JPH0629232U - Photoelectric detector - Google Patents
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- JPH0629232U JPH0629232U JP1611492U JP1611492U JPH0629232U JP H0629232 U JPH0629232 U JP H0629232U JP 1611492 U JP1611492 U JP 1611492U JP 1611492 U JP1611492 U JP 1611492U JP H0629232 U JPH0629232 U JP H0629232U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この考案は、外乱光の影響の大小に関係なく
最終の出力電圧の振幅をほぼ一定にできるようにするこ
とを目的とする。
【構成】 第1の検出回路21に並列に第2の検出回路
22を設け、第2の検出回路22の動作しきい値をしき
い回路36により第1の検出回路21よりも高く設定
し、両検出回路21,22の出力電圧を加算して加算回
路23により加算電圧を出力するようにしたものであ
る。
【効果】 従って、フォトトランジスタ25を流れる電
流の変化分のすべてを検出して加算回路23の出力電圧
に反映でき、LED24の発光出力を所定周波数で変調
する場合において、外乱光の影響の大小に関係なく加算
回路23の出力電圧の振幅をほぼ一定にすることができ
る。
(57) [Summary] [Object] The present invention aims to make the amplitude of the final output voltage almost constant regardless of the influence of ambient light. [Configuration] A second detection circuit 22 is provided in parallel with the first detection circuit 21, and an operating threshold value of the second detection circuit 22 is set higher than that of the first detection circuit 21 by a threshold circuit 36. The output voltage of both the detection circuits 21 and 22 is added and the addition circuit 23 outputs the added voltage. [Effect] Therefore, it is possible to detect all the changes in the current flowing through the phototransistor 25 and reflect them in the output voltage of the adder circuit 23, and when the light emission output of the LED 24 is modulated at a predetermined frequency, the influence of ambient light can be reduced. The amplitude of the output voltage of the adder circuit 23 can be made substantially constant regardless of the relationship.
Description
【0001】[0001]
この考案は、自動車の光多重通信等に用いられ、光路を遮ることによりオン或 いはオフ状態となる光スイッチ等に適用される光電検出装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric detection device used for optical multiplex communication of an automobile and applied to an optical switch or the like which is turned on or off by blocking an optical path.
【0002】[0002]
従来、光路を遮ることによりオン状態となる光スイッチ等に適用される光電検 出装置は、例えば図3に示すように構成されている。 Conventionally, a photoelectric detection device applied to an optical switch or the like which is turned on by blocking an optical path is configured as shown in FIG. 3, for example.
【0003】 即ち、発光ダイオード(以下LEDという)1からの光を受光するフォトトラ ンジスタ2のコレクタに、検出回路3のオペアンプ4の反転入力端子が利得設定 用抵抗5を介して接続され、オペアンプ4の非反転入力端子とアースには基準電 源6が接続され、更にオペアンプ4の出力端子と反転入力端子には帰還用抵抗7 が接続され、これらオペアンプ4,基準電源6及び両抵抗5,7により検出回路 3が構成され、フォトトランジスタ2が光を受光することによって抵抗7,5を 介してフォトトランジスタ2のコレクタ,エミッタに光電流が流れる。That is, the inverting input terminal of the operational amplifier 4 of the detection circuit 3 is connected to the collector of the phototransistor 2 that receives light from the light emitting diode (hereinafter referred to as LED) 1 through the gain setting resistor 5, The reference power source 6 is connected to the non-inverting input terminal of 4 and the ground, and the feedback resistor 7 is connected to the output terminal of the operational amplifier 4 and the inverting input terminal. A detection circuit 3 is constituted by 7, and when the phototransistor 2 receives light, a photocurrent flows through the resistors 7 and 5 to the collector and emitter of the phototransistor 2.
【0004】 また、フォトトランジスタ2のコレクタにはコンパレータ8の反転入力端子が 接続され、コンパレータ8の非反転入力端子に接続された基準電源9の基準電位 とフォトトランジスタ2のコレクタ電位とが比較され、前者の基準電位が後者の コレクタ電位より高いときにコンパレータ8の出力電圧は電源電圧VCCとなり、 この出力による電流が限流用抵抗10及び逆流阻止ダイオード11を介してフォ トトランジスタ2のコレクタ,エミッタに光電流として流れる。Further, the inverting input terminal of the comparator 8 is connected to the collector of the phototransistor 2, and the reference potential of the reference power supply 9 connected to the non-inverting input terminal of the comparator 8 is compared with the collector potential of the phototransistor 2. , When the former reference potential is higher than the latter collector potential, the output voltage of the comparator 8 becomes the power supply voltage V CC , and the current resulting from this output passes through the current limiting resistor 10 and the reverse current blocking diode 11 to the collector of the phototransistor 2. It flows as a photocurrent to the emitter.
