JPH06187884A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投・受光範囲を狭くする必要がなく、雑音光
の影響で誤動作の生じない光電スイッチを提供する。 【構成】 パルス発振器４と、このパルス発振器４から
出力されるパルスに応じてパルス点灯する発光素子２７
と、この発光素子２７からの光を受けて受光信号を生じ
る受光素子２９と、パルス発振器４のパルスを利用して
ゲートパルスをつくり、前記受光信号をゲートし、ゲー
ト後の受光信号を出力するゲート回路としてのフリップ
フロップ３６と、このフリップフロップ３６の出力を積
分する積分回路３６、…、４０と、前記フリップフロッ
プ３６のゲートするタイミングにおける受光信号が生じ
た場合にその受光信号が雑音光か否かを判別し、受光信
号を雑音光と判別したときに、前記パルス発振器４を制
御してパルス周期を変え、その後に雑音光がなくなった
ときに該パルス周期をもとに戻す制御を行う排他的論理
和回路７３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パルス変調光形の光
電スイッチ、すなわちパルス光を投射し、このパルス光
に同期した受光信号のみを取り出して検出動作を行うよ
うにしたタイプの光電スイッチに関し、特に自己のパル
ス光と周期の似通った他の光電スイッチのパルス光等の
周期性のある雑音光に対して誤動作することがないよう
に回路構成を改善したパルス変調光形の光電スイッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、パルス変調光形の光電スイッチ
では、投光パルスに同期した受光入力だけを取り出し、
その他の期間に入った受光入力は禁止する、いわゆる同
期ゲート方式を採用しているため、非連続的な雑音光に
対しては誤動作防止の効果がある。しかしながら光電ス
イッチを図１の（ａ）に示すように、複数個並置して使
用する場合も多い。このような場合、光電スイッチの投
光部１Ｔ、２Ｔの光の投射範囲及び受光部１Ｒ、２Ｒの
受光範囲が広いと、光電スイッチ１の投光部１Ｔからの
光が被検出物体３によって遮られているにもかかわら
ず、光電スイッチ２の投光部２Ｔからの光が光電スイッ
チ１の受光部１Ｒに入射する。そして投光部１Ｔ、２Ｔ
からはそれぞれ異なった位相・周期のパルス光が投射さ
れるようになっているが、パルス光の周期は似通ってい
る場合が多く、そのため投光部１Ｔ、２Ｔのパルス光の
タイミングが全く重なることもあり、こうなると他の光
電スイッチの投射光の影響は同期ゲート方式だけでは排
除することができない。

【０００３】このため従来は図１の（ｂ）に示すよう
に、投光部１Ｔ、２Ｔ及び受光部を１Ｒ、２Ｒの投光範
囲及び受光範囲を狭くして、他の光電スイッチからの投
射光が別の光電スイッチの受光部に入射しないようにす
ることが考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のようにすると、対応する投光部と受光部との光軸
を合わせることが困難になり、振動や衝撃等により光軸
が少しでもずれた場合、動作に不都合を来たす等の欠点
がある。また図１の（ｃ）に示すように、投光部１Ｔ、
２Ｔと受光部１Ｒ、２Ｒとを交互に配置することも考え
られているが、被検出物体３の表面反射率が良好な場合
には、反射光が他の光電スイッチの受光部に入射してし
まうので不都合である。

【０００５】更に投光部を複数個並置した場合、これら
が同時に投光しないように投光タイミングをずらして順
次投光し、対応したタイミングの受光信号のみを選択通
過させるようなゲート回路を設けて相互の影響を避けよ
うとする考え方もある。しかしながら、投光タイミング
をずらし順次投光していくための制御回路が必要とな
り、かつこの制御回路から各々の投・受光部に同期信号
を伝えるための電気的接続が必要となるため、構成が複
雑化し、結線作業が煩雑になる他、それぞれの光電スイ
ッチを独立に使えない欠点がある。

