵抗１５で決定さ
れる電圧を抵抗２１，２２により分圧し、ダイオード３
４を介して演算増幅器３０の非反転入力端子に加える。

【００２３】ここで図２（ａ）に前記ダイオード３４に
よる演算増幅器３０への直流電圧加算が行われない場合
の図１ｂ点の電圧を示す。また図２（ｂ）に同場合のｃ
点の電圧波形を示す。設定距離が近く十分な受光量があ
る場合、図２（ａ）のイに示すように、演算増幅回路３
０の直流電圧で増幅動作し、ｂ点電圧は弁別器３１の比
較電圧に対し余裕をもった状態で弁別器に入力される。
ところが、図２（ａ）のロに示す様に設定距離が遠くな
って受光信号が微弱化すると、従来のようにｂ点電圧が
固定されておれば弁別器３１の比較電圧（Ｅ２）に対し
受光量が不足し、検出出力が得られなくなる。

【００２４】そこで前述の如く発光量に応じた直流電圧
をダイオード３４を介して演算増幅回路３０に加えるこ
とにより、ｂ点電圧を上昇させる事が出来る。

【００２５】すなわち図３（ａ）のイに示す様に、受光
量が十分である状態においては、ダイオード３４はオフ
となり、演算増幅回路３０の非反転入力端子電圧はＥ１
となる。この場合は図３（ｂ）のイに示すように増幅出
力にＥ1 が加算される事となる。

【００２６】一方設定距離が遠い場合には、可変抵抗器
１４の調整により、可変抵抗器１４中点電圧を上昇さ
せ、発光量を増加させる。それに伴って図１に示す点ａ
の電位も上昇し、ダイオード３４がオンする電圧レベル
になるとこのダイオード３４がオンする事によって演算
増幅回路３０の非反転入力端子電も上昇する。そしてこ
の上昇した直流電圧が図３（ｂ）のロに示すように出力
信号に加算され、弁別器３１の比較電圧（Ｅ２）と受光
信号がクロスすることが可能になる。

【００２７】このように、図３（ｂ）のイの状態にあっ
た受光信号をロの状態に移行する事ができ、設定距離が
遠くなっても十分対応できる。

【００２８】また、設定距離が非常に短く、演算増幅器
３０の出力が飽和する様な場合には、可変抵抗器１４の
調整により投光素子３３の発光量を低下させる事が出来
るので、演算増幅回路３０の飽和を避けることができ
る。

【００２９】前述の如く可変抵抗器１４は、受光信号増
幅回路に影響を与えない部分にて等価的に受光量の増減
を行なう事となるので、可変抵抗素子がもつ摺動雑音や
長いパターンで可変抵抗素子を接続する際などノイズに
対する対策を要しない。

【００３０】また、受光増幅回路側は増幅率を固定でき
る為、発振防止等の特殊な演算増幅器を準備する必要が
なく、さらに演算増幅回路の帰還抵抗を可変としている
場合に比べると本実施例は投光側により投光素子の定格
電流最大から最小まで可変できる為、等価的な増幅率の
可変幅の自由度が大きい。

【００３１】また、発光量に応じた直流電圧を加算回路
にて受光信号増幅出力に加算することで、検知器と検出
対象物の設定距離が変化して受光信号が著しく変化した
としても、適切な動作点で光電スイッチが動作できる様
に設定することも可能で、受光量に対する可変素子、回
転角の関係もリニア近くなる様に補正することができる
ものである。

【００３２】尚、以上の本実施例では制御電圧の印加に
ダイオードを用い、部分的に補正電圧を印加することで
説明を行ったが、ダイオードを削除することは容易に可
能である。また本実施例は、反射型光電スイッチについ
て記載されているが、透過型の光電スイッチにも適用で
きることは容易に分かる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、受光信号の増減
を可変素子による直流電圧の変化で、投光量を制御し、
かつ発光量に応じた直流電圧を受光信号増幅出力に加算
し弁別器の入力電圧としているので、検知器と検知対象
物の設定距離が遠く離れている様な場合でもノイズの影
響が少い。また可変抵抗器のとして特殊なものを必要と
することはなく、受光信号の増幅回路設計が容易とな
り、しかも安定した動作を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光電スイッチの回路
図

【図２】（ａ）は本発明を用いない場合の図１ｂ点の電
圧波形図 （ｂ）は本発明を用いない場合の図１ｃ点の電圧波形図

【図３】（ａ）は本発明を用いた場合の図１ａ点の電圧
波形図 （ｂ）は本発明を用いた場合の図１ｂ点の電圧波形図 （ｃ）は本発明を用いた場合の図１ｃ点の電圧波形図

【図４】従来の光電スイッチの回路図

【符号の説明】

１４ 可変抵抗 １５ 電圧分割用抵抗 １６ 投光素子駆動用トランジスタ １８ トランジスタ １９ 抵抗 ２３ 受光部 ２６ 受光素子 ３０ 演算増幅器 ３１ 比較器 ３３ 発光素子 ３４ ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検知対象物に光を照射する投光素子と、こ
   の投光素子からの光を受光し受光信号を発生する受光素
   子と、前記投光素子の発光量を制御する可変素子と、前
   記受光信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力
   に前記可変素子に応じた直流電圧を加算する加算回路
   と、この加算回路の出力と弁別レベルとが入力され、こ
   れらを比較することにより検知対象物の有無を検出する
   弁別器とを具備しており、前記投光素子の発光量に応じ
   て前記加算回路の直流電圧を変化させることを特徴とす
   る光電スイッチ。