【0005】 ところで、LED1の発光出力が所定周波数で変調され、図4(a)に示すよ うに、信号期間発光・消光を繰り返し、信号停止期間消光する場合において、基 準電源6,9の出力電圧をそれぞれV1 ,V2 、各抵抗5,7,10の抵抗値を それぞれR1 ,R2 ,R3 ,抵抗7,5を介してフォトトランジスタ2のコレク タに流れる電流をI1 ,抵抗10,ダイオード11を介してフォトトランジスタ 2のコレクタに流れる電流をI2 ,フォトトランジスタ2のコレクタの電位をV a ,オペアンプ4の出力電圧をV0 とすると、外乱光の影響が小さく、Va >V 2 である場合には、電流I2 =0となり、フォトトランジスタ2の光電流IL は 電流I1 に等しくなり、その結果図4(a)に示すように変調されたLED1の 発光出力をフォトトランジスタ2によって受光することにより、オペアンプ4の 出力電圧V0 は図4(b)に示すようにV1 と(V1 +I1 ・R2 )との間で変 化する。By the way, when the light emission output of the LED 1 is modulated at a predetermined frequency, and as shown in FIG. Voltage is V1, V2, The resistance value of each resistor 5, 7, 10 is R1, R2, R3, The current flowing in the collector of the phototransistor 2 via the resistors 7 and 5 is I1, The resistance flowing through the resistor 10 and the diode 11 to the collector of the phototransistor 2 is I2, The potential of the collector of the phototransistor 2 is V a , The output voltage of the operational amplifier 4 is V0Then, the influence of ambient light is small and Va> V 2 Current I2= 0, and the photocurrent I of the phototransistor 2 isLIs the current I1And as a result, the light emission output of LED1 modulated as shown in FIG.0Is V as shown in FIG.1And (V1+ I1・ R2).
【0006】 一方、外乱光の影響が大きく、フォトトランジスタ2の見かけ上のベース電流 が増加してVa <V2 となる場合には、コンパレータ8の出力電圧がVCCとなり 、フォトトランジスタ2の飽和が防止されてフォトトランジスタ2のhfeの低下 が防止され、この状態でLED1の発光出力が上記したように所定周波数で変調 されているとすると、抵抗7,5を介してフォトトランジスタ2のコレクタに流 れる電流は、外乱光が増えた分を考慮して(I1 +ΔI1 )となり、ここでI1 は上記した外乱光の影響の少ない場合の電流であり、又外乱光が大きい場合のフ ォトトランジスタ2の光電流の変化分ΔIL はこの電流増加分ΔI1 と抵抗10 ,ダイオード11を介してフォトトランジスタ2に流れる電流ΔI2 との和とな る。On the other hand, when the influence of ambient light is great and the apparent base current of the phototransistor 2 increases and V a <V 2 , the output voltage of the comparator 8 becomes V CC and the phototransistor 2 outputs Saturation is prevented and h fe of the phototransistor 2 is prevented from lowering. In this state, if the light emission output of the LED 1 is modulated at the predetermined frequency as described above, the phototransistor 2 via the resistors 7 and 5 is used. The current flowing in the collector is (I 1 + ΔI 1 ) in consideration of the increase in ambient light, where I 1 is the current when the influence of ambient light is small, and when the ambient light is large. The change ΔI L in the photocurrent of the phototransistor 2 is the sum of the current increase ΔI 1 and the current ΔI 2 flowing through the phototransistor 2 via the resistor 10 and the diode 11.
【0007】 そして、コンパレータ8の出力電圧はΔI1 ・R2 の振幅で変動するため、外 乱光の影響が大きくてもLED1が発光,消光を繰り返す間はコンパレータ8の 出力電圧が変化し、光スイッチとして正常に動作する。Since the output voltage of the comparator 8 fluctuates with the amplitude of ΔI 1 · R 2 , the output voltage of the comparator 8 changes while the LED 1 repeats light emission and extinction even if the influence of ambient light is large. Operates normally as an optical switch.
