JPH0520430U

JPH0520430U - センサ自動調整回路

Info

Publication number: JPH0520430U
Application number: JP6800691U
Authority: JP
Inventors: 照男岡内
Original assignee: Yashima Denki Co Ltd
Current assignee: Yashima Denki Co Ltd
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-12
Anticipated expiration: 2006-08-27
Also published as: JP2597993Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】調整部品を用いることなく回路を最適動作状態
に設定でき、しかもフォトカプラの各素子がゴミ等で汚
れても動作点の変わらない回路を提供する。【構成】フォトトランジスタ６の最適動作点であるコレ
クタ電位Ｖ_aと同じ電圧値を出力する動作点設定回路１
と、動作点設定回路１の出力電圧Ｖ_aとフォトトランジ
スタ６の出力電圧Ｖ_Cとを受けるコンパレータ２と、コ
ンパレータ２の振動出力電圧を平滑化する平滑回路３
と、平滑回路３の出力を受けてＬＥＤ４の電流を制御す
るＬＥＤドライブ回路５とで構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、フォトトランジスタの動作感度を自動調整する回路に関し、より詳細には、ＬＥＤとフォトトランジスタとを用いてゴミセンサ回路を構成する場合に、このゴミセンサ回路を常に最適動作状態に調整する自動調整回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電気掃除機用ゴミセンサ回路は、例えば図２のように構成されていた。このゴミセンサ回路は、赤外線ＬＥＤ２１と、赤外線ＬＥＤ２１の発光量の変化に反応してコレクタ電流が変化するフォトトランジスタ２２と、フォトトランジスタ２２の出力電圧を増幅する増幅器２３などで構成されている。そして、赤外線ＬＥＤ２１には抵抗２４と可変抵抗２５を介して電源電圧Ｖ_DDが供給され、また、フォトトランジスタ２２のコレクタ端子と電源電圧Ｖ_DDの間には負荷抵抗２６が接続されている。そして、フォトトランジスタ２２のコレクタ端子と増幅器２３の間には結合コンデンサ２７が接続されている。

【０００３】以上のゴミセンサ回路において、フォトトランジスタ２２は、赤外線ＬＥＤ２１の発光を受光できる位置に設置され、また、掃除機の吸引したゴミは、赤外線ＬＥＤ２１の発光を遮って通過するように構成されている。ところで、この回路で微細なゴミまで検出する為には、フォトトランジスタ２２をいわゆる不飽和領域で動作させる必要があり、しかも、その動作点（ゴミの通過しない状態におけるコレクタ電位）を、所定の最適動作点（例えばＶ_DD／２ボルト）に設定する必要がある。

【０００４】しかし、回路を構成する各部品の特性値にはバラツキがあるので、各回路ごとに微調整しなければ最適動作点に設定することができず、具体的には、可変抵抗２５を調整することによって、フォトトランジスタ２２のコレクタ電位を最適動作点に調整していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、掃除機の生産段階において、いちいち可変抵抗を調整するのは煩雑である。しかも、ゴミセンサ回路全体のコストの中で、可変抵抗２５が占める割合はかなり大きいので、この可変抵抗２５を除かぬ限りコストダウンを図れないという問題点もある。

【０００６】また、初期段階において、ゴミセンサ回路を最適動作状態に調整しておいても、回路動作時の温度変化等によって動作状態は変わってしまい、さらに、長期間使用しているうちにはＬＥＤやフォトトランジスタにゴミが付着してしまうので回路の感度が変わってしまうという問題点もある。この考案は、この問題点に着目してなされたものであって、調整部品を用いることなく回路を最適動作状態に調整でき、しかもフォトカプラの各素子がゴミ等で汚れても動作点の変わらない回路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この考案に係るセンサ自動調整回路は、発光素子と、この発光素子の光を受光するフォトトランジスタとで構成されるセンサ回路において、前記フォトトランジスタのコレクタ電位を最適動作点に自動調整する回路であって、前記フォトトランジスタの最適動作点であるコレクタ電位と同じ電圧値を出力する動作点設定回路と、この動作点設定回路の出力電圧を一方の入力端子に受け、前記フォトトランジスタの出力電圧を他方の入力端子に受けるコンパレータと、このコンパレータの出力電圧を平滑化する平滑回路と、この平滑回路の出力を受け、前記フォトトランジスタのコレクタ電位を前記最適動作点に近づける向きに、前記発光素子の電流を変化させる発光素子ドライブ回路とを備えている。

