JPS58124978A - 光学式オン−オフセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学式オン−オフセンサは各種制御機器等に広く用いら
れているが、外乱光の影響をさげるため変調方式を用い
ているものが多い。

しかし、この変調光の検出回路は一般にアナログ方式の
ものが多く２次のような欠点を有していた。

（１）　　使用部品の特性バラツキによる製品性能のバ
ラツキが太きい。

（２）使用条件下での温湿度変化に伴って特性が変動し
、誤動作する。

（３）　　ノイズに弱い。

そこで本発明者らはこれら欠点を解消すべく鋭意検討の
結果、この検出回路をディジタル処理することにより解
決し２本発明に到ったものである。

即ち本発明は発光素子を変調駆動し、当該変調光を反射
または透過光として受光し、被検出物の有無を判別する
光学式オン−オフセンサにおいて９発光パルスと受光パ
ルスとを周期的にカウントし、受光パルス数と発光パル
ス数が同一かまたはその差が設定された許容数以内であ
るかをディジタル処理により判別することを特徴とする
ディジタルパルス数判定回路を有する光学式オン−オフ
センサに関する。

以下に詳しく本発明につき説明する。

第１図の（ｌは発１辰回路であり２通常のＣＲ発振回路
又は水晶、セラミック等を用いた発振回路でよく１発振
周波数としてはＩ　ＫＨｚ〜ｌ　ＭＨｚが適当である。

この信号を受けて第１図の（２）において発光素子を変
調駆動するが、できるだけ強い元パワーを出力できるよ
うデユーティを小さクシ、発光時の駆動電流を大きくと
れるよう設計する。

このような高速変調が可能な発光素子としてはＬＥＤ　
（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）が
適している。

この変調された光はレンズ等により適度な指向性を持た
せて使用される。さらに望ましくは光ファイバを用いて
この光を任意の場所にもっていく等の方法がある。

このようにして得られた変調光は反射方式又は透過方式
により受光検出され被検出物の有無を判別する。

この受光方式にも発光方式と同様にレンズや光ファイバ
を用いて受光素子に集光する方法が好ましい。

受光素子としてはホトダイオード又はホトトランジスタ
が適している。

次に第１図の（３）において外乱光と信号光とを分離す
る為にフィルター回路を構成する。この回路構成は単に
直流光と変調光とを分離することが目的で簡単なＣＲ回
路で構成すれば充分である。

次に第１図の（４）において信号光を増幅する。

増幅回路としてはトランジスタやオペアンプ（演算増幅
器）を使用し、第１図の（６）で必要とするパルス入力
条件を満たす程度まで増幅するか、もしくはさらに第１
図の（５）の波形整形回路を追加して、より正確に入力
条件を満たすパルスに整形するのが好ましい。

次に第１図の（６）のディジタルパルス数判定回路によ
り信号光の受信の有無を判定する。

まず第１図の（６−１）ディジタルパルス数判定回路に
おいて同図発振回路（１）よりそれぞれ０）　信号パル
スを入力し、フリップフロップ回路で構成されたカウン
ター回路によりそれぞれ同時にカウントを実施する。

このカウント結果を第１図の（６−２）に８いて受信カ
ウント数が発信カウント数と同じか又は設定された許容
数以内であるか否かを判定する。

第２〜４図は本方式によるタイミングチャートの例であ
る。さらに詳しく以下に説明する。

まず発光パルスをカウンターに入力してＱ１〜Ｑ４の分
周パルスを得、ここから特定の数のパルスをリセットパ
ルスとする。第２図では１５パルスをリセットパルス（
Ｒ＝ＱＩ・Ｑ、・Ｑ３・Ｑ４）トして使用している例で
ある。

次に許容範囲を示すパルスを同様にしてつくるが、９パ
ルスから１４パルスまでを許容ノ（ルスとしたためＱ４
　パルスを使用する。

一方受光パルスは発光パルスで得られたリセットパルス
を共用し、カウントスタート点を同一にする。発光パル
スと同様にＱ−〜Ｑ′、の分周）くルスを得、ここから
受信特定パルスをつ（る。

第３図では１２パルスを受信特定パルスとした（５） ためＱ。”　Ｑ’＋−Ｑ；、Ｑ−で得られる。

次いで許容パルス内に受信特定パルスが生じたかどうか
を判定する為２判定パルスをつ（る。

、ｊ７）判定パルス（Ｐ＝ＱＩ・ＱＯ）　　で受信の有
無を知る。

このようにパルス数の判定は同一数で判定してもよいが
、ノイズマージンを考慮してパルス数の判定に幅をもた
せることも可能である。

これは外来の他の変調された光信号との分離精度との兼
合いで決める必要がある。

本回路は発光パルスと受光パルスの数を比較するだけの
回路である為、もし検出付近に他の変調周波数の光源が
存在しても単に本センサの発振周波数を変化させるだけ
でその他の調整を必要とせず、簡単に外乱光ノイズを遮
断することができる。

従ってパルス数の判定幅は多少広（もっても問題はない
。通常設定パルス数の７０〜１５０チを一致と判定する
。

次に考慮すべき点はカウント数を何パルスで（６） 判定するかであり、これは必要な応答性との兼合いで決
まるが１通常は４〜１６バルス程度である。

次にパルス数判定結果を出力する出力回路（７）を構成
する。本回路構成はリセットパルスとリセットパルスの
間に判定パルスが有るか否かを出力すればよくリニア的
手法によってリセットパルスからスタートして次のリセ
ットパルスが生じるまでにパルスの有無を判別する回路
を組んでもよいし、またディジタル手法によって同様の
手段を講じてもよい。ここではディジタル手法で実施す
る方法の例を述べる。

第４図にそのタイミングチャートを示す。

リセットパルスの反転パルスをＲとしＲ−８フリツプフ
ロツプのＲ端子に入力し、一方判定パルスの反転パルス
ＰをＳ端子に入力する。この出力をＲ８出力とし、ＱＲ
のパルスが得られる。これをラッチ回路のＤ端子に入力
し、一方発振回路のパルスより１４番パルスを得、これ
をラッチ回路のラッチパルスＧとして入力する。

このようにするとセンサ出力Ｓはリセット・リセット間
に判定パルスが有ったか否かを示すパルスとなり得る。

このパルスを使用してさらに信号伝送用に増幅、変調す
ることも可能であり、ＬＥＤを駆動して光パルスとして
信号を伝送することも良い。またオープンコレクター出
力として外部負荷を駆動することも可能である。

このようにして得られた本発明の効果は従来にないディ
ジタル手法によるパルス数判定回路テアル為、個別部品
のバラツキをあまり考ｌすることな（同一性能を有する
製品が得られ、製品コストを低くすることができ、さら
に外部ノイズに強く応答性についても任意に設定でき。

環境の変動に対してもきわめて安定な動作が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセンサにおける回路の構成を説明する
ものであり９図中（１）は発振回路、（２）は発光回路
、（３）はフィルター回路、（４）は増幅回路、（５）
は波形整形回路、（６）はディジタルパルス数判定回路
、（７）は出力回路、（８）は発光素子、（９）は受光
素子である。 第２〜４図は本発明のセンサにおけるタイミングチャー
トの例を示すものである。 （９）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光素子を変調駆動し、当該変調光を反射または透過光
   として受光し、被検出物の有無を判別する光学式オンー
   オフセンサにおいて、該変調光の発光パルスと受光パル
   スとを周期的にカウントし、受光パルス数と発光パルス
   数が同一かまたはその差が設定された許容数以内である
   かをディジタル処理により判別するようにしたことを特
   徴とする光学式オン−オフセンサ。