JPH061896B2 - Optical switch device - Google Patents

Optical switch device

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JPH061896B2
JPH061896B2 JP63061395A JP6139588A JPH061896B2 JP H061896 B2 JPH061896 B2 JP H061896B2 JP 63061395 A JP63061395 A JP 63061395A JP 6139588 A JP6139588 A JP 6139588A JP H061896 B2 JPH061896 B2 JP H061896B2
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pulse
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light emitting
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、発光素子と受光素子を用いた光スイッチ装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical switch device using a light emitting element and a light receiving element.

(従来の技術) スイッチ装置としては、第8図(a)に示すように接触
形のスイッチ10と第8図(b)に示すように非接触形
のスイッチ20とがある。
(Prior Art) Switch devices include a contact-type switch 10 as shown in FIG. 8 (a) and a non-contact-type switch 20 as shown in FIG. 8 (b).

接触形のスイッチ10は、可動接点10aが固定接点1
〜10に任意の一つを選択することにより、固定
接点10a側の信号を可動接点側へ伝達することができ
る。非接触形のスイッチ20は、発光素子20aに信号
が供給されるとき発光し、この光がフォトトランジスタ
20〜20のいずれか1つに照射されると、そのト
ランジスタから出力が得られるように成されている。
In the contact type switch 10, the movable contact 10a is the fixed contact 1
By selecting any one of 0 1 to 10 n , the signal on the fixed contact 10 a side can be transmitted to the movable contact side. The non-contact switch 20 emits light when a signal is supplied to the light emitting element 20a, and when this light irradiates any one of the phototransistors 20 1 to 20 n, an output is obtained from the transistor. Is made in.

(発明が解決しようとする課題) 非接触形のスイッチは、フォトトランジスタに入力する
外部光が問題となる。そのために、誤動作しないように
通常は、外部シールド部品により外来からの光を遮蔽す
る手段が設けられる。
(Problems to be Solved by the Invention) In a non-contact type switch, external light input to a phototransistor becomes a problem. Therefore, in order to prevent malfunction, usually, means for shielding external light by an external shield component is provided.

第9図は、光スイッチ装置の動作波形を示している。同
図(a)は、発光素子20aが発光するのに供給される
信号であり、同図(b)は、スイッチ対象となるフォト
トランジスタ(例えば第8図のようにフォトトランジス
タ20)に対向する期間を示している。そして第9図
(c)はフォトトランジス20の出力、同図(d)は
フォトトランジスタ20をサンプリングするサンプリ
ングクロックである。第9図の例では、フォトトランジ
スタ20の出力に乱れは無く、正常な位置でサンプリ
ングデータ(同図(e))が得られている。
FIG. 9 shows operation waveforms of the optical switch device. The figure (a) is a signal supplied for the light emitting element 20a to emit light, and the figure (b) is opposed to the phototransistor (eg, the phototransistor 20 1 as shown in FIG. 8) to be switched. It shows the period to do. 9C shows the output of the phototransistor 20 1 , and FIG. 9D shows a sampling clock for sampling the phototransistor 20 1 . In the example of FIG. 9, there is no disturbance in the output of the phototransistor 20 1, and the sampling data at a normal position (FIG. (E)) is obtained.

第10図は、外乱があった場合のフォトトランジスタの
出力を示している。この場合は、外乱のためにサンプリ
ングクロックの最初のタイミングで示すように不要な位
置でデータがサンプリングされる。
FIG. 10 shows the output of the phototransistor when there is a disturbance. In this case, due to the disturbance, the data is sampled at an unnecessary position as shown at the first timing of the sampling clock.

光スイッチ装置は、上記のように外乱光により誤動作す
ることがある。このために外部からの外乱光を完全に遮
蔽する必要があり、その遮蔽装置には高価なものを必要
とする。しかしながら遮蔽装置は、永久に完全とは限ら
ず破損する場合もある。このような場合、直ぐに修復可
能であれば問題ないが、取付け場所によっては修復が困
難な場合もある。
The optical switch device may malfunction due to ambient light as described above. Therefore, it is necessary to completely shield ambient light from the outside, and an expensive shielding device is required. However, the shielding device is not always perfect and may be damaged. In such a case, there is no problem if it can be repaired immediately, but it may be difficult to repair depending on the mounting location.

