JPH05167417A

JPH05167417A - 光電スイッチ

Info

Publication number: JPH05167417A
Application number: JP35300891A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Watanabe; 浩伸渡辺; Kazuo Hasegawa; 和男長谷川; Hisashi Murata; 久村田; Ikuo Ouchi; 郁郎大内
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】送信用コイルから出力される磁気信号によっ
て、それと同一ケース内に設定された受信用コイルにパ
ルス電圧が誘起されるのを防止し、もって相互干渉のな
い信頼性に優れた光電スイッチとする。【構成】受信用コイル５０に誘起される電流信号ｖを
増幅するアンプとして減算アンプ１を用い、この減算ア
ンプ１のプラス端子に上記電流信号ｖを、マイナス端子
にパルス発生回路３０より出力されるパルスｄを微分回
路２にて微分して得られる微分信号ｗを入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を投射し、その反射
光の有無を検出することにより、物体の有無を判定する
光電スイッチ、およびかかる光電スイッチを順次複数個
配列してなる光電スイッチシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンベアラインなどで移動してくる物体
の有無を検出する手段として光電スイッチが知られてい
る。これは物体の経路に光を投射し、移動してきた物体
からの反射光の有無を検出することにより、物体の有無
を判定するものである。かかる光電スイッチにおいて
は、消費電力の低減化や相互干渉の防止などのため、投
射光をパルス状にして間欠的に投光するようにしている
（以下、この投射光をセンシング光という）。通常、物
体の有無の検出には複数の光電スイッチが用いられる。
たとえば、コンベアラインにおいて、横方向から投光す
る光電スイッチ、下方から投光する光電スイッチ、上方
から投光する光電スイッチなど１個所に複数の光電スイ
ッチが設置され、物体検知をより正確にできるようにし
ている。しかし、このように１個所に複数の光電スイッ
チを設置し、かつ夫々の光電スイッチが連続投光する
と、各光電スイッチは自己以外の光電スイッチが投射し
たセンシング光も受光するおそれがある。これを上記の
相互干渉というが、光電スイッチでは、投光タイミング
が他の光電スイッチと重ならないように間欠的に投光す
るとともに、自己の投光による反射光と他の光電スイッ
チの投光によって受光される光（干渉光）を区別する手
段が設けられている。

【０００３】しかし、これでも、各光電スイッチが独立
に動作すると、２以上の光電スイッチでセンシング光の
タイミングが重なってしまう場合もあり、相互干渉が生
じてしまうことになる。従来、このような相互干渉を防
止する技術が種々提案されているが、いずれも複雑で高
価な手段が必要であるし、相互干渉による影響を完全に
は除くことができなかった。

【０００４】そこで、本出願人は先に、一連の光電スイ
ッチに順次同期タイミング信号を送り、この同期タイミ
ング信号に合わせてこれら光電スイッチでのセンシング
光のタイミングを互いに異ならせるようにしたＳＳＴ方
式と呼ぶ光電スイッチを提案した（特願平３−７３７１
５号公報）。以下に、この光電スイッチを、図４を用い
て簡単に説明する。

【０００５】同図において、この光電スイッチは、基本
的には、センシング光を発生する投光部３３、受光部３
７、ゲート回路４１、積分回路４３、判定回路４５およ
びパルス発生回路３０からなるが、パルス発生回路３０
を外部同期可能なものとするため、これに受信部４９、
励磁部５４が付加されている。

【０００６】まず、この基本構成部分について説明する
と、パルス発生回路３０は一定周期のクロックを発生す
るクロック発生回路３１とこのクロックを分周して（た
とえば１６分周）一定周期のパルスｄを発生する分周回
路３２とから構成されており、後述する受信部４９のワ
ンショット回路５３の出力パルスｃによってリセット可
能とすることにより、パルスｄはこのパルスｃに同期可
能としている。このパルスｄは励磁部５４、投光部３
３、および積分回路４３に供給される。

【０００７】投光部３３は、ワンショット回路３４、ス
イッチング用のトランジスタ３５、及びＬＥＤ３６から
なっている。ワンショット回路３４は分周回路３２の出
力パルスｄの立下りエッジでトリガされ、このトリガ毎
に狭い一定パルス幅の“Ｈ”（高レベル）パルスｅを発
生する。このパルスｅはトランジスタ３５をそのパルス
期間オンする。したがって、トランジスタ３５がオンす
るとＬＥＤ３６に駆動電流が流れ、ＬＥＤ３６からパル
スｅと同一周期、同一デューティ比でセンシング光が出
射される。