【0008】[0008]
しかし、上記したように外乱光の影響が大きい状態で、何らかの原因でLED 1の発光出力が微少になった場合や、フォトトランジスタ2のhfeが小さい場合 或いはフォトトランジスタ2の受光面へのごみの付着などの影響により、フォト トランジスタ2の光電流の変化分ΔIL が微少となった時に、検出回路3を流れ る電流変化分ΔI1 は更に小さくなり、外乱光の影響が小さい場合に比べて検出 回路3のコンパレータ8の出力電圧の変化,即ち振幅が極めて小さくなり、この 出力電圧の変化を精度よく検出できず、LED1による光信号の検出精度の低下 を招くという問題点があった。However, as described above, when the emission output of the LED 1 is extremely small for some reason while the influence of ambient light is large, or when h fe of the phototransistor 2 is small, or dust on the light receiving surface of the phototransistor 2 is reduced. When the change ΔI L in the photocurrent of the phototransistor 2 becomes very small due to the effect of adhesion of the light, the change ΔI 1 in the current flowing through the detection circuit 3 becomes even smaller, compared to the case where the influence of ambient light is small. As a result, the change in the output voltage of the comparator 8 of the detection circuit 3, that is, the amplitude becomes extremely small, the change in the output voltage cannot be detected accurately, and the detection accuracy of the optical signal by the LED 1 deteriorates.
【0009】 また、オペアンプ4の利得を上げるために抵抗5,7の比(=R2 /R1 )を 大きくするとオペアンプ4がすぐに飽和するため、抵抗比(R2 /R1 )をあま り大きくすることができず、検出回路3の検出精度の低下を招く結果となってい る。Further, if the ratio of the resistors 5 and 7 (= R 2 / R 1 ) is increased in order to increase the gain of the operational amplifier 4, the operational amplifier 4 is saturated immediately, so that the resistance ratio (R 2 / R 1 ) is adjusted. Therefore, the detection accuracy of the detection circuit 3 may be deteriorated.
【0010】 一方、検出回路3の後段にアンプを設け、検出回路3の出力電圧を増幅するこ とも考えられるが、アンプの利得設定が難しく、波形歪や耐ノイズの低下を招く おそれがある。On the other hand, it may be considered that an amplifier is provided in the subsequent stage of the detection circuit 3 and the output voltage of the detection circuit 3 is amplified, but it is difficult to set the gain of the amplifier and there is a possibility that waveform distortion and noise resistance may be reduced.
【0011】 そこでこの考案は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、外 乱光の影響の大小に関係なく最終出力電圧の振幅をほぼ一定にできるようにする ことを目的とする。Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to make it possible to make the amplitude of the final output voltage substantially constant regardless of the influence of ambient light. And
【0012】[0012]
この考案に係る光電検出装置は、発光素子からの光の受光により光電流が流れ る受光素子からなる受光回路と、前記受光回路に接続され前記受光素子の光電流 に応じた出力電圧を発生する第1の検出回路と、前記第1の検出回路に並列に前 記受光回路に接続され前記受光素子の光電流に応じた出力電圧を発生する第2の 検出回路と、前記第2の検出回路に設けられ前記第2の検出回路の動作しきい値 を前記第1の検出回路よりも高く設定するしきい回路と、前記両検出回路の出力 電圧を加算して加算電圧を出力する加算回路とを備えたことを特徴としている。 A photoelectric detection device according to the present invention generates a voltage corresponding to a photocurrent of a photodetector connected to the photodetector circuit and a photodetector, in which a photocurrent flows by receiving light from the photodetector. A first detection circuit, a second detection circuit which is connected in parallel to the first detection circuit to the light receiving circuit, and which generates an output voltage according to the photocurrent of the light receiving element, and the second detection circuit And a threshold circuit for setting the operating threshold value of the second detection circuit higher than that of the first detection circuit, and an adder circuit for adding the output voltages of the both detection circuits and outputting an added voltage. It is characterized by having.
