JPS62139411A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自身のパル・スに同期した受光信号のみを取
出して検出動作を行うようにしたパルス変調光型光電ス
イッチに関し、特に被検出体の両端で、発振周期を切り
換えることにより応答速度を速くする光電スイッチに関
する。

〔従来の技術〕

パルス変調光型光電スイッチでは、検出信号の応答速度
は、発光周期の長さ及び積分回路の時定数によって決定
される。従って、従来、応答速度を上げるには、発光周
期を短くするか、積分回路の時定数を短くするかの二通
りであった。

〔従来技術の問題点〕

しかし、上記光電スイッチの内、発光周期を短くするも
のは、発光素子へ供給する平均電力が上昇し、消費電力
の増加に伴い発光素子に大きな電力に耐えうるちのが必
要となる。現在発光素子としては、発光ダイオード即ち
、ＬＥＤが主に採用されており、この素子にピーク電流
値が１００〜５００ｍへの電流を供給しており、これ以
上の電流に耐えうるＬＥＤは高価であるばかりでなく、
発熱等の問題点がある。

又、積分回路の時定数を小さくするものは、僅かな信号
量で検出信号を出力することになり、ノイズにより誤動
作が多くなり、光電スイッチとしての用をなさなくなる
という問題点がある。

本発明は上記問題点を解消し、発光信号が、検出体をと
らえた直後ととらえなくなった直後に短周期の信号で積
分回路を急速にオン、オフさせることにより、必要な時
にのみ発光周期を短くし、その他の時は発光周期を長く
することによって、応答速度を上げ、且つ、消費電力も
殆ど従来通りの光電スイッチを提供せんとすることを目
的とする。

〔問題点を解決する手段〕

この目的を達成する本発明の光電スイッチを、第１図ブ
ロック概念図に基づき説明する。

叩ち、発振信号に応じて、発光手段Ｃが発光信号を出力
し、この発光信号を受光手段りが受光し、この受光した
信号を信号処理子ｉＥが積分し、検出信号を出力するも
のにおいて、 長短２種類の周期の発振信号を発生する発振手段Ａと、 前記受光信号と前記検出信号に応じて、前記発振手段へ
の発振周期を長周期から短周期に又は短周期から長周期
に切り換える発振周期制御手段色と、 よりなり前記信号処理手段Ｅの応答速度を速くしてなる
。

〔作用〕

上記構成による光電スイッチの作用を反射型の場合を例
にして説明する。

最初、被検出体が発光信号の投射範囲に存在していない
時、発光周期は長周期に設定されている。

次に投射範囲に被検出体が存在する状態になると、被検
出体から反射した最初の受光信号により、発振周期制御
手段Ｂは発振手段への周期を短い周期に切換え、発光周
期は短周期となる。従って、受光信号の周期も短周期と
なり、信号処理手段Ｅはこの短周期の受光信号を所定の
回数計数し、検出信号を出力する。この検出信号をフィ
ード・バックさせて、発振周期制御手段Ｂに供給する。

発振周期制御手段Ｂは今度は、短周期の発振信号を長周
期の発振信号に切換え、発光周期は長周期となる。

その後、受光信号が入光しなくなると、発振周期制御手
段Ｂは再び長周期の発光を短周期の発光に切換え、この
短周期で投光されている範囲内に被検出体が存在してい
ないことを確認し、積分回路にリセット信号を供給し、
検出信号の出力を反転させる。この反転信号により再び
発振周期制御手段Ｂは発振手段Ａの発振周期を短周期か
ら長周期に切換える。

本装置は上記動作を繰り返すものであり、短周期発振信
号の周期を長周期発振信号の周期より短くする程、応答
速度は速くなるものであり、リニア素子つまり発光素子
、受光素子等の応答速度により最適な比率を採用するも
のである。又、本装置は信号処理の対応を反転させるダ
ークオン型、又透過型にも適応される。

〔実施例〕

本発明に係る光電スイッチの実施例を第２図、第３図の
回路図、第４図のタイミングチャート図にて詳細に説明
する。

第２図で、Ａは発振手段、Ｂは発振周期制御手段、Ｃは
発光手段、Ｄは受光手段、Ｅは信号処理手段である。

発振手段Ａは、発振回路１と、この発振回路ｌにより発
生された短周期発振信号ａを分周して、長周期発振信号
すを発生する分周回路２よりなる。

発振周期制御手段Ｂは、前記発振手段Ａより出力される
長短両周期の発振信号ａ、ｂを何れかに切り換え、この
信号を発光手段Ｃに供給する切換回路３と、後述する受
光手段りのレベル弁別回路１１の出力信号である２値化
信号ｄのパルス信号内に立ち下がりエツジが存在しうる
位置に信号の位相をずらした計数信号ｅを作成する計数
信号発生回路４と、後述する信号処理手段Ｅの出力回路
１５の出力信号である検出信号ｆと前記２値化信号ｄに
基づいて、長短いずれかの周期に切換える信号ｉを切換
回路３に供給する切換信号発生回路５とよりなる。