そこでこの発明は、外乱光による影響を受けにくく信頼
性の高い光スイッチ装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical switch device that is not easily affected by ambient light and has high reliability.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、発光素子を駆動するために、スイッチパル
スよりも周波数の高いクロックを該発光素子に供給し、
この発光素子に感応するフォトトランジスタの出力パル
スを、前記スイッチパルスの所定論理レベル期間内に計
数手段により計数するようにする。そして、判定手段に
より計数手段の計数値が所定値以上のときのみをスイッ
チ出力として判定するものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention supplies a clock having a frequency higher than that of a switch pulse to the light emitting element in order to drive the light emitting element,
The output pulse of the phototransistor sensitive to the light emitting element is counted by the counting means within a predetermined logic level period of the switch pulse. Then, the determination means determines the switch output only when the count value of the counting means is equal to or larger than a predetermined value.

(作用) 上記の手段により、フォトトランジスタの出力が外乱光
により乱れていても、高い周波数のパルスの数でスイッ
チのオンまたはオフを判定できるので誤動作を防止でき
る。これは、外乱光によるフォトトランジスタの出力は
パルスと明らかに区別できることによる。
(Operation) By the means described above, even if the output of the phototransistor is disturbed by ambient light, it is possible to determine whether the switch is on or off by the number of pulses of high frequency, so that malfunction can be prevented. This is because the output of the phototransistor due to ambient light can be clearly distinguished from the pulse.

(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例であり、発光素子31は、
制御回路30からのバースト信号により駆動される。バ
ースト信号は、周波数が高いパルスでありスイッチ情報
の必要なとき周期的に出力される(第4図(a)参
照)。発光素子31からの発光は、フォトトランジスタ
40〜40のいずれかに与えられる。各フォトトラ
ンジスタ40〜40コレクタには共通のバイアス電
源Vccが与えられ、各エミッタはそれぞれ抵抗R
を介して接地されるとともに、オア回路51に接続
される。オア回路51の出力は、カウンタ52のクロッ
クに供給する。カウンタ52は、入力クロックを計数し
て、所定値(m)以上のクロックが入力したときのカウ
ントアップ出力(UP)を、アンド回路50〜50
に供給する。これにより、アンド回路50及び50
は、フォトトランジスタ40〜40からの出力を導
通可能となり、これをラッチ回路53に供給する。ラッ
チ回路53は、制御回路30からのラッチパルスLPに
より入力データをラッチする。また、制御回路30は、
スイッチ出力検出期間にゲート信号GPを出力し、イン
バータ54を介してカウンタ52に供給する。カウンタ
52はゲート信号の前縁でイネーブルとなり、後縁でリ
セットされる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the light emitting element 31 is
It is driven by the burst signal from the control circuit 30. The burst signal is a pulse having a high frequency and is periodically output when switch information is required (see FIG. 4 (a)). Light emitted from the light emitting element 31 is given to any of the phototransistors 40 1 to 40 n . A common bias power supply V cc is applied to the collectors of the phototransistors 40 1 to 40 n , and the emitters of the phototransistors 40 1 to 40 n have resistors R 1 and R 1 , respectively.
It is grounded via R n and connected to the OR circuit 51. The output of the OR circuit 51 is supplied to the clock of the counter 52. The counter 52 counts the input clock and outputs a count-up output (UP) when a clock having a predetermined value (m) or more is input to the AND circuits 50 1 to 50 n.
Supply to. As a result, the AND circuits 50 1 and 50 n
Makes the outputs from the phototransistors 40 1 to 40 n conductive, and supplies the outputs to the latch circuit 53. The latch circuit 53 latches the input data by the latch pulse LP from the control circuit 30. In addition, the control circuit 30
The gate signal GP is output during the switch output detection period and is supplied to the counter 52 via the inverter 54. Counter 52 is enabled on the leading edge of the gate signal and reset on the trailing edge.

この発明の一実施例は上記のように構成され、第2図乃
至第4図はその動作波形を示している。
One embodiment of the present invention is constructed as described above, and FIGS. 2 to 4 show its operation waveforms.