【0013】[0013]
この考案においては、第1の検出回路に並列に第2の検出回路を設け、第2の 検出回路の動作しきい値をしきい回路により第1の検出回路よりも高く設定し、 両検出回路の出力電圧を加算して加算回路により加算電圧を出力するようにした ため、受光素子を流れる電流の変化分のすべてが検出されて加算回路の出力電圧 に反映され、例えば発光素子の発光出力を所定周波数で変調する場合において外 乱光の影響の大小に関係なく加算回路の出力電圧の振幅がほぼ一定になる。 In this invention, a second detection circuit is provided in parallel with the first detection circuit, and an operating threshold value of the second detection circuit is set higher than that of the first detection circuit by a threshold circuit. Since the output voltage is added and the added voltage is output by the adder circuit, all the changes in the current flowing through the light receiving element are detected and reflected in the output voltage of the adder circuit. When the modulation is performed at a predetermined frequency, the amplitude of the output voltage of the adding circuit becomes almost constant regardless of the influence of the ambient light.
【0014】[0014]
図1はこの考案の光電検出装置の一実施例の詳細な結線図、図2はブロック図 である。 1 is a detailed connection diagram of an embodiment of the photoelectric detection device of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram.
【0015】 全体構成の概略について説明すると、図2に示すように、第1,第2の検出回 路21,22が並列に設けられ、両検出回路21,22が受光素子に接続され、 両検出回路21,22の出力電圧が加算回路23により加算されるようになって いる。Explaining the outline of the overall configuration, as shown in FIG. 2, first and second detection circuits 21 and 22 are provided in parallel, and both detection circuits 21 and 22 are connected to a light receiving element. The output voltages of the detection circuits 21 and 22 are added by the adder circuit 23.
【0016】 詳細には、図1に示すように、発光素子であるLED24の光を受光する受光 素子であるフォトトランジスタ25と、フォトトランジスタ25のエミッタにコ レクタが接続されエミッタがアースされたNPN型のスイッチングトランジスタ 26と、このトランジスタ26のベースに接続されスイッチング制御信号をベー スに与えるベース抵抗27と、トランジスタ26のベースとエミッタとの間に設 けられたバイアス抵抗28とにより受光回路29が構成され、トランジスタ26 のオン時にフォトトランジスタ25によりLED24からの光を受光することに よりフォトトランジスタ25に光電流が流れる。More specifically, as shown in FIG. 1, a phototransistor 25, which is a light-receiving element that receives light from the LED 24, which is a light-emitting element, and an NPN whose emitter is grounded and to which a collector is connected. Type switching transistor 26, a base resistor 27 connected to the base of the transistor 26 for applying a switching control signal to the base, and a bias resistor 28 provided between the base and the emitter of the transistor 26. The phototransistor 25 receives the light from the LED 24 when the transistor 26 is turned on, and a photocurrent flows through the phototransistor 25.
【0017】 そして、フォトトランジスタ25のコレクタに利得設定用抵抗30を介してオ ペアンプ31の反転入力端子が接続され、オペアンプ31の出力端子と反転入力 端子との間に帰還抵抗32が接続されると共に、オペアンプ31の非反転入力端 子が電圧VD の電源とアースとの間に設けられた2個の分圧抵抗33,34の接 続点に接続され、これら抵抗30,32〜34及びオペアンプ31により第1の 検出回路21が構成され、フォトトランジスタ25がある強度以上の光を受光す ると、抵抗32,30を介してフォトトランジスタ25のコレクタに電流I1 が 流れる。Then, the inverting input terminal of the operational amplifier 31 is connected to the collector of the phototransistor 25 via the gain setting resistor 30, and the feedback resistor 32 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 31. At the same time, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 31 is connected to the connection point of the two voltage dividing resistors 33 and 34 provided between the power source of the voltage V D and the ground, and these resistors 30, 32 to 34 and The first detection circuit 21 is configured by the operational amplifier 31, and when the phototransistor 25 receives light having a certain intensity or more, a current I 1 flows through the resistors 32 and 30 to the collector of the phototransistor 25.
【0018】 なお、VE はマイナス側電源の電圧を示す。Note that V E represents the voltage of the negative power supply.
