JPS61198085A - 光電スイツチ - 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】 産１上少肌■立賢 本発明は人や物体の存在の有無を、投受光器間の遮光の
有無により検出するパルス変調方式の光電スイッチに関
し、特に投光器の発光タイミングを受光器側で知ること
ができない、いわゆる非同期式の光電スイッチにおける
誤動作防止に関する。

従来皇及血 自動ドアの開閉制御や工場内で移動するワークや機器の
有無検出に用いられる光電スイッチは、連続光を用いる
直流方式のものと、パルス状の断続光を用い、その受光
回数によって受光か遮光かを判定するパルス変調方式の
ものがあるが、外乱光等のノイズの影響を受けにくいこ
とからパルス変調方式のものが多く用いられる。

上記パルス変調方式は、一般に投光素子の発光タイミン
グに同期して開くゲート回路によって受光素子の出力を
選択的に取り出している。

これは同期式と呼ばれるもので、上記ゲート期間外に入
力された外乱光等によるノイズを受けつけない効果があ
る。

しかし設置場所等の制約により投光器と受光器とを離し
て設置しなければならず、投光素子の発光タイミングを
受光器側で知ることができない場合がある。この場合は
いわゆる非同期式の光電スイッチが使用される。この非
同期式の光電スイッチは通常受光パルスの数を積分し、
その積分量が所定値に達したことをもって受光パルスが
所定数連続して入力したことを検出し、受光状態である
か遮光状態にあるかを判定している。

の　゛　しよ゛と　る 上記非同期式の光電スイッチは、電磁開閉器の遮断動作
等に伴って発生する高周波が重畳したノイズが入力され
ると、積分回路が微少時間で飽和し誤判定動作をするこ
とがある。

また上記非同期式の光電スイッチの内には、投光周期に
一致する周期で受光素子が受光したとき受光状態である
と判定する、いわゆる周期検定をしながら積分動作をす
るものもある。この周期検定回路を持つ光電スイッチは
、非周期器なノイズに対しては、それを受けつけない効
果がある。しかし高周波が重畳したノイズが投光周期に
近似した時間間隔で発生した場合、或いはこのノイズが
積分回路が受光判定するのに必要な時間幅で発生すると
、やはり誤った受光判定動作をする。

占　　′　るための 本発明は、高周波が重畳したノイズが入力されたとき起
きる非周期式光電スイッチの上記誤動作を除去するため
になされたもので、次の構成手段からなる。

すなわち本発明は、投光素子の光を受けて受光パルスを
発生する受光素子と、受光パルスを積分してその積分量
が所定値に達するか否かによって遮光状態にあるか受光
状態にあるかを判定する積分回路を具備した光電スイッ
チにおいて、受光パルスをカウントし所定周期ごとにリ
セットされて、受光パルスのカウント数が設定値を超え
たとき上記積分回路の動作を停止させるノイズパルス検
出器を設けたものである。

皇施週 本発明を、周期検定機能付きの積分回路を持つ光電スイ
ッチにおいて実施した具体例について、図面を参照しな
がら以下説明する。

第１図において、（１）はフォトトランジスタ等の受光
素子、（２）はパルス増幅器、（３）は一定レベル以上
の正の信号成分を取り出して受光パルスＡとして出力す
る振幅弁別器、（４）はＬＥＤ等の投光素子、（５）は
投光素子（４）を一定周波数でパルス発光させる投光用
発振鼎、（６）は鋸歯状の発振波を出力する発振回路、
（７）は発振回路（６）の出力する鋸歯状波の立ち上が
りが一定レベルを超えるごとにシフトされ１６発で一周
期をなすタイミングクロックＴ　ｏ　、Ｔ　Ｉ　、−・
Ｔ’ｔｓを順次に繰り返し発生する分周回路、（８）は
分周回路（７）の出力するタイミングクロックＴ２によ
って開くゲート回路、（９）は分周回路（７）の出力す
るタイミングクロックＴＯ１Ｔ１によって制御され、受
光パルスＡがゲート回路（８）を通って連続して所定数
以上入力したときに受光判定出力Ｑ２を発生する積分回
路、（１０）は振幅弁別器（３）の出力する受光パルス
Ａをカウントし、タイミングクロックＴｏでリセットさ
れるまでに３個カウントしたときにカウントアンプ出力
Ｂを発生するノイズパルス検出器、（１１）は受光タイ
ミングを投光タイミングに一致させる周期検定回路であ
る。なお投光素子（４）の発光周期ｔは分周回路（７）
のタイミングクロック−発の発生周期の二倍と等しいか
又はわずかに小さく設定されている。上記回路の構成要
素について、さらに詳しく説明する。