ここで、切換回路３は例えば、実施例のようにへＮＤゲ
ート２Ｌ２Ｌ″、インバータ２２及び峠ゲート２３より
なる一般的な切換回路を採用している。

発光手段Ｃは、前記発振周期制御手段Ｂにより選択され
た長短いずれかの周期の発振信号ａ、　　ｂを増幅する
電流増幅回路６と、この増幅された信号に基づき発光を
繰り返し、発光信号を被検出物体８に投射する発光素子
７よりなる。

受光手段りは、被検出物体８より反射して入光してくる
信号を電気信号に変換するホトダイオード等の半導体素
子でなる受光素子９、電気信号を増幅する増幅回路１０
、高レベルと低レベルに弁別し２値化信号ｄを出力する
レベル弁別回路１１及びゲート回路１２よりなり、ここ
でゲート回路１２は、例えば、論理ゲート等で構成され
、計数信号ｅを同期信号として自己の発光周期に同期し
た受光信号のみを通過させる。この通過した信号を信号
処理手段已に供給する。

信号処理手段Ｅは積分回路１３、波形整形回路１４及び
出力回路１５よりなり、積分回路１３は例えばデジタル
的に、ゲート回路１２を通過した２値化信号ｄのパルス
数を計数し、所定の数であると出力する。ここで、積分
回路１３はアナログ的にコンデンサと抵抗等のりアクタ
ンス素子で構成し、一定レベルで判別してもよい。

波形整形回路１４はこの判別された信号を整形し、出力
回路１５は整形された検出信号ｆを出力する。

以上の構成でなる光電スイッチを第３図タイミングチャ
ートにて時間経過通りに説明する。

Ｔ■：凪　牙Ｃ″＜　　　　れていない被検出物体８が
投光範囲に存在していない時点では、２値化信号ｄ及び
検出信号ｒは低レベルの状態であり、この内の２値化信
号ｄと検出信号ｆを入力とする排他ゲート１６は低レベ
ルを出力している。排他ゲート１６の出力りをＤ入力端
子１８の入力とし、計数信号ｅをクロック入力端子１９
の入力とするＤ型フリップ・フロップ１７の出力端子Ｑ
２０（切換信号ｉ）は高レベルを出力している。この切
換信号ｉが高レベル時には、切換回路３は分周回路２側
の長周期発振信号すを選択し、発光手段Ａは長周期パル
スｂに応じて発光する。

Ｔ■コニ−の凪　舌　く　　　れた時 被検出物体８が発光信号の投射範囲に存在すると、２値
化信号ｄはパルスｇを出力し、排他ゲート１６の一方の
入力はパルスｇ、他方の入力である検出信号「は現時点
では低レベルであり、排他ゲ−Ｈ６はパルスｇを出力す
る。このパルスｇの高レベル部がＤ入力端子１８に入力
されている間に計数信号ｅの立ち下がりエツジｊがクロ
ック入力端子１９に入力された時、Ｄ型フリップ・フロ
ップ１７の出力端子Ｑ２０は低レベルの切換信号ｒを出
力する。従って、投光範囲に被検出物体８が存在した時
に、切換信号ｉは低レベルとなり、切換回路３は最初に
受光した信号ｇにより発光手段Ｃの発光周期を長周期か
ら短周期に切換える。

Ｔ■：凪　シ　（している 従って、計数信号ｅ及び２値化信号ｄは短周期となり、
この短周期の２値化信号ｄの高レベル部がＤ入力端子１
８に入力されている間、クロック入力端子１９に計数信
号ｅの立ち下がりエツジｊが入力されても、出力端子Ｑ
２０の出力（切換信号ｉ）は反転しない。この間に短周
期の２値化信号ｄ、を積分回路１３が所定の回数計数す
ることにより、検出信号ｒは高レベルになる。この高レ
ベルの検出信号ｒが入力されることにより、排他ゲート
１６の出力りは反転し、低レベルになる。この低レベル
信号をＤ入力端子１８の入力としている間に計数信号ｅ
の立下がりエツジｊがクロック入力端子１９に入力され
、出力端子Ｑ２０の出力（切換信号ｉ）は高レベルとな
る。

