JPS5937701Y2 - Photo sensor temperature compensation circuit - Google Patents

Photo sensor temperature compensation circuit

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JPS5937701Y2
JPS5937701Y2 JP9692077U JP9692077U JPS5937701Y2 JP S5937701 Y2 JPS5937701 Y2 JP S5937701Y2 JP 9692077 U JP9692077 U JP 9692077U JP 9692077 U JP9692077 U JP 9692077U JP S5937701 Y2 JPS5937701 Y2 JP S5937701Y2
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JP
Japan
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light emitting
temperature
circuit
temperature compensation
output
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JP9692077U
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Japanese (ja)
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JPS5425076U (en
Inventor
文夫 浅野
Original Assignee
株式会社リコー
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、フォトセンサーにおける半導体発光素子の
温度変化による輝度の変動を補正して、常に一定レベル
の輝度を保つようにした温度補償回路に関し、特に複数
個の発光素子を有するフォトセンサーの温度補償を1つ
の回路で行なうことができ、しかも発光素子を駆動する
ための定電圧回路の補償も可能なフォトセンサーの温度
補償回路を提案する。
[Detailed description of the invention] This invention relates to a temperature compensation circuit that compensates for variations in brightness due to temperature changes in semiconductor light-emitting elements in photosensors, and maintains a constant level of brightness at all times. We propose a temperature compensation circuit for a photosensor that can perform temperature compensation for a photosensor with a single circuit, and can also compensate for a constant voltage circuit for driving a light emitting element.

フォトセンサーとしては透過式や反射式等のものが知ら
れており、機械的な位置検出装置に比べて、その構成が
簡単でしかもコスト的にも安価なため、各種装置におい
て位置検出のために広く使用されている。
Transmissive type and reflective type photosensors are known, and their configuration is simpler and cheaper than mechanical position detection devices, so they are used for position detection in various devices. Widely used.

第1図は、多数個のフォトセンサーを備えたドツトプリ
ンターの要部を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the main parts of a dot printer equipped with a large number of photosensors.

図面において、1はプリントヘッド、2はセンサーユニ
ット、3はマイラーで3Aはマイラー3上に印刷された
ドツトマーク、4はカードで4Aはカード4上に印刷さ
れた印字位置検出用のマーク、5はマークセンサー、6
はカード送り用のローラー7はローラー6と同軸結合さ
れた回転ディスク、8はスリットセンサーを示す。
In the drawing, 1 is a print head, 2 is a sensor unit, 3 is mylar, 3A is a dot mark printed on the mylar 3, 4 is a card, 4A is a mark for detecting the print position printed on the card 4, and 5 is a mark printed on the card 4. Mark sensor, 6
The card feeding roller 7 is a rotating disk coaxially connected to the roller 6, and 8 is a slit sensor.

このドツトプリンターでは、センサーユニット2やマー
クセンサー5、スリットセンサー8等の各種フォトセン
サーにより、キャリアの位置の検出やカードのプリント
位置の検出、あるいはマークのカウント等が行なわれる
In this dot printer, various photosensors such as the sensor unit 2, mark sensor 5, and slit sensor 8 detect the position of the carrier, the print position of the card, or count the marks.

第2図は、センサーユニット2の断面略図であり、LE
DI−3は’lダイオード、PH−’rr1〜3はフォ
トトランジスタを示し、また2Aはドツトセン?−12
Bと2Cは同じくマイラー3上に印刷されたマークによ
りキャリアの位置を検出するセンサーを示す。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sensor unit 2.
DI-3 is a diode, PH-'rr1 to 3 are phototransistors, and 2A is a dot sensor. -12
B and 2C also show sensors that detect the position of the carrier by marks printed on Mylar 3.

また、第3図Aはドツトセンサー2Aの出力回路、同図
BはオペアンプOPの出力eaを示ス。
3A shows the output circuit of the dot sensor 2A, and FIG. 3B shows the output ea of the operational amplifier OP.

このドツトセンサー2Aによるドントマンクの検出の場
合には、その検出出力は、第3図Bのようにサイン波状
の変化を生じ、その正あるいは負のピーク値をドツト印
字位置とすれば、第4図Aのように文字I F T+が
プリントされる。
When the dot sensor 2A detects a don't-miss pattern, its detection output changes in the form of a sine wave as shown in FIG. The letters I F T+ are printed like A.