【０００６】本発明は上記に鑑み、光軸調整が容易に行
えるような投・受光範囲をもちながら、多数並置した場
合に相互の電気的な接続を必要とせず、他の光電スイッ
チの投射光などの雑音光による影響を除去し誤動作を防
止することができる光電スイッチ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及び作用】この発明の光電
スイッチは、パルス発振器と、このパルス発振器から出
力されるパルスに応じてパルス点灯する発光素子と、前
記発光素子からの光を受けて受光信号を生じる受光素子
と、前記パルス発振器のパルスを利用してゲートパルス
をつくり、前記受光信号をゲートし、ゲート後の受光信
号を出力するゲート回路と、このゲート回路の出力を積
分する積分回路と、前記ゲート回路のゲートするタイミ
ングにおける受光信号が生じた場合にその受光信号が雑
音光か否かを判別し、受光信号を雑音光と判別したとき
に、前記パルス発振器を制御してパルス周期を変え、そ
の後に雑音光がなくなったときに該パルス周期をもとに
戻す制御を行う制御回路とを備えている。

【０００８】この光電スイッチでは、受光信号がある
と、雑音光か否かを判別し、雑音光と判別したとき、パ
ルス発振器のパルス周期を変える。その後、雑音光がな
くなったときに、パルス周期をもとに戻している。その
ため、周期性のある雑音光による誤動作がなくなるし、
投・受光範囲を狭くする必要はないし、周期を戻すこと
で応答速度が一定となり動作が安定する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図２において、投光部１Ｔは、抵抗
１４、１６、１７、１８、１９、コンデンサ１５、ダイ
オード２０、２２、コンパレータ２１からなるＲＣ自励
式パルス発振器４を備え、この抵抗１４とコンデンサ１
５の時定数回路に直列にトランジスタ１３を接続して抵
抗１１、１２とともに制御回路を構成している。パルス
発振器のパルスは抵抗２３、２４、トランジスタ２５よ
りなる電流増幅回路をへて、更に抵抗２６をへて発光ダ
イオード（ＬＥＤ）２７に送られる。受光部１Ｒは、フ
ォトトランジスタ２９と、抵抗２８、３１〜３４、コン
デンサ３０、コンパレータ３５からなる波形整形回路と
を備え、フォトトランジスタ２９の出力信号のうち、一
定レベル以上の波高値をもつ信号のみを波形整形回路に
より矩形波に変換するようにしている。こうして矩形波
にされた受光信号は、５個のフリップフロップ３６〜４
０よりなるシフトレジスタに導かれる。これら各フリッ
プフロップは、前記パルス発振器のパルスをクロックパ
ルスとしており、このクロックパルスのタイミングで入
力が行われるようになっている。そのため特に初段のフ
リップフロップ３６は、受光信号をパルス発振器４のパ
ルスによりゲートするゲート回路としての機能を果たし
ている。各フリップフロップの出力はＯＲゲート４１及
びＡＮＤゲート４２に導かれており、受光信号が５個連
続してこのシストレジスタに取り込まれたとき、ＡＮＤ
ゲート４２の出力が“Ｈ”になる。またＯＲゲート４１
は５個のフリップフロップのうちいずれか１個の出力で
も“Ｈ”となっている場合に“Ｈ”となり、全てのフリ
ップフロップの出力が“Ｌ”のとき、すなわちクロック
パルスの５個分の時間連続して受光信号がない場合に
“Ｌ”となる。従ってシフトレジスタはディジタル型の
積分回路として機能していることが分かる（なお、アナ
ログ型の積分回路を用いることもできるが、この場合に
はＯＲゲート４１、ＡＮＤゲート４２の代わりに積分出
力のレベル検出回路を２個設け、一方の検出レベルを一
定時間内に１個の受光信号があった場合の積分出力に対
応させ、他方の検出レベルを５個の受光信号が連続して
生じたときに達する積分出力に対応させておけばよ
い）。ＯＲゲート４１、ＡＮＤゲート４２の出力はＮＡ
ＮＤゲート４３、４４、ＮＯＲゲート４６、ＮＯＴ回路
４５よりなるフリップフロップに入力される。また、シ
ストレジスタの初段のフリップフロップ３６の出力と最
終段のフリップフロップ４０の出力とを排他的論理和回
路７３に導いて、この出力によってトランジスタ１３を
制御するようにしている。

