JPH09105671A - Photosensor circuit - Google Patents

Photosensor circuit

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JPH09105671A
JPH09105671A JP26328695A JP26328695A JPH09105671A JP H09105671 A JPH09105671 A JP H09105671A JP 26328695 A JP26328695 A JP 26328695A JP 26328695 A JP26328695 A JP 26328695A JP H09105671 A JPH09105671 A JP H09105671A
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JP
Japan
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output
voltage
operational amplifier
switching
current
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Pending
Application number
JP26328695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Nagaoka
秀一 永岡
Hiroshi Ishikawa
博 石川
Yoshinori Otsubo
善徳 大坪
Yasuhiro Tono
安広 遠野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd, Mazda Motor Corp filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP26328695A priority Critical patent/JPH09105671A/en
Publication of JPH09105671A publication Critical patent/JPH09105671A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect the illuminance of a wide area by providing a converting means for converting the output current of photodetecting element to a voltage, a means for switching the output of the element to the input of the converting means, and a control means for controlling the operations of the switching means and inputting the output of the conversion means. SOLUTION: The photosensor circuit comprises a photodetecting element PD1 and a controller 1. The controller 1 has a switching means 2 connected with the output of the element PD1 , an operational amplifier OP1 for converting the current IS to be input via the means 2 into a voltage, a conversion means having a resistor connected to the amplifier, and an amplifying means such as an operational amplifier OP2 for amplifying the output of the conversion means. The circuit detects the current IS of the element PD1 with the two modes of an offset detecting mode and photodetecting mode as one period. The operation for subtracting the value from the value of the voltage V2 detected by the offset detecting mode in the case of the current IS=0 is conducted, the value proportional to the current IS excluding offset amount is detected, and an accurate detection having no error is conducted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は自動車用の空調及
びライト制御装置等に用いて好適な光センサ回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sensor circuit suitable for use in a vehicle air conditioner, a light controller, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車等に搭載される自動空調制御装置
では、検出された室外(車室外)の日射の強さに応じ
て、風量、吹き出し温度等の各種制御パラメータが補正
される。同様に周囲の明るさに応じて制御を行うものと
して、周囲が暗くなったときにライトを点灯し、明るく
なったときに消灯するライトの自動点灯制御がある。こ
の空調制御のための日射検出とライトの点灯制御のため
の照度検出を一つの光検出素子で行うシステムの構成が
特開平6−344754号公報「自動車空調およびライ
ト制御装置」に記載されている。
2. Description of the Related Art In an automatic air-conditioning control device mounted on an automobile or the like, various control parameters such as an air flow rate and a blowout temperature are corrected according to the detected intensity of outdoor sunlight (outside the vehicle compartment). Similarly, as a control that is performed according to the brightness of the surroundings, there is automatic lighting control of a light that lights up when the surroundings become dark and turns off when it becomes bright. The configuration of a system for detecting insolation for air conditioning control and illuminance detection for lighting control by a single photodetector is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-344754 "Automobile Air Conditioning and Light Control Device". .

【0003】また、この空調制御のための日射検出とラ
イトの点灯制御のための照度検出を一つの光検出素子で
行うにあたっての問題点とその解決策の一例が特開平4
−194626号公報「光センサ回路」に記載されてい
る。図4はこの公報に記載されている光検出素子とその
出力増幅回路からなる光センサ回路を示す回路図であ
る。図4に示す光センサ回路は、演算増幅器10、室外
の照度を検出するために設けられている光検出素子1
1、演算増幅器10の負帰還部に設けられ直列抵抗Rf1
及びRf2、抵抗Rf2に並列接続されているダイオード1
2及び基準電圧源13(VREF)から構成されている。
Further, there is an example of a problem and a solution thereof in performing the solar radiation detection for the air conditioning control and the illuminance detection for the lighting control of the light by one photodetector.
No. 1994626, “Optical sensor circuit”. FIG. 4 is a circuit diagram showing an optical sensor circuit including a photodetector and an output amplifier circuit thereof described in this publication. The photosensor circuit shown in FIG. 4 includes an operational amplifier 10 and a photodetector element 1 provided to detect outdoor illuminance.
1. A series resistor Rf 1 provided in the negative feedback portion of the operational amplifier 10.
And diode 1 connected in parallel with Rf 2 and resistor Rf 2
2 and a reference voltage source 13 (V REF ).

【0004】一般に、自動空調制御用の照度検出とライ
ト制御用の照度検出を一つの光検出素子を用いて行う場
合、検出素子として用いられるフォトダイオード等から
の出力は、自動空調制御用には例えば数mA程度の出力
電流の領域が制御上必要な領域となり、ライト制御用に
は数μA程度の微弱な出力電流の領域が制御上必要な領
域となる。したがって、例えばこのような光検出素子の
出力電流を一定の増幅率で電圧に変換して出力を得た場
合には、ライト制御用の照度を検出したときの出力電圧
値が自動空調制御用のそれに対して千分の一程度の値に
なってしまい、信号対雑音比(S/N比)が悪化してし
まうという問題がある。よって、このような動作条件で
用いられる光検出素子及びその出力増幅回路には、異な
る出力領域の両方をS/N比を下げることなく検出・増
幅することが要求される。
Generally, when the illuminance detection for automatic air conditioning control and the illuminance detection for light control are performed using one photodetector, the output from a photodiode or the like used as the detector is not suitable for automatic air conditioning control. For example, a region with an output current of about several mA is a region required for control, and a region with a weak output current of about several μA for write control is a region required for control. Therefore, for example, when the output current of such a photodetector is converted into a voltage with a constant amplification factor to obtain an output, the output voltage value when the illuminance for light control is detected is the value for automatic air conditioning control. On the other hand, the value becomes about one thousandth, and there is a problem that the signal-to-noise ratio (S / N ratio) deteriorates. Therefore, the photodetector and the output amplifier circuit thereof used under such operating conditions are required to detect and amplify both different output regions without lowering the S / N ratio.