【0019】 また、利得設定用抵抗35及びしきい回路36を介してフォトトランジスタ2 5のコレクタにオペアンプ37の反転入力端子が接続され、オペアンプ37の出 力端子と反転入力端子との間に帰還用抵抗38が接続されると共に、オペアンプ 37の非反転入力端子が電源VD とアースとの間に設けられた2個の分圧抵抗3 9,40の接続点に接続され、これら抵抗35,38〜40及びオペアンプ37 により第2の検出回路22が構成され、フォトトランジスタ25がさらに強度の 高い光を受光したときに、抵抗38,35及びしきい回路36を介してフォトト ランジスタ25のコレクタに電流I2 が流れ、フォトトランジスタ25が受光す る光の強度が低いと電流I2 は0となる。The inverting input terminal of the operational amplifier 37 is connected to the collector of the phototransistor 25 via the gain setting resistor 35 and the threshold circuit 36, and feedback is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 37. Resistor 38 is connected, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 37 is connected to the connection point of the two voltage dividing resistors 39 and 40 provided between the power source V D and the ground. The second detection circuit 22 is constituted by 38 to 40 and the operational amplifier 37, and when the phototransistor 25 receives light of higher intensity, the phototransistor 25 is connected to the collector of the phototransistor 25 via the resistors 38 and 35 and the threshold circuit 36. When the current I 2 flows and the intensity of light received by the phototransistor 25 is low, the current I 2 becomes zero.
【0020】 このとき、しきい回路36はダイオード36aとツェナーダイオード36bと からなり、アノードが互いに接続され、ダイオード36aのカソードがフォトト ランジスタ25のコレクタに接続されると共に、ツェナーダイオード36bのカ ソードが抵抗35に接続され、フォトトランジスタ25の受光する光強度が強く 、電圧VD の電源とフォトトランジスタ25のコレクタ電圧Va の差がダイオー ド36aの順方向電圧降下VF とツェナーダイオード36bのツェナー電圧VZD との和より大きければ、上記したように電流I2 が流れる。At this time, the threshold circuit 36 includes a diode 36a and a Zener diode 36b, the anodes of which are connected to each other, the cathode of the diode 36a is connected to the collector of the phototransistor 25, and the cathode of the Zener diode 36b is connected. The intensity of light received by the phototransistor 25 is high, and the difference between the power source of the voltage V D and the collector voltage V a of the phototransistor 25 is connected to the resistor 35, and the difference between the forward voltage drop V F of the diode 36 a and the zener of the zener diode 36 b. If it is larger than the sum of the voltage V ZD , the current I 2 flows as described above.
【0021】 さらに、両検出回路21,22のオペアンプ31,37の出力端子がそれぞれ 直流カット用コンデンサ41,42及び利得設定用抵抗43,44を介してオペ アンプ45の反転入力端子に接続され、オペアンプ45の出力端子と反転入力端 子との間に帰還抵抗46が接続され、オペアンプ45の非反転入力端子が電源V D とアースとの間に設けられた2個の分圧抵抗47,48の接続点に接続されて おり、各抵抗43,44,46〜48及びオペアンプ45により加算回路23が 構成され、両検出回路21,22の出力電圧を加算して出力するようになってい る。Furthermore, the output terminals of the operational amplifiers 31 and 37 of both detection circuits 21 and 22 are connected to the inverting input terminals of the operational amplifier 45 via the DC cut capacitors 41 and 42 and the gain setting resistors 43 and 44, respectively. A feedback resistor 46 is connected between the output terminal of the operational amplifier 45 and the inverting input terminal, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45 is connected to the power source V. D Is connected to the connection point of two voltage dividing resistors 47 and 48 provided between the ground and the ground, and the adder circuit 23 is configured by the resistors 43, 44, 46 to 48 and the operational amplifier 45. The output voltages of 21 and 22 are added and output.
【0022】 つぎに、動作について説明する。Next, the operation will be described.
【0023】 いま、外乱光の影響が少ない場合、即ちVa >(VD −VF −VZD)の関係が 成立している場合、上記したように第2の検出回路22の抵抗38,35及びし きい回路36を介して流れる電流I2 は0となるため、フォトトランジスタ25 の光電流IL は第1の検出回路21の抵抗32,30を介して流れる電流I1 に 等しくなり、両検出回路21,22の出力電圧V1 ,V2 はそれぞれ次のように 表される。但し、Vb ,Vc はそれぞれオペアンプ31,37の非反転入力端子 の電位、R32は抵抗32の抵抗値である。Now, when the influence of the ambient light is small, that is, when the relationship of V a > (V D −V F −V ZD ) is established, as described above, the resistance 38, since the current I 2 is 0 which flows through the 35 and Shi heard circuit 36, the photocurrent I L of the phototransistor 25 is equal to the current I 1 flowing through the resistor 32, 30 of the first detection circuit 21, The output voltages V 1 and V 2 of both detection circuits 21 and 22 are expressed as follows. However, V b and V c are the potentials of the non-inverting input terminals of the operational amplifiers 31 and 37, respectively, and R 32 is the resistance value of the resistor 32.