積分回路（９）は、ゲート回路（８）を通過した受光パ
ルスＡでセットされ、タイミングクロックＴ１でリセッ
トされる第１のフリップフロップ回路（１２）と、現在
の受光又は遮光の判定状態を記憶して出力する第２のフ
リップフロップ回路（１３）と、第１及び第２のフリッ
プフロップ回路（１２）　　（１３）の出力ＱＩ　Ｑ２
を受け、それらが一致したとき“１″の論理レベルの一
致出力を発生する一致検出回路（１４）と、一致検出回
路（１４）の出力を反転して不一致出力を生成するイン
バータ（１５）と、第１及び第２のＡＮＤゲート（１６
ａ）（１６ｂ）からなりタイミングクロックＴｏの発生
タイミングで不一致出力Ｃ及び一致出力りを通過させる
カウンタ用ゲート（１６）と、カウンタ用ゲート（１６
）を通過した一致出力りでリセットされ、不一致出力Ｃ
をカウンタして、不一致出力Ｃが連続して７発入力され
たときカウントアツプ出力Ｑ７を発生する不一致回数カ
ウンタ（１７）と、第２のＡＮＤゲート（１６ｂ）と不
一致回数カウンタ（１７）のクリア端子ＣＲとの間に挿
入接続され、ノイズパルス検出器（１０）のカウントア
ツプ出力Ｂによって不一致回数カウンタ（１７）をリセ
ットさせる第１のＯＲゲート（１８）と、第３及び第４
のＡＮＤゲート（１９ａ）（１９ｂ）からなり、不一致
回数カウンタ（１７）のカウントアンプ出力Ｑ７が発生
したとき開いて、第１のフリップフロップ回路（１２）
の記憶内容を、第２のフリップフロ・７プ回路（１３）
に移すデータ転送ゲート（１９）と、分周回路（７）の
タイミングクロックＴ１５を第２のフリップフロップ回
路（１３）のリセット端子Ｒに入力するために、第４の
ＡＮＤゲート（１９ｂ　）と第２のフリップフロップ回
路（１３）間に挿入接続された第２のＯＲアゲ−（２０
）とから構成されている。

周期検定回路（１１）は、タイミングクロックＴａの発
生タイミングで第１のフリップフロップ回路（１２）の
出力Ｑ！を通過させる第５のＡＮＤゲート（２１）と、
第５のＡＮＤゲート（２１）の出力とノイズパルス検出
回路（１０）の出力Ｂとの論理和をとって分周回路（７
）のクリア端子ＣＲに入力する第３のＯＲゲート（２２
）とから構成されている。なお、この周期検定回路（１
１）の機能を有効に働かせるためゲート回路（８）の出
力を発振回路（６）に与え、タイミングクロックＴ２の
期間に受光パルスＡが発生したときには鋸歯状波出力を
する発振回路（６）の出力を急速に立ち上がらせ、この
立ち上がりによって分周回路（７）の出力をタイミング
ブロックＴ３にただちに移行させるという、出力周期の
一時的な短縮を行わせている。