【0005】図4に示す光センサ回路は、演算増幅器1
0の負帰還抵抗の値を2段階に切り換えることによっ
て、検出素子11の出力を2段階の変換率で電流−電圧
変換する回路である。図5は図4に示す回路の一動作例
を示す図であり、横軸は光検出素子11の出力電流
Sh、縦軸は図4に示す端子14及び15間の出力電圧
outをそれぞれ示している。図5では、一動作例とし
て図4に示す光検出素子11がライト制御用の照度検出
を行うときに1〜5μAの電流を出力し、自動空調制御
用の照度検出をを行うときに1〜2mAの電流を出力す
ると仮定し、また基準電圧源13とダイオード12のオ
ン電圧の合計の値が3.2〜3.4Vであるとしてい
る。
The optical sensor circuit shown in FIG.
It is a circuit that converts the output of the detection element 11 into current-voltage at two conversion rates by switching the value of the negative feedback resistance of 0 in two steps. FIG. 5 is a diagram showing an operation example of the circuit shown in FIG. 4, in which the horizontal axis represents the output current I Sh of the photodetector 11, and the vertical axis represents the output voltage V out between the terminals 14 and 15 shown in FIG. 4, respectively. Shows. In FIG. 5, as one operation example, the photodetector 11 shown in FIG. 4 outputs a current of 1 to 5 μA when performing illuminance detection for light control, and outputs 1 to 5 μA when performing illuminance detection for automatic air conditioning control. It is assumed that a current of 2 mA is output, and the total value of the on-voltages of the reference voltage source 13 and the diode 12 is 3.2 to 3.4V.

【0006】図5に示すように、図4に示す光センサ回
路によれば、例えば、ライト制御に必要な照度検出時に
0.5V〜3V程度の出力電圧を得ることがきるととも
に、自動空調制御のための照度検出時にも4V付近の出
力電圧を得ることができる。なお、この場合の抵抗Rf1
の抵抗値は約600kΩ、抵抗Rf2の抵抗値は約3kΩ
である。
As shown in FIG. 5, according to the optical sensor circuit shown in FIG. 4, for example, an output voltage of about 0.5V to 3V can be obtained at the time of illuminance detection necessary for light control, and automatic air conditioning control is possible. It is possible to obtain an output voltage near 4 V even when detecting the illuminance. In this case, the resistance Rf 1
Has a resistance of about 600 kΩ, and the resistance of resistor Rf 2 is about 3 kΩ.
It is.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光センサ回路では、ライト制御に用いる領域での光
検出素子11からの微弱な出力電流をS/N比の問題が
無視できる程度の所定の電圧に変換するため、数百kΩ
程度の大きな抵抗値を有する帰還抵抗を用いている。し
たがって、その分、演算増幅器のバイアス電流のばらつ
きや温度変化が出力電圧に与える影響が大きくなってし
まう。バイアス電流やオフセット電流が小さい高精度の
演算増幅器は高価であったり、あるいは常温域では所望
の特性を得ることができても、自動車等の動作温度範囲
が広くまた温度、振動等環境の厳しい条件では使用でき
なかったり、特性を得ることができなかったり、という
問題がある。
By the way, in the above-mentioned conventional photosensor circuit, the weak output current from the photodetection element 11 in the region used for the light control is set to a predetermined level such that the problem of the S / N ratio can be ignored. Several hundred kΩ to convert the voltage to
A feedback resistor having a large resistance value is used. Therefore, the influence of the variation of the bias current of the operational amplifier and the temperature change on the output voltage increases accordingly. A high-precision operational amplifier with a small bias current or offset current is expensive, or even if the desired characteristics can be obtained at room temperature, the operating temperature range of automobiles is wide and the environment such as temperature and vibration is severe. However, there is a problem that it cannot be used or the characteristics cannot be obtained.

【0008】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、安価で汎用の光検出素子、演算増幅器等の回
路素子を用いても、広い領域の照度を精度よく検出する
ことができる光センサ回路を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made under such a background, and it is possible to accurately detect the illuminance in a wide area even if an inexpensive general-purpose photodetector, a circuit element such as an operational amplifier is used. An object is to provide an optical sensor circuit.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、光検出素子と、その光検出
素子の出力電流を入力して電圧に変換して出力する変換
手段と、前記光検出素子の出力と前記変換手段の入力と
の間に介在し、その光検出素子の出力と前記変換手段の
入力との接続及び非接続状態を切り換える切り換え手段
と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を
制御するとともに、各切り換え動作状態において前記変
換手段の出力を取り込む制御手段とを具備することを特
徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a photo-detecting element, and a converting means for inputting an output current of the photo-detecting element, converting it into a voltage and outputting it. , Switching means interposed between the output of the photodetection element and the input of the conversion means for switching the connection and disconnection state between the output of the photodetection element and the input of the conversion means, and at predetermined intervals. The control means controls the switching operation of the switching means, and controls the fetching of the output of the converting means in each switching operation state.