【０００８】受光部３７は、ホトトランジスタ３８、ア
ンプ３９、コンパレータ４０からなっている。ホトトラ
ンジスタ３８は、光を受光すると、その受光期間に等し
いパルス幅のパルスを発生する。このパルスはアンプ３
９で増幅され、パルスｆとしてコンパレータ４０に供給
される。このコンパレータ４０は、このパルスｆを基準
レベルとレベル比較し、“Ｌ”（低レベル）の２値化さ
れたパルスｇを出力する。近傍に物体（図示せず）があ
ると、ＬＥＤ３６からのセンシング光は、この物体で反
射されてホトトランジスタ３８で受光されるから、ワン
ショット回路３４の出力パルスｅにタイミングが一致し
たパルスｆが得られるが、他の光電スイッチが近接して
設置されているときには、そのセンシング光も干渉光と
してホトトランジスタ３８で受光され、この結果、干渉
光によるパルスｆも得られる。これらパルスｆがいずれ
もコンパレータ４０で二値化され、“Ｌ”のパルスｇが
得られる。このパルスｇはワンショット回路３４の出力
パルスｅとともにゲート回路４１に供給される。

【０００９】ゲート回路４１は、Ｄ−ＦＦ回路４２から
なり、そのデータ入力Ｄをコンパレータ４０の出力パル
スｇとし、クロック入力ＣＫをワンショット回路３４の
出力パルスｅとする。Ｄ−ＦＦ回路４２は“Ｈ”のパル
スｅの立上りエッジ（前エッジ）でパルスｇのレベルを
サンプルホールドする。これにより、コンパレータ４０
の出力パルスｇのうちのパルスｅのタイミングに一致し
たパルスのみがＤ−ＦＦ回路４２で抽出されてホールド
される。したがって、パルスｅとタイミングが一致しな
いパルスｇはこのＤ−ＦＦ回路４２で除かれる。パルス
ｅにタイミングが一致したパルスｇがＮ個パルスｅの周
期Ｔで順番に供給されると、Ｄ−ＦＦ４２からこのＮ個
のパルスの最初のパルスのタイミングで立ち上がり、パ
ルス幅がＮ・Ｔの“Ｈ”のパルスｈが出力される。

【００１０】積分回路４３は、たとえば４ビットのシフ
トレジスタ４４からなっている。このシフトレジスタ４
４は、分周回路３２の出力パルスｄの立下りエッジをク
ロックＣＫとし、このクロックＣＫ毎にＤ−ＦＦ回路４
２の出力を取り込んで順次シフトする。そこで、いま、
Ｄ−ＦＦ回路４２から“Ｈ”のパルスｈが出力されたと
すると、このパルスｈがクロックＣＫで取り込まれるこ
とによってＤ−ＦＦ回路４４のＱ_A 出力が“Ｈ”とな
り、その後クロックＣＫが供給される毎にＱ_B 、Ｑ_C 、
Ｑ_D 出力の順に“Ｈ”となる。したがって、パルスｅに
タイミングが一致したパルスｇが４個以上連続してＤ−
ＦＦ回路４２に取り込まれてＤ−ＦＦ回路４２から４Ｎ
・Ｔ以上のパルス幅のパルスｈが出力されると、シフト
レジスタ４４のＱ_A 〜Ｑ_D 出力が同時に“Ｈ”となる。

【００１１】判定回路４５は、シフトレジスタ４４のＱ
_A 〜Ｑ_D 出力を入力とするアンドゲート４６、同じくこ
れらＱ_A 〜Ｑ_D 出力を入力とするノア回路４７、および
アンドゲート４６の出力をセットパルスとし、ノア回路
４７の出力をリセットパルスとするＲ・Ｓ−ＦＦ回路４
８からなっている。アンドゲート４６は、シフトレジス
タ４４のＱ_A 〜Ｑ_D 出力の全てが“Ｈ”となると立ち上
がり、これらの１つでも“Ｌ”となると立ち下がる
“Ｈ”のセットパルスｉを発生し、このセットパルスｉ
の立上りエッジでＲ・Ｓ−ＦＦ回路４８がセットされ
る。ノア回路４７は、シフトレジスタ４４のＱ_A 〜Ｑ_D
出力の１つでも“Ｈ”となると立ち下がり、これらの全
てが“Ｌ”となると立ち上がる“Ｌ”のリセットパルス
ｊを発生し、このリセットパルスｊの立上りエッジでＲ
・Ｓ−ＦＦ回路４８がリセットされる。これにより、Ｒ
・Ｓ−ＦＦ回路４８の出力、即ち判定回路４５の出力ｋ
はシフトレジスタ４４のＱ_A 〜Ｑ_D 出力が全て“Ｈ”と
なってからこれら全てが“Ｌ”となるまでの期間“Ｈ”
となる。