次に高周波が重畳したノイズが入力されない正常時の動
作について、第２図に示すタイミング図を参照しながら
説明する。

最初第２のフリップフロップ回路（１３）がリセットさ
れた状態で且つ遮光状態にあったとすると、分周回路（
７）は１／１６の分周比で動作しタイミングクロック’
ｒｏ、’ｒ、〜Ｔ１５を順次に出力している。ここで遮
光状態から受光状態に変化し受光素子（１）が投光素子
（４）から光の入射を受けると、パルス増幅器（２）の
出力を受けて振幅弁別器（３）が受光パルスＡを発生す
る。この受光パルスＡはノイズパルス検出器（１０）に
よってカウントされ、３発目の受光パルスＡが発生する
とノイズパルス検出器（１０）はカウントアンプ出力Ｂ
を発生する。このカウントアツプ出力Ｂは第１のＯＲゲ
ート（１８）を通って不一致回数カウンタ（１７）をク
リアすると同時に、第３のＯＲゲート（２２）を通って
分周回路（７）のクリア端子ＣＲに入り、これをクリア
する０分周回路（７）はその直後タイミングクロックＴ
ｏを発生し、ＴＩ　、’ｒ、。

−と順に出力する。

タイミングクロックＴ２が発生したとき受光素子（１）
が受光していると受光パルスＡが発生し、タイミングク
ロックＴ２を受けて開いているゲート回路（８）を通し
て第１のフリップフロップ回路（１２）をセットし、そ
の出力Ｑ１を１”の論理レベルにする。この受光パルス
Ａはゲート回路（８）を通過し発振回路（６）にも入力
される。従ってその出力波形は急速に立ち上がり、この
立ち上がり入力を受けて分周回路（７）がシフトされ、
次のタイミングクロックＴ３をただちに発生する。この
ように発振回路（６）の出力周期を一時的に短縮しタイ
ミングクロックＴ２の残り時間を短くする理由は、投光
素子（４）のパルス発光の周波数と、分周回路（７）を
シフトさせる発振回路（６）の周波数とに、一定の関係
を持たせてはいるものの、製造時のバラツキ、周囲温度
変化等の諸原因により、その関係が設定値通りに落ち着
かないため、これによるずれ量を補正するためである。

タイミングクロックＴ３が発生すると第５のＡＮＤゲー
ト（２１）が開くので、“１′の論理レベルにある第１
のフリップフロップ回路（１２）のＱ１出力が、第５の
ＡＮＤゲート（２１）と第３のＯＲゲート（２２）を遣
って、分周回路（７）をクリアする。従ってタイミング
クロックＴ３は瞬間的に出て、直ちに、タイミングクロ
ックＴｏが発生する。要するに受光パルスＡの発生直後
にタイミングクロックＴＯに移行することになる。

、二のタイミングクロックＴｏによってカウンタ用ゲー
）　（１６）が開くので、ゲート回路（８）を通った受
光パルスＡによってセットされた第１のフリップフロッ
プ回路（１２）の“１”の論理レベルの出力Ｑ１と、第
２のフリップフロップ回路（１３）の“Ｏ”の論理レベ
ルの出力Ｑ２の不一致により発生している不一致出力Ｃ
が、カウンタ用ゲート（１６）を通って、不一致回数カ
ウンタ（１７）を１つカウントさせる。この後受光素子
（１）がタイミングクロックＴ２の発生タイミングで、
連続して受光すると、前述の動作により不一致回数カウ
ンタ（１７）はそのカウント数を１つずつ増加する。

最初から数えて７発目をカウントすると不一致回数カウ
ンタ（１７）はカウントアツプ出力Ｑ７を発生し、この
出力Ｑ７はデータ転送ゲート（１９）を開いて第】のフ
リップフロップ回路（１２）の記憶内容を第２のフリッ
プフロツブ回１ｉ　（１３）に移す、そして第２のフリ
ップフロップ回路（１３）の出力Ｑ２は受光状態を示す
“１″の論理レベルとなる。この出力Ｑ２は一致検出回
路（１４）において、第１のフリップフロップ回路（１
２）の出力Ｑ１と比較され一致出力りを発生させるので
、不一致回数カウンタ（１７）はりセントされ、カウン
トアツプ出力Ｑ７を消滅させる。以上に述べた７発目の
受光パルスＡの発生から不一致回数カウンタ（１７）の
リセットに致るまでの動作はタイミングクロックＴｏの
発生直後に全てなされる。