【0010】また、請求項2記載の発明は、前記変換手
段が、前記光検出素子の出力電流を入力して所定の増幅
率で電圧に変換して出力する電圧変換手段と、この電圧
変換手段の出力をさらに所定の増幅率で増幅して出力す
る増幅手段とから構成されていることを特徴としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, the conversion means receives the output current of the photodetection element, converts the output current into a voltage with a predetermined amplification factor, and outputs the voltage, and the voltage conversion means. Is further configured to be amplified by a predetermined amplification factor and output.

【0011】また、請求項3記載の発明は、光検出素子
と、この光検出素子の出力の接続及び非接続状態を切り
換えて出力する切り換え手段と、この切り換え手段の出
力を増幅する第1の演算増幅器と、この第1の演算増幅
器の出力を増幅する第2の演算増幅器と、前記第1及び
第2の演算増幅器のオフセット電圧に応じたバイアス電
圧を発生し前記第1の演算増幅器に入力するバイアス電
圧発生手段と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り
換え動作を制御するとともに、各切り換え動作状態にお
いて前記第1及び第2の演算増幅器の出力を取り込む制
御手段とを具備することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, the photodetector element, switching means for switching and outputting the connected and disconnected states of the output of the photodetector element, and the first output means for amplifying the output of the switching means. An operational amplifier, a second operational amplifier that amplifies the output of the first operational amplifier, and a bias voltage corresponding to the offset voltage of the first and second operational amplifiers is generated and input to the first operational amplifier. Bias voltage generating means and control means for controlling the switching operation of the switching means for each predetermined cycle and for fetching the outputs of the first and second operational amplifiers in each switching operation state. I am trying.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態について説明する。図1は自動車におい
て適用する場合の、この発明の一実施の形態による光セ
ンサ回路の構成を示す回路図である。図1においてPD
1は車室内のダッシュボード上等に設けられているフォ
トダイオード等からなる光検出素子、1は制御部であ
り、この図に示す場合この発明の光センサ回路は、光検
出素子PD1と制御部1とから構成されている。制御部
1では、光検出素子PD1の出力電流が所定の大きさの
電圧を有する電圧信号に変換された後1チップ・マイク
ロプロセッサ(MPU)IC1へ入力される。そして、
1チップ・マイクロプロセッサIC1は、内部に記憶さ
れているプログラムに従ってオートエアコン(自動空調
制御装置)の日射コントロールを行うための信号、ヘッ
ドライトやスモールライトの点灯・消灯を行うオートラ
イトコントロールを行うための信号等を出力する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an optical sensor circuit according to an embodiment of the present invention when applied to an automobile. PD in Figure 1
1 cabin dashboard a photodiode or the like that choice to provided the light detecting element, 1 denotes a control unit, the optical sensor circuit of the present invention the case shown in this figure, the light detecting element PD 1 and Control And part 1. In the control unit 1, the output current of the photo-detecting element PD 1 is converted into a voltage signal having a voltage of a predetermined magnitude and then input to the 1-chip microprocessor (MPU) IC 1 . And
The 1-chip microprocessor IC 1 performs a signal for controlling solar radiation of an automatic air conditioner (automatic air conditioning control device) according to a program stored therein, and an automatic light control for turning on / off a headlight and a small light. To output a signal or the like.

【0013】この場合、1チップ・マイクロプロセッサ
IC1は、内部にRAM、ROM等の記憶回路、アナロ
グ/デジタル変換回路、タイマー回路等を備え、図示し
ていない車載のバッテリを電源とする直流5Vの電源で
動作する。また、日射コントロール用の信号は例えばエ
アコン用のブロアモータや風向きを制御するためのステ
ップモータを駆動制御するための信号であり、オートラ
イトコントロール用の信号はヘッドライトやスモールラ
イトを断続するリレーを駆動制御するための信号であ
る。なお、1チップ・マイクロプロセッサIC1からの
出力の形態はこの図に示すものに限らず、日射コントロ
ール及びオートライトコントロール以外の各種制御信号
を出力したり、あるいは他の制御装置へ通信信号として
それらの信号を出力するものであってもよい。
In this case, the one-chip microprocessor IC 1 is provided with a storage circuit such as RAM and ROM, an analog / digital conversion circuit, a timer circuit, etc., and has a 5V DC power source from a vehicle-mounted battery (not shown). Works with power. The signals for controlling solar radiation are signals for controlling the blower motors for air conditioners and the step motors for controlling the wind direction, while the signals for auto light control drive relays that connect and disconnect headlights and small lights. It is a signal for controlling. The form of output from the one-chip microprocessor IC 1 is not limited to that shown in this figure, and various control signals other than the solar radiation control and the auto light control are output, or they are used as communication signals to other control devices. It is also possible to output the signal of.

