JPS598970B2 - 光電スイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、元電スイッチに関するものである。

一般に元電スイッチの種類としては、大別して透過元型
と拡散反射元型の２種類があり、透過元型にはさらに発
受光器Ａ，Ｂを対向配置する第１図ａのような対向型と
、一体化された発受光器Ａ，Ｂに対し反射板Ｄを対設す
る同図ｂのような回帰反射元型との２種類があるが、こ
れらは受光器Ｂが常に受光状態にあり、人体Ｍ等の被検
知体により受光器Ｂへの大元が遮断されることにより検
知出力を生じるようにしてある。

一方拡散反射元型の元電スイッチは同図Ｃに示すように
一体化して設置された発受光器Ａ，Ｈにおいて発光器Ａ
から投元された元が人体Ｍのような被検知体で反射され
ることによりこの反射元を受元器Ｂで受元するようにし
たものであり、従ってこの場合受元器Ｂは常時非受元状
態にあり、被検知体からの反射元が受元器Ｂで受元され
ることにより検知出力を生じるようにしてある。

また上記のような各種元電スイッチにおいては、発光器
Ａ側からパルス変調された変調元を投元し、受光器Ｂ側
ではこの変調元のみを弁別検知するようにして雑音成分
の除去を図っている。

即ち発光器Ａ側の発元回路１を発振回路８出力により作
動して変調元を発死させ、受光器Ｂ側において受元回路
２出力を信号処理回路Ｅで信号処理して出力回路５を作
動するに際し、増巾回路９、レベル弁別回路１０、積分
回路４、波形整形回路１１等よりなる信号処理回路Ｅに
、レベル弁別回路１０出力のパルス状の受元信号を入力
してこれを一定時間引きのばし、この引きのはされた出
力を積分回路４に入力するようにした波形引きのばし回
路３を設け、波形引きのばし回路３で引きのばされた信
号を積分回路４で積分し、この積分出力を波形整形回路
１１でレベル検知することにより、パルス状の受光信号
が複数個入力したとき受元状態の検出を行うようにして
いた。

ここで波形引きのはし回路３は例えばワンショットマル
チかフリップフロツプにより構成されるのであるが、こ
の元電スイッチが発受光器Ａ，Ｂ間で同期信号の送受が
ない非同期式のもの（主に対向型元電スイッチ）の場合
はレベル弁別回路１０出力の各パルスに対し逐次パルス
引きのばしの動作を行なうことになり、また発受光器Ａ
，Ｂ間で同期信号が送受される同期式のもの（回帰反射
元型、拡散反射元型元電スイッチ）の場合には、発元パ
ルスに同期したレベル弁別回路１０の出力パルスのみが
受光パルスとしてパルス引きのはし動作の対象とされる
ものである。

かくてこの第２図従来例の回路は第３図タイムチャート
に示すような動作を行う。

即ち第３図ａに示すような発元回路１の発元出力に対し
、同図ｂに示すような受元回路２の受元出力が生じたと
すると、増巾回路９には同図Ｃに示すような出力が生じ
、これをレベル弁別回路１０でレベル弁別して波形整形
されて同図ｄのような出力信号がレベノレ弁別回路１０
より出力される。

波形引きのばし回路３は前述のように例えば再トリガが
可能なワンショットマルチにより構成され、レベル弁別
回路１０の出力パルスのパルス間隔部分を埋めるように
パルスを引きのはし、同図ｅに示すような出力が得られ
るものであり、この波形引きのはし回路３の出力を積分
回路４で積分すると同図ｆのような積分出力を生じる。

波形整形回路１１はこの同図ｆに示す積分出力を基準レ
ベルｖＬでレベル比較し、同図ｇのような検出出力を生
じる。

この波形整形回路１１の出力を入力する出力回路５は、
透過元型として使用するか拡散反射元として使用するか
により別異の動作モードを取り、透過元型として使用す
る場合には同図ｈに示すように受元信号がない期間につ
いて検知動作を行ない、拡散反射型として使用する場合
には同図ｉに示すように受元信号がある期間について検
知動作を行うのである。

ところが上述のような第２図従来例回路においては、電
源投入時の初期の回路電源電圧が安定しない期間に、出
力回路５を制御する波形整形回路１１の出力がＬ，Ｈの
いずれでもない不安定な状態になるため、誤動作を生じ
る恐れがあった。