【００１２】以上の各部の動作により、ワンショット回
路３４の出力パルスｅにタイミングが一致したパルスｇ
がコンパレータ４０からこのパルスｅの周期で順番に得
られると、判定回路４５の出力ｋは“Ｈ”となり、この
ことが、ＬＥＤ３６からのセンシング光が物体で反射さ
れてホトトランジスタ３８で受光されたこと、すなわ
ち、物体が存在することを表わすことになる。判定回路
４５の出力ｋが“Ｈ”となると、このことが物体の存在
を表わすことになる。

【００１３】以上のようにして物体の有無の判定が行な
われるのであるが、次に、この光電スイッチをＳＳＴ方
式として機能させるための励磁部５４および受信部４９
について説明する。

【００１４】励磁部５４は、分周回路５５、ワンショッ
ト回路５６、微分回路５７、ダイオード５８、および送
信用コイル５９からなっている。分周回路３２の出力パ
ルスｄは、分周回路５５で分周される。ここでは、この
分周回路５５は、パルスｄを４分周するものとしてお
り、この分周回路５５の出力パルスｏの立下りエッジは
パルスｄの立下りエッジとタイミングが一致している。
ワンショット回路５６は、分周回路５５の出力パルスｏ
の立下りエッジでトリガされ、一定パルス幅ΔＴの
“Ｌ”のパルスｐを発生する。このパルスｐは、微分回
路５７で微分され、その微分パルスのうちパルスｐの立
上りエッジ（後エッジ）で生じた微分パルスｑがダイオ
ード５８で抽出され、コイル５９を励磁する。したがっ
て、パルス状の磁気信号が送信用コイル５９から発生
し、次段（スレーブ側）の光電スイッチに伝達される。

【００１５】受信部４９は、同じ構成をなす前段（マス
タ側）の光電スイッチ（図示せず）の励磁部５４から出
力される磁気信号を受信するためのものであって、受信
用コイル５０、アンプ５１、コンパレータ５２、および
ワンショット回路５３からなっている。前段の光電スイ
ッチでの励磁部５４から送られたパルス状の磁気信号に
より、受信用コイル５０にパルス電圧が誘起され、アン
プ５１で増幅されて同期タイミング信号ａとなり、コン
パレータ５２で二値化される。ワンショット回路５３
は、この二値化された同期タイミング信号でトリガさ
れ、狭い一定のパルス幅の“Ｈ”の同期タイミング信号
ｃを生成する。前述のように、この同期タイミング信号
ｃの前エッジでパルス発生回路３０の分周回路３２がリ
セットされる。ここで、励磁部５４のコイル５９から出
力される磁気信号はＬＥＤ３６から出力されるセンシン
グ光よりもタイミングが遅れ、コイル５０で受信される
同期タイミング信号は前段の光電スイッチの励磁部５４
で形成されるから、ワンショット回路５３から出力され
る同期タイミング信号ｃは前段の光電スイッチのセンシ
ング光の発光タイミングよりも時間ΔＴだけ遅れてい
る。すなわち、同期タイミング信号ｃの前エッジは分周
回路３２の出力パルスｄの立下りエッジとタイミングが
一致し、ワンショット回路３４の出力パルスｅ、したが
って、ＬＥＤ３６からのセンシング光の発光タイミング
は分周回路３２の出力パルスｄの立下りエッジと一致し
ているから、このＬＥＤ３６からのセンシング光の発光
タイミングは前段の光電スイッチからのセンシング光の
発光タイミングよりも時間ΔＴだけ遅れることになり、
同様にして、励磁部５４のワンショット回路５６、微分
回路５７およびダイオード５８により、ＬＥＤ３６から
のセンシング光の発光タイミングよりも時間ΔＴだけ遅
れて次段の光電スイッチはセンシング光を発光する。