【0014】制御部1は、光検出素子PD1の出力が接
続される切り換え手段2と、切り換え手段2を介して入
力される電流ISを電圧に変換するための演算増幅器O
1及びそれに接続されている抵抗等からなる変換手段
と、その変換手段の出力を増幅する演算増幅器OP2
からなる増幅手段とから構成されている。この場合、切
り換え手段2はアナログスイッチ、リレー等からなる2
個のスイッチS1及びS2から構成されている。一方のス
イッチS1は光検出素子PD1の出力端子間を断続するよ
うに接続されていて、他方のスイッチS2は光検出素子
PD1の一方の端子と演算増幅器OP1の反転入力端子間
を断続するように接続されている。そして、スイッチS
1及びS2は、それぞれ、マイクロプロセッサIC1の出
力端子PO1に入力が接続されているインバータIN1
出力及び端子PO1からの出力に応じて(出力“H”でオ
ン)、この図に示すように互いに逆位相で連動して動作
する。つまり、スイッチS2が開いているときには、光
検出素子PD1の出力端子間がスイッチS1によってショ
ートされるようになっている。
The control section 1 includes a switching means 2 to which the output of the photodetector PD 1 is connected, and an operational amplifier O for converting the current I S input via the switching means 2 into a voltage.
It is composed of a conversion means composed of P 1 and a resistor connected to it, and an amplification means composed of an operational amplifier OP 2 etc. for amplifying the output of the conversion means. In this case, the switching means 2 comprises an analog switch, a relay, etc. 2
It is composed of individual switches S 1 and S 2 . One switch S 1 is connected so as to intermittently connect between the output terminals of the photodetector PD 1 , and the other switch S 2 is connected between one terminal of the photodetector PD 1 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP 1. Are connected to be intermittent. And the switch S
1 and S 2 respectively correspond to the output of the inverter IN 1 whose input is connected to the output terminal P O1 of the microprocessor IC 1 and the output from the terminal P O1 (ON at the output “H”). As shown in, they operate in a mutually opposite phase. That is, when the switch S 2 is open, between the output terminals of the photodetector element PD 1 is adapted to be shorted by the switch S 1.

【0015】演算増幅器OP1には、その出力端子と反
転入力端子間に抵抗R1が、非反転入力端子に抵抗R
2が、出力端子に抵抗R7と演算増幅器OP2の非反転入
力端子が接続されている。抵抗R2の他方の端子は、他
端が直流5V電源に接続されている抵抗R5と他端が接
地されている抵抗R6との接続点に接続されている。上
記抵抗R7の他方の端子はマイクロプロセッサIC1のア
ナログ/デジタル変換回路の入力端子AD1及びカソー
ドが5V電源に接続されているダイオードD1のアノー
ドに接続されている。
The operational amplifier OP 1 has a resistor R 1 between its output terminal and its inverting input terminal and a resistor R 1 at its non-inverting input terminal.
2 , the output terminal is connected to the resistor R 7 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP 2 . The other terminal of the resistor R 2 is connected to a connection point of a resistor R 5 whose other end is connected to a DC 5V power source and a resistor R 6 whose other end is grounded. The other terminal of the resistor R 7 is connected to the anode of the diode D 1 to the input terminal AD 1 and the cathode of the analog / digital converter of the microprocessor IC 1 is connected to a 5V power supply.

【0016】演算増幅器OP2には、その出力端子と反
転入力端子間に抵抗R4が、反転入力端子に接地抵抗R3
が、出力端子に抵抗R8がそれぞれ接続されている。抵
抗R8の他方の端子はマイクロプロセッサIC1のアナロ
グ/デジタル変換回路の入力端子AD2及びカソードが
5V電源に接続されているダイオードD2のアノードに
接続されている。
The operational amplifier OP 2 has a resistor R 4 between its output terminal and its inverting input terminal, and a ground resistance R 3 at its inverting input terminal.
However, the resistor R 8 is connected to each output terminal. The other terminal of the resistor R 8 is connected to the input terminal AD 2 of the analog / digital conversion circuit of the microprocessor IC 1 and the anode of the diode D 2 whose cathode is connected to the 5V power supply.

【0017】またこの場合、演算増幅器OP1及び演算
増幅器OP2は、直流12Vの片電源の電源Vccで動作
するように構成されている。
Further, in this case, the operational amplifier OP 1 and the operational amplifier OP 2 are constructed so as to be operated by the power source V cc of the single power source of DC 12V.

【0018】次に図1に示す光センサ回路の動作につい
て説明する。ここでは上述した各抵抗R1〜R8は、一例
としてそれぞれR1=R2=1.2kΩ、R3=1kΩ、
4=100kΩ、R5=15kΩ、R6=47Ω、R7
8=10kΩの抵抗値を有しているとする。また、光
検出素子PD1の出力電流をIS、演算増幅器OP1の出
力端子の電圧をV1、オフセット電圧をVOS1、演算増幅
器OP2の出力端子の電圧をV2、オフセット電圧をV
OS2、抵抗R5と抵抗R6の接続点の電圧をVSSとする。
Next, the operation of the optical sensor circuit shown in FIG. 1 will be described. Here, each of the resistors R 1 to R 8 described above is, as an example, R 1 = R 2 = 1.2 kΩ, R 3 = 1 kΩ,
R 4 = 100 kΩ, R 5 = 15 kΩ, R 6 = 47 Ω, R 7 =
It is assumed that it has a resistance value of R 8 = 10 kΩ. Further, the output current of the photodetector PD 1 is I S , the voltage of the output terminal of the operational amplifier OP 1 is V 1 , the offset voltage is V OS1 , the voltage of the output terminal of the operational amplifier OP 2 is V 2 , and the offset voltage is V.
OS2, the voltage at the node between the resistor R 5 resistors R 6 and V SS.