そこで、そのため積分回路４の積分コンデンサＣの初期
状態を確定して誤動作を防止する方法が用いられていた
。

即ち対向型や回帰反射元型では電源投入時から電源が定
電圧に達するまでの間積分コンデンサＣを急速充電して
いた。

また拡散反射元型の元電スイッチでは急速放電させてい
た。

従って対向型と回帰反射元型と拡散反射元型に用いるこ
とは、積分コンデンサＣの初期状態の設定を行なうこと
や、上述の非同期、同期のように動作方式が異なるため
従来回路構成を同一化することはできなかった。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは発光器と受光器との間で同期信号の送
受を行なう同期式の元電スイッチでありながら切り換え
回路によって、発振回路を受光回路出力により同期され
る第２の発振回路として機能させるように切換えること
ができて擬似的な同期式として外乱元雑音による影響を
回避できる非同期式の元電スイッチを構成でき、しかも
電源投入時に積分コンデンサを急速充電するか急速放電
するかを前記切り換え回路によって切替えることができ
て、同期式の回帰反射元型、拡散反射元型、非同期式の
対向型の３モードの元電スイッチを選択設定でき、その
上主要回路部をＩＣ化した際の量産効果による安価化を
可能にした元電スイッチを提供するにある。

以下本発明を実施例によって説明する。

第４図は本発明一実施例のブロック図を示すものであっ
て、前記第２図従来例の波形引きのはし回路３としてダ
イナミックフリツプフリップフロツプ（以下ＤＦＦと称
す）を用いたもので、発振回路８の出力を直接又は反転
回路１２にて反転させてＤＦＦ３のクロツク入力端に入
力するようにしてある。

ここでレベル弁別回路１０は、受元回路２出力を増巾す
る増巾回路９出力をレベル弁別し、パルス状のデータ出
力を出力するものであり、このレベル弁別回路１０の出
力はＤＦＦ３のデータ入力端に入力される。

ＤＦＦ３はそのクロツク入力端に入力するクロックの立
下りのタイミングでデータ入力端に入力しているデータ
を読み込むようにしたエツジトリガタイプのものであり
、このＤＦＦ３のＱ出力は積分回路４に入力されてこの
積分回路４の出力レベルが所定値に達したとき波形整形
回路１１に出力が生じ、この波形整形回路１１の出力が
信号処理回路Ｅの出力として出力回路５に入力されるこ
とになる。

発振回路８は、発元回路１に変調発光用の発振パルス信
号を出力しており、発元回路１は発振回路８のパルス周
期による変調元を発光することになる。

この発振回路８の出力はまた反転回路１２に入力してお
り、反転回路１２の動作で反転されてＤＦＦ３のクロツ
ク入力端に入力されるか、反転されずに入力される。

また発振回路８は前記レベル弁別回路１０の出力を強制
同期トリガ用の入力として入力するように切り換え回路
１３のＱ２出力で切換え制御されるものであって、レベ
ル弁別回路１０の出力は発振回路８の限時コンデンサＣ
。

を急速に充電又は放電させることにより、この発振回路
８をレベル弁別回路１０出力、即ち大略において発元信
号に同期して作動させることができるようになっている
。

１４は定電圧検出回路で、この定電圧検出回路１４は電
源電圧が安定化されたか否かを検出し、回路電源が安定
化されるまで、この定電圧検出回路１４の出力により出
力回路５の出力動作を抑制し、誤動作を防止しようとす
るものである。

１５は急速充放電回路で、この急速充放電回路１５は積
分回路４の積分コンデンサＣを急速充電乃至急速放電す
るものであり、定電圧検出回路１４の検出信号Ｑ。

が入力した状態で切り換え回路１３のＱ１出力が匍］御
端に入力され、Ｑ１出力力３％ ｎ“レベルか′Ｌ“レ
ベルかに設定されることにより、上記積分コンデンサＣ
の初期状態の設定が急速充電か急速放電かが決定される
ようになっていて、これはこの回路１５を透過元型に使
するか拡散反射光型に使用するかが適宜切換えされる。