【０００８】

【作用】動作点設定回路は、フォトトランジスタのコレクタ電位の最適動作点となる電圧値（例えば電源電圧の１／２）を出力する。コンパレータは、この電圧値（フォトトランジスタのコレクタの動作点となるべき電圧値）と、フォトトランジスタの実際のコレクタ電圧値を受ける。従って、コンパレータは、この両電圧の大小関係に応じてＨレベルまたはＬレベルの電圧を出力する。

【０００９】このコンパレータの出力電圧（振動電圧）は平滑された後、発光素子ドライブ回路に供給される。そして、この発光素子ドライブ回路は、フォトトランジスタのコレクタ電位が動作点設定回路の出力電圧に近づく向きに発光素子の電流を変化させる。つまり、フォトトランジスタのコレクタ電位が最適動作点よりも低ければ、発光素子の電流を減少させてコレクタ電位を高め、逆に、フォトトランジスタのコレクタ電位が最適動作点よりも高ければ、発光素子の電流を増加させてコレクタ電位を低くする。

【００１０】

【実施例】

以下、実施例によって、この考案をさらに詳細に説明する。図１は、この考案の一実施例を示すセンサ自動調整回路である。この回路は、分圧回路で形成される動作点設定回路１と、コンパレータ２と、コンパレータ２の出力電圧を平滑する平滑回路３と、平滑回路３の出力を受けて赤外線ＬＥＤ４に電流を供給するＬＥＤドライブ回路５と、赤外線ＬＥＤ４の光を受けるフォトトランジスタ６等で構成されている。

【００１１】そして、動作点設定回路１は、電源電圧Ｖ_DDを抵抗Ｒ₁と抵抗Ｒ₂で分圧して構成されており、抵抗Ｒ₁と抵抗Ｒ₂の接続点の電圧は、フォトトランジスタ６の動作点（ゴミ等を吸引していない状態でのコレクタ電位）として最適な電圧値Ｖ_aに設定されている。コンパレータ２の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ₃を介して動作点設定回路１と接続され、また、反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ₄を介してフォトトランジスタ６のコレクタ端子と接続されている。また、抵抗Ｒ₄ は、コンデンサＣ₁を介してアースに接続されている。

【００１２】平滑回路３は、ダイオードＤ₁と、抵抗Ｒ₅と、コンデンサＣ₂とで構成され、コンパレータ２の出力電圧をダイオードＤ₁で受け、平滑電圧をコンデンサＣ₂ の両端電圧として出力している。また、ＬＥＤドライブ回路５は、抵抗Ｒ₆を介して平滑回路３の出力電圧を受けるトランジスタＱ₁と、トランジスタＱ₁のコレクタ側に接続される赤外線ＬＥＤ４と抵抗Ｒ₇とで構成されている。尚、フォトトランジスタ６は、赤外線ＬＥＤ４の光を受光できる位置に設置され、また掃除機の吸引するゴミは、赤外線ＬＥＤ４の光を遮断するように通過する。

【００１３】フォトトランジスタ６のコレクタ端子と電源電圧Ｖ_DDとの間には負荷抵抗Ｒ₈ が接続され、コレクタ電位Ｖ_Cは前記コレパレータ２の反転端子（−）に帰還されている。また、フォトトランジスタ６のコレクタ端子は、結合コンデンサＣ₃ を介して増幅器７に接続されている。以上の構成からなるセンサ自動調整回路において、フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cがどのようにして最適動作点Ｖ_aに設定されるかを説明する。

【００１４】前述の通り、動作点設定回路１の出力電圧Ｖ_DD×Ｒ₂／（Ｒ₂＋Ｒ₁）は、最適動作点Ｖ_a（例えばＶ_DD／２）と一致するように設計されている。そして、コンパレータ２には、最適動作点Ｖ_aとフォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_C とが入力されているので、もしＶ_C＜Ｖ_aならコンパレータ２の出力はＨレベルとなり、逆にＶ_C＞Ｖ_aならコンパレータ２の出力はＬレベルとなる。

【００１５】以上の点を踏まえて、以下、回路の全体的動作を考察する。フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cが最適動作点Ｖ_aより高いときは（コンパレータ２の出力はＬレベル）、コンデンサＣ₂が充電されることによってトランジスタＱ₁のベース電位が低くなるので、赤外線ＬＥＤ４の電流が増加する。そして、その結果、フォトトランジスタ６のコレクタ電流も増加するのでコレクタ電位Ｖ_Cが減少する。一方、フォトトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cが最適動作点Ｖ_aより低いときは（コンパレータ２の出力はＨレベル）、コンデンサＣ₂の電荷がトランジスタＱ₁を介して放電することによって、トランジスタＱ₁のベース電位が高くなり、赤外線ＬＥＤ４の電流が減少する。その結果、フォトトランジスタ６のコレクタ電流も減少するのでコレクタ電位Ｖ_Cは増加する。