【0024】 V1 =Vb +I1 ・R32 …(I) V2 =Vc …(II) そして、フォトトランジスタ25の光電流が、LED24の発光出力の変調に よってI0 ,IL の間で変化すると、この光電流の変化による両検出回路21, 22の出力電圧の変化分ΔV1 ,ΔV2 は、ΔV1 =(IL −I0 )・R32,Δ V2 =0となり、例えば抵抗44,46の抵抗値を等しくした場合に加算回路2 3の出力電圧V0 は次のように表される。但し、Vd はオペアンプ45の非反転 入力端子の電位である。V 1 = V b + I 1 · R 32 (I) V 2 = V c (II) Then, the photocurrent of the phototransistor 25 changes to I 0 and I L due to the modulation of the light emission output of the LED 24. Change between the detection voltages 21 and 22 due to the change in the photocurrent, ΔV 1 and ΔV 2 become ΔV 1 = (I L −I 0 ) · R 32 and ΔV 2 = 0. For example, when the resistance values of the resistors 44 and 46 are made equal, the output voltage V 0 of the adder circuit 2 3 is expressed as follows. However, V d is the potential of the non-inverting input terminal of the operational amplifier 45.
【0025】 V0 =Vd −(IL −I0 )・R32 …(III) 従って、(III)式より、加算回路23の出力電圧の変化分,即ち振幅は、 (IL −I0 )・R32によって定まり、このとき上記したようにI2 =0で、し かもIL =I1 であることから、光電流の振幅(IL −I0 )は電流I1 の変化 分ΔI1 に等しくなり、加算回路23の出力電圧の振幅はΔI1 ・R32となる。V 0 = V d − (I L −I 0 ) · R 32 (III) Therefore, from the formula (III), the change amount of the output voltage of the adder circuit 23, that is, the amplitude is (I L −I 0 ) .R 32. At this time, as I 2 = 0 and I L = I 1 as described above, the amplitude of the photocurrent (I L −I 0 ) is the change amount of the current I 1 . It becomes equal to ΔI 1 , and the amplitude of the output voltage of the adder circuit 23 becomes ΔI 1 · R 32 .
【0026】 つぎに、外乱光の影響が大きくなり、Va <(VD −VF −VZD)の関係が成 立し、オペアンプ31,37がまだ飽和していない場合、第2の検出回路22の 抵抗38,35及びしきい回路36を介して電流I2 が流れるため、フォトトラ ンジスタ25の光電流IL は、IL =I1 +I2 となり、両検出回路21,22 の出力電圧V1 ,V2 はそれぞれ次のように表される。但し、R38は抵抗38の 抵抗値である。Next, when the influence of ambient light increases, the relationship of V a <(V D −V F −V ZD ) is established, and the operational amplifiers 31 and 37 are not saturated yet, the second detection is performed. Since the current I 2 flows through the resistors 38 and 35 of the circuit 22 and the threshold circuit 36, the photocurrent I L of the phototransistor 25 becomes I L = I 1 + I 2 and the outputs of both detection circuits 21 and 22. The voltages V 1 and V 2 are expressed as follows, respectively. However, R 38 is the resistance value of the resistor 38.
【0027】 V1 =Vb +I1 ・R32 …(IV) V2 =Vc +I2 ・R38 …(V) そして、フォトトランジスタ25の光電流がLED24の発光出力の変調によ ってI0 ,IL の間で変化すると、この光電流の変化による両検出回路21,2 2の出力電圧の変化分ΔV1 ,ΔV2 は、ΔV1 =ΔI1 ・R32,ΔV2 =ΔI 2 ・R38となり、加算回路23の出力電圧V0 は次のように表される。V1= Vb+ I1・ R32 … (IV) V2= Vc+ I2・ R38 (V) Then, the photocurrent of the phototransistor 25 is I due to the modulation of the light emission output of the LED 24.0, ILBetween the two detection circuits 21, 22 due to the change in the photocurrent, the change ΔV1, ΔV2Is ΔV1= ΔI1・ R32, ΔV2= ΔI 2 ・ R38And the output voltage V of the adding circuit 23 becomes0Is represented as follows.