この後、受光素子（１）がタイミングクロックＴ２の発
生タイミングで受光していると、第１のフリソフロップ
回路（１２）の“１　”の論理レベルの出力Ｑ１とｊ８
２のフリップフロップ回路（１３）の“１　”の論理レ
ベルの出力Ｑ２とが一致していることを一致検出回路（
１４）が検出して一致出力りを発生し、タイミングクロ
ックＴｏの発生タイミングで不一致回数カウンタ（１７
）をリセットするので、第２のフリップフロップ回路（
１３）の出力Ｑ２は受光状態を示す“１゛の論理レベル
を保ち続ける。

しかし受光素子（１）がタイミングクロックＴ２の発生
タイミングで受光しないと、第１のフリップフロップ回
路（１２）はセットされずその出力Ｑ１は“０”の論理
レベルとなるので、タイミングクロックＴ３の発生時に
分周回路（７）はクリアされない。そして分周回路（７
）はタイミングクロックＴ３に続いてタイミングクロッ
クＴ４、Ｔ５〜Ｔ１６を順に出力する。タイラグクロッ
クＴ１５が発生すると、これは第２のＯＲゲート（２０
）を通して第２のフリップフロップ回路（１３）をリセ
ットする。そして、その出力Ｑ２は遮光状態を示す“０
”の論理レベルになる。

この後遮光状態が続き受光素子（１）が受光しないと受
光パルスＡが発生しないので第１のフリップフロップ回
路（１２）の出力Ｑ１と第２のフリップフロップ回路（
１３）の出力Ｑ２は共に“Ｏ”の論理レベルとなり、一
致検出回路（１４）が一致出力りを発生して、不一致回
数カウンタ（１７）をリセットし続けるので第２のフリ
ップフロップ回路（１３）の出力Ｑ２は“Ｏ”の論理レ
ベルを維持する。

要するにこの光電スイフチ（２３）は、受光素子（１）
が受光すると周期検定回路（１１）の動作によってゲー
トタイミングＴ２を投光素子（４）の投光タイミングに
一致させ、積分回路（９）によって受光パルスＡが７回
連続して発生したとき以降受光状態に入ったと判定して
出力するものである。

次にこの光電スイッチ（２３）に、高周波が重畳したノ
イズが入力された時の積分動作停止について説明する。

ノイズ入力前の積分回路（９）の動作状態は、不一致回
数カウンタ（１７）がクリアされている受光判定又は遮
光判定の安定状態と、不一致回数カウンタ（１７）がカ
ウント動作を開始している受光から遮光又は遮光から受
光への判定の変化状態とに別けられる。このいずれの状
態であったとしても、高周波が重畳されたノイズが入力
されると、タイミングパルスＴｏが発生し、ＴＩ　、Ｔ
２、−’Ｔｘｓまでシフトし再びタイミングパルスＴＯ
が発生するまでの遮光状態の期間中、又はタイミングパ
ルスＴｏが発生シＴ１、Ｔ２　とシフトし、タイミング
パルスＴ３でクリアされて再びタイミングパルスＴｏが
発生するまでの受光状態の期間中に、受光パルスＡが３
発以上入力されることになり、これによって即時にノイ
ズパルス検出器（１０）がカウントアツプ出力Ｂを発生
し第１のＯＲゲート（１Ｂ）を通して不一致回数カウン
タ（１７）をクリアし、積分回路（９）の第２のフリッ
プフロップ回路（１３）に記憶されている受光又は遮光
の判定出力Ｑ２の変化を禁止する。またこれと同時にカ
ウントアツプ出力Ｂは第３のＯＲゲート（２２）を通っ
て分周回路（７）に入力されて、これをクリアするので
、タイミングパルスＴｏが発生し、これによってノイズ
パルス検出器（１０）はクリアされ、直ちに高周波重畳
ノ・イズの再検出が可能な状態になる。この後高周波重
畳ノイズが続いて入力されていると、ノイズパルス検出
器（１０）は、このノイズ中の高周波パルスをカウント
してカウントアツプ出力Ｂを繰り返し発生するので、上
述の動作によって不一致回数カウンタ（１７）をクリア
し続は停止前の判定状態を記憶したまま積分動作を停止
させる。高周波が重畳されたノイズが入力されなくなる
と、ノイズパルス検出器（１０）のカウントアンプ出力
Ｂは発生しなくなるので、この光電スイッチ（２３）は
正常時の動作を再開する。