第2図において、図2(a)は、ゲートパルスGPであ
り制御回路30から出力され、これに同期してバースト
信号が出力される。よって、発光素子31からの発光出
力は第2図(b)に示すようになる。第2図(c)は、
スイッチのオン期間を示すもので、例えば第1図に示す
ように、フォトトランジスタ40が選択された状態を
示している。第2図(d)は、発光出力に同期して出力
されるフォトトランジスタ40の出力である。この出
力は、カウンタ52で計数される。そしてカウンタ52
は、所定値(m)を計数するとカウントアップ出力UP
を出力する(第2図(e))。これによりアンド回路5
は、フォトトランジスタ40の出力を導出するこ
とができ、ラッチ回路53に供給する。ここで、ラッチ
回路53には、制御回路30からのラッチパルスLPが
供給される。よって、ラッチ回路53は、アンド回路5
からの出力つまり、フォトトランジスタ40から
の出力をラッチすることができる。ラッチ回路53のラ
ッチデータは、制御回路30により読み取られる。
In FIG. 2, FIG. 2A shows a gate pulse GP which is output from the control circuit 30 and a burst signal is output in synchronization with this. Therefore, the light emission output from the light emitting element 31 is as shown in FIG. FIG. 2 (c) shows
This shows the ON period of the switch, and shows the state in which the phototransistor 40 1 is selected as shown in FIG. 1, for example. FIG. 2D shows the output of the phototransistor 40 1 which is output in synchronization with the light emission output. This output is counted by the counter 52. And the counter 52
Is a count-up output UP when counting a predetermined value (m)
Is output (FIG. 2 (e)). As a result, the AND circuit 5
0 1 can derive the output of the phototransistor 40 1 and supplies it to the latch circuit 53. Here, the latch pulse LP from the control circuit 30 is supplied to the latch circuit 53. Therefore, the latch circuit 53 includes the AND circuit 5.
The output from 0 1 , that is, the output from the phototransistor 40 1 can be latched. The latch data of the latch circuit 53 is read by the control circuit 30.

第3図は、第2図の期間Tの部分を拡大して示してい
る。つまり、カウンタ52は、ゲートパルスGPの前縁
でイネーブルされ、フォトトランジスタ出力の計数を始
める。そして値がmになると、カウントアップ出力UP
を出力し、ゲートパルスGPの後縁でリセットされる。
なお、上記の説明ではカウンタ52のカウントアップ出
力UPをナンド回路のゲート用として用いたが、基本的
には、カウンタ52の内容をデコードする判定手段があ
ればよい。
FIG. 3 shows an enlarged part of the period T in FIG. That is, the counter 52 is enabled at the leading edge of the gate pulse GP and starts counting the phototransistor output. When the value reaches m, the count-up output UP
Is output and is reset at the trailing edge of the gate pulse GP.
Although the count-up output UP of the counter 52 is used for the gate of the NAND circuit in the above description, basically, a determination means for decoding the contents of the counter 52 may be used.

第4図は、更に別の本実施例の動作タイミングの例を示
している。
FIG. 4 shows another example of the operation timing of this embodiment.

この例は、例えば、第1図の状態で、フォトトランジス
タ40に外乱光が入射した例を示している。この場合
は、フォトトランジスタ40の出力は、例えば第4図
(4c)に示すX部のようになり、パルスがマスクされ
る場合がある。このような自体が生じると、カウンタ5
2のスレッショールドレベルVTHにより、カウンタ52
が実際に計数対象するパルスは、第4図(4d)に示す
ように、計数値が不足してカウントアップ出力UPの欠
落を生じることになる。
This example shows an example in which ambient light is incident on the phototransistor 40 1 in the state shown in FIG. In this case, the output of the phototransistor 40 1 becomes, for example, the portion X shown in FIG. 4 (4c), and the pulse may be masked. When such a situation occurs, the counter 5
Counter 52 with threshold level VTH of 2
The pulse to be actually counted is, as shown in FIG. 4 (4d), the count value is insufficient and the count-up output UP is lost.

これを防止するためには、第5図に示すように、低域成
分と高周波成分であるパルスを分離する分離回路60
を、カウンタ52の入力側に設けることにより解決でき
る。すなわち、入力部701の信号は、抵抗702およ
びコンデンサ703からなる積分回路を介して比較器7
04の一方に供給されるとともに、比較器704の他方
の入力部に直接供給される。これにより、比較器704
に入力する信号A,Bは、第6図に示すようになる。つ
まり積分回路で低域成分(外乱成分)が抽出され、比較
器704で元の信号に対して減算要素として作用する。
この結果比較器704の出力Cは、第6図にも示すよう
に、高周波成分つまりパルスのみとなり、カウンタ52
に入力すべきパルスが外乱成分のためにマスクされるこ
とは無い。
In order to prevent this, as shown in FIG. 5, a separation circuit 60 that separates the low frequency component pulse and the high frequency component pulse.
Is provided on the input side of the counter 52 to solve the problem. That is, the signal of the input unit 701 is supplied to the comparator 7 via the integrating circuit including the resistor 702 and the capacitor 703.
04, and also directly to the other input of the comparator 704. Thereby, the comparator 704
The signals A and B input to the circuit are as shown in FIG. That is, the low-frequency component (disturbance component) is extracted by the integrating circuit, and the comparator 704 acts as a subtraction element for the original signal.
As a result, the output C of the comparator 704 becomes only the high frequency component, that is, the pulse, as shown in FIG.
The pulse to be input to is not masked due to the disturbance component.