従って、切換回路３は短周期発振信号ａを長周期発振信
号すに切換え、発光手段Ｃは長周期で発光する。積分回
路１３は所定の回数計数するまで、高レベルを維持する
。

Ｔ■：爪　　１　（な　　な　　た 次に、被検出物体８が投光範囲に存在しなくなった時、
即ち、長周期で受光している信号がなくなった時、２値
化信号ｄは低レベルになり、排他ゲート１６の２値化信
号ｄを入力とする方は低レベル、検出信号ｆを入力とす
る方は高レベルであるから、排他ゲート１６は高レベル
の信号ｉを出力し、この高レベル出力をＤ入力端子１８
の入力としている間に、計数信号ｅの立ち下がりエツジ
ｊがクロック入力端子１９に供給され、出力端子Ｑ２０
の出力である切換信号ｉは低レベルになる。従って、切
換回路３は短周期発振信号ａを選択し、発光手段Ｃは短
周期で発光する。

この短周期の発光信号により被検出物体８が投光範囲に
現時点で存在しないことが確認された時点で積分回路１
３をリセットする。または、計数信号ｅを検出信号ｆが
高レベルの時に通過させ、この短周期のパルス数を積分
回路１３は所定の回数計数する等して、急速に検出信号
ｒを低レベルにする。そして、次に、入光する信号を待
機する。

又、切換信号発生回路５は、上記回路以外にも種々考え
られ、例えば、第４図に示すように、切換信号発生回路
５のフリップ・フロップ部にＤ型フリップ・フロップ２
４　、２５を付加して、切換回路３の出力信号Ｃの切換
をより確実にする回路が考慮される。

第４図はＤ型フリップ・フロップ１７の出力端子Ｑの出
力ｋを次段のＤ型フリップ・フロップ２４のＤ入力端子
の入力とし、短周期の発振信号ａをクロック入力端子の
入力としているので、Ｄ型フリップ・フロップ２４はＤ
型フリップ・フロップ１７の出力ｋを短周期の発振信号
ａでシフトし、同様にＤ型フリップ・フロップ２５はＤ
型フリップ・フロップ２４でシフトされた信号を長周期
の発振信号すでシフトして、切換信号ｉを作成するので
ある。

上記のようにいかなるタイミングで受光信号をとらえて
も、短周期の発振信号ａでシフトし、次に長周期の発振
信号すのタイミングで計数信号ｉを発生しであるので、
より正確に長短周期の信号を切り換えるタイミングを決
定することが可能になる。

ここで、短周期ａと長周期すの周期の比率により、積分
回路１２の応答速度は決定されるが、採用する素子によ
り、比率は変更しうるものであり、実施例の比率に限定
されるものではない。又、実施例はいずれも基準レベル
を正論理で動作させているが、負論理で動作させても良
い。

〔発明の効果〕

以上でなる本発明は、発光信号が、被検出物体をとらえ
た直後ととらえなくなった直後に短周期の信号で積分回
路の出力を急速に反転させることにより、必要な時にの
み発光周期を短くし、その他の時は発光周期を長くする
ことによって、応答速度を上げるとともに、あわせて消
費電力も殆ど従来通りの光電スイッチを提供することを
可能とした。また、より正確に被検出物体の正確な検出
を可能とし、又、半導体で回路構成して投光素子及び受
光素子以外はｌチップで作成可能であるため、量産化及
び低廉化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のブロック概念図、 第２図は、本発明に係る光電スイッチの実施例の回路図
、 第３図は、実施例のタイミングチャート図、第４図は、
切換信号発生回路の他の具体例である。 Ａ：発振手段、　　Ｂ：発振周期制御手段、Ｃ：発光手
段、　　Ｄ＝受光手段、 Ｅ：信号処理手段、 に発振回路、　　　　２：分周回路、 ３：切換回路、　　　４：計数信号発生回路、５：切換
信号発生回路、１にレベル弁別回路、１２：ゲート回路
、　　　１３：積分回路、１６：排他ゲート、 １７、２１．２２　　：　Ｄ型フリップ・フロップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）発振信号に応じて、発光手段Ｃが発光信号を出力し
   、この発光信号を受光手段Ｄが受光し、この受光した信
   号を信号処理手段Ｅが積分し、検出信号を出力するもの
   において、 長短２種類の周期の発振信号を発生する発振手段Ａと、 前記受光信号と前記検出信号に応じて、前記発振手段Ａ
   の発振周期を長周期から短周期に又は短周期から長周期
   に切り換える発振周期制御手段Ｂと、 よりなり前記信号処理手段Ｅの応答速度を速くしてなる
   光電スイッチ。