また、正負の両方のピーク値をドツト印字位置とすれば
、第4図Bのようにプリントされる。
Furthermore, if both the positive and negative peak values are set as dot printing positions, the dots will be printed as shown in FIG. 4B.

なお、この第4図AとBにおいては、実線が黒マークの
ピーク値、1点鎖線が白マークのピーク値を示している
In FIGS. 4A and 4B, the solid line indicates the peak value of the black mark, and the one-dot chain line indicates the peak value of the white mark.

ところが、周囲温度の変化により、第3図Bに示すよう
にオペアンプOPの出力eaのピーク値eapが変動さ
れると、ドツト位置の検出レベルも変化されることにな
り、したがってドツト印字の間隔も不揃いとなって印字
品質が低下する。
However, if the peak value eap of the output ea of the operational amplifier OP changes due to a change in the ambient temperature, as shown in FIG. Print quality will deteriorate due to unevenness.

このような温度変化の影響は、キャリアの位置を検出す
るためのセンサー2Bや2Cの場合にも現われ、バイア
スレベルが相対的に変化されて正しい位置検出が不可能
となる。
The influence of such a temperature change also appears in the case of the sensors 2B and 2C for detecting the position of the carrier, and the bias level is relatively changed, making it impossible to accurately detect the position.

さらに、カード4上のマーク4Aを検出するマークセン
サー5や、回転ディスク7のスリットを検出するスリッ
トセンサー8についても同様である。
Furthermore, the same applies to the mark sensor 5 that detects the mark 4A on the card 4 and the slit sensor 8 that detects the slit of the rotating disk 7.

このような不都合を除くために、従来のフォトセンサー
では主として受光側で温度補償を行なうようにしており
、例えば特性の揃った2つの受光素子を用いて温度変化
による輝度変動を相殺させたり、あるいは受光素子の定
電圧駆動や定電流駆動を行なっていた。
In order to eliminate such inconveniences, conventional photosensors mainly perform temperature compensation on the light receiving side. For example, two light receiving elements with the same characteristics are used to cancel out brightness fluctuations due to temperature changes, or The light-receiving element was driven at constant voltage or constant current.

そして、第1図のように多数個のセンサーを使用する場
合には、センサーのそれぞれへ温度補償のための回路を
設けるようにしていた。
When a large number of sensors are used as shown in FIG. 1, each sensor is provided with a circuit for temperature compensation.

これに対して、この考案のフォトセンサーの温度補償回
路は、フォトセンサーの発光側において温度補償を行な
うことを特徴とする特に複数個のフォトセンサーを使用
する場合にも、1個の補償回路を用いるだけですべての
発光素子の温度補償が可能となり、さらに定電圧駆動回
路の補償も同時に行えるようにすることを目的とする。
On the other hand, the photo sensor temperature compensation circuit of this invention is characterized by performing temperature compensation on the light emitting side of the photosensor.In particular, even when multiple photosensors are used, one compensation circuit is required. It is an object of the present invention to make it possible to compensate the temperature of all light emitting elements by simply using the device, and also to compensate the constant voltage drive circuit at the same time.

第5図は、この考案の温度補償回路の一実施例を示すブ
ロツク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of the temperature compensation circuit of this invention.

図面において、op−1〜0P−3はオペアンプ、Tr
lとTr2はトランジスタ、LEDは発光ダイオード、
R8−R8は抵抗器、RVlとRv2は可変抵抗器を示
し、またE1〜E3は直流電源、Va〜Vdは入出力電
圧を示す。
In the drawing, op-1 to 0P-3 are operational amplifiers, Tr
l and Tr2 are transistors, LED is a light emitting diode,
R8-R8 are resistors, RVl and Rv2 are variable resistors, E1-E3 are DC power supplies, and Va-Vd are input/output voltages.

オペアンプ0P−1は、トランジスタTri等とともに
対数変換器を構成しており、入力信号Vaを対数変換し
て、出力信号vbを発生させる。
The operational amplifier 0P-1 constitutes a logarithmic converter together with the transistor Tri and the like, and logarithmically converts the input signal Va to generate an output signal vb.