【００１０】次に図２のＡ〜Ｇ点の各信号波形がそれぞ
れ示されている図３のタイムチャートを参照しながら動
作について説明する。当初受光信号が生じていない場
合、フリップフロップ３６〜４０の出力は全て“Ｌ”と
なっているとすると、排他的論理和回路７３の出力は
“Ｈ”であるからトランジスタ１３はオフであり、コン
デンサ１５には抵抗７１を通じて充電がなされる。その
ため抵抗７１とコンデンサ１５の時定数により決まる周
期でパルスが発生する。図３のＡはＬＥＤ２７の点灯電
流の波形であるが、これはパルス発振器４のパルスの波
形でもあり、またシフトレジスタのクロックパルスの波
形でもある。このＬＥＤ２７からの投射光が図示しない
被検出物体によって遮られており、このときに他の光電
スイッチのＬＥＤから発射されたパルス光がフォトトラ
ンジスタ２９に入射して、図３のＢに示すような受光信
号が生じたとする。この受光信号Ｂのタイミングとクロ
ックパルスＡのタイミングとが重なると、フリップフロ
ップ３６の出力Ｅは図３のＥに示すように“Ｈ”とな
る。したがって、排他的論理和回路７３の出力Ｄが
“Ｌ”となってトランジスタ１３がオンになり、コンデ
ンサ１５の充電が早まる。そのため他の光電スイッチか
らの次のパルス光とパルス発振器４のパルスとが重なら
ないことになり、次のパルスが生じたときフリップフロ
ップ３６の出力Ｅは“Ｌ”、フリップフロップ３７の出
力は“Ｈ”、他のフリップフロップ３８〜４０の出力は
“Ｌ”となる。そのため排他的論理和回路７３の出力Ｄ
は“Ｈ”となって、パルス発振器４のパルス周期はもと
に戻る。

【００１１】このようにパルス周期を短くするようにし
ているため、他の光電スイッチからのパルス光が入射し
たとしても他の光電スイッチの投光タイミングが５パル
スにわたって重なることはなく、ＡＮＤゲート４２の出
力が“Ｈ”となることはない。被検出物体が移動し、遮
光状態から入光状態になって自らの投射光が受光される
ようになると、最初全て“Ｌ”であったフリップフロッ
プ３６〜４０が初段から順次“Ｈ”となっていくので、
全てのフリップフロップが“Ｈ”となるまでの５パルス
の間、排他的論理和回路７３の出力Ｄが“Ｌ”となって
パルス周期が短くなる。同様に入光状態から遮光状態へ
と移ったときにもフリップフロップ３６、４０の出力は
５パルスの間異なるので、その間パルス周期が短くな
る。つまりこのような場合、シフトレジスタを駆動する
クロックパルスの周期か短くなるため、光電スイッチの
応答時間が短くなる。この短くなったときのパルス周期
が応答時間を決めるため、必要とされる応答時間に設定
しておけば、出力が反転するような状態でない通常の状
態ではパルス周期が長くなってＬＥＤ２７に流す平均電
流が少なくなり、ＬＥＤ２７自体の劣化を防ぎ、かつ光
電スイッチの低消費電力化に役立つ。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、受光信号があると雑
音光であるか否かを判別し、雑音光であれば、パルス発
振器のパルス周期を変え、雑音光かなくなったときにパ
ルス周期をもとに戻しているので、周期性のある雑音光
による誤動作がなくなるし、また投・受光範囲を狭める
必要がなく、さらに周期を戻すことにより応答速度が一
定となり、動作が安定する等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】光電スイッチの投光部と受光部の位置関係を示
す概略的平面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図３】同実施例回路におけるＡ〜Ｇの各点における信
号波形を示すタイムチャートである。

【符号の説明】 ４ パルス発振器 ２７ 発光素子 ２９ 受光素子 ３６、…、４０ フリップフロップ（ゲート回路、シフ
トレジスタ） ７３ 排他的論理和回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス発振器と、このパルス発振器から出
   力されるパルスに応じてパルス点灯する発光素子と、 前記発光素子からの光を受けて受光信号を生じる受光素
   子と、 前記パルス発振器のパルスを利用してゲートパルスをつ
   くり、前記受光信号をゲートし、ゲート後の受光信号を
   出力するゲート回路と、 このゲート回路の出力を積分する積分回路と、 前記ゲート回路のゲートするタイミングにおける受光信
   号が生じた場合にその受光信号が雑音光か否かを判別
   し、受光信号を雑音光と判別したときに、前記パルス発
   振器を制御してパルス周期を変え、その後に雑音光がな
   くなったときに該パルス周期をもとに戻す制御を行う制
   御回路と、を備えた光電スイッチ。