【0028】 V0 =Vd −{ΔI1 ・R32+ΔI2 ・R38} …(VI) 従って、加算回路23の出力電圧の振幅は、両検出回路21,22の出力電圧 の変化分ΔV1 ,ΔV2 の加算値に等しくなり、従来に比べて第2の検出回路2 2の変化分ΔV2 だけ加算回路23の出力電圧が増加するため、外乱光の影響が 小さい場合と比較しても最終出力電圧の振幅は減少しない。V 0 = V d − {ΔI 1 · R 32 + ΔI 2 · R 38 } (VI) Therefore, the amplitude of the output voltage of the adder circuit 23 is the variation ΔV of the output voltage of both detection circuits 21 and 22. 1 becomes equal to the added value of ΔV 2 , and the output voltage of the adding circuit 23 increases by the change ΔV 2 of the second detection circuit 22 compared to the conventional case, so that the influence of ambient light is small. However, the amplitude of the final output voltage does not decrease.
【0029】 さらに、外乱光の影響が大きくなって第2の検出回路23のオペアンプ37が 飽和した場合、第2の検出回路23の出力電圧V2 は一定の限界値V2Gとなり、 フォトトランジスタ25の光電流がLED24の発光出力の変調によってI0 , IL の間で変動した場合に、コンデンサ41により直流分に相当する出力電圧V 2G がカットされるため、加算回路23の出力電圧のV0 は、V0 =(Vd −ΔI 1 ・R32)と表され、出力電圧V0 の振幅は第1の検出回路21の出力電圧の変 化分ΔV1 (=ΔI1 ・R32)に等しくなる。Furthermore, when the influence of the ambient light becomes large and the operational amplifier 37 of the second detection circuit 23 is saturated, the output voltage V of the second detection circuit 23 is increased.2Is a constant limit value V2GTherefore, the photocurrent of the phototransistor 25 becomes I due to the modulation of the light emission output of the LED 24.0, ILOutput voltage V corresponding to the direct current component due to the capacitor 41 2G Is cut, the output voltage V of the adder circuit 23 is V0Is V0= (Vd-ΔI 1 ・ R32), The output voltage V0Is the variation ΔV of the output voltage of the first detection circuit 21.1(= ΔI1・ R32).
【0030】 このとき、通常はこのようにオペアンプ37が飽和しないように各抵抗の抵抗 値設定がなされるため、加算回路23の出力電圧が上記(VI)式で表される状 態において使用されるが、オペアンプ37が飽和した場合でも、従来と同様ΔV 1 の振幅に等しい出力電圧V0 の振幅が得られる。At this time, the resistance value of each resistor is normally set so that the operational amplifier 37 does not saturate in this way, so that the output voltage of the adder circuit 23 is used in the state represented by the above formula (VI). However, even when the operational amplifier 37 is saturated, ΔV remains the same as before. 1 Output voltage V equal to the amplitude of0The amplitude of is obtained.
【0031】 ところで、図3に示す従来構成と図1に示す本考案の構成とで、外乱光の有無 による最終出力電圧の振幅を測定したところ、図3の場合、外乱光があるときの 出力電圧の振幅は外乱光がないときの15%であるのに対し、図1の場合、外乱 光があるときとないときの出力電圧の振幅は同じとなった。By the way, when the amplitude of the final output voltage is measured depending on the presence or absence of ambient light with the conventional configuration shown in FIG. 3 and the configuration of the present invention shown in FIG. 1, the output when the ambient light is present is shown in FIG. The amplitude of the voltage is 15% when there is no ambient light, whereas in FIG. 1, the amplitude of the output voltage is the same when there is no ambient light and when there is no ambient light.