【００１６】かかる光電スイッチを複数個順次配列し、
次段に同期タイミング信号の磁気信号を送って動作させ
ると、夫々の光電スイッチのセンシング光のタイミング
は配列順に順次時間ΔＴずつずれたものとなり、かかる
時間ΔＴを適宜選定することにより、これらセンシング
光のタイミングが重ならないようにすることができる。
このようにすると、各光電スイッチにおいては、コンパ
レータ４０の出力パルスｇのうちのワンショット回路３
４の出力パルスｅにタイミングが一致したパルスは必ず
自己のＬＥＤ３６からのセンシング光の反射光をホトト
ランジスタ３８が受光したことのみによるものであり、
相互干渉が除けて判定回路４５の判定結果は非常に精度
が高いものとなる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
電スイッチにあっては、物体の検出精度を上げる等のた
めに、物体の移動経路上の狭い領域内により多くの光電
スイッチを配設可能であることが必要で、光電スイッチ
の厚み（配列方向の幅）を薄形化することが特に要求さ
れる。ところが、光電スイッチを薄形化すると、１つの
光電スイッチ内に設けられる送信用コイル５９と受信用
コイル５０との設定距離が相対的に近くなるため、送信
用コイル５９から出力されたパルス状の磁気信号によっ
て同一光電スイッチ内の受信用コイルに上記磁気信号に
対応するパルス電圧が誘起されやすくなる（以下、かか
る現象を、自己干渉という）。このため、受信部４９に
備えられたワンショット回路５３から誤まった同期タイ
ミング信号ｃが出力され、その結果として、上記の相互
干渉が生じやすくなる。かかる不都合は、送信用コイル
５９および受信用コイル５０を磁性コアの周囲に巻回す
れば減少できるが、このようにすると装置が大型化、重
量化するとともに、部品点数が増えるために装置がコス
ト高になるという別の不都合を生じる。本発明の目的
は、かかる問題を解消し、薄形かつ安価にして自己干渉
を防止することができ、信頼性の高い光電スイッチを提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、受信用コイルに誘起される電気信号か
ら、同一の光電スイッチ内に備えられた励磁部より発生
する磁気信号に対応して誘起される信号成分を除去し、
当該光電スイッチの前段に配置された他の同種の光電ス
イッチの励磁部から送信された磁気信号に対応して誘起
される電気信号のみを取り出す回路を備えた。上記回路
としては、パルス信号発生部から出力され、励磁部に供
給されるパルス信号を微分する微分回路と、マイナス端
子に該微分回路の出力端が接続され、プラス端子に受信
用コイルが接続された減算アンプとから成るものを用い
ることができる。

【００１９】

【作用】上記手段によると、上記の自己干渉によって受
信用コイル内に誘起された信号が上記回路によって除去
されるので、受信部に備えられたワンショット回路から
誤まった同期タイミング信号ｃが出力されるということ
がなく、物体の移動経路上に近接して配設される他の光
電スイッチとの間の相互干渉が防止される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１〜図３に基
づいて説明する。図１は本例に係る光電スイッチの回路
構成を示すブロック図、図２は２つの光電スイッチの並
設状態を示す説明図、図３は図２の装置各部から発生す
る信号の波形を示す波形図である。図１および図２にお
いて、１は減算アンプ、２は微分回路を示し、その他前
出の図４と対応する部分には、同一の符号が表示されて
いる。

【００２１】図１から明らかなように、本例の回路は、
図４に示した従来の回路に備えられたアンプ５１に代え
て減算アンプ１を設け、またこの回路に微分回路２を追
加した構成になっている。減算アンプ１のプラス端子に
は受信用コイル５０に誘起された電気信号ｖが入力さ
れ、マイナス端子には微分回路２で生成された微分信号
ｗが入力される。微分回路２は、パルス発生回路３０か
ら出力されるパルス信号ｄを微分し、微分信号ｗを出力
するように構成されている。その他については上記と同
じであるので、重複を避けるため説明を省略する。