次のオペアンプ0P−2は、抵抗器R2とR3とR7と
で入力信号vbを反転増幅し、またオペアンプ0P−3
はトランジスタTr2や抵抗器R4・〜R6とともに定
電圧回路を構成している。
The next operational amplifier 0P-2 inverts and amplifies the input signal vb with resistors R2, R3, and R7, and the operational amplifier 0P-3
constitutes a constant voltage circuit together with the transistor Tr2 and the resistors R4 to R6.

一般に、発光ダイオードLEDのpn接合部の電圧は、
温度が上昇するとともに減少され、その輝度が低下する
Generally, the voltage at the pn junction of a light emitting diode LED is
As the temperature increases, its brightness decreases.

第6図は、この発光ダイオードの周囲温度Tと輝度りと
の関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between ambient temperature T and brightness of this light emitting diode.

そして、発光ダイオードの輝度りおよびp −n接合部
に流れる電流■は、次の式(1)および(2)によって
表わされる。
The brightness of the light emitting diode and the current (2) flowing through the p-n junction are expressed by the following equations (1) and (2).

ただし、K1とに2は比例定数 eは電子の電荷(1,602X10”9C)Vはp −
n接合部にかかる電圧 にはホルンマン定数(1,380×1O−23J10K
) Tは絶対温度(0K) なお、GaAsPの場合には、m二1で低電流領域では
n=2、高電流領域ではn=1となる。
However, K1 and 2 are proportional constant e is the electron charge (1,602X10"9C) and V is p -
The voltage applied to the n-junction is determined by the Hornmann constant (1,380×1O-23J10K
) T is the absolute temperature (0K) In the case of GaAsP, n=2 in the low current region and n=1 in the high current region at m21.

この式(1)を変換すれば となり、 さらにp −n接合部にかかる電圧Vは で表わされる。If we convert this formula (1), we get Then, Furthermore, the voltage V applied to the p-n junction is It is expressed as

また、トランジスタに流れるコレクタ電流をIoとすれ
ば ただし、Ioは逆方向飽和電流 VBEはベース・エミッタ間電圧 VBEについて変換すれば となり、 で表わされる。
Further, if the collector current flowing through the transistor is Io, then the reverse saturation current VBE is converted with respect to the base-emitter voltage VBE, and is expressed as follows.

さて、第5図の回路において、入力電圧Vaを与えると
、その出力vbとしてはトランジスタTriのベース・
エミッタ間電圧が出力されるので、上記式(6)から となり、温度Tが上昇するとともに、その出力vbは減
少される。
Now, in the circuit of FIG. 5, when input voltage Va is applied, its output vb is the base of transistor Tri.
Since the emitter voltage is output, the above equation (6) is satisfied, and as the temperature T rises, the output vb decreases.

しかし、次の反転増幅器により反転増幅されてが得られ
る。
However, it is inverted and amplified by the next inverting amplifier.

すなわち、温度Tの上昇とともに、出力Vcの電圧も上
昇する。
That is, as the temperature T rises, the voltage of the output Vc also rises.

その結果、定電圧回路の出力電圧Vdも温度Tの上昇と
ともに増加し、発光ダイオードLEDに流れる電流Iも
増加する。
As a result, the output voltage Vd of the constant voltage circuit also increases as the temperature T rises, and the current I flowing through the light emitting diode LED also increases.

この場合に、発光ダイオードLEDの順方向降下電圧の
うち、温度による変化分△■は、上記の式(5)と(6
)に対応している。
In this case, the change △■ due to temperature in the forward voltage drop of the light emitting diode LED is calculated by the above equations (5) and (6).
) is supported.

そこで、上記の式(4)の発光ダイオードのp −n接
合部にかかる電圧■の温度による変化分と、トランジス
タTr2における式(6)のベース・エミッタ間電圧V
BEの変化分について、VBEの変化分だけ出力Vdが
上昇されるように抵抗器R2とR3とR5とR6の値を
決定すれば、一温度Tの上昇とともに発光ダイオードL
EDに流れる電流も増加されて、常に一定の輝度を保つ
ことができる。
Therefore, the change due to temperature in the voltage ■ applied to the p-n junction of the light emitting diode in equation (4) above, and the base-emitter voltage V in equation (6) in transistor Tr2
If the values of resistors R2, R3, R5, and R6 are determined so that the output Vd is increased by the change in VBE with respect to the change in BE, then as the temperature T rises, the light emitting diode L
The current flowing through the ED is also increased so that constant brightness can be maintained at all times.