なお、上記ノイズパルス検出器（１０）がカウントアツ
プするまでのカウント数が、三発と設定されているのは
次の理由による。

光電スイッチは単独で使用される場合の他に、第３図に
示すように並置される場合がある。

この場合に隣接する二個の光電スイッチ（２４）（２５
）の投光素子からの入射光が自己の受光素子（１）に入
射する場合がある。この場合にこれをノイズとして検出
し、積分動作を停止させてしまうと、自己の投光素子か
らの光が入射されているにもかかわらず、光電スイッチ
（２３）の機能が停止する不合理が生じる。そこで隣接
する他の光電スイッチ（２４）　　（２５）からの投射
光では積分動作を停止させないように、自己の一検定周
期中に二発まで他の光電スイッチによる受光パルスが入
力されてもノイズパルス検出器（１０）がカウントアツ
プしないようにしている。なおこの設定数は使用状況に
応じて適宜に設定し得ることは言うまでもない。

以上の説明は周期検定機能を持つ積分回路を採用した光
電スイッチ（２３）について行ってきたが、本発明は周
期検定をしない積分回路を持つ光電スイッチにも通用で
きるものである。

〕ユ夏処栗 本発明は非同期式の光電スイッチにおいて、高周波重畳
ノイズの到来を検出して、その期間だけそれ以前の受光
又は遮光の判定出力を維持させたまま積分回路の動作を
停止するノイズパルス検出器を設けたから、電磁開閉器
の遮断動作等に伴うノイズ入力による光電スイッチの誤
動作を防止できる。特に本発明を周期検定機能を持つ光
電スイッチに採用した場合、隣接する光電スイッチから
の入射光によっては積分回路の動作を停止させないよう
にでき、使用に際しての通用範囲を広くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である非同期式光電スイッチ
の回路図、第２図はその動作を説明するためのタイミン
グ図、第３図は光電スイッチを並置した場合の問題点を
説明するための図である。 （１’）　−受光素子、（３）−・振幅弁別器、（４）
−・投光素子、（５）−投光用発振器、（６）−・発振
回路、（７）−・−分周回路、（８）−ゲート回路、（
９）　−積分回路、（１０）　−ノイズパルス検出器、
（１１）　−周期検定回路、（２３）・・−光電スイッ
チ、（Ａ）−受光パルス、（Ｂ）−・−ノイズパルス検
出器のカウントアツプ出力、（Ｑ２）・−受光又は遮光
状態の判定出力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光素子の光を受けて受光パルスを発生する受光
   素子と、受光パルスを積分してその積分量が所定値に達
   するか否かによって遮光状態にあるか受光状態にあるか
   を判定する積分回路を具備した光電スイッチにおいて、
   受光パルスをカウントし所定周期ごとにリセットされて
   、受光パルスのカウント数が設定値を超えたとき上記積
   分回路の動作を停止させるノイズパルス検出器を設けた
   ことを特徴とする光電スイッチ。