切り換え回路１３は制御端Ｓカ｛Ｓ％Ｈ“かゝＬ“か或
いは開放かによって、Ｑ１出力、Ｑ２出力を共にＬレベ
ルにするか、Ｑ０出力、Ｑ２出力を共？Ｃ’Ｈ“レベル
にするか、或いはＱ’，出力、Ｑ２出力をゝＬ“レベル
、ゝＨ“レベルにするかを設定することができるように
なっている。

即ち制御端ＳをゝＨ“レベルにするとＱ１出力、Ｑ２出
力が共に′Ｌ“レベルになって、発振回路８をレベル弁
別回路１０の出力を同期信号として取入れる非同期式の
発振回路として機能させ、かつ反転回路１２を動作させ
て発振回路８の出力パルスを反転させ、その反転パルス
をクロツクとしてＤＦＦ３に入力させる。

一方急速充放電回路１５で積分回路４の積分コンデンサ
Ｃを初期時点に急速充電させる。

かくて、元電スイッチは所謂透過元型を構成するのであ
る。

この場合発光器Ａは別の発振回路を持ち、その出カパル
スで発元回路１を変調させ、この変調元の同期に応じた
レベル弁別回路１０の出力パルスで上記発振回路８を同
期させて動作させるのである。

制御端Ｓを開放した場合にはＱ１出力が１Ｌ“レベルで
あるので、積分回路４の積分コンテンサＣを初期時点で
急速充電するように急速充放電回路１５を制御動作させ
、一方Ｑ２出力がゝＨ“レベルであるので発振回路８は
レベル弁別回路１０の出力パルスを取り入れないように
制御され、同期式として発元回路１を駆動し、また反転
回路１２は反転動作を市め発振回路８の出力パルスを反
転させずにそのままの状態でクロツクとしてＤＦＦ３に
入力せしめる。

即ち回帰反射元型の元電スイッチを構成するのである。

更にまた制御端ＳをゝＬ“レベルに設定すると、Ｑ１出
力がゝＨ“レベルとなるため急速充放電回路１５は積分
回路４の積分コンデンサＣを初期時点で急速放電し、拡
散反射元型に設定する。

一方発振回路８及び反転回路１２は共に上述のように同
期式に設定され、拡散反射元型の元電スイッチを構成す
ることができるのである。

第５図は切り換え回路１３の具体回路を示し、１ かか
る回路は制御端ＳをゝＨ“レベルに設定すると、トラン
ジスタＴ ｒ２ ， Ｔ ｒ３が共にオンし、トランジ
スタＴｒ，がオフするので、Ｑ１出力ぼＬ〃レベル、Ｑ
２出力は１Ｌ“レベルになる。

また制御端Ｓを開放すると、トランジスタＴ ｒ２ ，
Ｔ ｒ３が共にオンしてＱ１出力は１Ｌ“レベルに、
またトランジスタＴｒ１もオンし、Ｑ２出力は１Ｈ“レ
ベルになる。

更にまた制御端Ｓを′Ｌ“レベルにすると、トランジス
タＴ ｒ２ ， Ｔ ｒ３がオフしてＱ１出力は１Ｈ“
レベルに、またトランジスタＴｒｌがオンしてＱ２出力
は１Ｈ“レベルになるようになっている。

第６図は発振回路８、反転回路１２、積分回路４、定電
圧検出回路１４、急速充放電回路１５の具体回路例を示
すものである。

発振回路８は切り換え回路１３のＱ２出力が′Ｌ“レベ
ル（非同期式設定）であれはトランジスタＴｒ４がオフ
状態に維持される。

ここで非受元状態ではレベル弁別回路１０に出力がない
ため、トランジスタＴｒ５はオフ状態に維持され、抵抗
Ｒ２に対する限時コンデンサＣ。

接続端の電圧は第７図ａのように変化し、コンパレータ
ＯＰの出力端には同図ｂのような出力信号が生じること
になる。

一方受元時においてはトランジスタＴｒ５が同図ｃ ，
ｄ，ｅのような動作を行うものである。

即ち同図Ｃのようなレベル弁別回路１０の出力によりト
ランジスタＴｒ５がこれに同期してオンし、限時コンデ
ンサｃｏがトランジスタＴｒ５及び抵抗Ｒ１を介して急
速充電されることにより、限時コンデンサＣ。