【００２２】以下、上記のように構成された２つの光電
スイッチを、物体の移動経路に沿って並設した場合の装
置各部の関連と動作とを、図２および図３に基づいて説
明する。なお、図２においては、前段側（マスター側）
の光電スイッチを構成する各部材および信号には添字
“１”を表示し、後段側（スレーブ側）の光電スイッチ
を構成する各部材および信号には添字“２”を表示し
て、同種の部材および信号を区別している。

【００２３】図２に示すように、複数個の光電スイッチ
をＳＳＴ方式で動作させる場合においては、マスター側
の光電スイッチ４₁ の送信用コイル５９₁ と、スレーブ
側の光電スイッチ４₂ の受信用コイル５０₂ とが、同心
かつ近接して対向するように２つの光電スイッチが設定
される。マスター側の励磁部５４₁ からマスター側の送
信用コイル５９₁ に微分パルスｑ₁ が印加されると、当
該マスター側の送信用コイル５９₁ から磁気信号ｒ₁ が
発生し、スレーブ側の受信用コイル５０₂ に磁気信号ｒ
₁ に対応するパルス電圧ｓ₂ が誘起される。スレーブ側
の光電スイッチ４₂ においては、このパルス電圧をもと
にして微分パルスｑ₂ を生成し、スレーブ側の送信用コ
イル５９₂ に印加する。これによって、当該スレーブ側
の送信用コイル５９₂ から磁気信号ｒ₂ が発生される。
このとき、その干渉成分ｔがスレーブ側の受信用コイル
５０₂ に印加され、当該スレーブ側の受信用コイル５０
₂に干渉成分ｔに対応するパルス電圧ｕ₂ が誘起され
る。パルス電圧ｓ₂ とｕ₂ とは、位相がΔＴだけずれて
いる。したがって、スレーブ側の受信用コイル５０₂に
は、パルス電圧ｓ₂ とｕ₂ との重畳信号ｖが誘起され、
減算アンプ１₂ のプラス端子に入力される。一方、パル
ス発生回路３０₂ からの出力パルスｄを微分回路２で微
分して得られる微分信号ｗは、干渉成分ｔに対応するパ
ルス電圧ｕ₂ と位相が同期している。よって、重畳信号
ｖを減算アンプ１₂ のプラス端子に、干渉成分ｔに対応
するパルス電圧ｕ₂ を減算アンプ１₂のマイナス端子に
通すことによって、重畳信号ｖから干渉成分ｔに対応す
るパルス電圧ｕ₂ が除去された信号ｘを得ることがで
き、自己干渉の悪影響を除去することができる。

【００２４】なお、微分回路２に代えて、送信用コイル
５９から送信される磁気信号をモニターし、そのモニタ
ー信号を減算アンプ１のマイナス端子に入力するように
しても、同様の効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信用コイルの自己干渉が防止され、その結果、物体の
移動経路に沿って一列に配列された他の光電スイッチと
の相互干渉を防止することができるので、信頼性に優れ
た光電スイッチシステムを構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電スイッチの回路構成を示すブ
ロック図である。

【図２】２つの光電スイッチの並設状態を示す説明図で
ある。

【図３】図２の装置の各部から出力される信号の波形を
示す波形図である。

【図４】従来例に係る光電スイッチの回路構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１減算アンプ２微分回路３０パルス発生回路３３発光部３７受光部４９受信部５０受信用コイル５４励磁部５９送信用コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大内郁郎岩手県花巻市西大通１丁目13番10号シャンポール203

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】取付部材によって複数個が１列に配列固
定可能な光電スイッチであって、夫々は、被検出物に照射するためのパルス状の検出光を出力する
投光部と、該被検出物で反射された、もしくは該被検出物で遮断さ
れない該検出光を受光する受光部と、パルス状の磁気信号を発生し、外部に出力する励磁部
と、上記１列に配列されたときに前段の該励磁部から出力さ
れる該磁気信号を受信する受信部と、該受信部で受信した磁気信号に対して、上記投光部での
上記検出光の出力タイミング及び上記励磁部での上記磁
気信号の出力タイミングを設定する制御部と、上記受信部に備えられた受信用コイルに誘起される電気
信号から、同一の光電スイッチ内に備えられた上記励磁
部より発生する磁気信号に対応して誘起される信号成分
を除去し、当該光電スイッチの前段に配置された他の同
種の光電スイッチの上記励磁部から送信された磁気信号
に対応して誘起される電気信号のみを取り出す回路とを
備えたことを特徴とする光電スイッチ。