【0019】なお、この電圧VSSは、演算増幅器OP1
のオフセット電圧VOS1と演算増幅器OP2のオフセット
電圧VOS2のそれぞれの規格値のマイナス方向の最大値
を加算した値の絶対値よりも大きい値に設定される。
The voltage V SS is equal to the operational amplifier OP 1
Of the offset voltage V OS1 and the offset voltage V OS2 of the operational amplifier OP 2 are set to a value larger than the absolute value of the sum of the maximum values of the standard values in the negative direction.

【0020】図1に示す光センサ回路は、図3に示すよ
うに、演算増幅器OP1及びOP2等の特性のばらつきや
温度変化によって発生するオフセット電圧及びその変化
等の誤差分を検出するためのオフセット検出モードと実
際に光検出素子PD1の出力を検出する光検出モードの
2つのモードを1周期として繰り返しながら、光検出素
子PD1の出力電流ISの検出を行う。図3はマイクロプ
ロセッサIC1の出力端子PO1の出力信号SWの変化と
内部のアナログ/デジタル変換回路の出力をサンプリン
グするタイミングを示すタイミングチャートである。図
3において時刻t1がオフセット検出モードでのサンプ
リングのタイミングであり、時刻t2が光検出モードで
のサンプリングのタイミングである。これらの時刻t1
及び時刻t2は、各モードの状態が安定する、各周期に
おいて少なくとも半分以上の時間が経過したところに設
定されることが望ましい。また、1周期の時間は各回路
素子の温度等の動作条件の差が無視できる程度の間隔で
設定する必要がある。例えば、各モードを50ms程度
の時間に設定する。
As shown in FIG. 3, the optical sensor circuit shown in FIG. 1 detects an offset voltage generated due to a variation in characteristics of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 and a temperature change, and an error component such as the change. The output current I S of the photodetector element PD 1 is detected by repeating the two modes of the offset detection mode and the photodetection mode for actually detecting the output of the photodetector element PD 1 as one cycle. FIG. 3 is a timing chart showing changes in the output signal SW of the output terminal P O1 of the microprocessor IC 1 and the timing of sampling the output of the internal analog / digital conversion circuit. In FIG. 3, time t 1 is the sampling timing in the offset detection mode, and time t 2 is the sampling timing in the light detection mode. These times t 1
It is desirable that the time t 2 and the time t 2 be set at the time when at least half the time has elapsed in each cycle, in which the state of each mode is stable. Further, it is necessary to set the time for one cycle at intervals such that the difference in operating conditions such as the temperature of each circuit element can be ignored. For example, each mode is set to a time of about 50 ms.

【0021】次にオフセット検出モードと光検出モード
の2つの各モードの詳細について説明する。まずオフセ
ット検出モードでは、マイクロプロセッサIC1の出力
端子PO1からの出力信号SWが“L”となり、スイッチ
1がオン、スイッチS2がオフに制御される。したがっ
て、光検出素子PD1の出力端子間がショートされ、演
算増幅器OP1のスイッチS1及びS2側の回路がオープ
ンとなる。この場合、演算増幅器OP1の出力電圧V
1は、
Next, the details of each of the offset detection mode and the light detection mode will be described. First, in the offset detection mode, the output signal SW from the output terminal P O1 of the microprocessor IC 1 becomes "L", and the switch S 1 is turned on and the switch S 2 is turned off. Therefore, the output terminals of the photodetector element PD 1 are short-circuited, and the circuits on the switches S 1 and S 2 side of the operational amplifier OP 1 are opened. In this case, the output voltage V of the operational amplifier OP 1
1 is

【0022】V1=VOS1+VSS V 1 = V OS1 + V SS

【0023】で求められる電圧となり、演算増幅器OP
2の出力電圧V2は、
The voltage obtained by the above becomes, and the operational amplifier OP
Output voltage V 2 of 2,

【0024】V2=(VOS2+V1)・(1+R4/R3V 2 = (V OS2 + V 1 ) · (1 + R 4 / R 3 ).

【0025】すなわち時刻t1の電圧V2(t1)はThat is, the voltage V 2 (t 1 ) at time t 1 is

【0026】V2(t1)=(VOS2+VOS1+VSS)・
(1+R4/R3
V 2 (t 1 ) = (V OS2 + V OS1 + V SS ).
(1 + R 4 / R 3 )

【0027】となる。上述したように電圧VSSは、オフ
セット電圧VOS1とオフセット電圧VOS 2それぞれのマイ
ナス方向の推定最大値を加えた値よりも大きな値に設定
されているので、VOS2+VOS1+VSSの値はかならずプ
ラスの値となる。したがって、時刻t1において検出さ
れた電圧V2の値V2(t1)は、その時刻における演算
増幅器OP1とOP2のオフセット電圧に応じた値を含
み、かつ光検出素子PD1の出力電流ISを含まない値と
して、マイクロプロセッサIC1に取り込まれる。
## EQU1 ## As described above, the voltage V SS is set to a value larger than the value obtained by adding the estimated maximum values of the offset voltage V OS1 and the offset voltage V OS 2 in the negative direction. Therefore, the value of V OS2 + V OS1 + V SS It is always a positive value. Therefore, the value V 2 (t 1 ) of the voltage V 2 detected at the time t 1 includes a value corresponding to the offset voltage of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 at that time, and the output of the photodetector PD 1 The value that does not include the current I S is taken into the microprocessor IC 1 .