の抵抗Ｒ２側端の電圧は同図ｄのように変化し、コンパ
レータＯＰの出力端には同図ｅに示すような発元信号に
同期した出力信号を生じることになる。

この場合非同期式であるため勿論発元回路１は付加して
いない。

一方Ｑ２出力が′Ｈ“レベル（同期式設定）の場合、ト
ランジスタＴｒ４がオンとなつ、トランジスタＴｒ５の
ベースに流れようとするレベル弁別回路１０の出力がバ
イパスされるため、発振回路８は抵抗Ｒ２、限時コンデ
ンサＣ。

の時定数で定められた周期でコンパレータＯＰよりパル
ス出力が生じ、このパルス信号で、発元回路１を駆動し
、変調元を得るのである。

一方反転回路１２はＱ２出力が１Ｌ“レベルの非同期式
の場合、発振回路８の出力をトランジスタＴｒ６〜Ｔ
ｒｌＯで構成した回路にて反転してＤＦＦ３のクロツク
入力端に入力させ、Ｑ２出力が％％ Ｈ ／／レベルの
場合はそのままの発振回路８の出力をＤＦＦ３のクロッ
ク入力端に入力させる。

一方定電圧検出回路１４はトランジスタＴｒｌ とツエ
ナーダイオードＺＤとにより構成され、電源？圧が所定
の安定化電圧ＶＯＯに達するまでの間、トランジ．スタ
Ｔｒ１１のコレクタの鵡出力を１Ｈ“に維持し、この１
Ｈ“出力により急速充放電回路１５を制御するとともに
出力回路５の出力動作を抑制するようにしてある。

一方急速充放電回路１５にあっては、透過元型に設定す
べく切り換え回路１３のＱ１出力を１Ｌ“レベルにする
と上記定電圧検出回路１４から１Ｈ“出力が生じたとき
、積分コンデンサＣを急速充電し、逆にＱ１出力をゞＨ
“レベルにすると定電圧検出回路１４の出力が′Ｈ“レ
ベルのとき、積分コンデンサＣを急速放電することにな
るのである。

即ちＱ１出力がＳ Ｌ ／／レベルのときトランジスタ
Ｔｒ１がオンし、定電圧検出回路１４の出力のレベルが
１Ｈ“のときトランジスタＴｒｌ４がオンしていること
により、トランジスタＴ ｒｌ４ ， Ｔ ｒｌ及び逆
流阻市ダイオードを介して積分コンデンサＣが急速充電
されることになる。

一方Ｑ１出力が１Ｈ“レベルのときトランジスタＴｒ１
がオフでトランジスタＴｒ１５がオンになり、定電圧検
出回路１４の出力が′ＸＨ“レベルのときトランジスタ
Ｔｒ１６がオンすることにより、トランジスタＴｒ １
６ ｔ Ｔ’１５を介して積分コンデンサＣの充電電荷
が急速放電されるのである。

かくて切り換え回路１３のＱ１出力をゝＬ“レベルにし
て透過元型に使用する場合、時刻ｔ。

の電源投入の直後から、定電圧検出回路１４により出力
回路５の出力動作が抑制されると同時に、積分コンデン
サＣが急速充電され、その端子電圧は基準電圧ｖＬ以上
に保持される。

この後時刻ｔ１に回路電圧が安定化され、レベル弁別回
路１０出力が生じ、波形引きのばし回路３出力が生じた
場合にも、積分コンデンサＣは前述のように急速充電さ
れているため、この積分コンデンサＣの端子電圧は基準
電圧ＶＩ，以上に維持され、被検知物体による遮光が生
じたのち初めて出力回路５の出力動作が行なわれ、誤動
作を生じるようなことがないものである。

また切り換え回路１３のＱ１出力を１Ｈ“レベルに設定
し拡散反射元型に使用する場合、時刻ｔ。

の電源投入直後に積分コンデンサＣが急速放電され、そ
の端子電圧は略Ｏ■に近い電圧に維持される。

即ち時刻ｔ。の電源投入により、時刻ｔ１に回路電源が
安定化されたとして、この後ノイズ出力がレベル弁別回
路１０に生じ、これによりノイズ成分の信号が波形引き
のばし回路３に生じたとしても、積分回路４の積分コン
デンサＣはこれによっては基準電圧■Ｌまで充電されず
、結局被検知物体が生じたときに初めて出力動作を生じ
ることになり、誤動作を完全に解消できるのである。