なお、第5図では発光ダイオードLEDが1個だけ接続
されている場合を示したが、複数個の発光ダイオードが
並列接続されている場合でも同様である。
Although FIG. 5 shows the case where only one light emitting diode LED is connected, the same applies even when a plurality of light emitting diodes are connected in parallel.

第7図は、この考案の他の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of this invention.

図面において0P−4と0P−5はオペアンプ、Tr3
はトランジスタ、LED1〜LEDnは発光ダイオード
、Dはダイオード、R9−R14は抵抗器を示し、また
ーE4とR5は直流電源、Ve〜Vgは入出力電圧を示
す。
In the drawing, 0P-4 and 0P-5 are operational amplifiers, Tr3
are transistors, LED1 to LEDn are light emitting diodes, D is a diode, R9 to R14 are resistors, -E4 and R5 are DC power supplies, and Ve to Vg are input/output voltages.

この第7図の温度補償回路では、温度変化によるダイオ
ードDの順方向降下電圧の変化分△Vをオペアンプ0P
−4により反転増幅し、さらに先の第5図の場合と同様
な定電圧回路でn個の発光ダイオードLED1〜L E
D nの駆動制御を行なうようにしている。
In the temperature compensation circuit shown in FIG.
-4, and then the n light emitting diodes LED1 to L E
The drive control of Dn is performed.

すなわち、例えば温度が上昇した場合に、ダイオードD
の順方向降下電圧VDが△Vだけ下がったとすれば、オ
ペアンプ0P−4の入力電圧Veは Ve”” (R4VD) ・・・・・・・・
・・・・(9)かも、 Ve−△■=−(R4−(VD−△y))= (E4
+△V−VD) ・・・・・・00)となり、この場
合のオペアンプ0P−4の出力Vfは旦囲△Vだけ上昇
する。
That is, for example, when the temperature rises, the diode D
If the forward drop voltage VD of is lowered by △V, the input voltage Ve of operational amplifier 0P-4 is Ve"" (R4VD)...
...(9) Maybe Ve-△■=-(R4-(VD-△y))= (E4
+ΔV−VD) ...00), and the output Vf of the operational amplifier 0P-4 in this case increases by ΔV.

その結果、発光9 ダイオードLED1〜LEDnの駆動部の電圧R12R
IO Vgも R1゜+R13° R9°V“け上昇さする。
As a result, the voltage R12R of the driving part of the light emitting 9 diode LED1 to LEDn
IO Vg also increases by R1°+R13° R9°V".

そこで、例えばゲルマニウムダイオードの場合には、
RIOR12=1となるように抵R9R12+R13 抗値を選ぶことにより、温度変化による駆動部の電圧V
gの変動を相殺することができ、常に一定の輝度を保つ
ことができる。
For example, in the case of germanium diodes,
By selecting the resistance values of the resistors R9R12+R13 so that RIOR12=1, the voltage V of the drive unit due to temperature changes can be reduced.
Fluctuations in g can be canceled out, and a constant brightness can always be maintained.

なお、発光ダイオードだけでなく、フォトトランジスタ
を用いる場合についても、同様にして温度補償を行なう
ことができる。
Note that temperature compensation can be performed in the same manner not only when using a light emitting diode but also when using a phototransistor.

以上に詳明に説明したとおり、この考案のフォトセンサ
ーの温度補償回路では、発光ダイオードやフォトトラン
ジスタ等の半導体発光素子の温度−輝度特性が対数変化
することに着目し、フォトセンサーの発光側において、
温度変化に対応して発光ダイオード等のp −n接合部
にかかる電圧の変動が補償されるように制御している。
As explained in detail above, the photo sensor temperature compensation circuit of this invention focuses on the fact that the temperature-brightness characteristics of semiconductor light emitting elements such as light emitting diodes and phototransistors change logarithmically, and on the light emitting side of the photosensor,
Control is performed so that fluctuations in voltage applied to a p-n junction of a light emitting diode or the like are compensated for in response to temperature changes.