【0028】なお、各演算増幅器OP1及びOP2の出力
電圧V1及びV2が、電圧値5VにダイオードD1又はD2
のオン電圧を加えた電圧を越える場合には、抵抗R7
8と各ダイオードD1、D2からなるクランプ回路によ
って端子AD1及びAD2に入力される電圧がクランプさ
れる。このクランプ回路は、通常の照度検出領域で、各
演算増幅器OP1及びOP2が出力飽和を起こさないよう
に、各演算増幅器OP1及びOP2の出力電圧をマイクロ
プロセッサIC1の動作電圧より高くしたことによるマ
イクロプロセッサIC1への過電圧の印加を防止するた
めに設けられている。
The output voltages V 1 and V 2 of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 are diode D 1 or D 2 at a voltage value of 5V.
When the voltage exceeds the ON voltage of, resistance R 7 ,
The voltage input to the terminals AD 1 and AD 2 is clamped by the clamp circuit composed of R 8 and the diodes D 1 and D 2 . This clamp circuit makes the output voltage of each operational amplifier OP 1 and OP 2 higher than the operating voltage of the microprocessor IC 1 in order to prevent the output saturation of each operational amplifier OP 1 and OP 2 in the normal illuminance detection region. It is provided to prevent the application of an overvoltage to the microprocessor IC 1 due to the above.

【0029】また、オフセット検出モードにおいてスイ
ッチS1をショートするのは、スイッチS2のみをオフし
た場合に、電流源である光検出素子PD1の出力端子間
がハイ・インピーダンス状態となって高い電圧を発生す
ることを防止するためである。これによって、例えばス
イッチS2をMOSアナログスイッチ等の半導体スイッ
チで構成した場合にも、光検出素子PD1の出力端子間
の発生電圧によるスイッチS2のリーク電流の増加等を
防ぐことができる。
Further, the switch S 1 is short-circuited in the offset detection mode because when only the switch S 2 is turned off, a high impedance state is high between the output terminals of the photodetector PD 1 which is a current source. This is to prevent generation of voltage. Thus, even when the switch S 2 is composed of a semiconductor switch such as a MOS analog switch, it is possible to prevent an increase in the leak current of the switch S 2 due to the voltage generated between the output terminals of the photodetector element PD 1 .

【0030】一方、光検出モードにおいては、マイクロ
プロセッサIC1の出力端子PO1からの出力信号SWが
“H”となり、スイッチS1がオフ、スイッチS2がオン
に切り換えられる。したがって、光検出素子PD1の出
力端子がそれぞれ演算増幅器OP1の各入力端子に接続
される。この場合、演算増幅器OP1の出力電圧V1は、
On the other hand, in the light detection mode, the output signal SW from the output terminal P O1 of the microprocessor IC 1 becomes "H", the switch S 1 is turned off and the switch S 2 is turned on. Therefore, the output terminal of the photodetector element PD 1 is connected to each input terminal of the operational amplifier OP 1 . In this case, the output voltage V 1 of the operational amplifier OP 1 is

【0031】V1=VOS1+VSS+IS・(R1+R2V 1 = V OS1 + V SS + I S · (R 1 + R 2 )

【0032】で求められる電圧となる。そして演算増幅
器OP2の出力電圧V2は、
The voltage is obtained by The output voltage V 2 of the operational amplifier OP 2 is

【0033】V2=(VOS2+V1)・(1+R4/R3V 2 = (V OS2 + V 1 ) · (1 + R 4 / R 3 )

【0034】で上述した場合と同じなので、この場合に
は時刻t2の電圧V2(t2)が
Since it is the same as the above case, the voltage V 2 (t 2 ) at time t 2 is

【0035】V2(t2)=(VOS2+VOS1+VSS+IS
・(R1+R2))・(1+R4/R3
V 2 (t 2 ) = (V OS2 + V OS1 + V SS + I S
・ (R 1 + R 2 )) ・ (1 + R 4 / R 3 )

【0036】となる。したがって、時刻t2において検
出された電圧V2の値V2(t2)は、その時刻における
演算増幅器OP1とOP2のオフセット電圧に応じた値と
光検出素子PD1の出力電流ISに応じた値の両方を含む
値として、マイクロプロセッサIC1に取り込まれる。
It becomes Therefore, the value V 2 (t 2 ) of the voltage V 2 detected at the time t 2 is the value corresponding to the offset voltage of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 at that time and the output current I S of the photodetector element PD 1. Is taken into the microprocessor IC 1 as a value including both the values according to.