なお第６図ブロック図に示す回路において、受光回路２
の一部、信号処理回路Ｅ、出力回路５の一部及び発振回
路８、反転回路１２は一個のＩＣとして形成されるもの
であり、このＩＣは受元回路２の接続用端子、出力回路
５接続用端子、正負の電源端子、その他外付部品用の端
子の他、少なくとも制御端Ｓを有し、このＩＣを同期式
と非同期式との両方の元電スイッチに共用できるように
してある。

本発明は上述のように電源投入時に積分回路の積分コン
デンサの初期状態を設定すべくこの積分コンデンサを急
速充電乃至急速放電する急速充放電回路を具備するもの
であるから、電源投入時乃至回路電源安定化時における
積分コンデンサの初期状態が不確定であることによる誤
動作の原因を確定に除去することができるようになり、
従って電源投入に際する誤動作を全て除去することがで
きる効果を有するものである。

さらに本発明にあっては上記初期状態の設定を急速充電
にするか急速放電にするかを切り換え回路によって設定
することができて透過元型と拡散反射元型とのいずれに
も使用でき、また、切り換え回路によって受元回路の出
力で同期トリガがかけられる発振回路を持つので同期式
のものであるにもかかわらず、疑似的な同期式信号を持
って外来元ノイズによる誤動作のおそれが少ない非同期
式のものが得られ、従って対向型、回帰反射元型、拡散
反射元型の３つの種類を同一回路構成で実現でき、しか
も切り換え回路は制御端が１個でしかも３モードの設定
ができるから、ＩＣ化した際に制御端を構成する外付端
子が１個で済むという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ ”’− ｃは元電スイッチの基本的説明図、
第２図は従来の非同期式の元電スイッチのブロック回路
図、第３図ａ＝ｉは同上の動作タイムチャート、第４図
は本発明の一実施例のブロック図、第５図は同上の切り
換え回路の具体回路図、第６図は同上の全体主要部の具
体回路図、第７図はａ〜ｅは同上の発振回路の動作説明
用タイムチャードであり、 １は発元回路、２は受光回路、３は波形引きのばし回路
、４は積分回路、５は出力回路、８は発振回路、１０は
レベル弁別回路、１１は波形整形回路、１２は反転回路
、１３は切り換え回路、１４は定電圧検出回路、１５は
急速充放電回路、Ａは発元器、Ｂは受元器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発元器と受光器とを具備し、発光器の発元回路から
   パルス変調された変調元を投元して受元器側の受元回路
   によりこの変調元を受光するようにし、受光回路出力の
   パルス状の受光信号を波形引きのばし回路により引きの
   ばして積分回路に入力し、この積分回路出力を比較回路
   でレベル検知した出力を出力回路に入力することにより
   非受元状態における変調元の受光乃至変調元受元状態に
   おけるその遮断を検知してこの出力回路を作動するよう
   にしたＩＣ化された元電スイッチにおいて、電源投入時
   に受光側回路の電源電圧の安定化を検知してこの検知信
   号が生じるまで出力回路の作動を抑制する定電圧検出回
   路と、電源投入時に積分回路の積分コンデンサの初期状
   態を設定すべくこの積分コンデンサを急速充電乃至急速
   放電する急速充放電回路と受光回路出力により同期トリ
   ガ可能でかつ同期トリガをかけない際には発元回路を出
   力で駆動してパルス変調させる発振回路と、上記受元回
   路出力をデータ人力゛としクロツク入力の立下りタイミ
   ングでデータを読み込むダイナミックフリツプフロツプ
   のような回路で構成した上記波形引きのばし回路と、発
   振回路の出力を反転させるか直接前記クロツクとして波
   形引きのばし回路へ入力設定する反転回路と、制御端の
   レベルが、ＨかＬか或いは開放の３設定モードで、発振
   回路の同期トリガ動作、非同期トリガ動作並びに反転回
   路のクロツク反転、非反転を設定する２値の制御信号と
   、前記急速充放電回路の急速充電か急速放電かの制御モ
   ードを設定する２値の制御信号とを組合せ出力する切り
   換え回路とを具備して成ることを特徴とする元電スイッ
   チ。