この発明は上記の実施例に限定されるものではない。第
7図はこの発明の他の実施例であり、第1図の実施例と
異なる部分は、カウンタ52に供給するゲートパルスG
Pの発生手段である。つまり、オア回路51の出力は、
単安定マルチバイブレータ80に供給される。これによ
り、単安定マルチバイブレータ80はオア回路51から
の最初のパルスで、一定期間のパルスを出力し、これが
インバータ54を介してカウンタ52に供給される。他
の部分は、先の実施例と同じであるから第1図と同一符
号を付している。この場合のゲートパルスGPは、オア
回路51からノイズが出力された場合にも応答すること
があるので、例えば第3図(3e)に示すように期間T
よりも長い期間T′に設定される。しかし第5図に示す
分離回路70をオア回路51の出力部に接続すれば、期
間T′はほぼTと同じでも問題はない。
The present invention is not limited to the above embodiments. FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment of FIG.
It is a means for generating P. That is, the output of the OR circuit 51 is
It is supplied to the monostable multivibrator 80. As a result, the monostable multivibrator 80 outputs a pulse for a fixed period as the first pulse from the OR circuit 51, and this pulse is supplied to the counter 52 via the inverter 54. The other parts are the same as those in the previous embodiment and are therefore given the same reference numerals as in FIG. The gate pulse GP in this case may respond even when noise is output from the OR circuit 51. Therefore, for example, as shown in FIG.
Is set to T'for a longer period. However, if the separation circuit 70 shown in FIG. 5 is connected to the output part of the OR circuit 51, the period T ′ may be substantially the same as T without causing any problem.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明は、外乱光による影響を受
けにくく信頼性の高い光スイッチを得ることができる。
またこれに附随して、外乱を遮蔽するための手段も安価
な簡易形のものでよい。さらに、遮蔽手段が破損した場
合でも誤動作の割合いを低減できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly reliable optical switch that is hardly affected by ambient light.
In addition to this, the means for shielding the disturbance may be an inexpensive and simple type. Further, even if the shielding means is damaged, the rate of malfunction can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
乃至第4図は第1図の装置の動作を説明するために示し
た動作波形図、第5図はこの発明の他の実施例における
一部の回路を示す図、第6図は第5図の回路の各部信号
波形例を示す図、第7図はこの発明の更に他の実施例を
示す図、第8図は従来のスイッチ装置の例を示す図、第
9図及び第10図は従来の光スイッチ装置の動作を説明
するために示した動作波形図である。 30…制御回路、31…発光素子、40〜40…フ
ォトトランジスタ、50〜50…アンド回路、51
…オア回路、52…カウンタ、70…分離回路、80…
単安定マルチバイブレータ。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are operation waveform diagrams shown for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram showing a part of the circuit in the embodiment of FIG. 6, FIG. 6 is a diagram showing an example of signal waveforms of respective parts of the circuit of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 and FIG. 10 showing an example of a conventional switch device are operation waveform diagrams shown for explaining the operation of the conventional optical switch device. 30 ... control circuit, 31 ... light emitting element, 40 1 to 40 n ... phototransistor, 50 1 to 50 n ... AND circuit, 51
... OR circuit, 52 ... Counter, 70 ... Separation circuit, 80 ...
Monostable multivibrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光素子とフォトトランジスタを対向させ
て、該フォトトランジスタの出力の変化を検出すること
によりスイッチ情報を得る光スイッチ装置において、 前記発光素子を駆動する周波数の高い高速クロックを予
め設定されたスイッチ出力検出期間に該発光素子に供給
する駆動手段と、 前記発光素子の発光を受けるフォトトランジスタの出力
が供給され、前記フォトトランジスタの出力パルスを計
数可能な計数手段と、 前記発光素子の最初の出力パルスに対応した時点から前
記計数手段におけるパルス計数期間を規定するタイマー
手段と、 前記計数手段の計数値が所定値以上のときのみをスイッ
チ出力として判定する判定手段とを具備したことを特徴
とする光スイッチ装置。
1. An optical switch device in which a light emitting element and a phototransistor are opposed to each other and switch information is obtained by detecting a change in the output of the phototransistor, wherein a high-speed high-frequency clock for driving the light emitting element is preset. Driving means for supplying to the light emitting element during the switch output detection period, counting means for supplying output of the phototransistor receiving light emitted from the light emitting element and capable of counting output pulses of the phototransistor; A timer means for defining a pulse counting period in the counting means from a time corresponding to the first output pulse; and a judging means for judging only the count value of the counting means as a switch output as a switch output. Characteristic optical switch device.
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