【0032】 因みに、外乱光がない場合として、LEDによるフォトトランジスタの光電流 が10μAとなり、外乱光がある場合として、外乱光によるフォトトランジスタ の光電流成分が2mA,LEDによる光電流成分が10μAとなるように測定条 件を設定した。Incidentally, when there is no ambient light, the photocurrent of the phototransistor by the LED is 10 μA, and when there is ambient light, the photocurrent component of the phototransistor by the ambient light is 2 mA and the photocurrent component by the LED is 10 μA. The measurement conditions were set so that
【0033】 従って、第1の検出回路21の出力電圧の変化分と、第1の検出回路21より 動作しきい値の高い第2の検出回路22の出力電圧の変化分とを加算回路23に より加算するようにしたため、フォトトランジスタ25を流れる電流の変化分の すべてを加算回路23の出力電圧に反映でき、何らかの原因でLED24の発光 出力が低下したときや、フォトトランジスタ25のhfeが小さいときなど、フォ トトランジスタ25の光電流の変化分が微少となった時でも加算回路の出力電圧 の振幅をほぼ一定にすることができ、LED24による光信号の検出精度の低下 を防止でき、従来のような後段の増幅回路による波形歪などの問題も解消できる 。Therefore, the change amount of the output voltage of the first detection circuit 21 and the change amount of the output voltage of the second detection circuit 22 having an operation threshold value higher than that of the first detection circuit 21 are sent to the adder circuit 23. Since the addition is performed more, all the change in the current flowing through the phototransistor 25 can be reflected in the output voltage of the adder circuit 23, and when the light emission output of the LED 24 is lowered for some reason or when the h fe of the phototransistor 25 is small. In this case, the amplitude of the output voltage of the adder circuit can be made almost constant even when the amount of change in the photocurrent of the phototransistor 25 is very small, and it is possible to prevent the detection accuracy of the optical signal from the LED 24 from decreasing. Problems such as waveform distortion due to the latter-stage amplifier circuit can be solved.
【0034】 なお、両検出回路21,22,受光回路29の構成は上記したものに限定され ないのは言うまでもない。Needless to say, the configurations of the two detection circuits 21, 22 and the light receiving circuit 29 are not limited to those described above.
【0035】[0035]
以上のように、この考案の光電検出装置によれば、第1の検出回路に並列に第 2の検出回路を設け、第2の検出回路の動作しきい値をしきい回路により第1の 検出回路よりも高く設定し、両検出回路の出力電圧を加算して加算回路により加 算電圧を出力するようにしたため、発光素子の発光出力を所定周波数で変調する 場合において、外乱光の影響の大小に関係なく加算回路の出力電圧の振幅をほぼ 一定にすることができ、発光素子による光信号の検出精度の低下を防止すること が可能になり、光スイッチ等に好適である。 As described above, according to the photoelectric detection device of the present invention, the second detection circuit is provided in parallel with the first detection circuit, and the operating threshold of the second detection circuit is detected by the threshold circuit. Since the output voltage of both detection circuits is added and the added voltage is output by the adder circuit when the light output of the light emitting element is modulated at a specified frequency, the influence of ambient light is small. Regardless of the above, the amplitude of the output voltage of the adder circuit can be made substantially constant, and it becomes possible to prevent the detection accuracy of the optical signal from being reduced by the light emitting element, which is suitable for optical switches and the like.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】この考案の光電検出装置の一実施例の結線図で
ある。FIG. 1 is a connection diagram of an embodiment of a photoelectric detection device of the present invention.
【図2】この考案のブロック構成図である。FIG. 2 is a block diagram of the present invention.
【図3】従来の光電検出装置の結線図である。FIG. 3 is a connection diagram of a conventional photoelectric detection device.
【図4】図3の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of FIG. 3;
21,22 第1,第2の検出回路 23 加算回路 24 LED(発光素子) 25 フォトトランジスタ(受光素子) 29 受光回路 21, 22 First and second detection circuit 23 Adder circuit 24 LED (light emitting element) 25 Phototransistor (light receiving element) 29 Light receiving circuit
Claims (1)
流れる受光素子からなる受光回路と、前記受光回路に接
続され前記受光素子の光電流に応じた出力電圧を発生す
る第1の検出回路と、前記第1の検出回路に並列に前記
受光回路に接続され前記受光素子の光電流に応じた出力
電圧を発生する第2の検出回路と、前記第2の検出回路
に設けられ前記第2の検出回路の動作しきい値を前記第
1の検出回路よりも高く設定するしきい回路と、前記両
検出回路の出力電圧を加算して加算電圧を出力する加算
回路とを備えたことを特徴とする光電検出装置。1. A light receiving circuit comprising a light receiving element through which a photocurrent flows by receiving light from a light emitting element, and a first detection circuit connected to the light receiving circuit for generating an output voltage according to the photocurrent of the light receiving element. A second detection circuit which is connected to the light receiving circuit in parallel with the first detection circuit and generates an output voltage according to the photocurrent of the light receiving element; and the second detection circuit which is provided in the second detection circuit. And a threshold circuit for setting the operation threshold of the detection circuit higher than that of the first detection circuit, and an adder circuit for adding the output voltages of the both detection circuits and outputting the added voltage. And photoelectric detector.
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Publications (2)
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JP2589744Y2 JP2589744Y2 (en) | 1999-02-03 |
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