したがって、発光ダイオード等を駆動するための定電圧
回路の温度補償も同時に可能となり、その輝度を常に一
定レベルに保持することができる。
Therefore, temperature compensation of the constant voltage circuit for driving the light emitting diode and the like can be performed at the same time, and the brightness thereof can always be maintained at a constant level.

しかも、1組の温度補償回路で多数個の発光ダイオード
等を同時に補償することが可能であり、先に説明したド
ツトプリンターのように多数個のフォトセンサーが必要
な場合にも、極めて簡単に構成することができる。
Furthermore, it is possible to compensate multiple light emitting diodes, etc. at the same time with one set of temperature compensation circuits, making it extremely easy to configure even when multiple photo sensors are required, such as in the dot printer described earlier. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は多数個のフォトセンサーを備えたドツトプリン
ターの要部を示す斜視図、第2図は第1図のセンサーユ
ニットの断面略図、第3図Aはドツトセンサーの出力回
路、第3図Bはオペアンプの出力信号eas第4図Aと
Bは正負等のピーク値をドツト印字位置とする文字”F
”のパターン例、第5図はこの考案の温度補償回路の一
実施例を示すブロック図、第6図は発光ダイオードの周
囲温度Tと輝度りとの関係を示す特性図、第7図はこの
考案の他の実施例を示すブロック図である。 図面において、1はプリントヘンド、2はセンサーユニ
ント、3はマイ2−14はカード、5はマークセンサー
、6はカード送り用のローラー、7は回転ディスク、8
はスリットセンサー、OP1〜0P−5はオペアンプ、
Tr1〜Tr3はトランジスタ、LEDとLEDI〜L
EDnは発光ダイオード、R1−R14は抵抗器、RV
1〜Rv2は可変抵抗器、E1〜E5は直流電源を示し
、またVa=Vgは入出力電圧を示す。
Fig. 1 is a perspective view showing the main parts of a dot printer equipped with a large number of photosensors, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the sensor unit shown in Fig. 1, Fig. 3A is an output circuit of the dot sensor, Fig. 3 B is the output signal of the operational amplifier eas. Figure 4 A and B are the letters "F" whose dot printing positions are the peak values of positive and negative, etc.
Fig. 5 is a block diagram showing an embodiment of the temperature compensation circuit of this invention, Fig. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between ambient temperature T and brightness of a light emitting diode, and Fig. 7 is a pattern example of this. It is a block diagram showing another embodiment of the invention. In the drawing, 1 is a print hand, 2 is a sensor unit, 3 is my card 2-14, 5 is a mark sensor, 6 is a roller for card feeding, 7 is a rotating disk, 8
is a slit sensor, OP1 to 0P-5 are operational amplifiers,
Tr1 to Tr3 are transistors, LED and LEDI to L
EDn is a light emitting diode, R1-R14 are resistors, RV
1 to Rv2 are variable resistors, E1 to E5 are DC power supplies, and Va=Vg is an input/output voltage.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 温度変化に対応して対数関係の出力信号を発生する回路
と、この回路の出力を反転増幅する増幅器と、この増幅
器の出力により制御されかつ発光ダイオードやフォトト
ランジスタ等の半導体発光素子のp −n接合部へ電圧
を与える定電圧回路とを備え、温度変動による発光素子
の輝度変化を補償して常に一定の輝度が保たれるように
制御することを特徴とするフォトセンサーの温度補償回
路。
A circuit that generates a logarithmically related output signal in response to temperature changes, an amplifier that inverts and amplifies the output of this circuit, and a p-n of a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a phototransistor that is controlled by the output of this amplifier. 1. A temperature compensation circuit for a photosensor, comprising a constant voltage circuit that applies voltage to a junction, and controlling so that a constant brightness is always maintained by compensating for changes in brightness of a light emitting element due to temperature fluctuations.
JP9692077U 1977-07-20 1977-07-20 Photo sensor temperature compensation circuit Expired JPS5937701Y2 (en)

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WO1986002440A1 (en) * 1984-10-18 1986-04-24 Matsushita Electric Works, Ltd. Photoelectric position detector circuit

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