【００１６】つまり、フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cが最適動作点Ｖ_aより高いと回路の負帰還作用によってコレクタ電位Ｖ_Cが減少し、この減少の結果、コレクタ電位Ｖ_Cが最適動作点Ｖ_aよりも低くなると、今度は、コレクタ電位Ｖ_Cが増加することになり、結局、コンパレータ２は、ＨレベルとＬレベル間の振動電圧を発振することになる。そして、平滑回路３は、この振動電圧を、そのデューティ比に対応した平均電圧に変換して、ドライブ回路５に供給している。

【００１７】以上説明したように、コンパレータ２と平滑回路３とドライブ回路５とによって、フォトトランジスタ６の負帰還回路が形成されており、コンデンサＣ₁の両端電圧（フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_C）は、Ｖ_aを中心レベルとした微小振動を繰り返しながらコンパレータの出力電圧を振動させている。そして、平滑回路３は、この振動波形のデューティ比に比例した電圧をＬＥＤドライブ回路５に供給してＬＥＤ４とフォトトランジスタ６の動作を制御し、フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cを最適動作点Ｖ_aのレベルに設定している。

【００１８】従って、この回路によれば、いちいち手動調整しなくてもフォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_Cは最適動作点Ｖ_aに設定される。次に、掃除機を長期間使用したことによってＬＥＤ等にゴミが付着しても、コレクタ電位Ｖ_Cは最適動作点Ｖ_aに維持されることを説明する。ゴミ等の付着によりフォトトランジスタ６の感度が低下すると、コレクタ電流は減少するのでコレクタ電位Ｖ_Cは増加しようとする。しかし、前記したように、負帰還回路が形成されているので、コレクタ電位Ｖ_Cが増加しようとしても、トランジスタＱ₁ のベース電位が低下することによって赤外線ＬＥＤ４の電流を増加させ、結局、フォトトランジスタ６のコレクタ電位Ｖ_CはＶ_aの値に維持される。

【００１９】最後に、掃除機を動作させてゴミを吸引した場合の動作を説明しておく。この場合は、掃除機に吸引されたゴミ等が赤外線ＬＥＤの光を遮断するので、フォトトランジスタのコレクタ電位Ｖ_Cが変化する。そして、コレクタ電位Ｖ_Cの変化分は結合コンデンサを介して増幅器７に加えられるので、ゴミセンサ回路として正常に動作することになる。なお、ゴミによってコレクタ電位Ｖ_Cが変化したとしても、その変化速度は速いので、コンデンサＣ₁，Ｃ₂等は追従して動作することができず、従って、赤外線ＬＥＤの電流値は変化しない。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案にかかるセンサ自動調整回路は、手動調整をしなくても、フォトトランジスタが常に最適動作点で動作する。従って、煩雑な調整作業を廃止することができ、しかも、可変抵抗を使用しないので回路全体のコストダウンも図れる。また、ＬＥＤなどにゴミが付着した場合も、回路の再調整などは不要であり自動的に最適動作点を維持する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す回路図である。

【図２】従来のゴミセンサ調整回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１動作点設定回路２コンパレータ３平滑回路４ＬＥＤ５ＬＥＤドライブ回路６フォトトランジスタＶ_a 最適動作点の電圧値Ｖ_C コレクタ電位

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、この発光素子の光を受光する
フォトトランジスタとで構成されるセンサ回路におい
て、前記フォトトランジスタのコレクタ電位を最適動作
点に自動調整する回路であって、前記フォトトランジスタの最適動作点であるコレクタ電
位と同じ電圧値を出力する動作点設定回路と、この動作点設定回路の出力電圧を一方の入力端子に受
け、前記フォトトランジスタの出力電圧を他方の入力端
子に受けるコンパレータと、このコンパレータの出力電圧を平滑化する平滑回路と、この平滑回路の出力を受け、前記フォトトランジスタの
コレクタ電位を前記最適動作点に近づける向きに、前記
発光素子の電流を変化させる発光素子ドライブ回路とを
備えることを特徴とするセンサ自動調整回路。