【0037】ここで、マイクロプロセッサIC1は所定
のプログラムに従って、V2(t2)−V2(t1)なる減
算を行い、合計のオフセット電圧値VOS3(=VOS2+V
OS1+VSS)を含まない、出力電流ISに応じた値を求め
る。そして、マイクロプロセッサIC1は、このV2(t
2)−V2(t1)なる減算によって求めた照度に応じた
検出値と、電圧V1の検出値とに応じて、ライトコント
ロールと日射コントロールのための各信号の出力処理を
行う。
Here, the microprocessor IC 1 performs a subtraction of V 2 (t 2 ) -V 2 (t 1 ) according to a predetermined program, and the total offset voltage value V OS3 (= V OS2 + V)
A value corresponding to the output current I S not including OS1 + V SS ) is obtained. Then, the microprocessor IC 1 uses the V 2 (t
2) a detection value corresponding to the illuminance obtained by -V 2 (t 1) comprising subtraction, in accordance with the detected value of the voltage V 1, the output process is performed for each signal for light control and solar control.

【0038】図2に上述した条件における定常状態での
光検出素子PD1の出力電流ISと各演算増幅器OP1
びOP2の出力電圧V1及びV2の関係を示す。この図に
示すように、一方、ライトコントロール用の出力電流I
Sが数μAの領域(この場合1〜5μA)で電圧V2は数
V(この場合1〜3V)の出力を有しており、他方、日
射コントロール用の数mA(この場合1〜2mA)の領
域で電圧V1は数V(この場合2〜5V)の出力を有し
ている。例えばライトの点灯及び消灯を判定する照度に
おける電流ISの値がそれぞれ1μA、5μAであると
した場合、ライトを点灯させるときの判定電圧の大きさ
はVTL、ライトを消灯させるときの判定電圧の大きさは
THとなり、それぞれの判定はV2(t2)−V2(t1
との比較によって行うことができる。
[0038] A light detection device PD 1 of the output current I S and the relationship between the operational amplifiers OP 1 and OP 2 output voltages V 1 and V 2 in the steady state in the above-mentioned condition in FIG. On the other hand, as shown in this figure, the output current I for light control
In the region where S is several μA (in this case, 1 to 5 μA), the voltage V 2 has an output of several V (in this case, 1 to 3 V), while on the other hand, several mA for solar radiation control (in this case, 1 to 2 mA). In this region, the voltage V 1 has an output of several V (in this case, 2 to 5 V). For example, when the value of the current I S at the illuminance for determining whether to turn on or off the light is 1 μA and 5 μA, the magnitude of the determination voltage when the light is turned on is V TL , and the determination voltage when the light is turned off. Is V TH , and each judgment is V 2 (t 2 ) −V 2 (t 1 ).
Can be done by comparison with.

【0039】素子のばらつき、温度変化等によって各演
算増幅器OP1及びOP2のオフセット電圧VOS1及びV
OS2が変動するため、図2に示す電圧VSSと電圧VOS1
びVOS 2を加えた電圧VOS3は変化する。しかし、本実施
の形態によれば、電流IS=0のときの値をオフセット
検出モードで検出し、光検出モードで検出した電圧V2
の値からその値を減算する演算を行い、オフセット分を
除いた電流ISに比例した値を検出する。したがって、
オフセット電圧が比較的大きい汎用の演算増幅器を用い
た場合であっても誤差のない精度の高い検出を行うこと
ができる。また、電流ISを電圧V1に変換する回路にお
ける帰還抵抗R1及び入力抵抗R2はそれぞれ数kΩ以下
に設定することができるので、演算増幅器のオフセット
電流やバイアス電流そのものによる検出精度の悪化を低
く抑えることができる。
The offset voltages V OS1 and V OS1 of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 depend on variations in elements and temperature changes.
Since OS2 changes, the voltage V OS3 obtained by adding the voltage V SS and the voltages V OS1 and V OS 2 shown in FIG. 2 changes. However, according to the present embodiment, the value when the current I S = 0 is detected in the offset detection mode and the voltage V 2 detected in the light detection mode is detected.
The calculation is performed by subtracting the value from the value of, and a value proportional to the current I S excluding the offset is detected. Therefore,
Even if a general-purpose operational amplifier having a relatively large offset voltage is used, highly accurate detection without error can be performed. Further, since the feedback resistor R 1 and the input resistor R 2 in the circuit for converting the current I S into the voltage V 1 can be set to several kΩ or less, the detection accuracy is deteriorated due to the offset current of the operational amplifier and the bias current itself. Can be kept low.

【0040】また、図2に示すように、各演算増幅器O
1及びOP2の出力電圧の飽和点を通常の電流ISの検
出領域よりそれぞれ高くして、かつそれらの電源電圧を
マイクロプロセッサIC1すなわちアナログ/デジタル
変換回路の動作電圧より高く設定することで、動作範囲
の広い電流IS対電圧V1、V2の特性を得ている。
Further, as shown in FIG. 2, each operational amplifier O
The saturation point of the output voltage of P 1 and OP 2 is set higher than the detection region of the normal current I S , and their power supply voltage is set higher than the operating voltage of the microprocessor IC 1, that is, the analog / digital conversion circuit. Thus, the characteristics of the current I S and the voltages V 1 and V 2 having a wide operating range are obtained.

【0041】なお、上記の実施の形態においては、各演
算増幅器を片電源(単一電源)で動作するものとした
が、電源の構成および演算増幅器自体を両電源のものと
なるように変更してもよい。この場合には図1に示す抵
抗R5及び抵抗R6からなるバイアス電圧VSSを形成する
回路を省略して、抵抗R2を直接接地する構成とするこ
とができる。
In the above embodiment, each operational amplifier is operated by one power supply (single power supply), but the configuration of the power supply and the operational amplifier itself are changed so as to be of both power supplies. May be. In this case, the circuit for forming the bias voltage V SS composed of the resistor R 5 and the resistor R 6 shown in FIG. 1 may be omitted, and the resistor R 2 may be directly grounded.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光検出素子の出力成分を含まない変換手段又は演算
増幅器の出力と、光検出素子の出力成分を含む変換手段
又は演算増幅器の出力を、所定の周期毎に繰り返して制
御部が取り込むので、制御部においてその両方の出力に
基づいて誤差成分を除去することが可能となる。したが
って、誤差成分を生じるような変換手段又は演算増幅器
を用いても精度の高い光検出を行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the output of the conversion means or the operational amplifier which does not include the output component of the photodetector and the output of the conversion means or the operational amplifier which includes the output component of the photodetector. Since the control unit repeatedly takes in every predetermined period, the control unit can remove the error component based on both outputs. Therefore, it is possible to perform highly accurate photodetection even by using a conversion unit or an operational amplifier that produces an error component.

【0043】また、請求項3記載の発明によれば、第1
及び第2の演算増幅器を片電源で動作するものとするこ
とが可能となり、回路構成の簡単化と構成部品の低価格
化を図ることができる。
According to the invention described in claim 3, the first
Also, the second operational amplifier can be operated with a single power source, and the circuit configuration can be simplified and the cost of the components can be reduced.

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

【図1】この発明の一実施の形態による光センサ回路の
回路構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an optical sensor circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光センサ回路の一動作特性を示す特
性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing one operation characteristic of the optical sensor circuit shown in FIG.

【図3】図1に示す光センサ回路における動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the optical sensor circuit shown in FIG.

【図4】従来の光センサ回路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional optical sensor circuit.

【図5】図4に示す回路の動作特性を示す特性図であ
る。
5 is a characteristic diagram showing operating characteristics of the circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御部 2 切り換え手段 PD1 光検出素子 OP1,OP2 演算増幅器 IC1 マイクロプロセッサ S1,S2 スイッチ R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8 抵抗DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 control part 2 switching means PD 1 photodetector OP 1 , OP 2 operational amplifier IC 1 microprocessor S 1 , S 2 switch R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 7 , R 8 resistance

フロントページの続き (72)発明者 大坪 善徳 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 遠野 安広 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内Front page continued (72) Inventor Yoshinori Otsubo, 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Co., Ltd. (72) In-house, No. 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光検出素子と、 その光検出素子の出力電流を入力して電圧に変換して出
力する変換手段と、 前記光検出素子の出力と前記変換手段の入力との間に介
在し、その光検出素子の出力と前記変換手段の入力との
接続及び非接続状態を切り換える切り換え手段と、 所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において前記変換手
段の出力を取り込む制御手段とを具備することを特徴と
する光センサ回路。
1. A photo-detecting element, a converting means for inputting an output current of the photo-detecting element to convert it into a voltage and outputting the voltage, and an intervening device between the output of the photo-detecting element and the input of the converting means. Switching means for switching the connection and non-connection state of the output of the photodetector and the input of the converting means, and controlling the switching operation of the switching means at every predetermined cycle, and the converting means in each switching operation state. And a control means for taking in the output of the optical sensor circuit.
【請求項2】 前記変換手段が、前記光検出素子の出力
電流を入力して所定の増幅率で電圧に変換して出力する
電圧変換手段と、この電圧変換手段の出力をさらに所定
の増幅率で増幅して出力する増幅手段とから構成されて
いることを特徴とする請求項1記載の光センサ回路。
2. The voltage converting means, wherein the converting means inputs the output current of the photo-detecting element, converts the output current into a voltage at a predetermined amplification rate, and outputs the voltage, and the output of the voltage converting means further has a predetermined amplification rate. 2. The optical sensor circuit according to claim 1, wherein the optical sensor circuit comprises: an amplifying unit that amplifies and outputs.
【請求項3】 光検出素子と、 この光検出素子の出力の接続及び非接続状態を切り換え
て出力する切り換え手段と、 この切り換え手段の出力を増幅する第1の演算増幅器
と、 この第1の演算増幅器の出力を増幅する第2の演算増幅
器と、 前記第1及び第2の演算増幅器のオフセット電圧に応じ
たバイアス電圧を発生し前記第1の演算増幅器に入力す
るバイアス電圧発生手段と、 所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において前記第1及
び第2の演算増幅器の出力を取り込む制御手段とを具備
することを特徴とする光センサ回路。
3. A photo-detecting element, a switching means for switching and outputting the output of the photo-detecting element by switching between connected and non-connected states, a first operational amplifier for amplifying the output of the switching means, and the first operational amplifier. A second operational amplifier for amplifying the output of the operational amplifier; a bias voltage generating means for generating a bias voltage according to the offset voltage of the first and second operational amplifiers and inputting the bias voltage to the first operational amplifier; And a control means for controlling the switching operation of the switching means for each cycle and for fetching the outputs of the first and second operational amplifiers in each switching operation state.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130009657A (en) * 2011-07-15 2013-01-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Photodetector
WO2015105048A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 Output-current detection chip for diode sensors, and diode sensor device

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